-換熱器培訓(xùn)2013

1、 管殼式換熱器管殼式換熱器 管殼式換熱器是把換熱管束與管板連接后，管殼式換熱器是把換熱管束與管板連接后，再再用筒體與管箱包起來(lái)，形成兩個(gè)獨(dú)立的空間。用筒體與管箱包起來(lái)，形成兩個(gè)獨(dú)立的空間。 管內(nèi)的通道及與其相貫通的管箱稱(chēng)為管程；管內(nèi)的通道及與其相貫通的管箱稱(chēng)為管程； 管外的通道及與其相貫通的部分稱(chēng)為殼程。管外的通道及與其相貫通的部分稱(chēng)為殼程。第一節(jié)第一節(jié) 總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)2022-3-23Qingdao university of science and technology1管殼式換熱器管殼式換熱器主要分為主要分為: : 固定管板換熱器固定管板換熱器; ; 浮頭式換熱器浮頭式換熱器; ; U

2、 U形管式換熱器等。形管式換熱器等。2022-3-23Qingdao university of science and technology2管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology3換熱器的分類(lèi)換熱器的分類(lèi)管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology4管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology5殼體、管板、管束、頂蓋（封頭） 、擋

3、板 縱向縱向橫向橫向管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology6管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology7（1 1）固定管板換熱器）固定管板換熱器 兩端管板采用焊接方式與殼體兩端管板采用焊接方式與殼體連接固定。連接固定。 適用：殼體與管子溫差小的場(chǎng)適用：殼體與管子溫差小的場(chǎng)合合. . 當(dāng)殼體與管子溫差大時(shí)，可在當(dāng)殼體與管子溫差大時(shí)，可在殼體上殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，以減小兩者因設(shè)置膨脹節(jié)，以減小兩者因溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。溫差

4、而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology8 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管板有管子支承，比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管板有管子支承，比較薄，管子方便更換清洗。較薄，管子方便更換清洗。 缺點(diǎn)：管外清洗困難，熱應(yīng)力比較大。缺點(diǎn)：管外清洗困難，熱應(yīng)力比較大。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology9（2 2）浮頭式換熱器）浮頭式換熱器 兩端管箱一個(gè)是固定的，另一個(gè)則是浮動(dòng)的；兩端管箱一個(gè)是固定的，另一個(gè)則是浮動(dòng)的； 設(shè)計(jì)目的

5、：設(shè)計(jì)目的： 管束可從殼體內(nèi)抽出，便于清洗；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于清洗； 管束可自由伸縮，消除了熱應(yīng)力。管束可自由伸縮，消除了熱應(yīng)力。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology10 適用：殼體與管束間溫差大且需經(jīng)常進(jìn)行適用：殼體與管束間溫差大且需經(jīng)常進(jìn)行管內(nèi)外清洗的場(chǎng)合。管內(nèi)外清洗的場(chǎng)合。 缺點(diǎn)：該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，排管數(shù)缺點(diǎn)：該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，排管數(shù)少，增大了旁路流路，影響了熱效率，而且浮少，增大了旁路流路，影響了熱效率，而且浮頭處的泄露不易發(fā)現(xiàn)。頭處的泄露不易發(fā)現(xiàn)。管殼式換熱器管殼式換熱器

6、2022-3-23Qingdao university of science and technology11管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology12（3 3）U U形管式換熱器形管式換熱器 可彌補(bǔ)浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高的不足，同時(shí)可彌補(bǔ)浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高的不足，同時(shí)又保留換熱管束可以抽出，熱應(yīng)力可以消除的優(yōu)點(diǎn)。這種又保留換熱管束可以抽出，熱應(yīng)力可以消除的優(yōu)點(diǎn)。這種換熱器只有一塊管板換熱器只有一塊管板, ,換熱管彎成換熱管彎成U U形，管子的兩端均固定形，管子的兩端均固定在這一塊管板上

7、，中間用分程隔板隔開(kāi)。在這一塊管板上，中間用分程隔板隔開(kāi)。 該換熱器中間空隙較大，易短路，內(nèi)層換熱管一旦發(fā)該換熱器中間空隙較大，易短路，內(nèi)層換熱管一旦發(fā)生泄漏，只能堵塞而不能更換，只適合于管殼程溫差較大生泄漏，只能堵塞而不能更換，只適合于管殼程溫差較大的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology13U U型管式換熱器型管式換熱器管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology14 第二節(jié)第二節(jié) 管殼式換熱器的主要

