《管壳式换热器设计》PPT课件

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1、管壳式换热器的设计一、概述1.1换热器的应用1.2换热器的分类及其特点1.3管壳式换热器的基本介绍二、管壳式换热器设计参数、材料的确定2.1设计参数的确定2.2材料的选择三、管板厚度的确定四、管壳式换热器结构设计4.1换热管与管板连接结构4.2防冲板与导流筒的设置4.3折流板与支持板4.4拉杆和定距管4.5管板结构设计4.6换热管一、概述1.1换热器的应用使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。它是化工、炼油、动力、食品、轻工及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的

2、投资约占总投资的10%-20%。在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的液体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上的需要。此外，换热设备也有回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。如：转化器夹套冷却水因带走设备的反应热后使其从进入时的温度60-80℃上升到近100℃，从夹套流出的热水进入一个冷凝器，加热工业水，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。1.2换热设备分类及其特点在工业生产中由于用途、工作条件和物料的不同,出现了

3、各种不同形式和结构的换热设备.1.2.1按作用原理或传热方式分类1.2.1.1直接接触式换热器:这类换热器又称为混合式换热器,如我们公司凉水塔,它是利用冷、热流体直接接触面积，以达到充分换热，在设备中常放置填料和栅板。1.2.1.2蓄热式换热器:这类换热器又称为回热换热器,它是借助于固体(如固体填料或多孔性格)构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触,把热量从热流体传递给冷流体的换热器.。在换热器内首先由热流体通过，把热量积蓄起来，然后由冷流体通过。蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面大，

4、故较适合用于气-气热交换的场合。如：空气预热器。1.2.1.3间壁式换热器这类换热器又称为表面式换热器。它是利用间壁（固体壁面）将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样，如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。1.2.1.3间壁式换热器1.2.1.3.1间壁式换热器分类管式换热器、板式换热器及其它形式的换热器。管式换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式不同大致可

5、分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。其中管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。它占换热器总量的90%。它是典型的间壁式换热器.1.3管壳式换热器介绍管壳式换热器具有可靠性高，适应性广泛等优点，在各工业领域中得到最为广泛在应用。1.3.1基本类型根据管壳式换热器的结构特点,可分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式沸器五类,如图示。1.3.1.1固定管板式换热器固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。1.3.1.1.1优点：1）传热面积比浮头式换热器

6、大20%-30%；2）旁路漏流较水；3）锻件使用较少；4）没有内漏。1.3.1.1.2缺点：1）不适用于换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差很大的场合，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；（为了减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件．如：设置膨胀节．来吸收热膨胀差）2）壳程无法机械清洗，不适用于壳程结垢的场合；3）管子腐蚀后造成连同壳体报废，壳体部件寿命决定于管子寿命，故设备寿命相对较低。1.3.1.1.3适用的场合：1）设备需要尽少使用法兰密封面的场合；2）管壳程金属温差不是很大的场合；3

7、）壳程流体清洁，无需经常抽出管束清洗的场合。1.3.1.2浮头式换热器浮头式换热器的典型结构见图示，两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会主生热应力。浮头式换热器的特点：1.3.1.2.1优点：1)管束可以抽出，以方便清洗管程、壳程；2)壳程壁与管壁不受温差限制；3)可在高温、高压下工作，一般温度T≤450℃，P≤6.4MPa;4)可用于结垢比较严重的场合;5)可用

8、于管程腐蚀场合.1.3.1.2.2缺点:1)浮头端易发生内漏;2)金属材料耗量大,成本高20%;3)结构复杂.。1.3.1.2.3可用的场合：1）管壳程金属温差很大场合；2）壳程介质易结垢要求经常清洗的场合；1.3.1.3U形管式换热器U形换热器的典型结构如图。这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最内层管层管间距较大，管板的利用率较低，