管壳式换热器.ppt

1、管壳式换热器、1管壳式换热器的类型、标准和结构、管壳式换热器通常可以分为固定管板、u管、浮头和螺柱四种类型，具体取决于其结构。在中壁换热器的大类别中，应用最广，研究最多的是管壳式换热器(也称为管换热器)，对此的理解一般有意义。管路：管道内部流道和贯通管路数：管道管路流体沿管道交换管道长度的往返数；薄壳路径：管迳流和通薄壳路径数：薄壳流体沿罩轴向往返的次数；1)固定管板式换热器结构：管的两端固定在外壳两端的固定管板上，管板与外壳固定在一起。特征：(1)结构比较简单，重量轻，成本低，壳工艺数相同条件下可以排出的管道数量多；(2)外壳不能整备和清洁，适合不易结垢和清洁的流体传热。(3)管束和壳体的温

2、差太大，导致不同的热膨胀，管子和管板的接口分离，经常发生流体泄漏。解决方法：在外壳上安装膨胀节，减少，但不能完全消除温差热应力，多径换热器不能照顾管道的相对移动。管壳式换热器的类型、标准和结构；带膨胀节的固定管板换热器；管壳式换热器的类型、标准和结构；2)U形管换热器结构：管束由U形管组成，两端固定在同一个管板上，曲线端不固定，每个管不受其他管和罩的影响特征：(1)如果需要清洗，可以提取整个管束，但去除管内壁的灰尘更为困难。(2)弯管需要一定的弯曲半径，因此在制造时使用不同曲率的模具弯管，并降低管板的有效利用率。(3)受损管也难以更换，u形管束的中心部分空间对换热器操作有不利影响。管壳式换热器

3、类型，标准和结构，3)浮头换热器结构：两端管板末端和管壳法兰固定连接，称为固定端。另一端管座可以相对于外壳滑动，而不连接到外壳，这称为浮动头端。浮头也称为内部浮头换热器，因为浮头位于外壳内部。特征：(1)管束的热膨胀不受外壳的约束，因此外壳和管束之间的热应力没有热增加。(2)需要清洗和修理时，可以从固定端提取整个管束。(3)浮头连接管板法兰和相当大的区域，增加壳体直径，形成管束和壳体之间电阻小的环形通道，从而产生侧流。应用：主要用于管道和外壳之间的大温差，壳体侧介质腐蚀性强，容易结垢的情况。结构复杂，金属消耗大，应用有限。管壳式换热器类型，标准和结构，4)填料换热器结构：一端管板固定，另一端管

4、板可以在求职信中滑动，即外壳外部暴露，称为外部浮头换热器。特点：(1)填料密封容易泄漏，不适合挥发性、易燃、易爆性、毒性和高压流体的热交换。(2)由于制造复杂，安装不方便，所以不经常采用。管壳式换热器类型、标准和结构；标准标准：钢制管壳式换热器(标准编号GBl51-89)最新标准：管壳式换热器(标准编号GBl51-1999)国家标准适用范围：(1)公称直径(2)公称压力35 MPa；(3)公称直径(mm)与公称压力(MPa)的乘积 104。，行业标准：浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数，标准编号：JB/t 4714-92；固定管板式换热器型式与基本参数，标准编号：JB/t 4715-92；立式

5、热虹吸式重沸器型式与基本参数，标准编号：JB/t 4716-92；U形管式换热器型式与基本参数，标准编号：JB/t 4717-92；不可拆式螺旋板换热器型式与基本参数，标准编号：JB/T 4723-92，管壳式换热器的类型、标准和结构，1:平盖；2:平盖管盒(零件)；3:凸缘接管；4:管凸缘；5:固定管板；6:薄壳凸缘；7:防冲床板；8:仪表接头；9:加强环；10:气缸盖；11:挡板；12:旁路挡板；13:杠杆；14:固定距离管道；15:支撑板；16:双头螺柱或螺栓；17:螺母；18:外部垫片；19:外盖侧凸缘；20:外盖凸缘；21:凸耳；22:排气孔；23:凸面头；24:出图头凸缘；25:出

6、图头垫片；26:没有折边球形头；27:打印头管板；28:浮头盖(部件)；29:外盖(零件)；30:排放口；31:挂钩环；32:收购；33:主动鞍(零件)；34:热交换管；35:齿轮管；36:管束(零件)；37:固定鞍座(零件)；38:幻灯片；39:管垫片；40:管箱短节；41:头管盒(零件)；42:分割分区、换热器的主要组件名称、管壳式换热器的类型、标准和结构、(或ii)、钢制管壳式换热器模型表达、管壳式换热器的主要组件是前管箱、壳体和后结构(包括管束)的三个部分，三个部分的不同组合构成了结构不同的换热器，管壳式换热器的类型、标准和结构，管壳式换热器的类型、标准和结构，粗细管的类型、标准和结构

