换热设备概论

第六章换热设备

换热器或称热交换器，是石油、化工、生产中重要的化工设备之一。它在石油、化工厂

建设总投资中约占20%,在全厂化工设备总重量中约占40%。

第一节换热设备的分类及工作原理

1、换热设备的分类

将一温度较高的热流体的热量传给另一温度较低的冷流体的设备叫换热设备。两种温度

不同的流体通过热量的交换，使一种流体降温而另一种流体升温。以满足各自的需要，例如

在柴油加氢精制装置中.冷的原料油及冷氢经高乐换热黑.从反应流出物及热高分气体中获

得热量而升高温度送入反应器，热的反应流出物和热高分气体冷却进入下一工序，这样就充

分回收了热量。

炼油厂换热设备的形式很多，按用途可分为加热器、冷却器、冷凝器和重沸器。主要用

于加热物料的叫加热器；用水等冷却剂来冷却物料的则叫冷却器，象分馄塔的储出线冷却器

等；热的流体是气态，经过换热后被冷凝成为液态的称为冷凝器，如分馀塔塔顶汽油冷凝器

等；一种液体被加热而蒸发成为气态的叫重沸器（再沸器）或汽化器。

按换热设备的结构可分为管式换热器和板式换热器。管式换热器的传热面由管子表面构

成，即冷热流体之间以管壁做间壁，如管壳式、套管式、翅管式等。板式换热器的传热面由

板面构成，即冷热流体之M以板做间壁，如螺旋板式、平板式等。

换热设备的常用材料主要是钢材，其次是铝、铜等。也有一些是用非金属材料制造的换

热设备，如石墨、聚四氟乙烯等，它们大多具有耐高、低温及耐腐蚀等特别性能。

2、热设备的工作原理

热量从高温物体传送给低温物体称为传热。传热的方式有三种:传导、对流和辐射。在

换热设备中主要是以传导和对流两种方式进行换热的，如图6.1所示，热流体（温度tl）先

以对流传热方式将热量Q（kJ/h）传给管（板）壁的一侧（温度为t2）,再以传导传热方式招热量

传过管（板）壁（温度由t2变成t3）,最后管（板）壁另一侧又将热量以对流传热方式传给了冷

流体（温度为14）。对于稳固传热过程，上述的传换过程可表示为：

Q=K•F•（及F（tl-t4）

式中Q—热负荷，换热器每单位小时传递的热量，kcal/h；

F—传热表面积，m3：

K-一换热器的传热系数，表示冷热流体温差为1C,单位小时内穿过lm2的管（板）壁面

积所传递的热量.它是一个与流体的性质、流速、管（板）材料、管（板）壁结垢情形及流体状

态有关的量。一样工业用换热器的K值的大致范畴见表67。

图6.1经过器壁的传热

表6.1传热系数K

传爆的流体气体一气体气体一水煤油一水水一水冷凝蒸汽一水

10-3010〜503007007500250〜4000

第二节总体结构与壳程流路

典型的管壳式换热器如图6.2、6—3所示，图中与各件号相应的零部件名称见表6.2。

图6.2AES、BES浮头式换热器（零件名称见表6.2）

图6.3BEM立式固定管板式换热器（零件名称见表6.2）

表6.2零部件名称

口号序号1名声序号名a

1.21死耳141封大管塾＜①件）

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我们把设有管程进出口接管的一端称为前端管箱（对于浮头式换热器，也称为固定端管

