暖通综合知识点：管壳式换热器的类型[工程类精品文档]
(完整版)管壳式换热器简介及其分类
管壳式换热器简介及分类概述换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。
在工业生产中，换热器的主要作用是使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要。
换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空以及其他许多工艺部门广泛使用的一种通用设备。
在华工厂中，换热器的投资约占总投资的10%-20%；在炼油厂中该项投资约占总投资的35%-40%。
目前，在换热器中，应用最多的是管壳式换热器，他是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器。
虽然管壳式换热器在结构紧凑型、传热强度和单位传热面的金属消耗量无法与板式或者是板翅式等紧凑换热器相比，但管壳式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来人们已在其设计和加工方面积累了许多经验，建立了一整套程序，人么可以容易的查找到其他可靠设计及制造标准，而且方便的使用众多材料制造，设计成各种尺寸及形式，管壳式换热器往往成为人们的首选。
近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展，设计人员已经开发出了多种新型换热器，以满足各行各业的需求。
如为了适应加氢装置的高温高压工艺条件，螺纹锁紧环换热器、Ω密封环换热器、金属垫圈式换热器技术获得了快速发展，并在乙烯裂解、合成氨、聚合和天然气工业中大量应用，可达到承压35Mpa、承温700℃的工艺要求；为了回收石化、原子能、航天、化肥等领域使用燃气、合成气、烟气等所产生的大量余热，产生了各种结构和用途的废热锅炉，为了解决换热器日益大型化所带来的换热器尺度增大，震动破坏等问题，纵流壳程换热器得到飞速的发展和应用；纵流壳程换热器不仅提高了传热效果，也有效的克服了由于管束震动引起的换热器破坏现象。
另外，各种新结构的换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器等也大量涌现。
换热器的分类[工程类精品文档]
![换热器的分类[工程类精品文档]](https://img.taocdn.com/s3/m/1a53e3d8bb4cf7ec4afed078.png)
换热器的分类[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!【学员问题】换热器的分类？【解答】适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：一、换热器按传热原理分类1、表面式换热器表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。
表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
2、蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
3、流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
4、直接接触式换热器直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。
二、换热器按用途分类1、加热器加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。
2、预热器预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。
3、过热器过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。
4、蒸发器蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。
三、按换热器的结构分类可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。
事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。
在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。
换热器类型和结构
换热器类型和结构换热器是一种将热能从一个介质传递到另一个介质的设备，常用于工业和家庭中，用于加热和冷却过程。
换热器的类型和结构多种多样，下面将介绍几种常见的换热器类型和结构。
1. 管壳式换热器（Shell and tube heat exchanger）管壳式换热器由一个外壳和多个管束组成，热介质通过管束中流动，冷介质在外壳中流动。
管束通常由多个并列的管道组成，管道两端连接在固定的管板上。
