换热器焊接结构设计课件.ppt

《换热器焊接结构设计课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、管壳式换热器结构及焊接接头设计设计室：高静2013.10主要内容管壳式换热器主要结构型式换热器焊接接头的设计原则换热器常用焊接结构设计1、管壳式换热器主要结构型式GB151中所列的管壳式换热器（简称换热器）主要有立式和卧式的固定管板式、浮头式、U形管式、一般为卧式的填料函式和釜式重沸器五种型式。1.1固定管板换热器的主要特点：结构简单紧凑，制造成本低；排管数比浮头式、U形管式要多；不能抽芯，无法进行机械清洗；因不能单独更换管束，所以维修成本高。1.2使用压力和温度的限制由于换热管、管板和壳体焊在一起，故换热管和壳体间的金属壁温差引起的温差应力是设计中的控制因素

2、，如果设计需设置膨胀节的话就有压力的限制了，GB16749中规定最高使用压力为6.4MPa，故带膨胀节的固定管板换热器使用压力一般不高，而且结构设计和制造也较复杂；在无需考虑温差应力时固定管板换热器也有使用在很高压力的场合，往往管板与管箱或管板与壳体做成整体型式，或者管板、管箱（头盖）和壳体三者成为一个整体，但一般高压用得较少，而低压力、大直径固定管板换热器用得很广。固定管板式换热器缺点：（1）壳程不能用机械方法清洗，应走清洁流体。（2）不设膨胀节时，管、壳程可能产生较大的温差应力。(3)维修成本高。优点：（1）结构简单紧凑，制造成本低。（2）与其它类型换热器

3、相比，在相同壳体直径下，排管数目最多。（3）管内便于清洗。范围：压力≤6.4Mpa,温度≤400℃.优点：（1）壳体和管束热变形自由，不产生热应力。（2）管束可从壳体中抽出，便于壳程的检修和清洗。缺点：（1）结构复杂，造价高。（2）为使一端管板浮动，需增加一个内浮头盖及相关连接件以保证密封，操作时，如果内浮头盖连接处泄漏将无法发现，所以应严格保证其密封性能。（3）为使浮头管板和管束检修时能够一起抽出，在管束外缘与壳壁之间形成宽度为16~22mm的环隙，这样不仅减少了排管数目，而且增加了旁路流路，降低了换热器的热效率。（4）压力试验时的试压胎具复杂。浮头式换热器

4、优点：（1）结构简单，省去一块管板和一个管箱，造价相对低。（2）管束和壳体分离，热膨胀时互不约束，消除了热应力。（3）管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便。缺点：（1）弯管必须保持一定曲率半径，管束中央会存在较大的空隙，流体易走短路，对传热不利。（2）管内不能用机械方法清洗，宜走清洁流体。（3）管子泄漏损坏时，只有最外层管子可以更换，其他管子只能堵死，会减小换热面积。（4）管程流速太高时，将会对U形弯管段产生严重的冲蚀，影响寿命。U形管式换热器：优点：（1）结构比浮头式换热器简单，壳体和管束热变形自由，不产生热应力。（2）管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方便

5、。缺点：填料函处形成动密封，壳程介质易泄漏，要求壳程介质温度和压力不能过高，且无毒、非易燃和易爆。填料函式换热器通常只适用于低压和小直径场合。填料函式换热器釜式重沸器釜式重沸器釜式重沸器的管程采用U形或浮头管束，壳程为单（或双）斜锥具有蒸发空间的壳体，一般为管程介质加热壳程介质，所以管程的温度和压力比壳体的高，但设计压力一般不会高于6.4MPa。换热器焊接接头的设计原则焊接接头的设计应遵循以下原则：1)合理选择接头型式。2)焊缝填充金属应尽量少。3)合理选择坡口角度、钝边高和根部间隙等结构尺寸，使之有利于坡口加工和焊透，以最大限度地减少焊接缺陷。4)按等强度要

6、求，接头的强度应不低于母材标准规定的强度下限值。5)焊缝外形应尽量连续、圆滑过渡，以减少应力集中。换热器常用焊接结构设计换热器的焊接接头的设计的合理性是保证其制造、运行安全可靠的基本条件。换热器焊接结构较常见的典型接头型式有：1）主体的焊接结构2）接管与壳体的焊接结构3）接管与法兰的焊接结构4）管板与筒体及管子的焊接结构3.1主体的焊接结构容器主体多为A、B类对接接头。1)筒体和封头纵、环焊缝的焊接结构，结合受压容器的特点，应注意以下原则：①采用全焊透的焊接坡口，当筒体内径≤600mm时，一般采用单面焊；筒体内径＞600mm时，可采用双面焊。②筒体内径为300

7、-500mm，且长度<500mm时，其纵焊缝可用双面焊。③为改善劳动条件，应在容器壁内侧用小坡口。④不等厚钢板对接时，当薄板厚度δ2≤10mm，两板厚度差（δ1-δ2）＞3mm，或当薄板厚度δ2＞10mm，（δ1-δ2）＞30%δ1，或超过5mm时，均需按图3-1的要求削薄厚板的边缘，削薄的长度L1≥3（δ1-δ2）。L1,L2≥3(δ1-δ2)图3-1不等厚对接结构2)筒体与封头的焊接结构筒体与封头的对接接头的等厚、不等厚连接结构，按图3-2所示的要求。其中(a)~(e)为对接接头，这是最常用的连接形式；图3-2筒体与封头的连接结构3.2接管与壳体的焊接结构

8、由于操作、测试和检修的需要，壳体上需开