箱），与此相对的另一端称为后端（但畲时也在后端设管程的进出口）。

图6.2为卧式浮头换热器。图左边的固定端管箱部分，以中心线为界表示r两种不同的

结构，上半部是平盖式管箱，平盖用法兰与管箱相连，可以拆卸：下半部是封头式管箱，封

头不能单独拆卸。圈6—3为立式固定管板换热器。

管壳式换热器的壳程，设有多个折流板（图6.2件号11）,其目的是使壳程流体循序横

向掠过管束，充分的与管内流体作错流换热。由于结构与制造上的原因，折流板管孔与换热

管之间存有间隙，折流板与壳体之间亦有间隙。此外，换热管排列在管板上不可能完全平均,

在外周以及与管程的分程隔板相对应的地方要排得稀疏一些。因此，壳程流体除了横掠管束

的主流一一错流流路B（见图6.4）之外，还存在着A、C、E、F四种漏流流路与旁流流路。

在这些流路中的流体，较少与换热管接触，没有足够的换热条件，因此影响了整个换热器的

效率。

图6.4壳程流路

第三节管壳式换热器

1、管壳式换热器的结构类型

管壳式换热器也叫管束式换热器，或叫列管式换热器。它由胀接（或焊接）在管板上的管

束装于圆筒形外壳内组成,见图6.2。一种流体（设为高温载体）由管程进口进入管箱，沿管

束的管内流动再经过管箱由管程出口排出；另一种流体（设为低温热载体）由壳程进口进人,

穿过装满管束的壳体空间经壳程出口排出，两种流体在换热器内通过管束的管壁传送热量。

按照结构特点管壳式换热器可分为固定管板式、浮头式、填函式、U型管式和釜式五种，各

有其优缺点与适用场合。

（1）固定管板式换热器

这种换热器（图6.3）的特点是壳体与管板直接焊接，结构简单而紧凑。在壳体直径相

同时，排管数最多。因为两管板之间有管子互相支撑，得到了加强，所以管板可以较薄，因

此造价比较便宜，应用也较广。但这种换热器的管束不能抽出进行机械请洗；有时为了减少

换热器壳体与管子上在工作时产生的温度应力，要在壳体上设膨胀节（见图6.3件号44）,

而膨胀节的强度不高，此时壳程承担的压力就不能太大，

固定管板式换热器适用于壳程介质不易结垢，或虽有垢但可进行化学清洗的场合；壳壁

与管壁因温度差而引起的膨胀量之差不大，或膨胀差虽大但壳程压力不高的情形。

（2）浮头式换热器

这种换热器（图6.2）的特点是管束可以自由膨胀，并可从壳体内抽出，以清洗壳方管

间。但这种换热器的结构比较复杂，造价要比固定管板式高约20%。而且管束和壳体的环

隙较大，增大了管束外围的旁流流路，影响了换热器的传热效率。

（3）填函式换热器

这种换热器（图6.5）的功能与浮头式相向，在后端设填料函见图6.5件号49,以容许

管束自由胀缩，又保证壳程的密封。但填函式密封的性能不如法兰密封可靠；所以壳程压力

不能很高。

图6.5APF填料函双壳程换热器（零件名称见表6.2）

图6.6AJW填料函分流式换热器（零件名称见表6.2）

图6.6是填料函分流式换热器，或称活动管板换热器。管板是填料函的组成部分，在两

组填科函中间设套环（见图6.6中的件号58）,管程或壳程泄漏的流体可从套环引出，以避

免互相窜混。这种换热器的适用温度与压力更低。

浮头式和两种填函式换热器，都可以抽出管束清洗壳方管间，因而宜于让易结垢的流体走壳

程，而让压力高的腐蚀性介质，或流量较少的介质走管程，对于节省材料，提高流速也比较

有利。

（4）U型管式换热器

这种换热器（图6.7）的管束可以自由膨胀，也可抽出来清洗管间。因为只有一块管板,

没有浮头，所以造价比较便宜，管程也可承担较高的压力。但因缺乏相互支承作甩，要求管

板的厚度较大。还要求采用壁厚较大的换热管，以补偿弯管时引起的管壁减薄。

图6.7BIUU形管式换热器（零件名称见表6.2）

在后端带管箱的各种换热器中，管程流体在后端管箱中都有重新分配问题，当在换热过

程中伴有相变化的情形下，介质在返回管程时会形成汽液分层现象，U形管换热器却不存在

这种问题。

（5）釜式换热器

