管壳式换热器讲座.doc

《管壳式换热器讲座.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、管壳式换热器讲座第一节管壳式换热器总体结构管壳式换热器的型式主要有固定管板式、浮头式、U型管式，填料函式及釜式等几种。根据其使用场合又分为Ⅰ、Ⅱ两级，Ⅰ级换热器采用较高级冷拔换热管，适用于无相变传热和易产生振动的场合。Ⅱ级换热器采用普通级冷拔换热管，适用于重沸、冷凝传热和无振动的一般场合。换热器的设计、制造、检验必须遵循国家标准GB151-1999《钢制管壳式换热器》的规定。管壳式换热器可卧置也可立置，几种典型结构如图1-图4所示。图1固定管板式换热器图2浮头式换热器图3U型管换热器图4填料函式换热器一、固定管板式换热器固定管板式换热器（图

2、1）两端管板采用焊接方法与壳体连接固定，其结构简单，紧凑，排管多，制造成本低，管程可以分成多程。缺点是管外清洗困难，管壳间有温差应力。它适用于壳体与管子温差小，或温差稍大但壳程压力不高以及壳程介质不易结垢，或结垢后能用化学方法清洗的场合。当壳体与管子温差大时可在壳体上设置膨胀节，或采取其它型式换热器。二、浮头式换热器浮头式换热器（图2）的一端管板是固定的，另一端管板可在壳体内移动，因而管子与壳体不产生温差应力，管末可以抽出，便于清洗。但浮头换热器结构复杂，金属消耗量大，选价高，浮头盖外发生汇漏不便检查，管束与壳体间隙大，影响传热。三、U型管

3、式换热器U型管式换热器（图3）只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。缺点是管内不便清洗，管板上布管少，结构不紧溱，管外介质易短路，影响传热效果，内层管子损坏后不易更换。U管式换热器适用于管、壳壁温差较大的场合，尤其是管内介质清洁不易结垢的高温、高压、腐蚀性较强的场合。四、填料函式换热器填料函式换热器是浮头式换热器的又一种改形结构，它把原置于壳程内部的浮头移至体外，并用填料函来密封壳程内介质的外泄。结构上的这种改动，除保留了管束可以抽出，热应力可以消除的优点外，还省去了浮头式换热器的外头盖，而且免除了内泄露不易发现

4、之忧。填料函式换热器适用于介质的压力和温度不宜过高，而且介质应无毒、不易燃、不易爆等。第一节管壳式换热器的主要零部件一、壳体由于壳体与管束通过管板刚性连接在一起，所以它与一般容器壳体不同之处是，在确定其厚度时要验算其轴向应力。通过分析可知，管壳式换热器的壳体，在承受介质内压时，由于有管束的帮助，其轴向应力比一般容器还要小，主要需要考虑的是由于管束与壳体的温差引起的热应力。热应力的计算详见教科书（16-12）式、（16-13）式。一般情况下，当管、壳程温差超过50°C时，应考虑设置膨胀节或选择U型管式换热器。壳体壁厚计算仍按薄膜应力确定。换热

5、器壳体的最小壁厚远大于一般容器，其规定列于表1中。表1碳素钢或低合金钢圆筒的最小厚度（mm）公称直径400~700800~10001100~15001600~2000浮头式、U型管式8101214固定管板式681012注：表中数据包括厚度附加量（C2按1mm考虑）。表2高合金钢圆筒的最小厚度（mm）公称直径400~700800~10001100~15001600~2000最小厚度4.56810二、管箱换热器的封头称为管箱。它由封头、短节、法兰和分程隔板等零件构成。增加短节的目的是保证管箱有必要的深度安置接管和改善流体分布。图1是单管程的，管

6、箱中没有分程隔板。图2至图4均是双管程结构，前管箱中有一块分程隔板，分程隔板与管箱之间是借助密封垫片压紧密封，密封垫片置于管板的隔板槽中。分程隔板与管箱之间采用焊接，当管箱采用平板形封头时，分程隔板与封头之间也可采用密封垫片密封。三、管束（1）换热管换热管的直径与长度尺寸主要根据工艺计算确定。其长度与筒体直径之比常取3~10，立式换热器取4~6。根据标准管材，换热管的长度推荐采用：1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m。U型管弯管段的弯曲半径R应不小于两倍换热管外径。换热管的规格和

7、尺寸偏差按GB8163-87《输送流体用无缝钢管》和GB2270-80《不锈钢无缝钢管》规定，常用规格见表3。表3常用换热管的规格和尺寸偏差材料钢管标准外径×厚度mmⅠ级换热器Ⅱ级换热器外径偏差mm壁厚偏差外径偏差mm壁厚偏差碳钢GB8163-8710×1.5±0.16+12%-10%±0.20+15%-10%14×219×225×225×2.5±0.20±0.4032×338×345×3±0.30±0.4557×3.5±0.8%±0.10%±1%+12%,-10%不锈钢GB2270-8010×1.5±0.15+12%-10%±0.20±1

8、5%14×219×225×2±0.20±0.4032×238×2.545×2.5±0.30±0.4557×2.5±0.8%±1%(2)管子在管板上的排列形式与管心距管子排列形式要