列管换热器英文解释翻译、列管换热器的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 shell-and-tube heat exchanger
分词翻译:
列管的英语翻译:
【化】 tube (array)
换热器的英语翻译:
【化】 heat exchanger
专业解析
列管换热器(Shell and Tube Heat Exchanger)是化工、石油、能源等领域广泛应用的一种间壁式换热设备。其核心结构由外部壳体(Shell)和内部管束(Tube Bundle)构成,两种温度不同的流体分别在壳程(Shell Side)和管程(Tube Side)内流动,通过管壁进行热量交换。
详细解释与关键组成部分:
-
基本结构与工作原理:
- 壳体 (Shell): 一个大型圆筒形容器,通常由碳钢、不锈钢或其他合金制成,容纳管束并引导壳程流体流动。壳体内常设置折流板(Baffles)以增加流体湍流程度,提高传热效率。
- 管束 (Tube Bundle): 由多根平行排列的换热管组成,两端固定在管板(Tube Sheet)上。管束可设计为单程或多程(通过管箱(Channel or Bonnet)内的隔板实现),以延长管程流体路径和停留时间。换热管材质根据介质腐蚀性、温度压力选择,如铜合金、不锈钢、钛、镍基合金等 。
- 热交换过程: 一种流体(通常温度较高或有特殊要求)在管内流动(管程流体),另一种流体在管外、壳体内流动(壳程流体)。热量通过管壁从高温流体传递给低温流体。其传热速率遵循傅里叶定律和牛顿冷却定律,基本公式为:
$$
Q = U times A times Delta T_m
$$
其中:
- $Q$ 为传热量 (W)
- $U$ 为总传热系数 (W/m²·K)
- $A$ 为传热面积 (m²,基于管外径或平均直径计算)
- $Delta T_m$ 为对数平均温差 (LMTD, K),是考虑逆流、并流等因素的平均温差 。
-
主要类型(按结构区分):
- 固定管板式 (Fixed Tube Sheet): 管束两端管板直接与壳体焊接。结构简单,成本低,但壳程无法机械清洗,且管壳间无温差补偿能力,适用于温差小、壳程清洁的场合。
- 浮头式 (Floating Head): 一端管板固定,另一端管板可在壳体内自由浮动。消除了热应力,管束可抽出清洗,适用于温差大、需清洗的场合,结构较复杂 。
- U型管式 (U-Tube): 换热管弯成U形,两端固定在同一管板上。管束可自由膨胀,结构简单,但管内清洗困难,管束中心区域管子不易更换。
- 填料函式 (Packed Floating Head): 一种特殊的浮头结构,采用填料密封,适用于低压、小直径场合。
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核心特点与优势:
- 高可靠性/耐用性: 结构坚固,能承受高压(尤其管程)、高温工况。
- 适应性强: 可通过选择不同材料、改变流速、设置折流板/管程数等方式适应多种流体(气体、液体、蒸汽)、温度、压力和污垢情况。
- 维护性较好(特定类型): 如浮头式和U型管式,管束可抽出进行机械清洗或维修。
- 换热面积大: 管束可包含大量管子,提供较大的单位体积传热面积。
- 技术成熟: 设计、制造、使用经验丰富,标准规范完善(如ASME, TEMA, GB151)。
-
典型应用领域:
- 石油炼制: 原油预热、塔顶冷凝、产品冷却。
- 化工生产: 反应器进/出料换热、精馏塔再沸器/冷凝器、溶剂回收。
- 电力工业: 锅炉给水加热器、蒸汽冷凝器(凝汽器)。
- 制冷与空调: 制冷剂冷凝器、蒸发器。
- 暖通空调: 区域供热/冷系统中的换热站。
- 食品、制药: 工艺流体的加热/冷却、杀菌冷却。
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设计与标准参考:
列管换热器的设计需遵循严格的工程标准和规范,以确保安全性和性能。主要参考标准包括:
- TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) Standards: 全球广泛认可的管壳式换热器机械设计、制造和公差标准,定义了换热器类型(如BEM, AES, CFU等)、材料、设计方法、检验要求等。
- ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC), Section VIII, Division 1: 规定了压力容器的设计、制造、检验和认证要求,壳体设计必须符合此规范。
- GB 151-2014《热交换器》: 中国国家标准,规定了金属制管壳式热交换器的设计、制造、检验和验收要求。
权威来源参考:
- 《化工设备设计全书》编辑委员会. 换热器设计. 上海:上海科学技术出版社. (权威中文专业书籍,涵盖各类换热器原理、设计与应用)
- Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA). TEMA Standards. Latest Edition. (管壳式换热器设计制造的全球核心标准)
- American Society of Mechanical Engineers (ASME). ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Division 1: Rules for Construction of Pressure Vessels. (压力容器安全设计建造的国际权威规范)
- GB 151-2014《热交换器》. (中华人民共和国国家标准,管壳式换热器的强制性规范)
网络扩展解释
列管换热器(又称管壳式换热器)是一种典型的间壁式换热设备,广泛应用于化工、制药、能源等领域。以下从结构、原理、类型等角度进行详细解释:
1.基本结构与材质
列管换热器主要由壳体、管束、管板、封头、折流挡板等部件组成。
- 管程:流体在管内流动,通过封头连接管进出;
- 壳程:流体在管外(壳体)流动,通过壳体接管进出。
材质通常为普通碳钢、不锈钢或紫铜,根据介质腐蚀性及温度选择。
2.工作原理
通过管壁传热实现两种流体的热量交换:
- 一种流体流经管内(管程),另一种流经管外(壳程),热量通过管壁从高温流体传递至低温流体;
- 折流挡板可增强壳程流体湍流,提升传热效率。
3.主要类型
- 固定管板式:结构简单、成本低,但管外清洗困难,需在温差≤50℃时使用,否则需加膨胀节补偿热应力;
- 浮头式:一端管板可浮动,适用于温差大(>60℃)或高压工况,便于清洗和维护;
- U型管式:换热管呈U型,可自由伸缩,耐温差能力强,但管内清洗较复杂。
4.特点与适用场景
- 优点:结构紧凑、传热效率高、耐高温高压、适应性强;
- 缺点:部分类型清洗维护不便,需根据工况选择补偿结构;
- 应用:化工反应冷却、石油精炼、制药加热、海水淡化等。
5.设计注意事项
选型需考虑流体性质、温度差、压力、腐蚀性等因素,并通过计算确定管径、流速及传热面积。若壳程与管程温差超过50℃,必须采用浮头式或膨胀节等补偿装置。
如需进一步了解具体计算步骤或工程案例,可参考权威来源(如、6、8)。
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