这种换热器（图6.8）的壳体直径为管束直径的1.5—2.0倍，管束偏置于壳体的下方,

液面埋住管束，使管束上部形成•定的汽液分离空间。釜式换热器多用来做蒸发器、精循塔

的重沸器或简单的废热锅炉。根据需要，管束可以是固定管板型、浮头型或U型管型。

图6.8AKT釜式重沸器（零件名称见表6.2）

2、管壳式换热器的结构特点

（1）管板

管扳是管壳式换热器的主要零件。绝大多数管板是圆形平板，板上开很多管孔，甸孔还

固定连接着换热管，板的周边则与壳体的管箱相连。管板是管程流体分布到各换热管的集散

处，还对管程与壳程起隔离作用，同时承担着管程与壳程压力；此外，管板还承担加热管与

壳体在操作条件下热膨胀差所产生的轴向力。平管板一样都比较厚（常见有厚达50mm,个别

情形还有500mm厚管板），大多是用厚钢板加工而成，也有用锻件加工的。

①管子与管板的连接

换热管与管板的连接方式有胀接、焊接、胀焊并用等型式：胀接、焊接和胀焊联合连接。

胀接法工艺较简单，管子更换和修补方便，但严密性较差，适用于管、壳程压差不大的场合。

当对管子与管板连接紧密性有严格要求时，可采用焊接连接。由于焊接工艺简单，在换热器

制造中所占比重口益增加，焊接连接的缺点是产生焊接应力，且管扳孔与管子存在间隙，易

引起应力腐蚀等。因此.对高温高压换热器可采用胀焊联合的方法。该连接方法不仅能提高

连接强度，还可以避免应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。这种方法已得到广泛地应用。

②管板与壳体、管箱的连接

管板与壳体、管箱的连接与换热器的形状有关，分可拆和不可拆两大类。固定管板式换

热器的管板兼做法兰，与壳体间采用不可拆的焊接连接；而浮头式、填函式和U形管式换热

器的固定端管板被夹持在壳体法兰和管箱法兰之间，是可拆连接。因此，管束可以抽出进行

清洗和检修。各结构的密封形式可根据使用压力、温度、介质特性、气密性要求等条件决定。

（图6.9）

b0

3；

cStd®

图6.9管板与壳体、管箱的连接方式

a型：管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接；

b型：管板直接与壳程圆筒和管箱圆筒形成整体结构；

c型：管板与壳程圆筒连为整体，式延长部分形成凸缘被夹持在活套环与管箱法兰之间；

d型：管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分形成凸绥被夹持在活套环与壳体法兰之间;

。型：管板与壳程圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与管箱用螺柱、垫片连接；

f型：管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与壳体法兰用螺柱、垫片连接。

（2）管束

①管束分程

换热器的管箱内设置编板,将全部管子平均分隔成若干组，称管程数,使流体在管内依

次径返多次，从而提高管程流速，改善传热成效。通常壬流体在管束内由管箱到另一端（如

浮头），或由另一端到管箱的流动次数叫管程数。管程数太多，流体的阻力增加，平均温差

降低，不利于传热过程的进行。管程数一样有1、2、4、6、8、10、12等七种。常用的管程

布置形式可参照图6.10。

aii后曾■隔场后修彳板焙构前线管相*弥后修舄气坊构

复ft沈玷方向用ft浦动方向

（介质进口•）（介出讴包例）（介册迸口出）（介殖返回的）

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图6.10管程布置形式

②管子

在管壳式换热器中，由换热管来组成传热表面，它是换热器的核心。常用的换热器，一

样采用内外表面光滑，截面为圆形的无缝管。常用的碳钢无缝管规格见表6.3。当采用不锈

钢或有色金属管材料时，管壁厚度可按表6.3的尺寸减薄0.5-1.0mm.