7、，管板的固定和排列，1)管板的管固定原则：确保连接牢固，不发生大热应力；方法：(1)扩展；(2)焊接；(3)膨胀焊接和使用；扩展：基本连接方式，但压力温度限制压力小于4MPa，温度低于300oC的焊接：在高温高压下，可以保持连接的坚固性，对管板孔的加工要求低，但比扩管工艺简单。应用高温、高压、爆炸性介质缺点：(1)焊接连接处的热应力可能导致应力腐蚀和破裂；(2)管道孔和管道之间的间隙也可能发生间隙腐蚀。管壳式换热器类型，标准和结构，2)管板排列原则：管板连接必须牢固且紧密，以确保管板所需的强度；设备必须尽可能小，以减少管板和外壳的直径，减少管外空间的流动剖面，从而提高外部流体的流速。易于制造、

8、安装和维修、维护。管壳式换热器类型，标准和结构，正三角形阵列：传热性能好，但流动阻力大；同心圆阵列：结构紧凑，管道均匀，但制造和装配更加困难。正方形排列：易于清洁，流动阻力小，传热性能差。管壳式换热器的类型、标准和结构、组合排列：对于多管换热器，每个过程均以等边三角形排列，并以正方形排列，以便于在各个工序的相邻管道行之间安装隔板。转角阵列：(1)流体流动方向平行于三角形边的转角等角阵列；(2)流体的流动方向与矩形对角垂直的角方形排列，3)管间隙两个管中心线的距离称为管间隙，其大小主要与管板强度和清理管外观所需的间隙、管固定在管板上的方法等有关。焊接时管道间距太小，焊缝太近，不能保证焊接质量。如

9、果管间距太小，膨胀时挤压压力会导致管板变形，从而消除管板和管之间的连接力。对于多管分割区中的管间隙，分割槽密封垫面的宽度、薄壳和管换热器的类型、标准和结构、注意：如果需要管之间的机械清理，相邻管之间的净空距离(s-d)必须小于6mm，外径为10mm和14mm的热交换管的中心分别为17mm和21mm必须小于。外径为25mm的热交换管在排列成角矩形时，分割隔板槽两侧的管间距必须是32mm32mm正方形的对角线长度。也就是说，sn=45.255mm。4)管束外径受圆柱体内径的限制(取决于圆管排列方法)，因此设计时将管束外径放置在管束边界圆内时，管束直径DL值的大小取决于结构类型。对于固定管板u形管换

10、热器，B3是固定管板u形管换热器管束最外侧换热管表面到外壳内壁的最短距离，通常为B3=0.25d，小于10mm。管壳式换热器类型、标准和结构、管板、角色：(1)热传递管束固定；(2)分离管壳路径的流体；样式：通常使用圆形平板，也有弹性管板管孔。与热管相同的排列，孔径略大于热管；圆管孔数=热交换圆管数假圆管数杠杆数厚度：根据强度理论，计算管壳式换热器类型、标准和结构以及管板与管扩展连接中管板的最小厚度(腐蚀公差除外)如下表所示。用焊接方法连接时，最小厚度除满足要求外，还满足结构和制造要求。对于u形管、浮头管和其他设备，通常在外壳凸缘和管状盒凸缘之间安装管板，以形成易于清理的连接。管壳式换热器类型

11、、标准和结构、管板和外壳连接：可分离和不可分离。固定管板式换热器通常是不可分离的，两端的管板直接焊接在壳体上，超出壳体周围，延伸到法兰上，分离管箱可以清洁膨胀口或清洁管内的灰尘。不将管板从壳体焊接到法兰的结构使用较少。管板和外壳的可分离连接、管板和外壳的不可分离连接、间隔、目的：将换热器的管路分成一定的过程、提高流速、增加传热系数的原则：(1)各管几乎相同数量；(2)分割隔板形状简单，(3)密封长度尽可能短。公共路径数：根据GBl51-1999，有7条路径：1、2、4、6、8、10和12。分割方法：平行分割方法和t形分割方法从热膨胀角度开始，考虑分割方法时，建议相邻之间的平均壁温差不要超过28

12、 ，因此由平行隔板和t形隔板组成的4工艺换热器优于t形隔板。因为使用t形隔板时，最冷、最热的过程就在旁边。安装：管板上焊接、管板上分割隔板槽、槽的宽度、深度和拐角的倒角等有特定规定。管壳式换热器的类型、标准和结构、普通管板分割布局、管壳式换热器的类型、标准和结构、挡板和支撑板、作用：(1)流体横断面管束、提高传热系数；(2)管束支持；(3)管束振动和抗弯曲。常见形式：(1)弓形折流板、(2)圆盘环形(或圆盘环形)折流板、(3)扇形折流板、(4)管孔折流板、粗细管换热器的类型、标准和结构，以及弓形折流板内流动死区较小、结构简单，最多圆盘环结构更复杂，不便于清洗，一般用于高压和材料更清洁的情况；扇

