化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ) 第十二章 管殼式換熱器

1、第十二章 管殼式換熱器,在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的11。 在現(xiàn)代石油煉廠中,換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的40左右，它的先進(jìn)性、合理性和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性格直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量和成本。,換熱器,熱交換器,加熱器,冷卻器,蒸發(fā)器,冷凝器,第一節(jié) 概 述,衡量一臺(tái)換熱器好壞的標(biāo)準(zhǔn): 傳熱效率高，流體阻力小，強(qiáng)度足夠，結(jié)構(gòu)可靠，節(jié)省材 料；成本低；制造、安裝、檢修方便。,板式換熱器傳熱效率高、金屬消耗量低，但流體阻力大、強(qiáng)度和剛度差，制造、維修困難。 列管式換熱器雖在傳熱效率、緊湊性、金屬消耗量等方面均不如板式換熱器，但其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠程度高、適應(yīng)性強(qiáng)、材料范圍廣，因而目前仍是石油、化工生產(chǎn)中，

2、尤其是高溫、高壓和大型換熱器的主要結(jié)構(gòu)型式。,板式換熱器,汽-水熱交換器,列管換熱器,RV容積式換熱器,搪玻璃換熱器,一、 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)及主要零部件,二、管殼式換熱器的分類,1、固定管板式換熱器,膨脹節(jié),適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗，溫差不大或溫差大但是殼程壓力不高的場(chǎng)合。,2浮頭式換熱器,管束可以抽出，便于清洗。 但這類換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬耗量較大。浮頭處如發(fā)生泄漏時(shí)不便檢查。管束與殼體間隙較大，影響傳熱。 適用于管、殼溫差較大，以及介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。,3、填函式換熱器,管束一端可以自由膨脹，造價(jià)也比浮頭式低，檢修、清洗容易，填函處泄漏能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可

3、能，殼程中不宜處理易揮發(fā)，易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。,4U形管式換熱器,適用于管、殼壁溫差較大的場(chǎng)合，尤其是管內(nèi)介質(zhì)清潔不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性較強(qiáng)的場(chǎng)合。,殼體直徑的決定和殼體壁厚的計(jì)算； 換熱器封頭選擇，壓力容器法蘭選擇： 管板尺寸確定； 管子拉脫力的計(jì)算； 折流板的選擇與計(jì)算； 溫差應(yīng)力計(jì)算。 此外還應(yīng)考慮接管、接管法蘭選擇及開孔補(bǔ)強(qiáng)等。,三、管殼式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容,第二節(jié) 管子的選用及其與管板的連接,一、管子的選用,無縫鋼管光管,二、管子與管板的連結(jié),1脹接,利用脹管器擠壓伸入管板孔中的管子端部，使管端發(fā)生塑性變形，管板孔同時(shí)產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)取去脹管器后，管板孔彈性收縮，管板與管子

4、間就產(chǎn)生一定的擠緊壓力，緊密地貼在一起，達(dá)到密封緊固連接的目的。,波紋管,2焊接,3脹焊結(jié)合目前較廣泛采用的方法,消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命,全焊接板殼式換熱器,第三節(jié) 管板結(jié)構(gòu),1、換熱管排列形式,二、管間距,最外層換熱管中心至殼體內(nèi)表面的距離不應(yīng)小于換熱管外徑的一半)+l0mm。,三、管板受力及其設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介,管束對(duì)管板的支承作用管板與許多換熱管剛性地固定在一起，因此，管束起著支承的作用，阻礙管板的變形。在進(jìn)行受力分析時(shí)，常把管板看成是放在彈性基礎(chǔ)上的平板，列管就起著彈性基礎(chǔ)的作用。,我國(guó)鋼制管殼式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定,四、管程的分程及管板與隔板的連接七種,五、管板與殼體的連接結(jié)構(gòu),可拆式和不可拆式,1、當(dāng)管板兼作法蘭時(shí),2、管板不兼作法蘭時(shí),2、浮頭式、U形管式及填函式換熱器固定端管板與殼體的連接,可拆式,第四節(jié) 折流板、支承扳、旁路擋板及攔液板的作用與結(jié)構(gòu),一、折流板及支承板,橫向 縱向,弓形 圓盤-圓環(huán)形 帶扇形切口,二、旁路擋板,三、攔液板,在立式冷凝器中，為減薄管壁上的液膜而提高傳熱膜系數(shù),第五節(jié) 溫差應(yīng)力,一、管壁與殼壁溫度差引起的溫差應(yīng)力,二、管子拉脫力的計(jì)算,在操作壓力作用下：,在溫差應(yīng)力作用下：,管子拉脫力q =qpqtq,U型管換熱器,