换热器的结构设计 课件.ppt

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1、管壳式换热器的结构设计及强度分析(二)保定金能公司3、管壳式换热器的结构设计管壳式换热器的主要零部件管程——与管束中流体相通的空间壳程——换热管外面流体及相通空间图3-1管壳式换热器结构图管程壳程管程3.1管程结构3.1.2管板3.1.1管束3.1.3管箱3.1.4管束分程3.1.5换热管与管板连接强化传热管换热管型式翅片管（在给热系数低侧螺旋槽管螺纹管换热管尺寸φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等3.1.1管束（t

2、ubebundle）光管粘性大或污浊的流体小管径大管径单位体积传热面积增大、结构紧凑金属耗量减少、传热系数提高阻力大，不便清洗，易结垢堵塞用于较清洁的流体2021/7/28Qust——管壳式换热器设计7在可以允许的范围内，优先选用较小管径；管子数目的选择取决于流体流量和允许的压力降；应该将管内的流速处于推荐的速度范围内正确选择高压换热器用换热管标准建议采用JB/T10523-2005（管壳式换热器用横槽换热管）标准，不选择GB6479-2000（高压化肥设备用无缝钢管）标准。因为进行设备水压试验时，如果其试验水压超过20MPa时

3、，所采用的换热管能够承受设备水压试验压力值的压力，如果依据GB6479-2000标准而采购换热管时，如果没有特殊的说明，则会使采购的换热管虽然在说明上能够符合该试验的最大压力，但是在实际使用的过程中，由于换热管无法承受试验水压最大压力值致使事故现象屡屡发生。因此，在设计时不建议选择GB6479-2000标准。不适用于固体粉尘含量较高或易结焦的场合螺纹管外表面积，一般可为光管外表面积的2～2.5倍。螺纹管使用在管外结垢比较严重的场合，当有脆硬的结垢发生时，往往沿着翅片的边缘形成平行的垢，当温度发生变化会引起管子伸缩，使垢自行脱落，

4、重新露出翅片金属。螺纹管碳素钢低合金钢不锈钢铜铜镍合金铝合金钛等石墨陶瓷聚四氟乙烯等换热管材料金属材料非金属材料在管束中，通常管子按左图所示的正三角形，转角正三角形、正方形、转角正方形等四种形式排列。其排列角依次为３０°、６０°、９０°与４５°。正方形排列的管束也称顺列管束，其它三种统称为错列管束。管子排列方式二、横向流中的管束流体进入管束前的主流速度为ｖｏ，在管子之间间隙处的流速为ｖ，为便于计算，两者间的关系示于下表。排列形式排列角v/(m/s)正三角形30°转角三角形60°正方形90°转角正方形45°管间隙中的流速ｖ表202

5、1/7/28Qust——管壳式换热器设计15介质流经折流板缺口是垂直正对换热管，冲刷换热管外表面，传热学上称为错列，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较大，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。2021/7/28Qust——管壳式换热器设计16介质流经折流板缺口是平行于三角形的一边，传热上称为直列，介质流动时一部分是层流，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，因为卧式冷凝器的折流板的缺口边是左、右布置，气体流动方向与冷凝液流动方向

6、是垂直的（右图），当冷凝液向下流动时，气体对下滴的冷凝液有吹除和切割作用，使管外壁的液膜厚度相对减少。2021/7/28Qust——管壳式换热器设计17介质流经折流板缺口是平行于正方形，传热上称为直列，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，换热管外需清洗场合。2021/7/28Qust——管壳式换热器设计18介质流经折流板缺口是垂直正对换热管，冲刷换热管外表面，传热上称为错列，介质流动时形成湍流，对传热有利。转角正方形排列用于壳程介质较脏，换热管外需清洗场合。无论哪种排列都必须在管束周围的弓形空间尽可能多

7、布管→传热面积↑，且可防壳程流体短路。管心距:保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和刚度原则影响因素结构紧凑性传热效果清洗难易取值：t≥1.25d0(保证管桥强度和清洗通道)2021/7/28Qust——管壳式换热器设计20表常用换热管中心距/mm②管心距:保证管子与管板连接时，管孔间小桥在胀接时有足够的强度和刚度，便于焊接。影响因素有:结构紧凑性/传热效果/清洗难易取值:t≥1.25d0(保证管桥强度和清洗通道)最大布管圆直径应在GB151-1999所规定范围内。DL=Di-2b3、B3=0.25d一般不小于8mm最大布管限

8、定圆直径(OTL)2021/7/28Qust——管壳式换热器设计22固定管板和U形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——换热管外径），且不宜小于8mm。DL=Di-2b3b3=0.25d一般不小于8mm。浮头式换热器从结构上考虑。