表6.3常用碳钢换热管的规格

O14X2①19X2①25X2.5①32X3038X3①45X3①57X3.5

换热管的管子长度大，则换热器单位传热面的材料消耗量低。但是管子过长时，清洗

运输、安装都不方便-举荐采用的系列长度为1.5、2.0、2,5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0.

12.Omo6nl以上的管长只用在大面积换热器中。对于U型管束换热器，管长是指从管端到弯

管的直段长度。

③换热管的排列

换热管常用的排列形式为正三角形或正方形排列，此外也有采用同心圆排列形式的。

正三角形排列（图6.10）适用于壳程介质污垢少，不需要进行机械清洗的场合。在相

同直径的管板上，同样的管间距下正三角形的排管数比正方形的多。

（d）/角11.方玉年八

住.由叼爬直干折床板聚口

图6.10管子的排列形式

正方形排列能使管间小桥形成一条直的通道，能够用机械方法进行清洗。

（3）管箱

管箱的作用是使管程流体平均分配与集中，在多管程换热器中，管箱还起分隔管程，改

变流向的作用。

①固定端管箱：主要有三类结构，见图6.11,结构（b）装有管箱盖板，拆下平盖板可

以检查胀口与管子内部，井清洗管程，不必拆卸接管法兰，是最常用的型式。平盖板要有足

够的刚度，以保证与分程隔板间的密封，避免介质短路。封头管箱（a）适甩介质压力较高

时，其缺点是检查管子及清洗时必需拆下接管法兰。结构（c）是把管箱与管板直接焊住，

但胀管或焊管时施工不便，其中（c）（i）（上半部）是完全不可拆的，（c）（ii）还可以抽

出管束。

图6.11管箱结构

②浮头管箱

浮头式换热播多采用偶数管程，浮头管箱上没有接管引出。

拉拔型浮头如图6.12,整个浮头能和管束一起抽出，由于浮头管板兼作法兰，外直径

比较大，换热器外壳的内径比法兰外径还要大一些。而管板上可以排管的区域却比较小，因

此排管区与壳体间形成了一个较大的不排管环隙a,壳程流体容易在环隙形成旁流短路，不

参加热交换。

图6.12拉拔型浮头

内浮头结构如图6.12所示，在这种结构中，管板的外直径只比排管圆略大，因而壳体

的内径可以比外头盖内径小得多，以利于防止流体在环隙旁流短路。管板与浮头盖的密封借

助于钩圈4,钩圈沿直径剖分为两半，在卸除螺栓9后可以从两侧分别拿开，管束就可以从

壳体抽出。

(a)A嬖构图Cb)N型构图

广外头»何法兰得外士债里片,3炸头苫法兰,4钝雷.5—短节，

6一捕，口或放粒口，7-行头法兰|8-取头笺柱由-««!!€«4t1

11T式米封头”2一分田隔板，】3一审片“14-律动管板il5—CJ管"6一换热甘

图6.12内浮头结构

钩圈有图6.12所示的两种典型结构。A型是常用的整体锻造钩圈。B型钩圈的内径与相

配的管板外径之间的间隙，控制在0.4mm之内，在上紧螺栓时，间隙因钩圈变形而消逝，

此时管板的圆柱面对钧圈的内壁起到支撑与加固作用，从而保证有效的密封。

③滑动管箱

在滑动管板上设软填料密封盒，在轴向压缩软填科，使填料作径向膨胀，从而抱紧管板

的外圆柱面，以保证密封，管板的厚度不足以补偿膨胀量时，可在管板上设浮动管板裙。

图6.13(a)为常用结构，对于管程与壳程介质严禁互混时可采用结构(b),如果任一

侧发生泄漏，流体可从套环的检查孔引出。图6.14是双重填料结构，外层填料有助于漏出

液的收集。

fa)

