双管板换热器设计_计算和制造工艺_钱利科

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1、第４期双管板换热器设计、计算和制造工艺４１欂欂欂欂欂欂欂欂氊氊欂欂工艺与设备欂欂氊氊欂欂欂欂欂欂欂欂双管板换热器设计、计算和制造工艺钱利科（中蓝晨光化工研究院有限公司四川晨光工程设计院，成都，６１００４１）摘要分析说明了双管板换热器在结构设计、强度计算、材料选择和制造、胀管方法、水压试验等方面应注意的问题。关键词：换热器双管板结构设计强度计算胀管方法２．１双管板换热器的结构一般有两种１双管板换热器的概述一种为固定管板式换热器，一台换热器共有四双管板换热器一般有两种型式：普通型双管板块管板（详见图１）。这种换热器的壳程及管程中两和整块式双管板。在实际应用中，采用普通型

2、双管种介质的流动方向为逆流，其传热系数较高，传热效板较为普遍，而整块式管板加工复杂，所以很少使果好。用。当双管板换热器主要使用于两程之间的物料相混合时，将会产生严重后果，双管板换热器主要在下列情况下采用。１．１防腐性图１固定管板式换热器管内与管间的流体不接触时不会产生腐蚀现象，但当两种流体相混合后会引起严重腐蚀。另一种为Ｕ型管式换热器，一台换热器共有两１．２安全方面块管板（详见图２）。这种换热器有一半管束内外介质的流动方向为并流，另一半管束管内外介质的流当两种流体相混合（接触）后，会引起燃烧和爆动方向为逆流，因此其传热系数较低。炸。１．３催化剂中毒与第二种流体接触后

3、，会改变催化剂性能或与催化剂起化学反应。１．４产品不纯图２Ｕ型管式换热器在与第二种流体接触后，可能会污染产品，使产品质量下降。两种结构的特点：固定管板式换热器比Ｕ型管２双管板换热器的结构式换热器的传热系数高，但多一块管板就多一个泄漏点。而Ｕ型管式换热器的管板比固定管板式换４２四川化工第１５卷２０１２年第４期热器少，其泄漏点相对减少，且壳程水压试验后烘干般采用强度焊加贴胀，若工作条件苛刻可采用强度也比较容易。若换热器换热面积小、壳程与管程的焊加强度胀。温差较大或壳程和管束表面需经常清理时，一般采３．２双管板换热器材料选用设计用Ｕ型管式换热器。设计时应注意管板与管子须有

4、一定的硬度差，２．２聚液壳的结构一般管板比换热管硬度高ＨＢ２０～３０，当两者硬度采用短节将壳程与管程管板连接在一起，（详见相近时，可将换热管管头进行退火处理，来降低管头图３）。此时一般物料有危害，泄漏需收集，不能直的硬度。如：采用强度等级较高的材料作管板接排放。（１６Ｍｎ锻件），则选用强度等级较高的材料作换热管（１０＃无缝钢管）。４双管板换热器的设计计算４．１壳程管板与管程管板之间间隙长度计算壳程管板与管程管板之间间隙长度Ｌ的确定主要考虑双管板换热器两块管板的使用温度不同产生径向位移作用在换热管上，引起弯曲应力和剪应力。为了避免管板与换热管的连接处产生很大的应力而造

5、成介质泄漏，壳程管板与管程管板之间间隙长度Ｌ的计算方法如下：３Ｅｙｄ０Ｌ＝槡σｓ图３固定管板式换热器Ｄ外ｙ＝［αｔ（ｔｔ－ｔ０）－（ｔｓ－ｔ０）］２相反物料无害，泄漏不需收集，壳程与管程管板式中：Ｌ：壳程管板与管程管板之间间隙长度，ｍｍ；之间可不用短节，详见图２。Ｅ：材料弹性模量，ＭＰａ；３双管板换热器的设计ｄ０：换热管外径，ｍｍ；σｓ：材料弹性极限，ＭＰａ；３．１双管板换热器的结构设计ｙ：换热管扰度，ｍｍ；（１）固定管板式换热器，当管、壳程流体介质无Ｄ外：管板管孔直径，ｍｍ；危害时，可不设置聚液壳；当管、壳程一方或两方流ｔ０：安装温度，℃；体介质为有危害时，应设置

6、聚液壳，并在聚液壳最高ｔｔ：管程设计温度，℃；和最低处分别设置放空口和放净口，用于及时导出ｔｓ：壳程设计温度，℃；泄漏气（液）体。αｔ：管程管板在设计温度下的热膨胀系（２）Ｕ型管板式换热器的双管之间一般采用聚数，℃－１；液壳连接，聚液壳可以用于调整管板间距且保证两αｓ：壳程管板在设计温度下的热膨胀系管板间相互平行。同时，聚液壳用于封闭相邻两管数，℃－１。板之间泄漏出的气（液）体，防止有毒气（液）体外溢，为了安全起见，有文献记载Ｌ值在使用时，应并在聚液壳最高和最低处分别设置放空口和放净放大１２％。一般情况下，Ｌ值大小为２００～３００ｍｍ。口，用于及时导出泄漏气（液）体

7、。（３）换热管与管板的连接。壳程管板与换热管４．２双管板换热器管板的强度计算的连接均采用强度胀；管程管板与换热管的连接一由于双管板换热器的壳程和管程之间由两块管第４期双管板换热器设计、计算和制造工艺４３板组成，由此而形成三个程。即壳程、管程和壳程管另外，它的最大优点是胀管不受两块管板之间距离板与管程管板之间形成的聚液程。详见图１。计算限制，最大可达３ｍ以上。因它的输压管在工作时管板厚度时，应考虑三个程的工况，按不同情况进行不承受扭矩。计算。下列计算按固定管板式换热器考虑。５．２机械胀４．２．１壳程管板设计参数可靠性差、换热管易产生过胀，换热管内壁易产设计压力和设