大学固定管板式换热器的设计

《大学固定管板式换热器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第一章绪论1.1化工设备简介化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分⑴。然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，曲于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支朋、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重耍，国家对其每一步都冇具的标准对英进行规范，如：屮国《压力容器安全技术监察规程》、GB150—1998《钢制压力容器》、GB151—1999《管壳式换热器》等。在其屮能根据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的

2、工作压力，工作温度等〔2〕。1.2换热器概述换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体Z间传递热量的设备。在工业生产过程小，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流休向温度较低的流休传递，使流休温度达到工艺的指标，以满足生产过程的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热能的有效装置⑶。1.2.1管壳式换热器的分类根据管壳式换热器的结构特点，常将其分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式、滑动管板式、双管式等⑷。1）固定管板式换热器固定管板式换热器的典型结构如下图所示。管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力

3、，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵塞或更换；缺点是当管束与壳休的壁温或材料的线胀系数和井较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力。这种换热器适用于壳测介质清洁冃不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不人或温差较人但壳测压力不高的场合〔役2）浮头式换热器浮头式换热屛的典型结构如下图所示。两端管板屮只有一端与壳休固定,另一端可和对壳体口由移动，称浮头。浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力⑹。浮头菽热器的特点是管间与管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消

4、耗大，口浮头端小盖在操作屮无法检验，制造吋对密封要求较高。适用于壳体与管朿之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。「浮头式離煎器给桁鹵3)U形管换热器u形管式换閱器的典型结构如卜•图所示。这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一根管板上管了可口由仲仲缩。当壳体与U形换热管冇温差时，不会产生热应力⑺。u形管换热器结构图由于弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利，当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而且坏一根U形管相当于坏两根管，报

5、废率较高。U形管结构比较简单、价格便宜、承压能力强、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需清洗、乂不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。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。4)填料函式换热器填料函式换热器的典型结构如下图所示。这种换热器的结构特点与浮头式换热器相类似，浮头部分霜在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。由于采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可口由伸缩，壳壁与管壁不会产生热变形差，从而避免可热应力。其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出你，管内，管间都能清洗，维修方便〔役填料函式换

6、热器结构图1.2.2管壳式换热器结构管壳式换热器的主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，还应包括膨胀节。管壳式换热器的结构应该保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同时还要承受一定温度和压力的能力叫(1)管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同时将管程和壳程分隔，避免冷热流休相混合。当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，一般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造。(2)管了与管板的连接：管了与管板的连接必须牢固，不泄漏。既要满足其密封性能，又耍有足够的抗拉强度。其连接形式主耍有强度胀接、强度焊接、月长焊结合等［10］。(3)管箱：其作

7、用是把管道中來的流体均匀分布到各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换热器⑴】。(4)折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组壳间流道，使流体以适当的流速冲刷管束，捉高传热系数，改善传热效果，以达到一定的传热强度。常用的折流板有弓形和圆环形两种，弓形折流板乂分为单弓形、双弓形和三弓形［⑴。(5)拉杆和定距管：折流板的安装一般是用拉杆和定距管组合并与管板固在一起。拉杆与管板连接的一端可用焊接或螺纹连接，另一端也用焊接或螺纹固定。一般拉杆的直径不得小于10mm.