8、零部件管殼式換熱器的主要零部件1 1、殼體、殼體 固定管板換熱器的管束與管板、管束與殼體均為剛性連固定管板換熱器的管束與管板、管束與殼體均為剛性連接，在工作時(shí)，若管束壁溫與殼體壁溫存在較大溫差，就會(huì)接，在工作時(shí)，若管束壁溫與殼體壁溫存在較大溫差，就會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，再與介質(zhì)壓力產(chǎn)生的應(yīng)力疊加起來(lái)，可能會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，再與介質(zhì)壓力產(chǎn)生的應(yīng)力疊加起來(lái)，可能會(huì)造成管子的彎曲或使管子與管板連接處發(fā)生泄漏，甚至?xí)乖斐晒茏拥膹澢蚴构茏优c管板連接處發(fā)生泄漏，甚至?xí)箽んw或管子上的應(yīng)力超過(guò)許用應(yīng)力或造成管子從管板上拉脫。殼體或管子上的應(yīng)力超過(guò)許用應(yīng)力或造成管子從管板上拉脫。因此，必須對(duì)管子、殼體進(jìn)行軸向受力

9、分析與軸向力校核。因此，必須對(duì)管子、殼體進(jìn)行軸向受力分析與軸向力校核。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology15流體壓力引起的軸向力流體壓力引起的軸向力 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology16殼體壁厚的確定殼體壁厚的確定 殼體的壁厚是由環(huán)向薄膜應(yīng)力殼體的壁厚是由環(huán)向薄膜應(yīng)力決定的，按薄膜理論的應(yīng)力計(jì)算公決定的，按薄膜理論的應(yīng)力計(jì)算公式即可求得。對(duì)于固定管板換熱器式即可求得。對(duì)于固定管板換熱器由于有熱應(yīng)力的存

10、在，所以按環(huán)向由于有熱應(yīng)力的存在，所以按環(huán)向薄膜應(yīng)力確定壁厚以后還應(yīng)視情況薄膜應(yīng)力確定壁厚以后還應(yīng)視情況校核其軸向應(yīng)力。殼體的壁厚應(yīng)不校核其軸向應(yīng)力。殼體的壁厚應(yīng)不小于換熱器殼體所規(guī)定的最小壁厚。小于換熱器殼體所規(guī)定的最小壁厚。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology172 2、管箱、管箱 管箱是由封頭、管箱短管箱是由封頭、管箱短節(jié)、法蘭連接、分程隔板等節(jié)、法蘭連接、分程隔板等組成。組成。增加短節(jié)的目的是保增加短節(jié)的目的是保證管箱有必要的深度安放接證管箱有必要的深度安放接管和改善流體分布管和改善流體分布。

11、分程隔。分程隔板厚度的計(jì)算及其與管板間板厚度的計(jì)算及其與管板間的墊片密封結(jié)構(gòu)應(yīng)符合的墊片密封結(jié)構(gòu)應(yīng)符合 GB151-1999GB151-1999的規(guī)定。的規(guī)定。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology183 3、管束、管束 （ tube bundle tube bundle ） 換熱管的尺寸規(guī)格：換熱管的尺寸規(guī)格： 換熱管是用于傳熱的主要換熱管是用于傳熱的主要元件，管子尺寸對(duì)傳熱有很大影元件，管子尺寸對(duì)傳熱有很大影響，采用小直徑管子時(shí)，單位體響，采用小直徑管子時(shí)，單位體積的換熱面積會(huì)大一些，管內(nèi)傳積的換熱

12、面積會(huì)大一些，管內(nèi)傳熱系數(shù)得到提高，但制造麻煩、熱系數(shù)得到提高，但制造麻煩、費(fèi)用高，而且流體阻力大，易堵費(fèi)用高，而且流體阻力大，易堵塞。塞。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology19 換熱管的排列方式（換熱管的排列方式（tube patterntube pattern） 管子的排列方式有正三角形排列和正方形排列管子的排列方式有正三角形排列和正方形排列兩種。兩種。在管間距和布管區(qū)均相同的條件下，三角形在管間距和布管區(qū)均相同的條件下，三角形排列的布管數(shù)較多，而正方形排列的管束在相鄰的排列的布管數(shù)較多，而正方

13、形排列的管束在相鄰的兩排管子之間具有一條直線(xiàn)通道，便于用機(jī)械方法兩排管子之間具有一條直線(xiàn)通道，便于用機(jī)械方法清洗管間，三角形排列不具有這種直線(xiàn)通道，因而清洗管間，三角形排列不具有這種直線(xiàn)通道，因而只適用于清潔的殼程介質(zhì)。只適用于清潔的殼程介質(zhì)。 不同的排列方式將會(huì)影響到對(duì)流傳熱系數(shù)的大不同的排列方式將會(huì)影響到對(duì)流傳熱系數(shù)的大小，采用正三角形排列會(huì)獲得較高的對(duì)流傳熱系數(shù)，小，采用正三角形排列會(huì)獲得較高的對(duì)流傳熱系數(shù)，而正方形排列的對(duì)流傳熱系數(shù)最低。而正方形排列的對(duì)流傳熱系數(shù)最低。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and tec

