热交换器原理与设计第2章-管壳式热交换器课件.ppt

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1、2管壳式热交换器国家质量技术监督局发布：《管壳式换热器标准》GB 151—1999（1999-02-26发布2000-01-01实施）2.1.1类型和标准2.1管壳式热交换器的类型、标准与结构固定管板式：将管子两端固定在位于壳体两端的固定管板上，管板与壳体固定在一起。优点：结构简单，制造成本低，规格范围广，工程中应用广泛。缺点：壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对较脏或有腐蚀性介质不能走壳程。当壳体与换热管温差很大时，可设置单波或多波膨胀节减小温差应力。管壳式换热器结构名称单程管壳式换热器1—外壳，2—管束，3、4—接管，5—封头6—管板，7—折流板管

2、子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。U形管式：将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块管板上，弯曲端不加固定。换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。只有一块管板，结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗困难，管内介质必须清洁且不易结垢。壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程。浮头式：一端管板与壳体固定，另一端管板可以在壳体内自由浮动。优点：1.壳体和管束热变形自由，不产生热应力。2.管束可从壳体中抽出，便于壳程的检修和清洗。缺点：1.结构复杂，造价高。2.需增加内浮头及相关连接件以保证密封，如果内浮头连接处泄漏将无

3、法发现，所以应严格保证其密封性能。适用：管壳间温差大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。填料函式：☆一端管板固定，另一端管板在填料函中滑动。☆将浮头露在壳体外面的浮头式换热器，又称外浮头式换热器。☆填料密封处容易泄露，不宜用于易挥发、易燃、易爆、有毒和高压的流体。且制造复杂，安置不便。主要部件的分类及代号主要部件的分类及代号(a)等边三角形法；(b)同心圆法；(c)正方形法图2.7管子在管排上的排列2.1.2管子在管板上的固定与排列换热管外径10121416192022253032353845505557换热管中心距s13~1416192225262832384044

4、4857647072分程隔板槽两侧相邻管中心距lE28303235384042445052566068767880表2.3换热管中心距mm浮头式：DL=Di–2(b1+b2+b)固定管板式、U型管式：DL=Di–2b3b3=0.25d；且>10mm布管限定圆管板与壳体的连接2.1.3管板换热管外径d0≤2525＜d0＜50≥50管板最小厚度δmin用于易燃易爆有毒介质等严格场合≮d0用于无害介质的一般场合≥0.75d0≥0.70d0≥0.65d0表2.4管板最小厚度mm程数24(平行)4(丁字形)6分程图流口体端进隔出板另一隔端板分程隔板2.1.5纵向隔板、折流板和

5、支持板☆为提高流体流速和湍流程度，强化壳程流体传热，在壳程常装设纵向隔板或折流板。☆折流板除使流体横过管束流动外，还有支撑管束、防止管束振动和弯曲的作用。☆折流板常用形式有：弓形、盘环形(或称圆盘－圆环形)。弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形三种。弓形圆盘形管板折流板管板圆盘形折流板(b)缺口左右交替排列图2.17弓形折流板的排列图2.18缺口高度及板间距对流动的影响(a)缺口高度过小，板间距过大(c)缺口高度过大，板间距过小换热管外径1014192532384557最大无支持跨距8001100150019002200250028003200表2.5折流板最大间距(

6、b)正常(a)缺口上下交替排列(a)(c)图2.20折流板的安装和固定2.1.6挡管和旁路挡板浮头式热交换器中，由于安装浮头法兰需要，圆筒内有一圈较大没有排列管子的间隙，使部分流体由此间隙短路，使主流速度及换热系数下降。而旁路流体未经换热就达出口，与主流混合必使流体出口温度达不到预期数值。挡管和旁路挡板就是为了防止流体短路而设立的构件。☆挡管是两端堵死的管子，安置在相应于分程隔板槽后面的位置上，每根挡管占据一根换热管的位置，但不穿过管板，用点焊的方法固定于折流板上。通常每隔3～4排管子安排一根挡管，但不应设置在折流板缺口处，也可用带定距管的拉杆来代替挡管。☆旁路挡板

7、可减小管束外环间隙的短路，用它增加阻力，迫使大部分流体通过管束进行热交换。其厚度一般与折流板厚度相同，将它嵌入折流板槽内，并点焊在每块折流板上。图2.21旁路挡板图2.22旁路挡板和挡管2.1.7防冲板和导流筒当管程采用轴向入口或换热管内流速超过3m/s，应设置防冲板，以减少流体分布不均和对换热管端的冲蚀。★防冲板结构尺寸防冲板外表面到壳体内壁的距离不小于接管内径的1/4，其通道流通面积须大于接管流通面积；防冲板的直径或边长，应大于接管外径50mm；防冲板最小厚度：碳钢为4.5mm，不锈钢为3mm。★防冲板固定形式防冲板的两侧焊在定距管或接杆上，也可同时焊在靠近