热介质从一个管道进入，冷介质从另一个管道进入，通过壁面传递热能。
管壳式换热器具有结构简单，换热效率高，适用于高温、高压、高流量的工况。
2. 板式换热器（Plate heat exchanger）板式换热器由多个平行排列的金属板组成，每两个板之间形成一个热交换通道。
热介质和冷介质分别流经交错摆放的板状导热表面，通过板壁传递热量。
板式换热器具有体积小、效率高、维修方便等优点，广泛应用于化工、船舶、食品加工等行业。
3. 螺旋板换热器（Spiral plate heat exchanger）螺旋板换热器由两个平行的螺旋板组成，形成多个独立的对流通道。
热介质和冷介质分别流经螺旋板的内外侧，通过螺旋通道的壁面传递热量。
螺旋板换热器具有紧凑结构、传热效率高、能耗低等特点，适用于高粘度介质和高含固体颗粒介质。
4. 换气式换热器（Air-to-air heat exchanger）换气式换热器用于空气调节系统中，用于回收室内排出空气中的热量和湿度。
换热器通过两个独立的通风系统，使室内和室外空气交换热量。
热空气通过热交换器释放热量给冷空气，从而提高能源利用效率。
5. 水冷却器（Water-cooled heat exchanger）水冷却器是一种热交换装置，用于冷却工业设备或发动机。
水通过冷却器中的管道流动，吸收设备或发动机产生的热量，然后通过冷却器外壳的散热片将热量散发到空气中。
水冷却器可以降低设备或发动机的温度，提高其工作效率和寿命。
四种管壳式换热器的结构特点
四种管壳式换热器的结构特点管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
根据不同的结构特点，可以将管壳式换热器分为四种类型：固定管板式、浮动管板式、固定管束式和浮动管束式。
固定管板式换热器是最常见的一种结构类型。
它由一个壳体和多个平行排列的管板组成。
管板上开有管孔，通过这些管孔将管子固定在板上。
流体通过管子流动，进行换热。
固定管板式换热器的主要优点是结构简单、制造成本较低，适用于一般的换热任务。
然而，由于管子固定在板上，清洗和维修时比较困难。
浮动管板式换热器是在固定管板式换热器的基础上改进而来的。
它的管板不再固定，而是可以上下浮动。
这样，在清洗和维修时，可以通过松开法兰螺栓，将管板抬起，方便清理管道内部。
浮动管板式换热器的结构稍复杂，但具有清洗方便、维修简单的优点，特别适用于容易结垢、结焦的工况。
固定管束式换热器是将管子固定在壳体内部的一个管束上的换热器。
管束通常由多个平行排列的管子组成，管束两端通过管板与壳体连接。
流体在管束内流动，进行换热。
固定管束式换热器的优点是结构紧凑，热效率高，适用于对换热效果要求较高的场合。
然而，由于管束固定在壳体内部，清洗和维修时比较困难。
浮动管束式换热器是在固定管束式换热器的基础上改进而来的。
它的管束可以上下浮动，方便清洗和维修。
浮动管束式换热器的结构复杂，但具有清洗方便、维修简单的优点，特别适用于容易结垢、结焦的工况。
四种管壳式换热器的结构特点分别是：固定管板式换热器结构简单、制造成本低；浮动管板式换热器清洗和维修方便；固定管束式换热器热效率高；浮动管束式换热器清洗和维修方便。
每种结构类型都有其适用的场合，选择合适的换热器结构可以提高换热效率，降低维护成本，确保设备的正常运行。
管壳式换热器设计1-zhongguo
—管 浮头式换热器包括一个固定管板和一个浮动管板， 浮动管板可连同管束自由伸缩。
• U形管式换热器：只有一块管板，换热管作为U字形、两端都固定在 同一块管板上；管板和壳体之间通过螺栓固定在一起。管束和每根管 子可以自由膨胀，管束可以移动。
适用： 1 管程走清洁流体； 2 一侧的压力特别高； 3温度条件需膨胀节缓解热应力； 4 高压氢气，采用不可移动管束的全焊接结构； 5允许壳侧进口接管位置在管束之外。 6形管换热器的缺点： 7管内机械清洗困难，但可用化学清洗； 8最外排的管子U形弯曲段因为无支撑的跨度大会导致流动诱发振动问题； 9不能更换单根管子。
二、管壳式换热器的主要组合部件 管壳式换热器的主要组合部件有前端管箱，壳体 和后端结构（包括管束）三部分，详细分类以及 代号（英文字母）如下所示：
三、换热器型号的表示方法 公称直径 DN： 卷制圆筒 圆筒内直径（mm） 钢管制圆筒 以钢管外径（mm） 换热面积A： 计算换热面积 以换热管外径为基准，扣除伸入管板内的换热管长 度后，计算得到的管束外表面积；对于U形管式换热器，一般不包 括U形弯管段的面积，m2； 公称换热面积 经圆整后的计算换热面积，m2 公称长度LN 以换热管的长度（m）作为换热器的公称长度。换热管为直管时， 取直管长度；换热管为U形管时，取U形管直管段的长度； 管程和壳程 管程：介质经换热管内的通道及其相贯通部分 壳程：介质经换热管外的通道及与其相贯通部分 管程数Nt：介质沿换热管长度方向往、返的次数 壳程数Ns：介质在壳程内沿壳体轴向往、返的次数
管子根数
