管壳式热交换器设计全解(II)

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1、第二章管壳式热交换器第一节管壳式热交换器的类型标准与结构1一、热交换器的类型沉浸式蛇管式管式喷淋式套管式列管（管壳）式间壁式夹套式板式板式螺旋板式翅片管式翅片式板翅式混合式（直接接触式）蓄热式二、列管式换热器的基本型式无膨胀节固定（管板）式有膨胀节U型管式浮头式填料函式2优点：结构简单、便于制造、便于防腐、且能承受高压。缺点：管外液体的对流传热系数较小，从而总传热系数亦小，如增设搅拌装置，则可提高传热效果。3喷淋蛇管式换热器4优点：与沉浸式相比，该换热器便于检修和清洗。缺点：是占地较大，水滴溅洒到周

2、围环境，且喷淋不易均匀。53列管式换热器优点：容易制造、生产成本低，适应性强，尤其适于高压流体，维修清洗方便。缺点：结合面较多，易泄漏。1—外壳2—管束3、4—接管5—封头6—管板7—挡板6结构前端管箱壳体后端（包括管束）分类固定管板式U形管式填料函式浮头式管程壳程管流体壳流体换热管内的通道以及与其相贯通处称为管程。换热管外的通道以及与其相贯通处称为壳程。流经管程的流体称为管流体流经壳程的流体称为壳流体。概念管子两端固定在位于壳体两端的固定管板上只有一个管板，换热管弯成U形管板只有一端与壳体固定连接，

3、另一端采用填料函密封，两端管板之一不与壳体连接，7单管程多管程当管流体一次通过管程称为单管程当热交换器传热面积比较大，所需管子数目比较多时，为提高管流体流速，我们通常将换热管平均分为若干组，使流体在管内依次往返多次，称为多管程。单壳程多壳程当流体一次通过壳程称为单壳程。为提高流体的流速也可以将壳程分为多程，分程可使壳流体流速增大，扰动加剧，有助于强化传热，但是壳程分程，不仅使流动阻力增大，且制造安装较为困难。因此工程上应用较少。8单程列管式换热器1—外壳2—管束3、4—接管5—封头6—管板7—挡板9双

4、程列管式换热器1—壳体2—管束3—挡板4—隔板10固定管板式热交换器无膨胀节有膨胀节特点：结构简单，重量轻，在壳程程数相同的条件下,可排的管数比较多，壳程不能够检修和清洗，当产生热膨胀时使接口脱开，发生流体的泄漏。11热应力的处理方法：在外壳上装设膨胀节，但是只能减小不能完全消除由于温差引起的热应力，而且在多程热交换器中，这种方法不能照顾到管子的相对移动。12U形管式热交换器应用场合：适用于壳方流体洁净且不宜结垢，流体温差小于70℃壳方压力小于600KPa的场合。13结构特点：只有一个管板，换热管弯成

5、U形，管子两端固定在同一管板上，管束可自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生温差应力。1415特点：优点：结构简单，造价低，运行可靠，管间易清理。缺点：管内不易清洗，管板的利用率较低，壳程易短路，损坏的管子难于调换。应用场合：高温高压。16浮头式热交换器结构：一块管板与壳体固定，另一块管板可以在壳体内来回活动，并连接一浮头，当管束受热受冷时即可自由伸缩。浮头式换热器各有一个内浮头和一个外浮头。特点：优点：管束的热膨胀不受壳体的约束，壳体与管束之间不会因差胀产生热应力。管程壳程及清洗检修较为方便

6、，将整个管束从固定端抽出即可。17应用场合：适用于流体温差较大，或壳程流体易结垢的场合。缺点：浮头盖与管板法兰连接面积较大，壳体直径增加，在管束与壳体之间形成阻力较小的环形通道，部分流体由这里通过不参加换热。形成短路。结构较复杂，造价高，易发生内漏。18结构特点:管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封，可在调料函中滑动，浮头露在壳体外面，又称为外浮头式热交换器。管束可以自由伸缩，不会因壳壁和管壁的温差而产生温差应力。19优点：结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管

7、束从壳体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。缺点：因填料处易产生泄漏，填料函式换热器一般适用于4MPa以下的工作条件，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度也受填料的物性限制。填料函式换热器现在已很少采用。应用场合：温差较大，介质易结垢，且压力不高的场合。20热补偿浮头补偿：补偿圈补偿：U形管补偿：21三、基本参数公称换热面积SN公称直径DN公称压力PN换热管长度L换热管规格管程数根据我国1989年颁布的国标GB151-89的适用范围为：（1）公称直径≤2000mm；（2）公

8、称压力≤35MPa；（3）公称直径（mm）和公称压力(MPa)的乘积≯104。22钢制管壳式热交换器型号的表示方法×××DN—Pt/Ps－A－LN/d－Nt/Ns(Ⅰ或Ⅱ)(Ⅰ或Ⅱ)：Ⅰ级热交换器采用高级或较高级冷拔钢管Ⅱ级热交换器采用普通级冷拔钢管Nt/Ns：管/壳程数，对于单程只写NtLN/d：LN-公称长度(m)，d-换热管外径（mm）A：公称换热面积（m2）Pt/Ps:管/壳程设计压力（MPa）,压力相等时只写PtDN:公称直径（mm）23×××