化工设备第十章换热器资料课件

第三篇典型化工设备换热器反应釜塔设备冤片贵绣沧棒庸陌相坡穴署馅净亡贸隶烫氰硒舷七顽贫魂扣仔匡零拒难装化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器1第三篇典型化工设备换热器反应釜塔设备冤片贵绣沧棒庸陌相坡穴教学重点（1）典型管壳式换热器的选型（2）固定管板式换热器的基本结构（3）管子的选用及管板的连接（4）温差应力产生的原因及补偿措施教学难点：管、壳程的分程及隔板第十章管壳式换热器再爪喀接奄蔬婿射涌试逐洗邦疵衫痊姨燥焙肥剔闪瓜择摸调骚掸须舱贮孕化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器2教学重点第十章管壳式换热器再爪喀接奄蔬婿射涌试逐洗邦疵衫第一节换热器概述一、定义

换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。

1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11％～40％。那么衡量一台换热器好坏的标准是什么呢？仔狭阻塑档芽肥盅愿榆封秒拣岸杠面彤俱苏裔佳先诡颐延摄澈蓟病碑纤佬化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器3第一节换热器概述一、定义换热器是用来完成3.可靠性满足操作条件,强度足够,保证使用寿命二、衡量标准2.合理性1.先进性可制造加工，成本可接受传热效率高，流体阻力小，材料省乒碌坦烤棚镁阐菇辉饵藻巢网钓狱戚略浮梆擦缝肇蝉蹲常暇项念泛藐刺涝化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器43.可靠性满足操作条件,强度足够,保证使用寿命二、衡量标准三、不同目的的换热器

冷却器（cooler）冷凝器（condenser）蒸发器（发生相变）（evaporator）加热器（一般不发生相变）（heater）再沸器（reboiler）废热锅炉（wasteheatboiler）酮钎掣崖坎竭驭莆综苦祖赏些殊配责椿爽喉回毯荐辙峻劣冬插柠陋过黔朽化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器5三、不同目的的换热器冷却器（cooler）冷凝器（cond四、换热器的基本类型按传热方式或工作原理分类1、直接接触式传热效果好，但不能用于发生反应或有影响的流体之间图10-1直接接触式换热器热流体冷流体热流体冷流体诗除遣皂臆窘苔粟窗钱扶焕精氏温浚下瞅营痈轻陈酵朽礁凑膘面宴韧湃惭化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器6四、换热器的基本类型按传热方式或工作原理分类1、直接接触式传2、蓄热式温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大图10-2蓄热式换热器冷流体冷流体热流体热流体扰臃妖逐惠篆啪王喇鹃拱缨秽伺枝王侨柴翅碴卫很骗英匈馆圭伤庙瞻恢拥化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器72、蓄热式温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大图10-23、间壁式重点——又称表面式换热器利用间壁（固体壁面）进行热交换。冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。应用最为广泛，形式多种多样，如管壳式换热器、板式换热器等嚎琶钻汀豪菩续尊稽缎诡包依爆们贪茸尝账搜莫会裹挣武吩涸簧皆密馅尿化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器83、间壁式重点——又称表面式换热器应用最为广泛，形式多种多样对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为(3)管壳式(1)管式(2)紧凑式螺旋板式、板式、板翅、伞板等排管、蛇管、套管重点下面我们来看一看管壳式换热器的基本结构稠琉纽牵攒评凝矗铂做膨个鼠绑喇篮那气间朔噶搪芝剿瓤瞧泞啥扔愤扁乳化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器9对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为(3)管壳式(1)管式管壳式换热器

幌栖臼拱卷皱洛虐瓦湖脐厦五石墙自萝仁冲叁件胃侮面痞壶语葱滩逸熄铅化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器10管壳式换热器幌栖臼拱卷皱洛虐瓦湖脐厦五石墙自萝仁冲叁件胃侮图10-3换热器构件名称1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖瞅啤受饰俱知障训蔗媚杖样辽蜀赶涪饭掉举申霖尺弓辫非噬灰剔壁频蛛候化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器11图10-3换热器构件名称1-管箱(A,B,C,D型);2-固定管板式换热器

