《换热器的机械设计》PPT课件

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1、换热器的机械设计第一节、换热器概论第二节、换热管、管板与折流板第三节、温差应力第一节、换热器概论在化工厂建设投资中，换热器占着很重要的份额，10%~40%；换热器可以是热交换器、加热器、蒸发器、冷凝器等；衡量一种换热器好坏的标准是传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构可靠，节省材料；成本低；制造安装检修方便。1.换热器结构管箱的作用：把管道中来的流体均匀地分布到各个换热管中去，并把换热管内的流体汇集到一起并送出换热器，在多管程换热器中，管箱还起着改变管程流体流向的作用；A：平盖管箱；B：封头管箱；C：用于可拆管束与管板制成一体的管箱；D：特殊高压管箱。1.1管箱E：单程壳体F：具有纵向隔板

2、的双程壳体；G：分流H：双分流1.2壳体型式1.3换热器的标记方式B：前端管箱为封头式管箱；E：单程壳体（壳程为1）；B：后端管箱为封头式管箱；700：壳体公称直径（mm）；2.5：壳程设计压力（MPa）；1.6：管程的设计压力（MPa）；200：公称换热面积（m2）；9：换热管长度（m）；25：换热管外径（mm）；4：四管程结构；I：I级固定管板换热器例如：其中：两管板由换热管相互支撑，管板最薄；结构简单，造价较低；管外清洗困难；管壳间存在温差应力，当介质温差较大时，必须设置膨胀节；适合于壳程介质清洁、不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但管程压力不高的场合。2.换热器的分类2.1

3、固定管板式换热器一端管板固定，另一端管板可在壳体内移动，因此不存在温差应力；管束可以取出，便于清洗；结构较为复杂，金属消耗量大；适用于管壳温差较大、以及介质易结垢的场合。2.2浮头式换热器管束一端可以自由膨胀，检修、清洗方便；实际上是另一种形式的浮头式换热器，只不过把原置于壳体内的浮头移至壳体之外，并用填料函来密封壳程介质，以防泄漏；壳程内介质有外漏的可能，但壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。2.3填函式换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀；管内不便清洗，管外介质易短路，影响传热效果，内层管子损坏后不易更换；因为不存在温差应力，适用于管、壳壁温

4、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。2.4U型管式换热器壳体直径的确定和壳体壁厚的计算；换热器封头选择，压力容器法兰选择；管板尺寸的确定；管子拉脱力的计算；折流板的选择与计算；温差应力的计算；接管的选择；接管法兰的选择；开孔补强；换热器支座；附件。3.管壳式换热器机械设计的内容换热管的长度、直径壁厚都有一定的标准；换热管长：1500，2000，2500，3000，4500，5000，6000，7500，9000，12000等等；长径比一般在4~25之间，常用为6~10；换热管规格：第二节、换热管、管板与折流板1.换热管的选用胀接是利用胀管器挤压伸入管板孔

5、中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，当取出胀管器后，管板孔弹性收缩，管板与管子就产生一定的挤紧压力，紧密地贴在一起，达到密封紧固连接的目的；采用胀接时，管板硬度应高于换热管管端，以保证胀接质量；胀接长度l取下列三者中的较小者：1).两倍换热管外径；2).50mm；3).管板厚度减3mm。2.换热管与管板的连接2.1胀接管板上的孔，有孔壁开槽的与孔壁不开槽的两种，孔壁开槽可以增加连接强度和紧密性，因为当胀管后管子产生塑性变形，管壁被嵌入小槽中。在高温高压下，焊接连接能保持连接的紧密性；管板孔加工要求低，可节省加工工时；焊接工艺比胀接工艺简单；在压力不太高的情况下可使用较

6、薄的管板；2.2焊接优点：缺点：由于管板与换热管之间存在间隙，容易造成缝隙腐蚀；由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀，也有可能造成破裂。焊接接头的结构2.3胀焊结合换热管的排列应在整个换热器的截面上均匀地分布，要考虑排列紧凑、流体的性质、结构设计以及制造等方面的因素。3.管板结构3.1换热管排列形式优点：在相同的管板面积上可排列较多的换热管；主要适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。3.1.1正三角形和转角正三角形排列优点：便于清洗；但在相同管板面积上排列管数目最少；一般用于管束可抽出清洗管间的场合。3.1.2正方形和转角正方形排列3.1.3组合排列法3.1.4正三角形

7、排列时管子的根数N=3a(a+1)+1六角形的层数a对角线上的管数b总根数N13725193737496151191613127N=3a(a+1)+1三角形排列管板上两换热管中心的距离称为管间距；管间距的确定，要考虑管板强度和清洗管子外表面时所需空隙，它与换热管在管板上的固定方法有关。3.2管间距管子外径14192532384557最小管间距18253240485770固定管板式换热器的换热管在管板上的布置是有限制的，最