14、hnology20管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology21 管間距管間距（ Tube pitch Tube pitch ） 管間距指的是相鄰兩根管子的中心距，減小管間距指的是相鄰兩根管子的中心距，減小管間距可提高對(duì)流傳熱系數(shù)，但受到管板強(qiáng)度和管間距可提高對(duì)流傳熱系數(shù)，但受到管板強(qiáng)度和管子與管板連接工藝要求的限制，其管間距不得管子與管板連接工藝要求的限制，其管間距不得小于小于GB151-1999GB151-1999所規(guī)定的距離。所規(guī)定的距離。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao u

15、niversity of science and technology22（4 4）最大布管限定圓直徑）最大布管限定圓直徑 （Outer tube limitOuter tube limit） 最大布管圓直徑應(yīng)最大布管圓直徑應(yīng)在在GB151-1999 GB151-1999 所規(guī)定所規(guī)定的限定圓直徑范圍內(nèi)。的限定圓直徑范圍內(nèi)。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology23（5 5）換熱管與管板的連接）換熱管與管板的連接 連接形式有脹接、焊接、脹焊并用三種。連接形式有脹接、焊接、脹焊并用三種。 脹接：脹接：管

16、子與管板的連接靠的是管板孔收縮產(chǎn)生的殘管子與管板的連接靠的是管板孔收縮產(chǎn)生的殘余應(yīng)力而箍緊管子，因此它會(huì)隨著溫度的升高而降低，所以余應(yīng)力而箍緊管子，因此它會(huì)隨著溫度的升高而降低，所以脹接連接的使用溫度不大于脹接連接的使用溫度不大于300300，設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)，設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)4Mpa4Mpa。采。采用脹接時(shí)，管板的硬度應(yīng)大于換熱管的硬度以保證管子用脹接時(shí)，管板的硬度應(yīng)大于換熱管的硬度以保證管子發(fā)生塑性變形時(shí)管板僅發(fā)生彈性變形。發(fā)生塑性變形時(shí)管板僅發(fā)生彈性變形。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology24

17、焊接：焊接：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 管孔不需開(kāi)槽，其表面粗糙度要求不高，管子端管孔不需開(kāi)槽，其表面粗糙度要求不高，管子端 部不需退火和磨光，制造簡(jiǎn)便。部不需退火和磨光，制造簡(jiǎn)便。 強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，可保證氣密性要求。強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，可保證氣密性要求。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 管子更換困難，一般都堵死；焊接的殘余應(yīng)力和管子更換困難，一般都堵死；焊接的殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中有可能帶來(lái)應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞。應(yīng)力集中有可能帶來(lái)應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology25 脹焊并用：其結(jié)構(gòu)分為兩種脹焊并用：其結(jié)構(gòu)分為

18、兩種 強(qiáng)度脹加密封焊，對(duì)脹接的要求是承受管子拉強(qiáng)度脹加密封焊，對(duì)脹接的要求是承受管子拉 脫力，同時(shí)保證連接處的密封，焊接僅起到輔助脫力，同時(shí)保證連接處的密封，焊接僅起到輔助防漏的作用。防漏的作用。 強(qiáng)度焊加貼脹，用焊接保證連接處的強(qiáng)度和密強(qiáng)度焊加貼脹，用焊接保證連接處的強(qiáng)度和密 封，貼脹是為了消除換熱管與管孔間的環(huán)隙，防封，貼脹是為了消除換熱管與管孔間的環(huán)隙，防 止間隙腐蝕并增強(qiáng)抗疲勞破壞的能力。止間隙腐蝕并增強(qiáng)抗疲勞破壞的能力。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology264 4、管板（、管板（tube-

19、sheettube-sheet） 換熱器管板的計(jì)算所涉及的因素非常換熱器管板的計(jì)算所涉及的因素非常多，所以非常復(fù)雜，一般采用計(jì)算機(jī)計(jì)算。多，所以非常復(fù)雜，一般采用計(jì)算機(jī)計(jì)算。 管板與殼體的連接以及管板與管箱的管板與殼體的連接以及管板與管箱的密封連接分別見(jiàn)下圖。密封連接分別見(jiàn)下圖。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology27管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology28管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingd

