第7章 换热设备

1、第七章换热设备7.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.1 换热设备的应用及基本要求7.1.1.1 换热设备的应用 在化工生产中用于实现物料之间热量传递过程的设备统称为换热设备。它是石油、化工、原子能、冶金、轻工、制药、食品、交通、家电等工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。对于迅速发展的石油、化工等能源企业来说，换热设备尤为重要，约占全部工艺设备投资的35 40。7.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.1 换热设备的应用及基本要求7.1.1.2 对换热设备的基本要求1.4.4 人力资源管理自我应用基本要求合理实现工艺条件1结构合理、安全可靠2便于制造、安装、操作、维护3经

2、济合理，成本低47.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型 混合式换热设备是让冷、热流体直接接触，进行热量交换的换热器。传热方式主要是热对流。如图7-1所示为两种在化工厂经常见到的凉水塔示意图。（1）混合式7.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型 蓄热式换热器是借助于固体蓄热体，把热量从高温流体传给低温流体的换热器。其传热方式主要是热辐射。蓄热式换热器其结构如图7-2所示。（2）蓄热式7.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型 间壁式换热器主要是以热传导方式传热，即利用设备或管道的间壁将冷、热流体隔开，互不接

3、触，热流体通过间壁将热量传递给冷流体。（3）间壁式(1)蛇管式换热器 如图7-3所示。 管式换热器17.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型蛇管沉浸在被加热或被冷却的介质中，通过管壁进行传热。如图7-4所示。（3）间壁式7.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型(2)螺旋管式换热器 如图7-5所示。（3）间壁式管式换热器17.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型(3)套管式换热器 如图7-6所示。（3）间壁式套管式换热器17.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型(4)热管式换热

4、器 如图7-7所示（3）间壁式管式换热器17.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型(5)管壳式换热器 管壳式换热器又称为列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，在各种工业生产中得到了最广泛的应用。本章第二节、第三节将专门介绍。（3）间壁式管式换热器17.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型（1）矩形板式换热器 结构如图7-8所示（3）间壁式板式换热器27.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型（2）螺旋板式换热器 结构有三种形式，如图7-9所示（3）间壁式板式换热器27.1 换热设备的应用及类型第7章 换热

5、设备7.1.2 换热设备的类型（3）板翅式换热器 如图7-10所示（3）间壁式板式换热器27.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型(4)板壳式换热器 如图7-11所示（3）间壁式板式换热器27.1 换热设备的应用及类型第7章 换热设备7.1.2 换热设备的类型(5)伞板式换热器 如图7-12所示（3）间壁式板式换热器27.2 管壳式换热器的结构和类型第7章 换热设备7.2.1 管壳式换热器的类型及特点 管壳式换热器具有结构简单，制作容易，操作方便，处理量大，应用范围广，运行安全可靠等优点，尤其在高温、高压下和大型装置中使用更为普遍，其结构如图7-13所示。7.2

6、管壳式换热器的结构和类型第7章 换热设备7.2.1 管壳式换热器的类型及特点 固定管板式换热器的壳体和内部的管束通过两端的管板刚性地连接在一起，其结构如图7-14所示。（1）固定管板式换热器7.2 管壳式换热器的结构和类型第7章 换热设备7.2.1 管壳式换热器的类型及特点 浮头换热器的结构如图7-15所示。浮头式换热器中的一块管板与壳体刚性固定，另一块管板可在壳体内自由移动。（2）浮头式换热器7.2 管壳式换热器的结构和类型第7章 换热设备7.2.1 管壳式换热器的类型及特点浮头结构示意图如图7-16所示。（2）浮头式换热器7.2 管壳式换热器的结构和类型第7章 换热设备7.2.1 管壳式换

7、热器的类型及特点U形管式换热器的结构如图7-17所示。（3）U形管式换热器7.2 管壳式换热器的结构和类型第7章 换热设备7.2.1 管壳式换热器的类型及特点填料函式换热器的结构如图7-18所示。（4）填料函式换热器7.2 管壳式换热器的结构和类型第7章 换热设备7.2.1 管壳式换热器的类型及特点表7-1列出了管壳式换热器的特性，可供参考与比较。（4）填料函式换热器7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.1 外壳结构 管壳式换热器的壳体一般为圆筒体，直径系列Di= 219mm、325mm、400mm、（450）mm、500mm、600mm、（700）mm、800mm