图6.13滑动管板

图6.14双填料盒

（4）壳程结构

壳程结构分为两大部分，一部分是为了保证流体在壳程中合理流动，以提高传热成效的

导流装置，如折流板、纵向隔板、旁路挡板等。另一部分是为了管束的安装和保护管束的辅

助装置，如支承板、管束导轨、缓冲板及膨胀节等。

①折流板、支持板与折流杆

折流板主要是为了增加管间流速，使流体横扫管排，增加湍动，提高管间的传热成效。

同时也对细长的管子起支承与加固作用。

常用的折流板有弓形和圆环形，如图6.15所示，而以前者应用较多。折流板间距为壳

体内径的0.21倍之间。在大直径的换热器中，如折流板的间距较大，在折流板背后接近壳

体处，会造成液体停滞，形成对传热不利的“死区”。为了排除这一缺陷，可采用双弓形折

流板。此时流体分为两股流动，在折流板之间的流速相同时，其间距只是单弓形的•半，不

仅减少了死区，还有利于防止流体诱发的振动。同样，也可采用三重弓形的折流扳，如图

6.16所示。

图6.15折流板形状

(b)双ij形

/5ooooo

/OOOOOQ

OOQOOCOO

OOOOOOOo

\OOOOOOJ

xOOOOOGZ\ooggocF7

(c)三用弓形

图6.16各种弓形折流板

②纵向隔板

当壳程流体的流量较小，而流体温度变化较大时，要求采用多壳程结构。图6.17就是

双壳程的结构，其特点是平行于管轴方向设有纵向隔板，壳程流体从换热器的左端进入壳体

后，在隔板的上侧，沿轴向折流到换热器的右端，从隔板右端的回流口进入隔板下侧，再返

回换热器的左端，由下部出口管引出。

在双壳程结构中，壳程流体进出口端的纵向隔板，承担全部壳程压降，必须保证密封，

并有足够的强度。

图6.17双壳程的纵向隔板

③旁路挡板与假管

在换热器管束的外围，总有一圈不布管的环隙。在浮头式换热器中环隙可能比较大。在

管程分程隔板的对应位置是不设换热管的，这不设管的区域形成了管间通道。壳程中横扫管

排的流体，可能从环隙与管间通道短路，不参与热交换。为了减少流体的短路，可在环隙设

旁路挡板（图6.18）,在管间通道设假管（图6.19）。旁路挡板可以焊在折流板上。假管实

际上是一种两头堵死的盲管，它不起换热作用，而是像旁路挡板一样强制介质流向换热管。

假管位于两管板的隔板槽之间但不穿过管板，一样每隔46排管布置一根，也可安装定距管

代替假管。

（a）无假管时介质流动情形（b）有假管时介质的流动恃形

图6.19假管

④扩大管与防冲挡板

壳程进口处的管束，受高速流体的冲蚀，容易被冲蚀或产生振动。蒸汽入口管应采用扩

大管以起缓冲作用（图6.20）。也可在壳程进出口处设防冲挡板（图6.21）。

图6.20进口扩大管图6.21防冲挡板

⑤导流筒

壳程的进出口接管，由于法兰或开孔补强等尺寸限制，不能紧靠管板。这样，容易在接

管与管板之同造成滞流死区，使这一区域的传热面积不能充分发挥传热作用。此时宜设置导

流筒。

当管束与壳体之间的环隙比较大时，可采用图6.22所示的内导流筒。

图6.22内导流筒

外导流筒是在壳体之外，套设一段直径较大的导流筒（图6.23）,此时导流筒还兼有膨

胀节的功能。

图6.23外导流筒

⑥滑道

对于直径较大或管束较长的卧式换热器，为减少装配或检修时抽装管束的困难，应在管

束下方安装滑道。

3、壳式换热器型号的表示方法

XXXDN《-A写与I（或】）

采用碳素钢、低合金钢冷拔钢管做换热管时，

其管束分【、Q两级；

I级管束一采用较高级、高级冷拔钢管