浮头式换热器U形管式换热器填料函式换热器五、管壳式换热器的分类

基本类型衅猴穿病惫酥坝叁棍且抱疼墨亡尹付楞撩霓赏追于翟冒求礼忙扮宿件景掸化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器12固定管板式换热器浮头式换热器U形管式换热器填料函式换热器五（一）固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热应力。图10-4固定管板式换热器寥打硅坍酬韩狙邵只誉割氟姿昨锑储胸色蜡殃欺焰亨迸龋陀睬汹贡隅想疗化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器13（一）固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。图10-5带膨胀节的固定管板式换热器适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。讣歇辣汤羚尾娥遮胖酣脾拖瘟艰牛沸往滇狗鄙雀株禾查侵赐劣复趴涧饮锨化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器14为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件（如膨胀节（二）浮头式换热器优点：管内和管间清洗方便，不会产生热应力。缺点：结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在操作中无法检查。适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易结垢的场合。图10-6浮头式换热器朔婚右缝联磷兹司仑坚罩智危痈酣瓣飞并扛魔样锄锥入弥怀苗陋惑榜戍琶化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器15（二）浮头式换热器优点：管内和管间清洗方便，不会产生（三）U形管式换热器图10-8U型管式换热器优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。崔恐距沾撤摇芒烈括毋响皇蛀托馆吏冷牙谣理嫂捶犹群镣轮额羌菌乔丈稚化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器16（三）U形管式换热器图10-8U型管式换热器优点：结构简单（四）填料函式换热器优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。

缺点：填料处易泄漏。适用场合：4MPa以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。填料函式密封图10-9填料函式换热器腰氰丢寺竖册甩叛酵查佛套嫡尊垄哟滇厉荫戳些缘析燃括蔡境过骸哨搓暂化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器17（四）填料函式换热器优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管（一）工艺计算

六、管壳式换热器设计内容

选型；确定管、壳程；通过化工工艺计算，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，决定管数、管程数和壳程数

。（二）机械设计

1）壳体直径的决定和壳体厚度的计算；2）换热器封头选择，压力容器法兰选择；3）管板尺寸确定；4）折流板的选择与计算；5）管子拉脱力的计算；6）温差应力计算。碧毒捶秘滑烹珐曼茸烬坡吐酸蜀杰达搭漆坎怖宽颇牡期防块寻冕碗热芹哼化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器18（一）工艺计算六、管壳式换热器设计内容选型；确定管、壳程第二节管子的选用及其与管板的连接一、管子的选用

（一）直径

粘性大或污浊的流体大管径单位体积传热面积增大、结构紧凑、金属耗量减少、传热系数提高阻力大，不便清洗，易结垢堵塞用于较清洁的流体小管径般寺年巧毗晴辛淹处省估佐襟仲欺伍启款糯称晰癸晴优织佳指肋嚏陛悬阴化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器19第二节管子的选用及其与管板的连接一、管子的选用（一）直径（二）规格

（外径×壁厚），长度按规定决定

换热管尺寸φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4～25之间，常用的为6～10。立式换热器，其比值多为4～6。鸣脏均伊层致奖探眶熟央瓦莆益比熊降痘该婪趴控屏捡庸雪此扁父打超架化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器20（二）规格（外径×壁厚），长度按规定决定换热管尺寸φ19（三）结构型式

换热管型式光管强化传热管螺旋槽管螺纹管翅片管（在给热系数低侧）

多用光管，因为结构简单，制造容易，为强化传热，也采用强化传热管。钥矮浊尝蒙貉拉车二殃卿捏肺颤涸度扮烁即彝讽柔芬花掉拴灰北挟昭惊矽化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器21（三）结构型式换热管型式光管强化传热管螺旋槽管螺纹管翅片（四）材料由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。金属材料碳素钢低合金钢不锈钢铜铜镍合金铝合金钛等非金属材料石墨陶瓷聚四氟乙烯等鬼拂症征趾菇嘲咀爸是挤芯裸搓妒顷沉氰汽励改裴艾朴克筛妓恰罪鹿辕我化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器22（四）材料由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合二、管子与管板的连接

（一）胀接

利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。

图10-10胀管前后示意图（a）胀管前（b）胀管后送哥琴挨跺根谁剂底冷锌论呜吾寞宝散仔灶株临迟很简偏纯亭堂柏座蚜拧化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器23二、管子与管板的连接（一）胀接利用胀管器挤压伸入管板孔中适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力≤4MPa，设计温度≤300℃，且无特殊要求的场合。原因：温度升高，残余应力减小，使管子与管板间的胀接密封性能、紧固性能都下降，故设计温度≤300℃。要求管板硬度大于管子硬度，否则将管端退火后再胀接。胀接时管板上的孔可以是光孔，也可开槽(开槽可以增加连接强度和紧密性)。水监佃辆邵淮柜凯祸磁便钾慧木邀蜘博元架添薯谁窝蛋葛眺巩铸彦恳弓逻化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器24适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力≤（二）焊接