20、ao university of science and technology295 5、波形膨脹節(jié)、波形膨脹節(jié)波形膨脹節(jié)的作用：波形膨脹節(jié)的作用： 在固定管板換熱器中可消除或降低熱應(yīng)力。在固定管板換熱器中可消除或降低熱應(yīng)力。當(dāng)殼體和管子之間的溫差較大當(dāng)殼體和管子之間的溫差較大(6070 )(6070 )且殼且殼體承受壓力不太高時(shí)，可采用補(bǔ)償圈（又稱(chēng)膨體承受壓力不太高時(shí)，可采用補(bǔ)償圈（又稱(chēng)膨脹節(jié)）。脹節(jié)）。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology302.2.波形膨脹節(jié)的設(shè)置條件波形膨脹節(jié)的設(shè)置條件 需從管

21、束與殼體軸向強(qiáng)度、穩(wěn)定性及管板需從管束與殼體軸向強(qiáng)度、穩(wěn)定性及管板連接處的拉脫力三方面考慮。連接處的拉脫力三方面考慮。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology313. 3. 波形膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)形式波形膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)形式 形式較多，主要為形式較多，主要為U U形。形。U U形膨脹節(jié)每一形膨脹節(jié)每一個(gè)波的補(bǔ)償能力與使用壓力、膨脹節(jié)的材料個(gè)波的補(bǔ)償能力與使用壓力、膨脹節(jié)的材料及波高、波長(zhǎng)等因素有關(guān)。及波高、波長(zhǎng)等因素有關(guān)。增加波高，補(bǔ)償增加波高，補(bǔ)償能力加大但耐壓性能降低。能力加大但耐壓性能降低。 管殼式換熱器管殼

22、式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology326 6、折流板和支持板結(jié)構(gòu)、折流板和支持板結(jié)構(gòu) 1.1.作用與結(jié)構(gòu)形式作用與結(jié)構(gòu)形式 作用：折流板是為了提高殼程介質(zhì)流速，強(qiáng)化傳作用：折流板是為了提高殼程介質(zhì)流速，強(qiáng)化傳熱；對(duì)于臥式換熱器，還有支撐管束的作用。熱；對(duì)于臥式換熱器，還有支撐管束的作用。支持支持板是為了支撐管束，防止產(chǎn)生過(guò)大的撓度變形。板是為了支撐管束，防止產(chǎn)生過(guò)大的撓度變形。 結(jié)構(gòu)形式：弓形和圓環(huán)形。缺口面積根據(jù)流速?zèng)Q結(jié)構(gòu)形式：弓形和圓環(huán)形。缺口面積根據(jù)流速?zèng)Q定。定。 管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Q

23、ingdao university of science and technology332.2.間距間距 折流板間距過(guò)大會(huì)影響傳熱效果，支持板折流板間距過(guò)大會(huì)影響傳熱效果，支持板間距過(guò)大會(huì)使換熱管產(chǎn)生過(guò)大的撓度，其最大間距過(guò)大會(huì)使換熱管產(chǎn)生過(guò)大的撓度，其最大間距不得超過(guò)間距不得超過(guò)GB151GB151的規(guī)定。的規(guī)定。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology34 3. 3.固定固定 折流板和支持板是用拉桿固定的，拉桿應(yīng)折流板和支持板是用拉桿固定的，拉桿應(yīng) 盡量均勻布置在管束的外邊緣，拉桿的數(shù)量與盡量均勻布

24、置在管束的外邊緣，拉桿的數(shù)量與 筒體直徑及拉桿直徑有關(guān)。筒體直徑及拉桿直徑有關(guān)。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology35圓缺形圓缺形加擋板：增大殼程流體的湍動(dòng)，提高殼程的加擋板：增大殼程流體的湍動(dòng)，提高殼程的多管程：增大管內(nèi)流體多管程：增大管內(nèi)流體u u，提高管內(nèi)的，提高管內(nèi)的圓盤(pán)形圓盤(pán)形管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology36圓盤(pán)形圓盤(pán)形圓缺形圓缺形管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao

25、university of science and technology37弓形折流板弓形折流板管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology38折流板折流板n殼程的橫截面積比管程的橫截面積大，為增加流速，使流體垂直于管子流過(guò)，在殼程設(shè)置折流板n提高傳熱效果，起支撐管束作用n折流板有弓形和圓環(huán)形，弓形缺口的高度一般取為殼體內(nèi)徑20-25%n擋板間距過(guò)大，流速小，不能保證流體垂直流過(guò)管束；n間距過(guò)小，流動(dòng)阻力增加，且不便于檢修。n標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：n固定管板式：150、300 和 600 mm 三種規(guī)格；n浮頭式：150、200、300、480 和 600 mm 五種規(guī)格。管殼式換熱器管殼式換熱器2022-3-23Qingdao university of science and technology397 7 其他其他 防沖板與導(dǎo)流板防沖板與導(dǎo)流板 為防止殼程的接管進(jìn)口處殼程流體對(duì)換熱管為防止殼程的接管進(jìn)口處殼程流體對(duì)換熱管 直接沖刷，應(yīng)設(shè)