6.2 管壳式换热器.ppt

过程设备设计 过程设备设计 第一节 111 7.5.2 管子拉脱力的计算——限于管子与管板胀接情况。 1.介质压力和温差力对管板的作用： （4）拉脱力判据： ①　计算合拉脱力必须小于许用拉脱力： ㈣　温差应力的补偿 旁路挡板可用钢板或扁钢制成，其厚度一般与 折流板相同。 旁路挡板嵌入折流板槽内，并与折流板焊接。 壳体公称直径DN≤500mm时，增设一对旁路挡板； DN = 500mm时，增设二对挡板； DN≥1000mm时，增设三对旁路挡板。 2、挡管 挡管 挡管 图6-25 挡管结构 ⑴防止管间短路； ⑵分程隔板槽背面两管板之间设置两端堵死的管子，即挡管； ⑶挡管一般与换热管规格相同，可与折流板点焊固定，也可用 拉杆（带定距管或不带定距管）代替。 ⑷挡管每隔3～4排换热管设置一根，但不设置在折流板缺口处 隔板与挡管 3.中间挡板 中间挡板 图6-26 中间挡板 U形管束中心部分存在较大间隙 ，防止管间短路； 中间挡板一般与折流板点焊固定； 中间挡板的数量不宜多于4块。 五、壳程分程 根据工艺设计要求， 或为增大壳程流体传热系数， 也可将换热器壳程分为多程的结构。 第六章 换热设备 6.1 概述 6.2 管壳式换热器 6.3 余热锅炉 6.4 传热强化技术 过程设备设计 6.2.1 基本类型 6.2.2 管壳式换热器结构 6.2.3 管板设计 6.2.4 膨胀节设计 6.2.5 管束振动和防止 6.2.3 管板设计 一、管板设计的基本考虑 二、管板设计思路 三、薄管板设计 各国的管板设计公式尽管形式各异，但其大体上是分别在以下三种基本假设的前提下得出的： （1）将管板看成周边支承条件下承受均布载荷的圆平板，应用平板理论得出计算公式。考虑到管孔的削弱，再引入经验性的修正公式。 （2）将管子当作管板的固定支撑而管板是受管子支撑着的圆平板。管板的厚度取决于管板上不布管区的范围。实践证明，这种公式适用于各种薄管板的计算。 （3）将管板视为在广义弹性基础上承受均布载荷的多孔圆平板，既把圆平板简化为受到规则排列的管孔削弱、同时又被管子加强的等效弹性基础上的均质等效圆平板。 与浮头式、U形管式换热器一样， 清洗维修方便； 可处理不清洁、易结垢介质，能 承受高温、高压（无温差应力）。 2、特点 6.2.2 管壳式换热器结构 管程——与管束中流体相通的空间 壳程——换热管外面流体及相通空间 管程 壳程 管程 6.2.2.1 管程结构 6.2.2.2 壳程结构 一、换热管 二、管板 三、管箱 四、管束分程 五、换热管与管板连接 一、换热管 1.换热管型式 光管 强化传热管 翅片管（在给热系数低侧） 螺旋槽管 螺纹管 2.换热管尺寸 φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管 标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等 6.2.2 管壳式换热器结构 ⑴小管径 ①单位体积传热面积增大、结构紧凑、 金属耗量减少、传热系数提高 ②阻力大，不便清洗，易结垢堵塞 ③用于较清洁的流体 粘性大或污浊的流体 ⑵大管径 3.换热管材料 金属材料 碳素钢 低合金钢 不锈钢 铜 铜镍合金 铝合金 钛等 非金属材料 石墨 陶瓷 聚四氟乙烯等 换热管选材原则：应根据压力、温度、介质的腐蚀性等因素确定 4.换热管排列形式及中心距 p 三角形布管多，但不易清洗； 正方形及转角正方形较易清洗 管桥强度 清洗通道 P≥1.25d0 表6-1 常用换热管中心距/mm 72 57 48 40 32 25 19 16 换热管中心距 57 45 38 32 25 19 14 12 换热管外径 do 6.2.2 管壳式换热器结构 二、管板 1、作用 ⑴用来排布换热管； ⑵将管程和壳程流体分开，避免冷、热流体混合； ⑶承受管程、壳程压力和温度的载荷作用。 2、选择管板材料的考虑因素 ⑴力学性能 ⑵介质腐蚀性（及tube-tubesheet间电位差对腐蚀影响） ⑶贵重钢板价格 流体无腐蚀性或有轻微腐蚀性时， 管板采用压力容器用碳素钢或低合金钢板或锻件制造； 腐蚀性较强时，用不锈钢、铜、铝、钛等材料， 为经济考虑，采用复合钢板或堆焊衬里。 3、管板结构 厚度—— 满足强度前提下，尽量减少管板厚度 热应力 厚度计算标准 GB151《管壳式换热器》 美国管式换热器制造商协会标准TEMA 西德AD标准 厚度 “厚管板”——GB151《管壳式换热器》、 美国管式换热器制造商协会标准TEMA “薄管板”——西德AD标准8-20mm 三、管箱 1、作用——流体送入换热管和送出换热器，在多管程结构中，还起到改变流体流向的作用。 结构形式决定因素——清洗？管束分程？ (a) (b) (c) a、