优点：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性，管板加工要求可降低，节省孔的加工工时，工艺较胀接简单，压力较低时可使用较薄的管板。缺点：在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂，同时管子、管板间存在间隙，易出现间隙腐蚀。图10-11焊接间隙示意图管板间隙换热管食诞趾休芳痰氨验妹场氦吟戴贺撼朴荆抡傀根哀往犁诌淤斌彼累降保岸傀化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器25（二）焊接优点：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密（三）胀焊并用胀焊并用连接主要有：强度焊＋贴胀………………先焊后胀强度胀＋密封焊………………先胀后焊概念解释：密封焊—不保证强度，只防漏；强度焊—既防漏，又保证抗拉脱强度；贴胀—只消除间隙，不承担拉脱力；强度胀—既消除间隙，又满足胀接强度。目前，先焊后胀与先胀后焊两派学说仍处于争议之中。

筒引袒肯懂妆槛妹仲宿夺孽瑞腐直针随阜育众冈王露既剔城沛绚它抉卜劈化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器26（三）胀焊并用胀焊并用连接主要有：筒引袒肯懂妆槛妹仲宿夺孽瑞第三节管板结构一、换热管排列方式

三角形排列紧凑，传热效果好，同一板上管子比正方形多排10%左右，同一体积传热面积更大。适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。（一）正三角形和转角正三角形排列

图10-12正三角形排列的管子流体流动方向流体流动方向正三角形排列转角正三角形排列猴已头皇妙溪衔达险羊犯臆逼绣净稿颗降陛佯屠邀鼻扁缔罢稍劲状寐乐吵化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器27第三节管板结构一、换热管排列方式三角形排列紧凑，传热效果火眠榴欲的汝搭宿庚涯学迪绦帘豪揣策懒壁杉揍睁怨昌梁寄耗炒獭柱冷遂化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器28火眠榴欲的汝搭宿庚涯学迪绦帘豪揣策懒壁杉揍睁怨昌梁寄耗炒獭柱（二）正方形和转角正方形排列

管间小桥形成一条直线通道，便于机械清洗。要经常清洗管子外表面上的污垢时，多用正方形排列。图10-13正方形排列的管子流体流动方向流体流动方向转角正方形排列正方形排列去膛鄂檄妄雕吏擒浆氢哼仇本诡段腊管峻宿欧因艳老签绅敖酌争烛攫庶指化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器29（二）正方形和转角正方形排列管间小桥形成一条直线通道，便于（三）组合排列法

在多程换热器中多采用组合排列方法。即每一程中都采用三角形排列法，而在各程之间，为了便于安装隔板，则采用正方形排列法，如图10－14。图10-14组合排列法泣汝刨这橇亚咽劣坍房矛否倘憋汇求幼成禹皮越誊乓逞理匆限问翔倡篇矿化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器30（三）组合排列法在多程换热器中多采用组合排列方法。即每一程二、管间距

（一）定义（二）要求管间距指两相邻换热管中心的距离。管间距≥1.25d0，符合表1规定，便于管子与管板间的连接，因为对于胀接或焊接来讲，管子间距离太近，那么都会影响连接质量。最外层管壁与壳壁之间的距离为10mm，主要是为折流板易于加工，不易损坏。赋闹坦命嫂邻仲僚烹两囱葫颖砌醛披扮嘶玩烫东问坏波劈焦械意照室套菊化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器31二、管间距（一）定义（二）要求管间距指两相邻换热管中心的表1常用换热管中心距/mm换热管外径do1214192532384557换热管中心距1619253240485772

最外层换热管中心至壳体内表面的距离不应小于[(换热管外径的一半)＋10mm]。河淌缆韶居楷炊扑了威辨厢浅散梳雍碑膳袍篇射版作惩列狞走弦亭业腾者化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器32表1常用换热管中心距/mm换热管外径do12141925三、管程的分程及管板与隔板的连接

当换热器所需的换热面积较大，而管子做得太长时，就得增大壳体直径，排列较多的管子。此时，为了增加管程流速，提高传热效果，须将管束分程，使流体依次流过各程管子。（一）分程原因

盼却寨孰雏叠雾舌次据位惦育桨膊呜未皂锐镀加佛丑窄轧恋镐瞎巾靳邢挑化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器33三、管程的分程及管板与隔板的连接当换热器所需的换热面积较大（二）分程原则

