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Schwimmkopf-Wärmetauscher

Bei einem Schwebekopf-Wärmetauscher handelt es sich um einen Wärmetauschertyp, bei dem nur ein Ende des Rohrbodens am Mantel befestigt ist, während sich das andere Ende relativ zum Mantel frei bewegen kann, was als Schwebekopf bezeichnet wird.

Description

Schwimmender Wärmetauscher

Ein Schwebekopf-Wärmetauscher ist ein Wärmetauschertyp, bei dem nur ein Ende des Rohrbodens an der Hülle befestigt ist, während das andere Ende sich relativ zur Hülle frei bewegen kann (Schwebekopf). Der Schwebekopf besteht aus einem schwimmenden Rohrboden, einem Hakenring und einer Abdeckung am Ende des Schwebekopfs. Er ist abnehmbar, sodass das Rohrbündel aus der Hülle herausgezogen werden kann. Die thermische Verformung zwischen dem Rohrbündel und der Hülle wird nicht behindert, wodurch die Entstehung von thermischer Spannung verhindert wird. Zu seinen Vorteilen gehört die einfache Reinigung zwischen den Rohren und im Inneren der Rohre ohne thermische Spannung. Allerdings ist seine Struktur komplex, er ist teurer als Wärmetauscher mit festem Rohrboden, die Ausrüstung ist sperrig, es wird viel Material verbraucht und die Inspektion der kleinen Abdeckung am Ende des Schwebekopfs ist während des Betriebs nicht möglich. Bei der Herstellung werden hohe Dichtungsanforderungen gestellt. Er eignet sich für Anwendungen, bei denen ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen Hülle und Rohrbündel besteht oder bei denen eine Verkalkung des hüllenseitigen Mediums wahrscheinlich ist.

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Struktur

3. Designanforderungen

4. Vor- und Nachteile

▪ Vorteile

▪ Nachteile

5. Herstellungsprozess

6. Qualitätskontrolle

7. Funktionen

8. Störungen und Gegenmaßnahmen

Einführung zum Schwimmkopf-Wärmetauscher

Bei einem Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf ist ein Ende des Rohrblatts zwischen Mantel und Rohrkasten befestigt, während sich das andere Ende, der sogenannte schwimmende Kopf, innerhalb des Mantels frei bewegen kann. Das Rohrbündel kann sich zusammen mit dem schwimmenden Kopf bei Erwärmung axial ausdehnen und zusammenziehen, wodurch thermische Differenzspannungen vollständig eliminiert werden.

Struktur des Wärmetauschers mit schwimmendem Kopf

Bohren Sie Löcher zwischen konkaven und trapezförmigen Nuten und schrauben Sie mehrere gleichmäßig verteilte Schrauben ein oder schweißen Sie sie an. Der Schwimmkopfflansch ist konkav und trapezförmig, um eine doppelte Abdichtung zu gewährleisten, und Leitbleche und trapezförmige Vorsprünge stehen miteinander in Verbindung und befinden sich auf dem breiten Flansch an derselben Endfläche. Die konkaven und trapezförmigen Vorsprünge sowie die Leitbleche passen entsprechend zu den konkaven und trapezförmigen Nuten auf dem Schwimmkopfrohrblech. Der Flansch ohne gefalteten Kugelkopf wird an die Schwimmkopfabdeckung geschweißt, und seine Flanschschraubenlöcher passen zu den Gewindelöchern oder Schrauben des Schwimmkopfrohrblechs. Schrauben oder Muttern werden verwendet, um die konkaven und trapezförmigen Nuten sowie die Leitblechnuten und ihre Dichtungen zu befestigen und festzuziehen. Bei Bedarf können die Dicke und der Durchmesser des Schwimmkopfrohrblechs entsprechend erhöht werden, zusammen mit entsprechenden Änderungen der Abmessungen der zugehörigen Komponenten. Zusätzlich ist ein äußerer, kraftunterstützter Stahlring konfiguriert, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des schwimmenden Kopfrohrblechs. Ein Ende des Stahlrings ist angeflanscht und mit der Innenseite der konkaven oder trapezförmigen Dichtungsfläche am äußeren Kopfflansch verbunden, während das andere Ende an der ursprünglichen konkaven Nut und ihrer Dichtung oder äußeren kreisförmigen Dichtung am schwimmenden Kopfrohrblech angeflanscht oder verbunden ist.

