列管式换热器结构设计PPT课件

.1，3章热管换热器结构设计，2，目录，第一节管换热器部件的工艺结构设计，第二节管换热器机械结构设计，第三节其他结构设计，第四节管换热器机械设计，第五节设计实例。3，第一节管换热器部件的工艺结构设计，4、在换热器中，为了提高流体供给系数，经常使用分流板提高流体速度。1、用于分割管道分割分区管道流体，一条管道表示流体在管道内过滤一次，管道分割分区装置是不同的组合，具体取决于所需的分割数。每根管子的数量大致相同，焊接简单，密封长度短，温度不超过28 。1，分割区，5，(1)分割分区结构分割分区必须使用磁头、管箱短节等材料，除密封面外，必须完全焊接在管箱上。设计需要管隔板和管凸缘密封面，并且管板密封面和槽面必须相同。(2)承受分区厚度和相关尺寸脉动流体或分区压差时，分区厚度应适当增厚，厚度超过10mm的分区，在末端15mm处切断起始楔，保持末端10mm。6，2，垂直隔板在壳侧介质流量小的情况下安装与壳侧传热管道平行的垂直隔板。图4-2，7，短路预防方法：见图4-3:(a)为隔板直接与气缸内壁焊接，但要考虑可焊性；(b)垂直隔板插入导槽。(c)、(d)分别是防止间隙短路的单双向条带密封，如果需要经常清洗管束，则使用此结构。8，管板与隔板的连接形态图(a)是隔断与管板焊接的可拆卸结构，(b)隔板是用螺栓与管板焊接的角铁连接的可拆卸结构，9，3，如果分流板在壳体中具有对称的两个进口和出口，则图中的j型壳体，10，几种常见的挡板形式如图4-5所示，2挡板或支撑板，11，1，弓挡板主要几何参数弓挡板引导流体通过管束垂直方向，提供高湍流和良好的传热，主要几何参数为切口大小h和挡板间距b，12，上述原则确定的尺寸不是绝对的，应考虑制造、安装和实际情况，四舍五入和调整以适合设计的尺寸。1、切削高度h确定为20%(或25%)Di时，还考虑挡板制造可能产生的喷嘴变形。2，间距b=(1/5到1)在di之间确定，按下至少50mm到50mm、100mm、200mm、300mm、450mm、600mm进行舍入。13，3，根据工艺条件，确定管内流体供应热系数i小，管外0很大时，不需要减小b间距来提高壳侧供应热系数04。挡板通常将管板的第一个或最后一个挡板尽可能接近壳体、出口接管、管板附近挡板和管板之间的距离(图4-7所示的：)。14，15，2，确定拱形挡板排列(1)水平切口(图a，b，槽口上下排列)(2)垂直切口(图c，槽口左右排列)(3)倾斜切口(图4-5a，槽口倾斜排列)，16，3，根据挡板和壳体间隙保持板和壳体间隙制造安装调整，确保平稳加载的前提下，普通浮头和u管换热器可以比固定板大1mm，17，4，挡板厚度挡板厚度与壳体直径、换热器的支撑长度相关，值不能小于表4-3中规定的值。5、挡板管孔(1)挡板管孔直径和容差根据GB151确定：级换热器、管孔直径和容差根据表4-4确定；级换热器，按照表4-5。18，(2)管道孔中心位于挡板上管道孔中心的表4-7中，公差为两个相邻孔0.03，任意21.00mm。(3)管孔加工挡板管孔加工后两端为0.5450，19，6，支承板换热器壳侧介质中存在相变时，无需设置挡板板；换热器的非支承跨度超过表4-6规定时，应安装支撑板。浮头换热器浮头末端应设置支持板，以使用厚环形板。20，1，拉杆的结构形式(1)使用完整的焊接方法，如图4-9(c)所示。(2)杠杆固定管道结构的最常见形式为图4-9(3)螺纹和焊缝的组合图4-9(a)(4)固定螺栓拉杆为图4-9(e)、3、杠杆、固定管、21，拉杆的结构(图4-9)，22，2，杠杆直径、数量和大小(1)根据杠杆直径和数量表4-7和表4-8选择(2)根据杠杆大小图4-10和表4-9确定(3)杠杆放置应尽可能均匀地放置在管束的外部边缘，23，1，旁路挡板主要作用：在管道边缘的适当位置安装旁路挡板，在分割部分适当位置安装带旁路或固定管的杠杆，以增加旁路电阻，强制通过管束进行传热。