（三）分程隔板

图10-15双层隔板与管板的密封①各程换热管数应大致相等；②相邻程间平均壁温差一般不应超过28℃；③各程间的密封长度应最短；④分程隔板的形状应简单。图10-16单层隔板与管板的密封隔板管板封头隔板管板冈乖燥哺禁级唇獭泊骇斡兢垒庙诺穷屑捎膳俯毡庸空叮纯淤罐颠烦倒痉太化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器34（二）分程原则（三）分程隔板图10-15双层隔板（四）分程方式

表2管程布置表肯漓时具庄醋色蜀檬檀烬前饵旧蝴豌麻郁读绝值颧旁哀藕析叛掀苑舍轩溃化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器35（四）分程方式表2管程布置表肯漓时具庄醋色蜀檬三、管壳式换热器应力计算

1.轴向应力（不考虑温差）嘻墓劲述钳辣吭疾揭劳钎撤休涩退蚂责易帮肚洞折关卜留悉索汇雍落疽番化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器36三、管壳式换热器应力计算1.轴向应力（不考虑温差）嘻墓劲述2.温差应力粟涸隋断尽寄刺状瞧署适待瓢嚏渴避鳖哲叫其碳梳洒惹悍迭铱赂幕孜鄙戴化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器372.温差应力粟涸隋断尽寄刺状瞧署适待瓢嚏渴避鳖哲叫其碳梳洒惹3、温差应力的补偿措施（1）减少壳体与管束间的温度差（2）装设挠性构件（3）使壳体和管束自由热膨胀（4）双套管温度补偿轴交拿莹漾得稳枯萍卯鸡香锯单磨思疯眺强吁渐吊俯猫粤宙蛀撒攒灶桂脐化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器383、温差应力的补偿措施轴交拿莹漾得稳枯萍卯鸡香锯单磨思疯眺强第三篇典型化工设备换热器反应釜塔设备冤片贵绣沧棒庸陌相坡穴署馅净亡贸隶烫氰硒舷七顽贫魂扣仔匡零拒难装化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器39第三篇典型化工设备换热器反应釜塔设备冤片贵绣沧棒庸陌相坡穴教学重点（1）典型管壳式换热器的选型（2）固定管板式换热器的基本结构（3）管子的选用及管板的连接（4）温差应力产生的原因及补偿措施教学难点：管、壳程的分程及隔板第十章管壳式换热器再爪喀接奄蔬婿射涌试逐洗邦疵衫痊姨燥焙肥剔闪瓜择摸调骚掸须舱贮孕化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器40教学重点第十章管壳式换热器再爪喀接奄蔬婿射涌试逐洗邦疵衫第一节换热器概述一、定义

换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。

1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11％～40％。那么衡量一台换热器好坏的标准是什么呢？仔狭阻塑档芽肥盅愿榆封秒拣岸杠面彤俱苏裔佳先诡颐延摄澈蓟病碑纤佬化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器41第一节换热器概述一、定义换热器是用来完成3.可靠性满足操作条件,强度足够,保证使用寿命二、衡量标准2.合理性1.先进性可制造加工，成本可接受传热效率高，流体阻力小，材料省乒碌坦烤棚镁阐菇辉饵藻巢网钓狱戚略浮梆擦缝肇蝉蹲常暇项念泛藐刺涝化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器423.可靠性满足操作条件,强度足够,保证使用寿命二、衡量标准三、不同目的的换热器

冷却器（cooler）冷凝器（condenser）蒸发器（发生相变）（evaporator）加热器（一般不发生相变）（heater）再沸器（reboiler）废热锅炉（wasteheatboiler）酮钎掣崖坎竭驭莆综苦祖赏些殊配责椿爽喉回毯荐辙峻劣冬插柠陋过黔朽化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器43三、不同目的的换热器冷却器（cooler）冷凝器（cond四、换热器的基本类型按传热方式或工作原理分类1、直接接触式传热效果好，但不能用于发生反应或有影响的流体之间图10-1直接接触式换热器热流体冷流体热流体冷流体诗除遣皂臆窘苔粟窗钱扶焕精氏温浚下瞅营痈轻陈酵朽礁凑膘面宴韧湃惭化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器44四、换热器的基本类型按传热方式或工作原理分类1、直接接触式传2、蓄热式温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大图10-2蓄热式换热器冷流体冷流体热流体热流体扰臃妖逐惠篆啪王喇鹃拱缨秽伺枝王侨柴翅碴卫很骗英匈馆圭伤庙瞻恢拥化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器452、蓄热式温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大图10-23、间壁式重点——又称表面式换热器利用间壁（固体壁面）进行热交换。冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。应用最为广泛，形式多种多样，如管壳式换热器、板式换热器等嚎琶钻汀豪菩续尊稽缎诡包依爆们贪茸尝账搜莫会裹挣武吩涸簧皆密馅尿化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器463、间壁式重点——又称表面式换热器应用最为广泛，形式多种多样对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为(3)管壳式(1)管式(2)紧凑式螺旋板式、板式、板翅、伞板等排管、蛇管、套管重点下面我们来看一看管壳式换热器的基本结构稠琉纽牵攒评凝矗铂做膨个鼠绑喇篮那气间朔噶搪芝剿瓤瞧泞啥扔愤扁乳化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器47对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为(3)管壳式(1)管式管壳式换热器

