管壳式换热器的结构设计

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1、管壳式换热器的结构设计在换热设备中，应用最广泛的是管壳式换热器，它具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适用性较强，处理能力大，能承受高温和高压等特点。管壳式换热器的结构设计，必须考虑诸多因素，如：材料、压力、温度、壁温差、结垢情况、流体性质以及检修与清理等。在工程设计小，要按其特定的条件进行设计，以满足工艺上的要求。1管壳式换热器的形式及结构管壳式换热器的形式大致分为固定管板式、釜式浮头式及U形管式等几种。最常见的是固定管板式。该换热器主要rti管箱、筒体、管板、列管、折流板、拉杆、定距管以及具他附属零部件组成，见图管壳式换热器的结构形式木文介绍管板及管板与其他部件的连接和

2、折流板结构形式。1.1管板1.1.1管板受力分析管板是一个被密布的管孔削弱的圆平板，被支承在山管束构成的弹性基础上，该平板二侧作用有均布载荷。由丁管子的端部是刚性固定在管板上，当管板受介质压力作用产生弯曲变形时，管束中每根管了亦要发生轴向变形，这样管板将受到每根管子的弹性反力⑴。管板、管束及壳体均是刚性连接，売体管束的热变形及由介质压力引起的壳壁伸缩会受到管束和管板的约束，从而使管板受到壳体作用的力和力矩。1.1.2管板设计a）材料：管板材料应根据工艺介质來选择。管板的最小厚度除满足计算b）外形尺寸：管板的外行尺寸应满足工艺等专业条件，同时还应考虑与管板匹配的法兰结构。c）

3、管板的厚度：其应设计压力等参数通过计算来确定。管板与换热管焊接时,要求外，还应满足结构要求。d）布管：换热管的排列方式有正三角形、正方形和同心圆形,其中正三角形由于管距都相同,在同管板面积上可排列最多的管数，故正三角形排列方式应用绘为普遍。e）拉杆孔:拉杆与管板焊接时,拉杆孔尺寸如图2所示。其值为：dFd+1,lFd,其中，d图2拉杆与管板焊接结构d拉杆直径，山m：di拉杆孔直径，mm；li——拉杆孔深度，mm拉杆与管板螺纹连接时，螺孔尺寸如图3所示。其值为仏=1.5盅12——螺纹深度，mm；拉杆螺孔公称直径，mm图3拉杆与管板螺纹连接时螺孔结构1.1.3壳体与管板的连接

4、固定管板式换热器的连接形式是不可拆式，壳体与管板采用焊接连接。由丁-设备直径的大小、壳体壁的厚薄以及管板的形式(如管板兼作法兰)各不相同，所以必须考虑采用不同的焊接形式及焊接点。由于温度、压力及物料性质各界，所以管板与壳体的结构形式要求不尽相同。对不可拆式的固定管板换热器，冇两种形式：-•种管板兼作法兰；另一种壳体直径大于600mm时，采用图4所示Z两种焊接结构的组合，当壳体直径小于600mm时，壳体两端与管板的焊接形式可采用图4所示Z(b)结构，该结构焊接质量易保证，一•般允许使用于操作压力4MPa的场合。(a)(b)图4壳体与管板的连接结构1.1.4管板与法兰的连接固定

5、管板式换热器的管板可兼作法兰。作法兰时，除要满足工艺规定的密封面形式外，还应按压力、温度选用法兰的结构形式。图5(d)所示之结构形式使用于壳程与管程的操作压力为0〜1.6MPa,且对气密性要求不高的情况下。当气密性要求较高时，可选用图5(b)所示Z结构形式，该结构桦槽密封ifii具有良好的密封性能，但制造要求较高，加工困难，垫片窄，安装不便。-般情况下，可采用凹凸面形式來代替，如图5(c)所示。1.1.5管子与管板的连接在管壳式换热器设计中，管子与管板的连接是较重要的结构部分。不仅加工工作量大，而且必须使每一连接处在设备的运行小，保证介质无泄漏及具有承受介质压力的能力。管了

6、与管板的连接结构形式主要冇三种：胀接、焊接及胀焊结合。(G平而密封(b〉桦槽密封面(C)凹凸術封面5管板与法兰的连接结构胀接：用丁•管壳Z问介质渗漏不会引起不良后果的情况，结构简单，管子易修补。为提高胀管质量，管板材料的硬度要求高于管子端部的硬度，这样才能保证胀接强度和紧密性。结合面的粗糙度对胀管质量也有一定的影响。结合而粗糙，可产生较大的摩擦力，胀接后不易拉脱；太光滑则易拉脱，但不易产生泄漏，一般粗糙度为12.5。当胀接时，管端胀成圆锥形，由于翻边的作川，可使管子与管板结合得更为牢固，抗拉脱力的能力更强。当管束承受压力时，则不可采用翻边的结构形式。焊接：管子与管板焊接时，

7、对管孔的粗槌度要求不高，管子的端部不需退火和磨光，因此制造加工简便，焊接结构强度高，抗拉脱力强，当焊接部分渗漏时，可以补焊。如须调换管子，可采用专用刀具拆卸焊接的破漏管，这比拆卸胀管方便。胀焊结合：对于压力高、渗透性强，或在一侧有腐蚀性的介质，为保证不致泄漏后污染另一侧物料，要求管子与管板的连接处绝对不漏。胀焊结合的结构，从加工工艺过程看，有先胀后焊、先焊后胀、焊后胀接及贴胀等几种形式。1.2折流板折流板是壳程内的主要元件，其作用主要是增加管间流速，提高传热效果。折流板常用的形式是弓形，其他形式也允许采用。折流板的