双管板换热器的结构及制造工艺合理设计.doc

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1、双管板换热器的结构及制造工艺合理设计摘要：本文首先简单阐述了双管板换热器的适用范围，分析了结构设计前准备工作，研究了结构设计要点以及制造工艺，并在此基础上提出了几点注意事项。旨在完善双管板换热器制造模式，提升其使川安全性与稳定性。关键词：双管板换热器结构设计制造工艺双管板换热器主耍适用于壳程与管程介质严格禁止混合使用的场所。还有一种认为双管板换热器可用于管、壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，來减小管壳程间介质的压差。目前双管板换热器在防止管、壳程介质串流的问题上有着明显的优势。一、双管板换热器结构设计准备工作（一）结构初步规划对于一项双管板换热器而言，

2、其结构主体上有4块管板，主要结构状态如下：首先是法兰式管程侧管板，有两块，其与管箱法兰之间的连接使用垫片以及螺柱，同时联通换热管、管道共同组成管程。换热管与管程侧管板之间的连接可采用贴胀与强度焊联合方式，在介质选择上也适应于条件偏向苛刻程度的介质。非法兰式的壳程侧管板与壳体之间的的连接让壳程更具完整性，在换热管与壳程侧管板之间的连接方式为强度胀接。在结构中，壳程管板与换热管之间又可以构成两腔积液程，由此产生形态特殊的四腔结构。（二）选材控制材料的选择关系到双管板换热器的使用稳定性以及安全性，因此选材是结构设计的关键。在材料选择方面，首先应考虑介质特性，重点放在抗腐蚀方面，并根据用户需

3、求加以调整，保障在压力以及操作温度方面不会对工艺性能产生不良影响。换热管与管程侧管板之间的连接使用贴胀加强度焊型式，锻件级别为II级。由于换热管与壳程侧管板之间的连接属于强度胀接，因此要求管板质量高，故锻件级别为III级。同时，鉴于管板材料在硬度值方面要与双管板换热器约在HB20-30之间，从理论上来说不锈钢管板与换热管之间的硬度应属于同一水平，但在实际硬度测量屮发现，硬度变化能够通过材料供应以及材料选择实现。在具体设计制造环节中,设计人员同样需要对换热管与管板管孔之间的间隙严格把关，利用“特殊紧配合”原则减少管板材料与换热管之间由于硬度差带来的不良影响。需要注意的是，换热管HBW硬

4、度耍求应在评定实验中明确指出。二、结构设计要点（一）布管操作以某实际设计为例，换热管外径19伽用户将布管间距设置为23.75mm,将排列方式要求为转角正三角形，因此理论上来说孔桥宽度只能够为4.75mm,在制造中胀接环节操作具有一定难度。按照双管板换热器传统经验结合相关企业自行加工制造能力，可将换热管与管板Z间的胀接设定为液袋柔性胀接，其作用原理如下：当液体压力不断上升过程中，换热管受到压力后会出现变形，并且随着压力的增大变形程度也会加大（此变形属于弹性变形），之后在达到塑性变形程度时会被挤压至管板孔壁部位。在之后压力不断增加条件下，管板与换热管之间会产生接触压力，当压力逐步上升时管

5、板会出现弹性变形，之后一段时间完成到塑性变形的转变。若管板孔桥宽度比较小，超出了正常值范围，换热管与周边换热管之间的胀管接头在塑性区域会产牛反作用力造成接头逐渐松动，让换热管胀接接头下降。因此在符合相关工艺条件下，理应将胀接因索同时归为考虑范围，在之后工艺设计计算环节将换热管布管间距设定为25,理论上管板孔桥宽度为6毫米，才能够确保换热面在面积上处于不变状态。（二）管板间距设计这里的间距设计指的是管程侧管板与売程侧管板Z间的间距。在这一项设计环节中，间距设置若不明确、缺乏有效性会直接影响到双管板换热器使用效率与稳定性，因此设计人员需从以下几个方面因素着手考虑：1、相邻管板之间的间距需

6、要保障在实验过程中可被有效观察，例如在气密性实验以及管壳程压力实验中，需耍通过相邻管板之间的间距了解检漏最小空间范围。2、胀杆在液压管胀气中的长度设计，影响到胀接以及构件稳定性。3、在间距设置上，由于相邻管板之间的管朿在传热性能方面存在欠缺，因此，若此间距过大会造成管板表面积浪费，达不到设计的高效性要求。4、双管板换热器在固定方面结构复朵，因此在设计过程屮间距设置需妥当，尤其是壳程管板与管程管板之间的间距，在选取时应考虑周全，切忌由于相邻管板之间由于间距设计不当导致使用温度存在差异性造成使用时发生位移，此时换热管与管板之间连接部位可能会受到热应力以及过大弯曲应力影响而岀现介质泄露情况

7、。（三）结构设计这里的结构设计指的是管程管板与壳程侧管板之间的结构，在连接形式方血，目前较多采用的有两种，即分离式结构以及连接式结构。若売程、管程中的介质发生了泄露，泄露介质可直接排放出來，此时双管板之间不会产生对环境的污染，可在不封闭状态下独立分离；反之，双管板之间的连接必须使用膨胀节以及短节连接。三、制造工艺合理性分析（-）液压胀对于液压胀而言，其优势较多，最为突出的便是可靠性方面。液压胀在产生胀力时不会过猛，且受力部位仍旧可保持稳定状态，不易出现攒动