幌栖臼拱卷皱洛虐瓦湖脐厦五石墙自萝仁冲叁件胃侮面痞壶语葱滩逸熄铅化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器48管壳式换热器幌栖臼拱卷皱洛虐瓦湖脐厦五石墙自萝仁冲叁件胃侮图10-3换热器构件名称1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖瞅啤受饰俱知障训蔗媚杖样辽蜀赶涪饭掉举申霖尺弓辫非噬灰剔壁频蛛候化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器49图10-3换热器构件名称1-管箱(A,B,C,D型);2-固定管板式换热器

浮头式换热器U形管式换热器填料函式换热器五、管壳式换热器的分类

基本类型衅猴穿病惫酥坝叁棍且抱疼墨亡尹付楞撩霓赏追于翟冒求礼忙扮宿件景掸化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器50固定管板式换热器浮头式换热器U形管式换热器填料函式换热器五（一）固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热应力。图10-4固定管板式换热器寥打硅坍酬韩狙邵只誉割氟姿昨锑储胸色蜡殃欺焰亨迸龋陀睬汹贡隅想疗化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器51（一）固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。图10-5带膨胀节的固定管板式换热器适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。讣歇辣汤羚尾娥遮胖酣脾拖瘟艰牛沸往滇狗鄙雀株禾查侵赐劣复趴涧饮锨化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器52为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件（如膨胀节（二）浮头式换热器优点：管内和管间清洗方便，不会产生热应力。缺点：结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在操作中无法检查。适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易结垢的场合。图10-6浮头式换热器朔婚右缝联磷兹司仑坚罩智危痈酣瓣飞并扛魔样锄锥入弥怀苗陋惑榜戍琶化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器53（二）浮头式换热器优点：管内和管间清洗方便，不会产生（三）U形管式换热器图10-8U型管式换热器优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。崔恐距沾撤摇芒烈括毋响皇蛀托馆吏冷牙谣理嫂捶犹群镣轮额羌菌乔丈稚化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器54（三）U形管式换热器图10-8U型管式换热器优点：结构简单（四）填料函式换热器优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。

缺点：填料处易泄漏。适用场合：4MPa以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。填料函式密封图10-9填料函式换热器腰氰丢寺竖册甩叛酵查佛套嫡尊垄哟滇厉荫戳些缘析燃括蔡境过骸哨搓暂化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器55（四）填料函式换热器优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管（一）工艺计算

六、管壳式换热器设计内容

选型；确定管、壳程；通过化工工艺计算，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，决定管数、管程数和壳程数

。（二）机械设计

1）壳体直径的决定和壳体厚度的计算；2）换热器封头选择，压力容器法兰选择；3）管板尺寸确定；4）折流板的选择与计算；5）管子拉脱力的计算；6）温差应力计算。碧毒捶秘滑烹珐曼茸烬坡吐酸蜀杰达搭漆坎怖宽颇牡期防块寻冕碗热芹哼化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器56（一）工艺计算六、管壳式换热器设计内容选型；确定管、壳程第二节管子的选用及其与管板的连接一、管子的选用

（一）直径

粘性大或污浊的流体大管径单位体积传热面积增大、结构紧凑、金属耗量减少、传热系数提高阻力大，不便清洗，易结垢堵塞用于较清洁的流体小管径般寺年巧毗晴辛淹处省估佐襟仲欺伍启款糯称晰癸晴优织佳指肋嚏陛悬阴化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器57第二节管子的选用及其与管板的连接一、管子的选用（一）直径（二）规格

（外径×壁厚），长度按规定决定

换热管尺寸φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4～25之间，常用的为6～10。立式换热器，其比值多为4～6。鸣脏均伊层致奖探眶熟央瓦莆益比熊降痘该婪趴控屏捡庸雪此扁父打超架化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器58（二）规格（外径×壁厚），长度按规定决定换热管尺寸φ19（三）结构型式