8、、（900）mm、1000mm、1200mm、1400mm、（1500）mm、1600mm、1800mm、2000mm等，基本符合压力容器的直径系列。（1）壳体7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.1 外壳结构结构主要有如图7-19所示的几种。（2）音箱7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.1 外壳结构 对于不能利用接管进行放气和排液的换热器，应在管程和壳程的最高点设置放气口和最低点设置排液口，其最小公称直径为20mm，其结构如图7-20所示。（3）接管7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.2 换热管 换热管一

9、般采用光滑的无缝钢管，但为了强化传热效果，也采用图7-21所示的翅片管、横纹管、螺旋槽纹管等。（1）换热管规格及选择7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.2 换热管换热管在管板上的排列形式有四种，如图7-22所示。（2）换热管在管板上的排列7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.3 管板与换热管的连接结构 管板是管壳式换热器中的一个重要零部件，它的作用是固定和排布换热管，分隔管程与壳程空间，避免冷、热流体的混合。如图7-23所示。（1）管板7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.3 管板与换热管的连接结构图7-24

10、表示胀管前后管径增大和受力情况。（2）管板与换热管的连接胀接17.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.3 管板与换热管的连接结构胀接结构形式及尺寸如图7-25和表7-2所示（2）管板与换热管的连接胀接17.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.3 管板与换热管的连接结构胀接结构形式及尺寸如图7-25和表7-2所示（2）管板与换热管的连接胀接17.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.3 管板与换热管的连接结构当t300，p4MPa时，一般采用强度焊接。其结构形式如图7-26所示。（2）管板与换热管的连接焊接27.3 管壳

11、式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.3 管板与换热管的连接结构 其结构有两种：一是强度胀加密封焊，胀接承载并保证密封，焊接仅是辅助防漏；二是强度焊加贴胀，焊接承载并保证密封，其结构形式及尺寸如图7-27和图7-28所示。（2）管板与换热管的连接胀焊结合37.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.3 管板与换热管的连接结构 其结构有两种：一是强度胀加密封焊，胀接承载并保证密封，焊接仅是辅助防漏；二是强度焊加贴胀，焊接承载并保证密封，其结构形式及尺寸如图7-27和图7-28所示。（2）管板与换热管的连接胀焊结合37.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第

12、7章 换热设备7.3.4 管板与壳体的连接结构固定管板式换热器的管板兼作法兰的结构应用广泛，一般采用图7-30所示意的结构7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.4 管板与壳体的连接结构 当管板不兼作法兰时，结构如图7-31所示，管板直接焊在壳体内，考虑到管板较厚，应对焊接部位进行结构改进，以减少焊接应力。7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.5 折流板及其它挡板弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形等，如图7-32(a)、(b)、(c)所示。（1）弓形折流板7.3.5.1 折流板7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3

13、.5 折流板及其它挡板当卧式换热器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置。（1）弓形折流板7.3.5.1 折流板7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.5 折流板及其它挡板圆环形折流板由于结构比较复杂，不便于清洗，一般用于压力较高和物料清洁的场合，其结构如图7-32(d)所示。（2）圆盘-圆环形折流板7.3.5.1 折流板7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.5 折流板及其它挡板折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。拉杆和定距管的连接如图7-34所示。7.3.5.2 拉杆和定距管7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.5 折流板及其它挡板 为防止壳程进口接管处，流体对换热管的直接冲刷，可设置进口缓冲接管或壳程防冲挡板。如图7-35和图7-36所示结构。7.3.5.3 防冲挡板7.3 管壳式换热器的主要零部件结构及要求第7章 换热设备7.3.5 折流板及其它挡板 为防止壳程进口接管处，流体对换热管的直接冲刷，可设置进口缓冲接管或壳程防冲挡板。如图7-35和图7-36所示结构。7.3.5.3 防冲挡板7.3 管壳式换热器的