Konstruktionsanforderungen für Schwimmkopf-Wärmetauscher

Mit der Entwicklung der Wirtschaft sind rasch verschiedene Arten und Formen von Wärmetauschern entstanden. In China wurden Standards für bestimmte Arten von Wärmetauschern festgelegt, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden, und es wurden Serien gebildet. Ein gut konzipierter Wärmetauscher sollte die folgenden grundlegenden Anforderungen erfüllen:

1. Die angegebenen Prozessbedingungen angemessen erreichen.

2. Strukturell sicher und zuverlässig.

3. Einfach herzustellen, zu installieren, zu bedienen und zu warten.

4. Wirtschaftlich sinnvoll.

Ein Ende des Rohrbodens in einem Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf ist an der Hülle befestigt, während sich das andere Ende frei innerhalb der Hülle bewegen kann. Wenn daher ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen den beiden Medien besteht, entsteht zwischen dem Rohrbündel und der Hülle keine thermische Differenzspannung. Das Ende des schwimmenden Kopfes ist abnehmbar, sodass das Rohrbündel leicht in die Hülle eingesetzt oder daraus entnommen werden kann (kann auch nicht abnehmbar ausgeführt werden). Dies erleichtert die Inspektion und Reinigung. Die Struktur dieses Wärmetauschers ist jedoch komplex und die kleine Abdeckung am schwimmenden Ende ist während des Betriebs nicht sichtbar, sodass die Abdichtung während der Installation besonders wichtig ist.

Die Struktur des Schwebekopf-Wärmetauschers, insbesondere der Schwebekopfteil, kann je nach Anforderungen in verschiedenen Formen gestaltet werden. Neben der Gewährleistung, dass sich das Rohrbündel innerhalb der Anlage frei bewegen kann, muss auch die einfache Inspektion, Installation und Reinigung des Schwebekopfteils berücksichtigt werden.

Im Konstruktionsprozess muss der Außendurchmesser (Do) des Schwimmkopfrohrblechs berücksichtigt werden. Dieser Durchmesser sollte kleiner sein als der Innendurchmesser (Di) der Schale. Ein empfohlener Abstand (b1) zwischen dem Schwimmkopfrohrblech und der Innenwand der Schale beträgt im Allgemeinen 3–5 mm. Dadurch kann das Rohrbündel nach dem Entfernen des Hakenrings aus der Schale gezogen werden, was die Inspektion und Reinigung erleichtert. Die Montage der Schwimmkopfabdeckung kann erst nach dem Einsetzen des Rohrbündels erfolgen. Daher sollte der erforderliche Platz für die Schwimmkopfabdeckung während der Montage bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

Der Hakenring spielt eine entscheidende Rolle bei der Abdichtung des schwimmenden Kopfendes und der Vermeidung von Leckagen zwischen den Medien. Mit Fortschritten in der Konstruktion und Fertigungstechnologie von Wärmetauschern mit schwimmendem Kopf und der Ansammlung langjähriger Nutzungserfahrung wurde die Struktur des Hakenrings kontinuierlich verbessert und perfektioniert.

Der Hakenring weist im Allgemeinen eine offene Struktur auf und erfordert eine zuverlässige Abdichtung, eine einfache und kompakte Struktur sowie eine einfache Herstellung und Demontage.

Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit und breite Anpassungsfähigkeit aus. Im Laufe der Langzeitanwendung haben sie umfangreiche Erfahrungen gesammelt und ihre eigene Entwicklung kontinuierlich vorangetrieben. Daher dominieren sie weiterhin die verschiedenen Arten von Wärmetauschern.

Vor- und Nachteile von Wärmetauschern mit schwimmendem Kopf

Vorteile eines Wärmetauschers mit schwimmendem Kopf:

1. Das Rohrbündel kann zur einfachen Reinigung der Rohr- und Mantelseiten herausgezogen werden.

2. Keine Einschränkung durch Temperaturunterschiede zwischen Medien.

3. Kann bei hohen Temperaturen und Drücken betrieben werden, im Allgemeinen bis zu 450 Grad Celsius und 6,4 MPa.

4. Geeignet für Anwendungen mit starker Verkalkung.

5. Anwendbar in Situationen, in denen die Rohrseite korrosionsanfällig ist.

Nachteile eines Wärmetauschers mit schwimmendem Kopf:

1. Kleine Schwimmköpfe neigen zu internen Leckagen.

2. Hoher Verbrauch von Metallmaterial, die Kosten sind um 20 % höher.

3. Komplexe Struktur.

Herstellungsprozess von Schwimmkopf-Wärmetauschern

Der Herstellungsprozess von Wärmeaustauschgeräten umfasst die Auswahl und Prüfung von Materialien, die Prüfung der chemischen Zusammensetzung und die Prüfung der mechanischen Leistung. Nachdem sichergestellt wurde, dass die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften der Stahlplatten den Anforderungen entsprechen,

Die Platte wird mit Methoden wie manuellem Richten, mechanischem Richten und Flammrichten gerichtet.