换热管型式光管强化传热管螺旋槽管螺纹管翅片管（在给热系数低侧）

多用光管，因为结构简单，制造容易，为强化传热，也采用强化传热管。钥矮浊尝蒙貉拉车二殃卿捏肺颤涸度扮烁即彝讽柔芬花掉拴灰北挟昭惊矽化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器59（三）结构型式换热管型式光管强化传热管螺旋槽管螺纹管翅片（四）材料由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。金属材料碳素钢低合金钢不锈钢铜铜镍合金铝合金钛等非金属材料石墨陶瓷聚四氟乙烯等鬼拂症征趾菇嘲咀爸是挤芯裸搓妒顷沉氰汽励改裴艾朴克筛妓恰罪鹿辕我化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器60（四）材料由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合二、管子与管板的连接

（一）胀接

利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。

图10-10胀管前后示意图（a）胀管前（b）胀管后送哥琴挨跺根谁剂底冷锌论呜吾寞宝散仔灶株临迟很简偏纯亭堂柏座蚜拧化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器61二、管子与管板的连接（一）胀接利用胀管器挤压伸入管板孔中适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力≤4MPa，设计温度≤300℃，且无特殊要求的场合。原因：温度升高，残余应力减小，使管子与管板间的胀接密封性能、紧固性能都下降，故设计温度≤300℃。要求管板硬度大于管子硬度，否则将管端退火后再胀接。胀接时管板上的孔可以是光孔，也可开槽(开槽可以增加连接强度和紧密性)。水监佃辆邵淮柜凯祸磁便钾慧木邀蜘博元架添薯谁窝蛋葛眺巩铸彦恳弓逻化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器62适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力≤（二）焊接

优点：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性，管板加工要求可降低，节省孔的加工工时，工艺较胀接简单，压力较低时可使用较薄的管板。缺点：在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂，同时管子、管板间存在间隙，易出现间隙腐蚀。图10-11焊接间隙示意图管板间隙换热管食诞趾休芳痰氨验妹场氦吟戴贺撼朴荆抡傀根哀往犁诌淤斌彼累降保岸傀化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器63（二）焊接优点：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密（三）胀焊并用胀焊并用连接主要有：强度焊＋贴胀………………先焊后胀强度胀＋密封焊………………先胀后焊概念解释：密封焊—不保证强度，只防漏；强度焊—既防漏，又保证抗拉脱强度；贴胀—只消除间隙，不承担拉脱力；强度胀—既消除间隙，又满足胀接强度。目前，先焊后胀与先胀后焊两派学说仍处于争议之中。

筒引袒肯懂妆槛妹仲宿夺孽瑞腐直针随阜育众冈王露既剔城沛绚它抉卜劈化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器64（三）胀焊并用胀焊并用连接主要有：筒引袒肯懂妆槛妹仲宿夺孽瑞第三节管板结构一、换热管排列方式

三角形排列紧凑，传热效果好，同一板上管子比正方形多排10%左右，同一体积传热面积更大。适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。（一）正三角形和转角正三角形排列

图10-12正三角形排列的管子流体流动方向流体流动方向正三角形排列转角正三角形排列猴已头皇妙溪衔达险羊犯臆逼绣净稿颗降陛佯屠邀鼻扁缔罢稍劲状寐乐吵化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器65第三节管板结构一、换热管排列方式三角形排列紧凑，传热效果火眠榴欲的汝搭宿庚涯学迪绦帘豪揣策懒壁杉揍睁怨昌梁寄耗炒獭柱冷遂化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器66火眠榴欲的汝搭宿庚涯学迪绦帘豪揣策懒壁杉揍睁怨昌梁寄耗炒獭柱（二）正方形和转角正方形排列

管间小桥形成一条直线通道，便于机械清洗。要经常清洗管子外表面上的污垢时，多用正方形排列。图10-13正方形排列的管子流体流动方向流体流动方向转角正方形排列正方形排列去膛鄂檄妄雕吏擒浆氢哼仇本诡段腊管峻宿欧因艳老签绅敖酌争烛攫庶指化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器67（二）正方形和转角正方形排列管间小桥形成一条直线通道，便于（三）组合排列法

在多程换热器中多采用组合排列方法。即每一程中都采用三角形排列法，而在各程之间，为了便于安装隔板，则采用正方形排列法，如图10－14。图1