II级管束一采用普通级冷拔钢管

管/壳程数，单壳程时只写N,

LN一换热管公称长度（m）,d一换热管外径（mm）,当采用Al、Cu、

Ti换热管时,应在LN/'d后面加材料符号，如LN/dCu

JI公称换热面积（m-

I管/壳程设计压力（MPa）,压力相等时只写自

公称直径（mm）,对于釜式重沸器用分数表示•分子为管箱内直径，

i分母为圆筒内直径

第一个字母代表前端管箱型式

第二个字母代表壳体型式

第三个字母代表后端结构型式

注：其中前三个字母意义见图6.24

前端饵箱皇式壳体色式后端结构a式

单程壳体

1^-与A相似的为定管板结构

中进中出冷凝器亮体

畏二d与B相似的固定管坂结构

具有纵向网板的双程壳体

与C相似的固定管板结构

衬头卷希分流

双分流填料函式浮头

•一步

用于可拆管束与管板

U形管式换热器

制成一体的管相钩圈式浮头

无隔板分旗（或冷凝器壳体）

可抽式浮头

与竹板制成一体的0

固定管板管箱

IJ形管束

釜式国沸菇

0

外号流

特殊高压竹箱带案耳埴耳函式浮头

图6.24主要部件的分类及代号

示例:

（1）浮头式换热器

平盖管箱，公称直径500mm,管程和壳程设计压力均为1.6Mpa,公称换热面积54m2,

碳素钢较高级冷拔换热管外径25nlm,管长6ni,4管程，单壳程的浮头式换热器，其型号为:

AES500-1.6-54-6/25-41

（2）固定管板式换热器

封头管箱，公称直径700mm,管程设计压力2.5即a,壳程设计压力1.6Mpa,公称换热

面积200nl2,碳素钢较高级冷拔换热管外径25mm,管长9m,4管程，单壳程的固定管板式换

热器，其型号为：

BEM700-2.5/1.6-200-9/25-41

（3）U型管式换热器

封头管箱,公称直径500mm,管程设计压力4.OMpa,壳程设计压力1.6Mpa,公称换热

面积75m2,不锈钢冷拔换热管外径19mm,管长6m,2管程，单壳程的U形管式换热器，其

型号为：

BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2

第四节套管式和水浸式换热器

1、套管式换热器

套管式换热器的结构如图6.25所示，它是由两根不同直径的管子同心相套，再由弯管

连接而成。冷、热两种流体分别经由内管和管间相互逆向通过，以进行换热。它结构简单，

便于拆卸清洗：两种流体完全逆向流动，传热成效好。缺点是金属用量较大，占地面枳大，

接头处易发生泄漏.所以它适用于热负荷不大，高粘度易凝固的重油和渣油的废热回收，且

两种流体的温差应小于70℃,否则会因内外管热膨胀量不同而造成接头破裂。

1一内管2—外观3一回弯头

图6.25套管式换热器

2、水浸式换热器

水浸式换热器结构示意图见图6.26,在矩形水箱内放置几组蛇形盘管，整个盘管浸没

在水里，使管内流体被冷凝冷却。这种冷却器内储水量较大，使用较安全，结构简单，也便

于清洗检修。缺点是金属用量大，占地面积大，传热成效差，故在炼油厂内应用己不多。

1一进口2—集合管3—蛇管4一出口

图6.26水浸式换热器

第五节空气冷却器

1、分类

空气冷却器又称空冷器，通常按以下几种形式进行分组：

(1)按管束布置方式：立式、水平式、斜顶式(人字式，A形)、V形、圆环式、多边形;

(2)按通风方式：鼓风式、引风式和自然通风式；

(3)按冷却方式：干式空冷、湿式空冷(包括增湿型、喷雾蒸发型、湿面型)、联合型;

