管壳式换热器的机械设计ppt课件.ppt

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1、第七章管壳式换热器的机械设计7.1概述7.2管子的选用及其与管板的联接7.3管板结构7.5温差应力7.6管箱与壳程接管7.4折流板、支撑板、旁路挡板及拦液板的作用与结构7.7管壳式换热器的机械设计举例2021/7/307.1概述换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。换热器质量好坏的衡量标准：1）先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省；2）合理性—可制造加工，成本可接受；3）可靠性—强度满足工艺条件。根据不同的目的，换热器可以分为：1、冷却器（cooler）1）用空气作介质——空冷器（aircooler）2）用氨、盐水、氟里昂等冷却到0℃～－20℃——保冷器（deepcooler

2、）2021/7/307.1概述2、冷凝器（condenser）1）分离器2）全凝器3、加热器（一般不发生相变）（heater）1）预热器（preheater）——粘度大的液体，喷雾状不好，预热使其粘度下降；2）过热器（superheater）——加热至饱和温度以上。4．蒸发器(etaporater)——发生相变5．再沸器（reboiler）6．废热锅炉（wasteheatboiler）2021/7/307.1概述7.1.1管壳式换热器的结构及其主要零部件2021/7/307.1概述7.1.2管壳式换热器的分类1、固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗，更换、造

3、价低，应用广泛。管坏时易堵漏。缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50℃，设置膨胀节。2021/7/307.1概述适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。2021/7/307.1概述2、浮头式换热器优点：管束可以抽出，便于清洗；缺点：换热器结构较复杂，金属耗量较大。适用场合：适用于介质易结垢的场合。2021/7/307.1概述3、填料函式换热器优点：造价比浮头式低，检修、清洗容易，填料函处泄漏能及时发现；缺点：壳程内介质由外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。适用场合：适用于低压小直径场合。2021/7

4、/307.1概述4、U型管式换热器优点：结构简单，造价低，壳程可清洗，一个管板，管子可自由伸缩，无温差应力；缺点：管程不能清洗，管板上布管少，结构不紧凑，管子坏时不易修补。适用场合：适用于管、壳壁温差较大的场合，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。2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接7.2.1管子的选用1、直径小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系数稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体；大直径管子用于粘性大或污浊的流体。2、规格常采用无缝钢管规格（外径×壁厚），长度按规定选用（1500mm、2000mm、2500mm、3000mm

5、、4500mm、5000mm、6000mm、7500mm、9000mm、12000mm）。其长度与公称直径之比，一般为4～25，常用的为6～10，立式换热器多为4～6。2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接3、结构型式多用光管，因为结构简单，制造容易；为强化传热，也采用异型管、翅片管、螺纹管等。2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接4、材料根据压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。7.2.2管子与管板的连接1、胀接1）过程：最普通的是利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去

6、胀管器后，管板与管子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。2）适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力≤4Mpa，设计温度≤300℃，且无特殊要求的场合。外径d＜14mm，不适合胀接。2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接3）要求管板硬度大于管子硬度，否则将管端退火后再胀接。胀接时管板上的孔可以是光孔，也可开槽。2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接2、焊接优点：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性，管板加工要求可降低，节省孔的加工工时，工艺较胀接简单，压力较低时可使用

7、较薄的管板。缺点：在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂，同时管子、管板间存在间隙，易出现间隙腐蚀。2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接结构：主要有4种2021/7/307.2管子的选用及其与管板的连接3、胀焊并用前面我们讲了胀接、焊接后，会发现它们各自有优、缺点，因而目前广泛应用了胀焊并用的方法，这种方法能提高连接处的抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。胀焊并用连接形式主要有：1）先焊后胀：强度焊＋贴胀高温高压换热器中大多用厚壁管，胀