4，旁路挡板，脉冲板，24，2，冲击板(1)使用冲击板和设置条件：外壳材料进口流体对换热管表面的直接侵蚀，防止侵蚀和振动。25，设定条件：具有腐蚀或磨损的气体和蒸汽必须安装防震板。对于流体材料，如果其值超过以下值，请设定冲孔防护板：无腐蚀、无腐蚀的单相流体v 2230kg/m . S2其他流体，包括沸点在内的流体，其中v2740kg/m.s2，26，冲孔的安装形式(图4-15)，27，1，接管的一般要求：(1)不得挤出外壳内表面的接管(2)必须在径向或轴向上尽可能放置(3)设计温度为3000C以上的情况下(4)整体凸缘。进气口(5)也可以设置为允许操作，以接管与外部管线的连接。(6)必要时可以设置温度计连接器、压力表和液面计接口。5，接管，28，2，管道径的选择为1)适当的流速，2)结构调整，3)强度要求，29，必须经常考虑以下因素：(1)使管内流速为相应管、壳流量的1.2 1.4倍。(2)如果压力降允许，请在接管内将流速设定为以下值：管道接管v2 3300kg/m . S2 shell接管 v2 2200kg/m.s2 (3)管道，选择shell接管内的流速参考表4-10，表4-11。30，31，4。带加强环L1 b/2 (b-4) c的接管位置的最小大小；无加强环L1d0/2(B- 4)c；管道盒接管的最小尺寸如图4-17所示。加强圆L2b/2hfc；加强环L2d0/2 HF C，32，33，5，接管法兰要求：(1)凸凹或榫密封面的法兰，密封面朝下，一般应设计为凸面或榫头面，其他方向应设计为凹面或榫头面。(2)接管法兰螺栓通孔不得与壳体主轴中心线匹配。34，6，排气、排出管排出用热交换器设定最高壳体路径，最低点各设定排放，排出物接管排放，排出管末端图：35，6，管板的结构尺寸，36，37，3，管盒，2，管板与外壳和管盒的连接，1，热管与管板的连接，第二管换热器的机械结构设计，38 .连接损坏的主要原因是：(1)高温下应力松弛引起的故障(2)间隙腐蚀破坏(3)疲劳破坏(4)热量补偿不良导致的损坏，第一，传热管与管板的连接。39，管道和管板连接形式：强度扩展、强度焊缝和膨胀焊缝混合结构。必须满足以下两个条件：连接部确保介质泄漏的充分机密性。承受介质压力的完全结合力。，40，1，管板和外壳的典型连接形式如下：(1)不带凸缘的管板(2)不带凸缘的管板，第二，管板与外壳和管盒的连接，41，2，管板与管盒的连接大部分是法兰连接，取决于温度、压力和耐蚀性。(1)固定管板换热器与管盒的连接(2)浮头、螺柱、u形管换热器以及水壶里管管和管盒、外壳连接的分离式换热器的管板图4-34(b)的形式适用于需要经常清洗管道的情况。图4-34(d)的形式适用于两个轴承压力的差异很大的情况。图4-34(e)、(f)两种形式用于管道压力和壳体压力的差异较大，需要其他密封形式的栓钉结构的情况下。43，管箱角色：将管路流体均匀分配到各热管中，将管流体聚集在一起，进行换热器，3，管箱，44，1，管箱结构和应用管箱结构形式图3-1。(1)A型(2)B型头管箱(3)C型、n型管箱(4)多管换热器的介质返回管箱如图3-1的子结构形式所示的形式如图4-35所示。(5)单向换热器管箱，45，2，管盒结构尺寸确定管盒法兰通常使用长颈法兰和平焊法兰。管道框确定的尺寸主要是管道框长度。(1)最小管长1)最小管长确定原则：如果单向管盒是圆周方向，则最小长度必须大于或等于接管内径的三分之一，如图4-35(d)所示。46，多径管箱，最小循环面积应是其中一个或多个管内循环面积的三分之一。在管状盒中，相邻的焊接间隙必须大于或等于4s，大于或等于50mm。其中s是管道盒壁。47，(2)最小管长度计算管方块的最小长度计算包括几何标注。a型管箱见图4-35(a)，在循环面积计算中，e值按表选择，48，49，B型管道盒在图4-35(b)循环区域计算中，e值按表4-21，50，51，2，管箱最大长度的确定方法：在垂直于热交换器轴的平面中，按图4-36所示的范围确定角度的范围，52，3，伸缩缝，2，垫圈，1，凸缘选取，其他结构设计的第三部分，53，1，凸缘类型：平凸缘和对接熔接凸缘。