(4)按防寒方式：热风内循环式、热风外循环式、蒸汽伴热式。

图6.27示出最常用的鼓风式、吸风式和斜顶式空冷器示意。

图6.27鼓风式(a)、吸风式(b)、斜顶式(c)空冷示意

水平式空冷器的特点是管束为水平布置，用作冷凝器时，为防止冷凝液滞留在管内，管

子有3。或1%的倾斜，管束长度不受限制，管内热流体和管外空气分布比较平均。适用于多

元绡合，适宜下场地宽阔和新建的炼油厂。

斜顶式空冷器的特点是管束倾斜呈人字形放置，夹角一样在60°；占地面积少，为水

平式的40%左右；结构紧凑；管内介质和管外空气分布不够平均，易形成热风再循环；建造

成本高。它适用于联合式空冷器、干-湿联合式空冷器，适用于老厂改造和场地较小的情形，

特别运用于汽轮机空冷凝汽器。

⑶增湿型(b)喷淋蒸发型(c)湿面型

图6.28湿式空冷的三种结构形式

1—管束；2—热流体入口逐一空气.人口*4一循环水泵；5一排水管.

6一供水管门一挡水板；8—阀门—热空气出口；10一热流体出口

湿式空冷的三种结构型式见图6.28o

2、空冷器的基本结构:

一台空气冷却器的基本部件如下：

(1)管束：包括管箱、换热管、管束侧梁及支持梁等；

(2)风机：包括轮毂、叶片、支架及驱动机构等；

(3)百叶窗：包括窗叶、调剂机构及百叶窗侧梁等；

(4)构架：用于支撑管束、风机、百叶窗及其附属件的钢结构;

(5)风箱：用于导流空气的组装件；

(6)附件：如蒸汽盘管、梯子、平台等。

空冷的基本结构如图6.29o

百叶窗

流体人口一|翅片管束|浮动管箱

固定管箱

3尊“1“2林11“11心口"241口1陷汴11*睛11”中肃丫

阳巾锹twnwt川W1E川蚌首中ut用中闾

平台

风机风机

流体出口

网一梯子

箱

构架、空气

侬机〕

图6.29空冷器的基本结构

3、管束

A、管束的基本要求、结构和型号：

管束是空冷器的核心部件，空气横向掠过管束以冷却管内的热流体.达到换热忖的。

管束主要由翅片管、管箱及框架组成.是一个刚性的、独立的结构，应设计成可以完整

地在空冷器的构架上进行装卸，其造价约占空冷器主体的60%。

对管束的基本要求：

管束应为独立结构，是便于整体装卸的组合体；

管束应有适应翅片管热膨胀的措施;

管束在构架上的横向位置，至少在两边各有6mm或一边有12mm的移动量；

最低一排翅片管下面应设支持梁；支持梁间距不应超过1.8m,且与管束侧梁用螺栓（或

焊接）固定：支持梁部位的各排翅片管应有支撑件：

用于冷凝的单管程管束的翅片管应向流体出II方向倾斜，侦斜度最少为1：100。多程

冷凝器管束的管子不必倾斜；

管束中凡产生空气旁流的部位.当间隙超过10mm时，均应设置挡风件。挡风件厚度不

小于3nim,且须固定。

由于管箱和翅片管的配合形式不同，管束有各种不同的形式。

国家标准对管束型式与代号作了如下的规定，见表6.4。

表6.4管束型式与代号

管束型式代号管箱型式代号管束型式代号

鼓风式水平管束GP丝堵式管箱SL型翻片管L

斜顶管束X可卸盖板式管箱K.双L型翅片管LL

引风式水平管束YP可卸帽置式管箱%浪花型翅片管KL

集合管式管箱J双金属轧制物片管DR

镶嵌型翅片管G

图6.30管束型号图示

如：鼓风式水平管束：长9m,宽2m：6排管；基管换热面积140nl2；设计压力4W」a；

可卸盖板式管箱；镶嵌式翅式管，翅化比17.3；IV管程的管束型号为:

GP9X2-6-140-4K1-17.3/G-VI

B、翅片管

翅片管是空冷器的核心和关链部件，其性能优劣直接影响空冷器的性能和发展、事实上,

正是由于翅片管的显现，才使空冷器得以发展。

翅片管型式应根据使用条件来挑选，因此目前有各式各样的翅片管同时被广泛使用，常

用的有以下几种。

L型翅片管（代号L）。在光管外侧缠绕铝翅片或钢翅片，由于价格低廉，得到广泛的使

用，其中在石油化工企业得到广泛的应用的有两种钢管缠绕铝翅片管：高翅片管和低翅片管

如图6.31。钢管铝翅片用于流体温度在150C以卜，钢管使用压力低于32MPa,铝管使用压

力低于0.25MPa,不适于在湿空气或在振动较大的机械中使用。

图6.31L型翅片管

（1）双L型翘片管（又称LL型，代号LL）。LL型翅片管见图6.32,传热性能和抗

击大气腐蚀能力高于L型翅片管，可应用于湿式空冷器。这种翅片管的翅片根部互相重叠

与管壁接触良好，保证了对管壁完全覆盖，可防止大气对管子表面的接触和腐蚀，使用温度

有一定提高。

图6.32LL型翅片管

（2）镶嵌式翅片管（乂称G型翅片管，代号G）。铝片嵌入钢管表面被挤压的深约

0.25~0.5mm的螺旋槽中，同时将槽中挤出的金属用滚轮压回翅片根部。这种翅片管的最大

优点是热工性能好，工作温度可达350-400C,翅片温度可达260℃,缺点是不耐腐蚀，造

价较高，如果压接不良（槽缘不贴紧铝翅片），传热性能会大大降低，翅片管结构如图6.33所

刁K

公

图6.33镶嵌式翅片管

上述三种翅片管的尺寸见表6.5。

表6.5L型、LL型、G型翅片管结构尺寸表

L型翅片管LL型翅片管G型翅片管

高翅片低翅片高超片低翅片高翅片低翅片

基管外径d^,mm252525252525

翅根直径4,mm2625.8

dri.mm2625.8

27

dt2»mm26.6

翅片外径Jpmm575057505750

翅片高度h,nim1612.51612.51612.5

翅片厚度8,mm0.50.41).50.40.40.4

翅片厚度0.250.20.250.20.20.2

最高使用温度，七150150170170350350

注：本表所列翔片管的翅片间距(mm)为：3.6.3.2,2.8,2.5,2.3。

(3)滚花型翅片管(代号KL)。KL翅片管是L型翅片管的另一种型式，由于在制造

中多了两道滚花工艺，使其综合性能有所提高。滚花型翅片管的特点如下：①传热性能高，

接触热阻小；②翅片与管子接触面积大，贴合紧密、牢靠，能保持性能常期不变；③翅片根

部抗大气腐蚀能力强；④管束保护方便，制造容易。

(4)双金属轧制的片管(代号DR)。双金属轧片管是较为理想的抗腐蚀的管子，完

全克服了L型.LL型翅片管的缺点。双金属轧片管的内外管可以分别选材，内管根据热流

体腐蚀情形和压力选定，如碳钢、不锈钢、合金钢、黄铜等。外管可选用既有较好的延展性,

抗大气腐蚀能力强，又有良好的传热性能的金属，一样用铝和铜，经过轧制内外管可以完全

紧密结合在一起。双金属轧片管除可用于管内为高腐蚀性流体外，还可用于湿式空冷器以抗

击管外侧的腐蚀。其缺点是造价高于L型翅片管，当轧制质量不佳时、会导致内外管接触

不良，使传热成效恶化。优点是抗腐蚀性能好，使用寿命长，传热效率高，压降小，翅片整

体性和刚度高.由于翅片坚固，不易变形，可用高压水清洗。

C、管箱

管箱是被冷却介质的集流箱，是空冷器的受压容器.

(I)对管箱的基本要求

(a)管箱的答应工作压力见表6.6。

表6.6管箱答应工作压力

管箱形式允许工作压力，MPa

可卸盖板式，可卸盖帽式W6.4

丝堵式W20

集合管式W35

(b)同一管箱上流体进出口之间温差人于表