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列管式换热器
列管式换热器 [1] （tubular exchanger）是目前化工及酒精生产上应用较广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
中文名 列管式换热器 外文名 tubular exchanger 种 类 固定管板式 学 科 物理 分 类 器械 学 科 热力工程
目录
1 种类
▪ 固定管板式
▪ 浮头式
▪ 填料函式
▪ U型管式
▪ 涡流热膜
▪ 折流挡板
▪ 多壳程
2 技术参数
3 渗漏解析
4 试漏方法
5 清洗
6 渗漏解决
7 设计注意
种类编辑
固定管板式
列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强**过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
浮头式
换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造**。
填料函式
这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
U型管式
U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。
涡流热膜
涡流热膜换热器采用较新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。较高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。
据「换热设备推广中心】的资料显示，涡流热膜换热器的较大特点在于经济性和安全性统一。由于考虑了换热管之间，换热管和壳体之间流动关系，不再使用折流板强行阻挡的方式逼出湍流，而是靠换
列管式换热器
列管式换热器
热管之间自然诱导形成交替漩涡流，并在保证换热管不互相摩擦的前提下保持应有的颤动力度。换热管的刚性和柔性配置良好，不会彼此碰撞，既克服了浮动盘管换热器之间相互碰撞造成损伤的问题，又避免了普通管壳式换热器易结垢的问题。
涡流热膜换热器性能特点：
1.高效节能，该换热器传热系数为6000-8000W/m2.0C；
　　2.全不锈钢制作，使用寿命长，可达20年以上,十年内出现换热器质量问题免费更换；
　　3.改层流为湍流，提高了换热效率，降低了热阻；
　　4.换热速度快，耐高温（400℃），耐高压（2.5Mpa）;
　　5.结构紧凑，占地面积小，重量轻，安装方便，节约土建投资；
　　6.设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金；
　　7.应用条件广泛，适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换；
　　8.维护费用低，易操作，清垢周期长，清洗方便。
　　9.采用纳米热膜技术，显著增大传热系数。
　　10.应用领域广阔，可广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。
涡流热膜换热器性能对比：

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制氮机
制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。
制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气制取设备。制氮机以优质进口碳分子筛（CMS）为吸附剂，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。
中文名 制氮机 含 义 制取氮气的机械组合 工作原理 利用碳分子筛的吸附特性 主要分类 深冷空分，膜空分，碳分子筛空分
目录
1 工作原理
2 主要分类
3 设备特点
4 系统用途
5 技术参数
工作原理
PSA变压吸附制氮原理
碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
深冷空分制氮原理
分子筛制氮机工艺流程图
分子筛制氮机工艺流程图
深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满足需要液氮的工艺要求，并且可在液氮储槽内储存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，储槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满足工艺装置对氮气的需求。深冷制氮的运转周期（指两次大加温之间的间隔期）一般为1年以上，因此，深冷制氮一般不考虑备用。而变压吸附制氮只能生产氮气，无备用手段，单套设备不能保证连续长周期运行。
膜空分制氮原理
空气经压缩机压缩过滤后进入高分子膜过滤器，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率不同。根据这一特性，可将各种气体分为“快气”和“慢气”。
当混合气体在膜两侧压力差的作用下，渗透速率相对快的气体，如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则被滞留在膜的侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。
主要分类
深冷空分制氮
深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3/h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20%～50%。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。
分子筛空分制氮
以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000Nm3/h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的可以选择方法。
膜空分制氮
以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点，它特别适宜于氮气纯度≤98%的中、小型氮气用户，有较佳功能价格比。而氮气纯度在98%以上时，它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上。
设备特点编辑
（1）产氮气方便快捷：
先进的技术，*特的气流分布器，使气流分布更均匀，高效地利用碳分子筛，20分钟左右即可提供合格的氮气。
（2）使用方便：
设备结构紧凑、整体撬装，占地小*基建投资，投资少，现场只需连接电源即可制取氮气。
（3）比其它供氮方式更经济：
PSA工艺是一种简便的制氮方法，以空气为原料，能耗仅为空压机所消耗的电能，具有运行成本低、能耗低、效率高等优点。
（4）机电一体化设计实现自动化运行：
