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3.1.2 目前国外浮头式换热器技术的研究进展与主要成果
对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器是由美国ABB公司提出的。其基本原理为:将圆截面的特制板安装在“拟螺旋折流系统”中每块折流板占换热器壳程中横剖面的四分之一其倾角朝向换热器的轴线即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度使壳程流体做螺旋运动能减少管板与壳体之间易结垢的死角从而提高了换热效率。在气—水换热的情况下传递相同热量时该换热器可减少30%-40%的传热面积节省材料20%-30%。相对于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混现象、卡门涡街从而提高有效传热温差防止流动诱导振动；在相同流速时壳程流动压降小；基本不存在震动与传热死区不易结垢。对于低雷诺数下的传热螺旋折流板效果更为突出。换热器广泛地应用在工农业各个领域，在炼油、化工装置中换热器占总设备量和设备投资的40%左右。在换热器设备中，因管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材料范围广等优点。市场供需关系是影响市场变化的主要因素，在激烈地市场竞争中，企业及投资人能否全面准确地了解自己以及所处的环境，做出适时有效的市场决策是制胜的关键。市场供需情况就是为了解行情、分析环境提供依据，是企业了解市场和把握发展方向的重要手段，是辅助企业决策的重要工具。除了一些新材料新型换热设备外管壳式换热器需求量依然很大，因此近一步发展管壳式换热器将会前途远大[9-12]。
3.2 浮头的密封
（1）密封面：密封面是影响浮头密封失效的最主要因素之一，它包括浮动管板密封面和浮头法兰密封面。（2）浮头垫片：浮头垫片是影响密封的关键因素，目前在用换热器中使用的垫片多为缠绕垫片，其次是复合垫片。（3）钩圈：钩圈的主要作用在于形成螺栓预紧力，这就要求钩圈必须有良好的刚性，能够承担螺栓的作用力。（4）安装过程：在每次拆装浮头的过程中也有一些影响密封效果的因素。（5）操作条件的影响[13]。换热器的制造已经实现标准化，所用垫片都依据标准，订货时尽量按照标准规定的规格型号提出，而不是提供具体的尺寸；在安装垫片前对垫片进行检查，表面质量不合格、型号不对或尺寸偏差较大的禁止使用；在安装浮头法兰前对浮动管板和浮头法兰的密封面进行彻底清理，清理干净后对密封面进行外观检查，发现有凹坑、沟槽或边缘缺损严重时应对其进行处理。通常的方法是补焊修磨，修磨后要保证修磨的表面平整光洁，不允许存在凸起或新的凹面，必要时可涂抹工业胶粘剂。在检查密封面的同时，也要检查浮头法兰的分程隔板有无异常变形，如有也要进行矫正，合格后安装；加装垫片时应有保护措施，防止局部挤压、磕碰垫片；同时让垫片在密封面上均匀分布，不要外露出密封面，而且两个密封面尽量同轴，增加有效密封面积。
3.3 浮头式换热器的泄漏
第一，浮头式换热器适用于管壳壁间温差较大的场合。因此，管程内外介质压力的不同，温差热应力较大均会使管板承受较大的轴向载荷，产生弯曲变形，破坏狭窄的密封面，造成介质的泄漏。第二，由于浮头式换热器清洗方便，它还适用于易于腐蚀和易于结垢的场合，因此介质的腐蚀、冲刷，使壳程管壁、管束管壁减薄、出现腐蚀坑，增加泄漏，降低设备寿命。并且，管束和壳体的间隙较大，故有害旁流较严重，从而增加管束的振动，使得壳程管壁、管束管壁减薄，增加泄漏。第三，由于浮头式换热器结构较复杂，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以在安装时要特别注意密封。第四，由于这类换热器结构复杂、笨重、材料耗量最大。加工制造时如再遇上材料选择与工艺要求不符，加工制造中的焊接缺陷等， 这些均会使得设备密封性能降低，加速腐蚀泄漏。第五，操作过猛过快等不稳定操作，补充介质不及时等都会加剧管束振动，导致泄漏[14]。第五，O型环密封试压胎在安装时易被挤坏时产生泄漏[15]。