PPT《第七章 管壳式换热器的机械设计》

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 7.1 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) 7.1 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(waste heat boiler) 7.1 概述7.1.1 管壳式换热器的结构及其主要零部件 7.1 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. 7.1 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. 7.1 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. 7.1 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. 7.1 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. 7.2 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、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. 7.2 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. 7.2 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