13、形孔和管孔使用较少。拱形挡板切割方向：水平换热器在槽口上、下方向交替对齐(水平切割)和槽口左、右方向交替对齐(垂直切割)，如果这两者都是流经壳体的所有气象或液体的干净材料，则必须使用水平切割。对于水平换热器、冷凝器和再沸器，垂直切口应在壳体路径为气体、液体共存或液体中有固体的项目时使用。，薄壳和管换热器的类型、标准和结构；弓挡板大小：槽口大小(高度h)和板间距b；弓挡板阵列；槽口大小：根据外壳内径的百分比(h/Di)切割弓，以确定单相传热：h/Di=(20相邻两个挡板距离b:间距小可以保证流体扫掠管束，并提高传热系数。但是太小会增加流动阻力，难以维护和清洁。间隙太大，流体难以垂直通过管束流动，

14、传热系数降低。为了确保设计的合理性，拱形挡板的间距一般小于外壳内径的1/5，不小于10 mm，最大值不超过下表中的规定，不超过外壳内径。管壳式换热器的类型、标准和结构，挡板厚度：为了防止振动，必须有挡板厚度，以便在管分离时能承受扭转张力。通常，最小为管道壁的两倍，最薄的约3mm按照GB 151-1999中的说明运行。挡板固定：两种方法(1)对于杠杆固定管外径大于或等于19mm的管束，挡板安装固定通过杠杆和固定管实现。杠杆是两端有螺纹的长杆，一端拧在管板上，挡板横跨杠杆，每个挡板都用卡在杠杆上的固定管道保持板之间的距离，最后挡板用螺母拧在杠杆上。杠杆必须在管束的外侧边缘尽可能连续，但是对于直径大

15、的换热器，必须在管区内部或挡板凹槽附近放置适当数量的杠杆。(2)直接焊接：对于管道外径小于或等于14mm的管束，可以将压力板焊接到杠杆上。此时不必指定与管道的距离。管壳式换热器的类型、标准和结构、挡板安装和固定、管壳式换热器的类型、标准和结构、拉杆的直径和数量：建议的拉杆直径和数量如下表所示。如果保证大于或等于表中显示的拉杆总截面，则可以更改拉杆的直径和数量，但直径不能小于10mm，数量不能小于4。如果设备不具备拉杆数、拉杆直径、冷凝热交换器等挡板安装要求，则必须安装一定数量的支撑板以支持换气扇，防止过度下垂。支撑板特征：(1)大弓高(或半圆)；(2)垂直切口。壳体和管换热器的类型、标准和结构

16、、假和旁路挡板、假和旁路挡板设置的必要性：如果参与传热的流体的一部分离开流动部分(例如，浮头换热器、浮头法兰安装时，有未在缸内排列的管的大圈，导致部分流体在此间隙短路)，则主流速度和传热系数降低。相反，旁路流体在没有传热的情况下到达出口，如果与主流混合，流体出口温度将无法超出预期。假管道和旁路挡板是为了防止流体短路而制造的。假管道的安装：假管道是两端堵塞的管子，放置在分割隔板槽后面，每个齿轮占据更换热管的位置，但没有通过管板，而是通过点焊固定在挡板板上。通常每3-4行放置一条管道，也可以使用带有固定距离管的杠杆代替假管道。管壳式换热器的类型、标准和结构、管壳式换热器的类型、标准和结构、旁路挡板

17、作用：缩短管束外圈间隙的短路，增加阻力，使大部分流体通过管束进行热交换。安装旁路挡板：旁路挡板通常与挡板厚度相同，可以安装在挡板插槽中，并在每个挡板片上点焊。应用注意事项：(1)对于固定管板和u形管换热器，气缸内径与管束外边缘之间的间隙不大，因此不需要旁路挡板。(2)有相变时，即使此间隙很大，也不需要使用旁路挡板。(3)对于u形管换热器，管束最内侧的通道很宽，因此通常还需要设置中间挡板以减少短路。(4)只有安装旁路挡板或假管，控制壳体侧流体的传热系数时，传热系数大大提高，旁路面积与壳体侧循环面积的比例越大，效果越好。管壳式换热器类型、标准和结构、冲压板和导流板、冲压板：流体入口管束，经常在进口位置设置冲压板，起到保护作用。有三种形式的防冲孔板，如下图所示。其中，(a)和(b)将两侧焊接到定向管道和拉杆上，(c)焊接到外壳上。防震板形状，管壳式换热器类型，标准和结构，导流板作用：使