进口PLC控制全自动运行，氮气流量压力纯度可调并连续显示，可实现无人值守。
（5）运用范围广：
金属热处理过程的保护气，化学工业生产用气及各类储罐、管道的充氮净化，橡胶、塑料制品的生产用气，食品行业排氧保鲜包装，饮料行业净化和覆盖气，医药行业充氮包装及容器的充氮排氧，电子行业电子元件及半导体生产过程的保护气等。纯度、流量、压力稳定可调，满足不同客户的需要。
技术指标：
流量：5-1000Nm3/h
纯度：95%-99.9995%
露点：≤-40℃
压力：≤0.8Mpa可调
系统用途
石油天然气行业**制氮机适用于大陆石油及天然气开采、沿海及深海石油及天然气开采中的氮气保护、输送、覆盖、置换、抢险、维修、注氮采油等领域。具有安全性高、适应强、连续性生产待特点。
化工行业**制氮机适用于石油化工、煤化工、盐化工、天然气化工、精细化工、新材料等及其衍伸化工产品加工行业，氮气主要用于覆盖、吹扫、置换、清洗、压力输送、化学反应搅动、化纤生产保护、充氮保护等领域。
冶金行业**制氮机适用于热处理、光亮退火、保护加热、粉末冶金、铜材铝材加工、磁性材料烧结、贵金属加工、轴承生产等领域。具有纯度高、连续生产、部分工艺要求氮气含一定量的氢以增加光亮度等特点。
煤矿行业**制氮机适用于煤炭开采中的防火灭火、瓦斯及煤气稀释等领域，具有地面固定式、地面移动式、井下移动式三种规格，充分满足不同工况下的氮气需求。
橡胶轮胎行业**制氮机适用于橡胶及轮胎生产硫化过程中的氮气保护、成型等领域。特别是在全钢子午线轮胎生产中，用氮气硫化新工艺已逐步取代蒸汽硫化工艺。具有氮气纯度高、连续性生产、氮气压力较高等特点。
食品行业**制氮机适用于粮食绿色仓储、食品充氮包装、蔬菜保鲜、酒类封（罐）装和保存等。
防爆型制氮机适用于化工、石油天然气等对设备有防爆要求的场所。
制药行业**制氮机主要用于药品生产、储存、封装、包装等领域。
电子行业**制氮机适用于半导体生产封装、电子元器件生产、LED、LCD液晶显示器、锂电池生产等领域。制氮机具有纯度高、体积小、噪声低、能耗低等特点。
集装箱式制氮机适用于石油、天然气、化工及其它相关领域，即有适应性强、可移动作业等特点。
车载移动式制氮车适用于石油天然气行业的开采、管道吹扫、置换、应急抢险、易燃气体、液体的稀释等领域、分为低压、中压、高压系列，具**动性强、可移动作业等特点。
汽车轮胎冲氮氮气机，主要用于汽车4S店、汽车维修厂的汽车轮胎冲氮，可延长轮胎使用寿命，降低噪音和油耗。
技术参数编辑
质量即气体的重量，常以毫克(mg)、克(g)、千克(kg)、吨(t)来表示。体积是指气体所处的容器之容积。常以立方毫米(mm3)、立方厘米(cm3)、立方米(m3)表示。比容是单位重量物质所占有的容积，用符号V表示，气体比容单位用m3/kg，液态比容l/kg表示。
压力、压强、大气压、**压力、相对压力
气体分子运动时对容器壁的撞击时产生的力称压力。对容器单位面积所产生的压力叫压强。压强的单位习惯上使用毫米汞柱(mmHg)/平方厘米(cm2)，国际通用(法定计量)帕(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)。经换算1mmHg=133.3Pa=0.1333kPa，1MPa=1000kPa=1000000Pao1ATA=0.1MPao。
包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”，符号为B；直接作用于容器或物体表面的压力，称为“**压力”，**压力值以**真空作为起点，符号为PABS。
用压力表、真空表、U型管等仪器测出的压力叫“表压力”(又叫相对压力)，“表压力”以大气压力为起点，符号为Pg。三者之间的关系是：PABS==B+Pg。
温度、**温度、相对温度、临界温度、临界压力
温度是物质分子热运动的统计平均值。气体温度是气体分子热运动产生的。气体温度的单位常用摄氏(℃)表示，水结冰的温度为0℃。物理学上常使用**温度，用“K”表示。**温度以－273℃作为零度。摄氏和**温度的关系是T=t+273。此外英国科学家还经常用“华氏温度”，符号为oF。
因为任何气体在一定温度和压力下都可以液化，温度越高，液化所需要的压力也越高，但是当温度**过某一数值时，即使在增加多大的压力也不能液化，这个温度叫临界温度，在这一温度下较低的压力就叫做临界压力。
是指气体中的水份**饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度，当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时，有较细的露珠出现，出现露珠时的温度叫做“露点”。露点和压力有关，因此又有大气压露点(常压露点)和压力下露点之分。大气压露点是指在大气压力下水份的凝结温度，而压力下露点是指该压力下的水份凝结温度，两者有换算关系(可查换算表)，如压力0.7Mpa时压力露点为5℃，则相应的大气压(0.101Mpa)露点则为－20℃。在气体行业中，若无特殊说明，所指的露点均为大气压露点。 汽化是指物质由液态变成气体的过程，其包括蒸发和沸腾。凝结是指气体变成液体的过程。
纯度
纯度是气体的一个重要技术参数。举氮气为例，按国标氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级，它们的纯度分别为99.5%(O2小于等于0.5%)，99.99%(O2小于等于0.01%)和99.999%(O2小于等于0.001%)。
流量、体积流量、质量流量
流量是指气体流动过程中，单位时间内通过任一截面的气体量。流量有两种方式来表示，即体积流量和质量流量。前者指通过管路任一截面的气体体积，后者为通过的气体质量，在气体工业中一般均采用体积流量以m3/h(或L/H)为计量单位。因气体体积与温度、压力和湿度有关，为便于比较通常所说的体积流量是指标准状态(温度为20℃，压力为0.101MPa，相对湿度为65%)而言，此时的流量以Nm3/h为单位，"N"即表示标准状态。
空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气里含有很多杂质：1.水，包括水雾、水蒸气、凝结水；2.油：包括油污、油蒸气；3.各种固态物质如：锈泥、金属粉末、橡胶粉末、焦油粒及滤材、密封材料的细末等；此外还有多种有害的化学异味物质等。压缩空气可以通过加压、降温、吸附等方法来除去其中的水蒸气。可通过加热、过滤、机械分离等方法除去液态水份。 吸附、膜渗透
吸附是气体中一个或多个组分在多孔固体表面的选择性浓缩，被吸附的组分称作吸附介质，多孔固体称为吸附剂。吸附剂与吸附介质的连接力是化学键，而吸附介质的解析靠升温或降低该组分在气压中分压。另一种情况是吸附组分与固体吸附剂去化学反应时，称为化学吸附，化学吸附一般情况下不能再生。
膜渗透指在气体净化过程中聚合物分离气体是基于一个或多个气体组分从膜的一边选择性的渗透到另一边。该组分溶解于聚合物膜的表面，并沿着膜传递形成一浓度差，保持此浓度差是靠膜一边组分的分压**膜另一边该组分的分压。

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