Materialvorbereitung – Markieren – Schneiden – Kantenbearbeitung (Fehlerprüfung) – Umformen – Paaren – Schweißen – Schweißnahtqualitätsprüfung – Montageschweißen – Druckprüfung

Qualitätsprüfung für Schwimmkopf-Wärmetauscher

Chemische Geräte werden nicht nur vor der Herstellung, sondern auch in verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses einer Materialprüfung unterzogen.

Merkmale des Wärmetauschers mit schwimmendem Kopf

Ein Ende des Rohrbodens in einem Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf ist zwischen Mantel und Rohrkasten befestigt, während sich das andere Ende des Rohrbodens innerhalb des Mantels frei bewegen kann. Diese Eigenschaft ist im Feld sichtbar. Die Wärmeausdehnung zwischen Mantel und Rohrbündel ist frei, und das Rohrbündel kann herausgezogen werden, um die Reinigung zwischen den Rohren und innerhalb der Rohre zu erleichtern. Der Nachteil besteht darin, dass die Struktur komplex und die Kosten höher sind (20 % höher als bei Wärmetauschern mit festem Rohrboden). Leckagen am schwimmenden Kopf während des Betriebs sind nicht leicht zu erkennen. Der Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf eignet sich für Bedingungen, bei denen ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen Mantel und Rohrbündel besteht oder bei denen das mantelseitige Medium zu Ablagerungen neigt.

Störungen und Gegenmaßnahmen bei Wärmetauschern mit schwimmendem Kopf

Im Produktionsprozess kommt es aufgrund der Spülung des Rohrbodens im Schwimmkopf-Wärmetauscher durch Wasser, Kavitation und Korrosion durch Spuren chemischer Medien häufig zu Undichtigkeiten an den Schweißnähten des Rohrbodens. Dies führt zur Vermischung von Wasser und chemischen Materialien, wodurch die Kontrolle der Temperatur im Produktionsprozess erschwert wird und andere Produkte hergestellt werden, was die Produktqualität erheblich beeinträchtigt und die Produktqualität verringert. Wenn an den Schweißnähten des Rohrbodens des Kondensators Undichtigkeiten auftreten, verwenden Unternehmen zur Reparatur normalerweise herkömmliche Schweißmethoden. Im Rohrboden entstehen leicht innere Spannungen, die schwer zu beseitigen sind und zu Undichtigkeiten in anderen Wärmetauschern führen. Unternehmen verwenden Pressen, prüfen die Reparaturbedingungen der Ausrüstung, schweißen wiederholt, experimentieren und es dauert mehrere Tage, bis 2 bis 4 Personen die Reparatur abgeschlossen haben. Nach einigen Monaten des Gebrauchs tritt an den Schweißnähten des Rohrbodens erneut Korrosion auf, was zu einer Verschwendung von Arbeitskräften, Materialien und Finanzen führt und die Produktionskosten erhöht. Durch die Verwendung hochmolekularer Verbundwerkstoffe zur Korrosions- und Erosionsbeständigkeit sowie durch den Schutz neuer Wärmetauscher im Voraus werden nicht nur Schweiß- und Schleifprobleme effektiv gelöst, sondern auch chemische Korrosion der Metalloberflächen und Schweißpunkte des Wärmetauschers bei der anschließenden regelmäßigen Wartung vermieden. Selbst wenn nach dem Gebrauch Lecks auftreten, können diese mithilfe der Technologie rechtzeitig repariert werden, wodurch langfristige Schweißreparaturen vermieden werden, die die Produktion beeinträchtigen. Durch dieses sorgfältige Management wird die Wahrscheinlichkeit von Wärmetauscherlecks erheblich verringert, was nicht nur die Kosten für die Gerätebeschaffung senkt, sondern auch die Produktqualität und Produktionszeit sicherstellt und die Produktwettbewerbsfähigkeit erhöht.