管壳式换热器设计

《管壳式换热器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、管壳式换热器设计管壳式换热器的换热设计由复杂的电脑软件完成，对换热器换热原理的掌握可以更有效的使用好软件。本文阐述了换热器设计基础，包括如下几个方面：管壳式换热器构件；根据结构和用途划分的管壳式换热器类型；换热设计所需数据；管侧设计；壳侧设计包括管子排布，折流板和壳侧压降；平均温差。管侧和壳侧的换热和阻力降方程众所周知，本文着重他们之间的相互作用以使换热器设计最优化。管壳式换热器构件设计者需充分了解管壳式换热器的机械构件及其对换热设计的影响。管壳式换热器的主要构件包括：壳体，壳盖，管子，管箱，管箱盖

2、，管板，折流板，管口。其它构件包括拉杆，定位件，通道隔板，防冲板，纵向挡板，密封条，支撑和支座。TEMA有详细的部件描述。一个管壳式换热器包括三部分：前封头，壳体和后封头。图1给出了不同结构的TEMA名称。换热器可以表示为有三部分的字母代号，例如BFL换热器表示罩盖，纵向隔板双壳程和固定管板后封头。换热器类别固定管板式固定管板式换热器（图2）是垂直的管子两头固定在管板上，管板与壳体焊接在一起。这种结构包括可移动管箱盖（如AEL），罩盖型管箱盖（如BEM）和整体管板（如NEN）。固定管板式结构简单，成

3、本低，不需要膨胀节。固定管板式拆除管箱盖或帽后管子可以机械清洗，而且壳侧没有法兰连接壳侧流体不易泄漏。固定管板式管束固定在壳体上，管外侧无法进行机械清洁，但可以使用化学清洁。如管侧壳侧温差太大，管板无法吸收不同的应力，则需要加膨胀节，此时不适合用固定管板式。U型管式U型管换热器管子是U型，只有一个管板，成本也较低。U型管换热器一端自由，管束在不同的应力下可伸缩，U型管换热器管束可以抽出，管外侧可以清洁。U型管换热器管内无法有效的清洁，U型端须要有柔性转轴才能清洁。所以对于U型管换热器易结垢流体不易走

4、管内。浮头式浮头式换热器用途广泛，价格昂贵。浮头式换热器一端管板固定于壳侧，另一端浮动。管束可以伸缩，管子内外都可以清洁。管侧壳侧都可以走脏的流体，炼油多用浮头式换热器。浮头式换热器有多种结构。两种最常用的是可抽钩圈式浮头（TEMAS）和可抽式浮头(TEMAT)。TEMAS在化工应用普遍，浮头盖和浮动管板通过可活动且分开的钩环用螺栓连接在一起。浮头罩位于壳体末端，包含在一个更大直径的壳盖内。拆除换热器时，先拆开壳盖，然后是分开的钩环，再拿掉浮头盖，最后管束可以从固定端抽出。TEMAT的结构是，管束和

5、浮头可以一起从固定端抽出，壳体直径比浮头法兰大。浮头盖与浮动管板用螺栓直接连接不需要分开的钩环。这种结构的优势在于管束可以直接从壳体中抽出，不须移走壳盖或浮头盖，这样可以缩短维修时间。这种结构特别适合于不适合使用U型管式使用较脏热介质的釜式再沸器（不适合使用U型管式）。由于增加了壳径，这种结构在所有换热器中成本最高。另外两种浮头式结构是填料函式浮头(TEMAP)和带套换填料函式浮头(TEMAW)。这两种结构易泄漏应用局限于壳侧流体无毒无爆炸危险的情况且中压中温（4MPa，300℃）。按用途分换热器类

6、别换热器，冷却器，加热器，冷凝器，再沸器等。设计数据换热设计前，工艺供应商须提供以下数据:1.两侧流体的流量。2.两侧流体的出入口温度。3.两侧流体的操作压力。当气相密度未提供时须要操作压力，液体性质不随压力变化，操作压力不是必须数据。4.两侧流体允许压降。允许压降是换热器设计的重要参数。液体压降50-70kPa，粘性流体压降更高，尤其是在管侧。气体压降5-20kPa，一般取10kPa。5.两侧流体污垢系数。如果未提供，设计者可以从TEMA标准中获得或者选取经验值。6.两侧流体的物理性质。进出口温度

7、下的粘度，导热系数，密度和比热容。进出口温度的粘度必须提供，尤其对于液体，不同温度下的粘度变化是没有规则的。7.热负荷。壳侧和管侧的热负荷须一致。8.换热器类型。设计者可以根据之前提供的各种换热器类型的特点选择。9.管子尺寸。