浅谈换热器设计有关结构要注意的几个问题

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1、浅谈换热器设计有关结构要注意的几个问题摘要：本文列举了换热器结构设计中易出现的几个问题，提醒设计者注意。关键词：换热器；结构；设计问题中图分类号：TE974文献标识码：A在设计换热器时，设计人员是按照GB151和GB150进行设计的。但有些问题常常被忽视，需要设计者去注意。有关换热器的管板材料、换热管受压失稳长度的取值、隔板槽面积、U型管、液(气)压试验曾在相关书籍和文献中大量讲解、讨论过。在本文，笔者从多年设计和审核图纸经验中发现，除上述问题以外有关结构要注意的其它问题，特提出，望引起注意。1换热器介质的流向(1)粘度高的介质走壳程，可获得较高

2、的传热系数；(2)腐蚀介质、高温介质、高压气体走管程，可少用不锈钢、合金钢；(3)易生污垢的介质走管程，可提高管内流速，减少污垢，便于清理。2换热管的排列形式换热管的排列形式有正三角形排列、转角三角形排列、正方形排列、转角正方形排列，如图1所示。(1)正三角形排列：介质流经折流板缺口时垂直正对换热管，冲刷换热管外表面，介质流动时形成湍流，对传热有利。因此，对无相变的换热器，因其传热与介质流动状态关系不大，宜采用正三角形排列。正三角形排列用于壳程介质较清洁、换热管外不需清洗的场合。(2)转角三角形排列：介质流经折流板缺口时平行于三角形的一边，介质流

3、动时有一部分是层流，对传热有不利影响。对有相变的换热器，宜采用转角三角形排列。(3)正方形排列：介质流经折流板缺口时平行于正方形，介质流动是层流，对传热有不利影响。正方形排列用于壳程介质较脏、换热管外需清洗的场合。(4)转角正方形排列：介质流经折流板缺口时垂直正对换热管，冲刷换热管外表面，直接流动时形成湍流，对传热有利。转角正方形排列用于壳程介质较脏、换热管外需清洗的场合。3布管限定圆布管限定圆是指换热管外壁所限定圆直径。布管限定圆使换热管不要太靠近壳体，当换热管和壳体距离太近，液体流过此处阻力很大，使液体不经过此处，从而减少传热面积。固定管板换

4、热器和U型管换热器管束最外层换热管外表面至壳体内壁的最短距离为0.25d(d为换热管外径)，且不宜小于8mm。浮头式换热器要从结构上考虑。4折流板布置卧式换热器壳程介质为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置，若气体中含有少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口，若液体中含有少量气体时，则应在缺口朝下的折流板最高处开通气口。卧式换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气液共存或液体中含有少量固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口。5换热器分程隔板上应设有小孔换热器分程隔板上应设有小孔，通常为06小孔，开孔有三个作用：

5、泪孔作用，用于排净液体；平衡作用，用于平衡两腔的压力；排气作用，用于液压试验时排净气体。6立式固定管板换热器的几个问题立式固定管板换热器选用裙式支座或支腿，给下管箱的维护、检修带来很大的不便，当下管板需要检查或维修时，需要使用较大的起吊设备把管束吊起后才能进行，大大增加了检修时间和费用。因而，应尽量采用耳式支座并设置在壳程壳体上。立式固定管板换热器耳式支座的支承平面一般应高于设备的重心和膨胀节，这样可以提高设备的稳定性，同时改善膨胀节受力。立式固定管板换热器的拉杆，应在满足组装要求的前提下把固定端设置在上管板，而无论壳程介质的进口设置在上方还是下

6、方。这时，拉杆处于最佳的受力状态。从结构的设计角度看，立式固定管板换热器的壳程介质宜上进下出流动。目的是避免脉动向上的介质与折流板向下的自重处于不平衡状态，使折流板上、下振动，加重换热管的磨损。7重叠式换热器的支座结构重叠式换热器的支座设计可做如下特殊考虑：(1)重叠式换热器之间的支座应设置调整高度用的垫(2)支座底板至设备中心线的距离应比接管法兰密封面至设备中心线的距离至少小5mmo(3)必要时对下部换热器的支座和壳体进行校核，其载荷除换热器本身外，还应加上上部换热器的重量。(4)当重叠式换热器重量较大时，可增加一组支座。结语通过对以上问题的讨

7、论，设计者在设计换热器时，除要充分重视材料、设计参数、设计计算和制造中的一些问题，有关换热器的结构也是不容忽视的，本文提到的问题同样要注意，避免因结构不合理引起一些问题，导致换热器不能迗到预期的换热或冷凝效果。参考文献[1]GB150-2011,压力容器[S].[2]GB/T151-2014,热交换器[S].[3]王非.化工压力容器设计-方法、问题和要点[M].北京：化学工业出版社，2009.作者简介：李兴敏（1979-），女，辽宁省朝阳县人，沈阳化工大学，过程装备与控制工程专业，工程师，毕业后一直从事压力容器设计工作。