典型化工设备的机械设计.ppt

四、换热器的基本类型 图7-11 纵向翅片管 （a）焊接外翅片管 （b）整体式外翅片管 （c）镶嵌式外翅片管 （d）整体式内外翅片管 图7-12 径向翅片管 图7-13 螺纹管 （四）材料 由压力、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。 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 二、管子与管板的连接 （一）胀接 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。 图7-14 胀管前后示意图 （a）胀管前 （b）胀管后 液压 胀管器 液压胀接 机械胀接 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。 原因：温度升高，残余应力减小，使管子与管板间的胀接密封性能、紧固性能都下降，故设计温度≤300℃ 。 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(开槽可以增加连接强度和紧密性)。 图7-15 胀管连接结构及尺寸 （二）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。 图7-16 焊接间隙示意图 管板 间隙 换热管 图7-17 焊接接头的结构 (a) c (c) (b) (d) （三）胀焊并用 胀焊并用连接主要有： 强度焊＋贴胀………………先焊后胀 强度胀＋密封焊………………先胀后焊 概念解释：密封焊—不保证强度，只防漏； 强度焊—既防漏，又保证抗拉脱强度； 贴胀—只消除间隙，不承担拉脱力； 强度胀—既消除间隙，又满足胀接强度。 目前，先焊后胀与先胀后焊两派学说仍处于争议之中。 第三节 管板结构 一、换热管排列方式 三角形排列紧凑，传热效果好，同一板上管子比正方形多排10%左右，同一体积传热面积更大。适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。 （一）正三角形和转角正三角形排列 图7-18 正三角形排列的管子 流体流动方向 流体流动方向 正三角形排列 转角正三角形排列 （二）正方形和转角正方形排列 管间小桥形成一条直线通道，便于机械清洗。要经常清洗管子外表面上的污垢时，多用正方形排列。 图7-19 正方形排列的管子 流体流动方向 流体流动方向 转角正方形排列 正方形排列 （三）组合排列法 在多程换热器中多采用组合排列方法。即每一程中都采用三角形排列法，而在各程之间，为了便于安装隔板，则采用正方形排列法，如图7－20。 图7-20 组合排列法 二、管间距 （一）定义 （二）要求 管间距指两相邻换热管中心的距离。 管间距≥1.25d0，符合表7-5规定，便于管子与管板间的连接，因为对于胀接或焊接来讲，管子间距离太近，那么都会影响连接质量。最外层管壁与壳壁之间的距离为10mm，主要是为折流板易于加工，不易损坏。 表7-1 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 最外层换热管中心至壳体内表面的距离不应小于[(换热管外径的一半)＋10mm]。 三、管程的分程及管板与隔板的连接 当换热器所需的换热面积较大，而管子做得太长时，就得增大壳体直径，排列较多的管子。此时，为了增加管程流速，提高传热效果，须将管束分程，使流体依次流过各程管子。 （一）分程原因 （二）分程原则 （三）分程隔板 图7-21 双层隔板与管板的密封 ①各程换热管数应大致相等； ②相邻程间平均壁温差一般不应超过28℃； ③各程间的密封长度应最短； ④分程隔板的形状应简单。 图7-22 单层隔板与管板的密封 隔板 管板 封头 隔板 管板 （四）分程方式 表7－2　管程布置表 五、管板与壳体的连接结构 （一）不可拆的焊接式 固定管板式换热器管板与壳体的连接 兼做法兰 不兼做法兰 图7-23 -01 兼作法兰时管板与壳体的连接结构 图7-23 -02 兼作法兰时管板与壳体的连接结构 图7-23 -03 兼作法兰时管板与壳体的连接结构 图7-24 不兼作法兰时