换热器目的与用途.ppt

第一节 概述 换热器目的与用途 换热器种类的划分： 传热方式分： 用途分： 结构形式分： 按照材料分：,第四章、管壳式换热器,第四章、管壳式换热器,第二节管壳式换热器的结构型式 一、固定管板式 1、冷载走壳程 热载走管程 2、筒体 膨胀节 管子热胀，推动管板与壳体产生（温度）应力，故加膨胀节消除之。,二、浮头式换热器,一端管板固定在壳体上 一端管板在壳体内自由浮动 管板的浮动消除了管束与壳体间的温差应力,三、填料函式,图4-5示填料函安置在浮头端的接管处滑动 图4-6示填料函安置在管板处滑动管板式管束伸长量受管板厚度制约 图4-7浮头也动，受限于管板厚 总之，有支承，变浮头式的自由浮动为自由伸长。,四、U形管式,U形管的两端固定在同一管板上，壳 管分开，不存在温差应力作用。 缺点：易堵。,五、薄管板,属于固定管板式 可设膨胀节 有优点，但研究试验仍在进行中。,第三节、管壳式换热器构件,一、换热器 1、管子直径已有标准（外径壁厚） 2、长径比 有长度规格 螺旋管能强化传热（加强湍流，减薄滞流层厚度）。,二、管板,1、管板厚度 1）管束接在管板上，对管板有支承作用，同时，管孔又削弱管板。 2）管板连在壳体上，有夹持等不同固定形式，产生复杂应力。 3）在启动和停车过程中产生极值温差应力。,因为受力因素复杂，所以按经验取其厚度。 管板延长部分兼作法兰的固定板厚度据PN（管压、壳压取大）。 查表4-1得图4-11尺寸。 表中设计厚度=计算厚度-侧槽深+腐蚀裕度，并圆整为2的倍数。 注意：据换热管直径提出管板最小厚度，见表4-2。 管子排列要考虑流体热交换、清洗、机械强度等因素，但无论哪种都不可能兼顾，其优缺点见书。,三、板与管的连接,1、胀接方法 1）管子塑变，管板弹变。 2）孔壁开槽 3）板硬度应大于管硬度 4）应用范围 压力低于4Mpa 温度低于350,2、焊接 1）好处：强度高、抗拉脱力强、拆卸方便 2）查表4-5得图4-15的焊接尺寸 3、胀焊 好处：一般先焊后胀，胀焊优点都有。 强度胀加密封焊，焊是辅助的； 强度焊加贴胀，胀是辅助的。,四、板与壳的接合,刚性结构是两管板焊在壳体上，有兼作法兰和不作法兰两种。,五、管箱与管板连接,1、作用：分布热流到各换热管，汇集管流送出换热器。 2、形式：无隔板 单程 设隔板 多程 流速快,六、折流板和支承板,1、作用： 1）提高壳程流速 2）增加湍流程度 3）起支承管子作用 对冷凝，不用装折流板。,（1）弓形折流板 圆缺本为25%； 上、下排列有利于冷凝液与气体流动； 间距大于壳径20%，且大于50mm，但不得大于壳径。 （2）圆盘圆环形折流板 靠拉杆和定距管安装。,七、防短路结构,1、旁路挡板 不让流体走旁路，让其走进管束中。 2、假管 缩小管间距，防止流体走短路。,八、防冲与导流,1、防冲板 不让壳程进液激烈冲击列管。 2、扩大管结构 起缓冲进液流速作用。 3、导流筒 不仅起挡板作用，还引导液体在靠近管板处才进入管束区间。,第四节、管壳式换热器的强度计算,第五章 反应釜的设计,设计条件： 设计压力：釜内 0.2Mpa；夹层 0.3Mpa 设计温度：釜内120；夹层150 介质：釜内弱腐蚀性有机溶剂、染料，反应产沫 较少，夹层为冷却水、蒸汽； 传热面积（夹套）：7 搅拌型式：桨式 转速 50转/分 ， 功率4千瓦； 操作容积：2立方米；设备容积：2.5立方米； 建议采用材料：Q235-A,反应釜的设计,设计条件： 设计压力：釜内 0.2Mpa；夹层 0.3Mpa 设计温度：釜内120；夹层150 介质：釜内弱腐蚀性有机溶剂、染料，反应产沫 较少，夹层为冷却水、蒸汽； 传热面积（夹套）：7 搅拌型式：桨式 转速 50转/分 ， 功率4千瓦； 操作容积：2立方米；设备容积：2.5立方米； 建议采用材料：Q235-A,接管表,一、反应釜釜体设计,1、确定筒体和封头型式 选择圆柱形筒体和椭圆形封头 2、确定筒体和封头的直径 V=2.5m3 反应类型为液-固相类型 查P196表6-1， 考虑到容器不很大，取 从工艺上了解到反应泡沫较少，粘度不大，故装料系数取0.8。,4、夹套直径选取 查P197表6-2， 取 5、确定夹套高度,6、校核传热面积,这样在保证法兰装卸方便的前提下（200mm）可具有最大的传热面积，增加了设备的操作弹性。 若夹套传热面积不够工艺要求，只有再加蛇管。,7、釜体及夹套受力分析,釜内设计压力0.2Mpa； 夹套设计压力0.3Mpa； 开始升温时，釜内无压力，夹套内最大工作压力可接近0.3Mpa，故此时内筒承受最大外压0.3Mpa。,8、夹套壁厚,夹套筒体采用对接双面焊缝，按局部探伤 取焊缝系数0.85，腐蚀裕度2mm。,9、夹套封头厚度,采用标椭封头可直接取筒体厚度6mm。,10、釜体壁厚,(1)内压工况,（2）外压工况,11、釜体封头壁厚,（1）内压工况 上封头可直接取内压工况的壁厚6mm。 （2）外压工况 下封头可按外压取筒体壁厚10mm。,12、水压试验校核,（1）确定试验水压,注意：夹套试压时，需核算内壁的稳定性，若不够，需在内层充压。,（2）内压试验,（3）水试稳定性,壁厚计算结果：,连接筒体和封头的设备法兰选择,据设计温度120，设计压力0.2Mpa，材料Q235-A，查P120表3-21，应按PN0.6Mpa选择法兰。 查表3-20，选标准甲型平焊法兰，标记：法兰 PN0.6 DN1400 GB9115-88。 法兰垫片选择：查P117表3-19，选石棉橡胶板。,三、支座的选用计算,1、支座选用 因反应釜需外加保温，故选B型悬挂式支座。 2、反应釜总载荷计算 （1）釜体和夹套筒体重 查附表4，据DN=1400, =10mm 1m高筒节重348kg；,DN=1500, =6, 1m高筒节重223kg； 故 =3481.4+223 1.2=754kg (2)釜体和夹套封头重 查附表7，DN=1400, =10,封头重184kg; DN=1500, =6, 封头重121kg; 故 =184 2+121=489kg,(3)料液重载 按水压试验时充满水计，以夹套尺寸估算： 釜体封头直边高40mm 夹套封头直边也取40mm 查附表5，DN=1500, 查附表4， =2 0.513+(1.4+0.1) 1.767 1000 =3676kg,(4)附件及保温总重 人孔重200kg 其它重300kg =200+300=500kg,按两支座承载计，每个支