凸缘的密封垫类型：平面、凸纹表面和榫表面。法兰的结构和密封表面形式应取决于使用介质、设计压力、设计温度、公称直径等因素。第一、选择法兰、(动画)、54，2。标准凸缘的可选标准凸缘包括：JB4701 a平坦凸缘JB4702 b平坦凸缘JB4703长颈对接凸缘标准：GB9112至9125。新建议的压力容器是使用HG2059220614 20635换热器的接管法兰，通常建议选择管道法兰。根据管道要求选择的标准，55，设备垫片标准JB4704非金属垫片JB4705缠绕垫片JB4706金属垫片1，垫片结构2，垫片大小3，垫片选择，第二，垫片。56，膨胀节依靠可变形的柔性零部件，以补偿管和管的热膨胀差异，缓解或减少壳体和管的温差应力。1，结构形式：(1)波形膨胀节(u型膨胀节)(2)平板膨胀节(3)块膨胀节(4)夹壳膨胀节，3，膨胀节，(图)，57，2。通过温差产生轴向力和压力产生的轴向力的计算，得出了设置膨胀节的必要性判断。换热器的最大应力、壳体最大应力和管池力为s2ts或t2tt时，必须设置膨胀节。58，3，强度计算包括(1)温差计算轴向力(2)补偿量的计算(3)膨胀节疲劳寿命的计算，59，1，垂直轴承公称直径的垂直换热器，至少2个支撑或4个支撑。换热器中支撑的位置取决于工艺安装要求。JB/T4725B型，根据BN型悬挂支撑要求的垂直支撑尺寸和要求。2、水平支撑、4、支撑、(动画)、(动画)、(动画)、60，2，薄壳，头强度计算，3，凸缘，浮头帽，钩，1，管板强度计算简介，4柱管换热器设计，61，(1)将管板作为均匀载荷并放置在弹性地基上的圆板，受孔弱化的影响，计算最大弯曲应力。(2)将管板视为孔均匀加载的圆板，根据强度理论计算最大弯曲应力，将边支撑情况分为简单支撑和固定支撑。首先，介绍管板强度计算，62，(3) 4管简单支撑棱镜面积简化均匀载荷弹性理论最大弯曲应力检查。(4)基于求最大弯曲应力的弹性理论的极限载荷法，63，管板是一般压缩容器中没有的特殊压缩元件，直接与筒体焊接(固定管板换热器)，或夹紧在两个法兰之间，管、壳之间的隔板和固定换热器的双重作用占了壳、管换热器的制造费用。由于力很复杂，管板的强度计算在换热器设计计算中非常明显。要计算管板厚度，首先要确定管板的设计压力。1，管板安装方法分析，64，2，管板设计压力Pd在换热器正常运行时管壳侧同时压缩时，管板管、管壳压力差，但在运行过程中不能随时保持管壳和管线压力/或此压力差常量管座的设计压力(图)，65，2，管座的设计压力Pd如何确定管座的设计压力：(1管板的设计压力Pd由Pd=PS-pt-表达式：PS-shell设计压力，即用于计算抽壳强度的设计压力确定。Pt-管道设计压力，即用于计算管道强度的设计压力。66确保管道、壳体压力在工作中的任何情况下同时工作。在炼油加氢装置上也可以看到。管板的设计压力可以根据循环氢压缩机的进出口最大压差确定。注意：这种压降必须同时进行管片的换热器设计、试验压力也必须同时进行管、壳程，管、壳程压力差不得超过允许值。 67，2，管板的设计压力Pd(2)管和壳体压力不保证在任何情况下同时工作，管板设计不允许壳体设计压力和管设计压力的压力差。管板的设计压力Pd必须使用其中较大的值。(3)上述(1)(2)确定管板设计压力的两个原则是：u形和浮头换热器采用螺柱换热器，管板的设计压力Pd采用管设计压力(4)固定管板换热器的管板计算较为复杂。，68，一般不确定管板的设计压力，可以引入三个概念：Pa、等效压力组合Pc和边界效应压力组合Pb。其中pa= SPs- tpt et用于没有法兰的管板；Pb=C (PS-0.15pt)-对于延伸部分为法兰的管片，3式sigma，0.85 C pt:Pb=0pc=PS-pt(110)t，Cy换热管和壳体圆柱的热膨胀变形差异；