• 管子根数取决于流体流量和允许的压降。通常要使得管侧水或类似流 体的流速为0.9~2.4m/s；壳侧流速为0.6~1.5m/s。 • 最低流速是为了防止结垢，最高流速是为了避免管侧腐蚀、对壳侧的 撞击和流动诱发振动。对于带有泥沙和颗粒的流体，高流速可以防止 沉积。 • 决定管数的因素： • 壳体直径； • 管外径； • 管心距； • 管子排列方式———正方形、三角形、转角正方形、转角三角形； • 壳体内侧和管束之间的间隙； • 换热器的类型，如固定管板式、浮头式、U形管式等； • 管侧的程数； • 设计压力； • 接管直径； • 拉杆和密封装置所占空间； • 流道折流板的类型，即板条带状、饼状或垂直的等。 • 获得管数的传统方法是通过画出管子的布置图然后计算管数
管壳式换热器结构基础知识
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。
2020/7/14
Байду номын сангаас 概述
1.3 管壳式换热器机械设计内容 管壳式换热器的设计：
1、根据化工生产工艺条件的要求，通过化工工艺计算，确定换热器的传热面积，同 时选择管径、管长，决定管数、管程数和壳程数； 2、进行机械设计。内容有：
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）
2020/7/14
1 概述
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。
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。
2020/7/14
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＜14mm，不适合胀接。
本课程重点：固定管板式换热器的基本结构及其机 械设计
管壳式换热器
弓形折流板的排列
弓形折流板尺寸：缺口大小（高度h）和板间距B
管壳式换热器的类型、标准与结构
缺口大小：按切去弓形弦高占壳体内径百分比（h/Di）来确定
单相换热：h/Di=(20-25)% 壳程蒸发：h/Di=45% 壳程冷凝：h/Di=(25-45)%。
等边三角形法
同心圆法
正方形法
管壳式换热器的类型、标准与结构
等边三角形排列：传热性能好，但流动阻力大； 同心圆排列：紧凑，布管均匀，但制造和装配比较困难；
正方形排列：清洗方便，流动阻力小，但传热性能差。
组合排列：用于多管程换热器中，每一程都采用等边三角形排列，而 在各程相邻管排间，为便于安装隔板，则采用正方形排列。 转角排列：（1）流体流动方向与三角形一边平行的转角等边三角形排 列；（2）流体的流动方向与正方形一条对角线垂直的转角正方形排列
管壳式换热器
管壳式换热器的类型、标准与结构
1) 固定管板式换热器
结构：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。
特点：
（1）结构比较简单、重量轻，成本低，在壳程程数相同的条件 下可排的管数多； （2）壳程不能检修和清洗，因此，宜于不易结垢和清洁的流体 换热； （3）当管束与壳体的温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使 管子与管板的接口脱开，从而发生流体的泄漏。
安装：焊接在管箱上，在管板上设分程隔板槽，槽的宽度、深度
及拐角处的倒角等均有具体规定。
管壳式换热器的类型、标准与结构
常见管板分程布置
管壳式换热器的类型、标准与结构
折流板和支持板
作用：（1）使流体横掠管束，增大传热系数；（2）支撑管束；
管壳式换热器资料
管壳式换热器管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。
广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。
特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有极其重要的地位。
换热器的型式◆ 按管板和壳体及其配合部分的形式可分为固定管板式、浮头式、U 型管式、填料函式、釜式、滑动管板式和插管式等七种。
◆ 按换热管的类型可分为学管、波节管、螺旋管、螺纹管等。
◆ 按安装形式可分为卧式和立式两种。
换热器的材质根据介质的不同，可选用碳素钢、不锈钢（SUS304、SUS316、SUS316L ）、铜管及其它特殊材质。
换热器的技术性能 ◆ 最高使用温度：350℃ ◆ 最高工作压力：35MPa详细参数请参阅我厂《管壳式换热器》产品样本。
板式换热器是一种新型高效换热设备。
目前广泛应用于化工、石油、食品、冶金、机械、轻工、电力、矿山、医药、集中供热等工业部们的加热、冷却、冷凝、蒸发等工艺过程中。
结构板式换热器主要由一组传热板片、封头、框架、拉紧螺栓等零件组成。
传热板片可在上下梁、支架组成的框架上移动，亦可方便地装上或取下传热原理：传热板片是板式换热器的核心零件，它由金属薄板制造而成。
板面压出不同方向形状的沟槽，两端冲出挂梁孔，四角冲有供介质通过的角孔沟槽分类：1.密封槽，位于板片周边及角孔周围。
组装时，橡胶垫片镶粘于此槽中。
2.传热部分波纹槽平面是人字型等，断面呈波纹状。
位于密封槽（长六边形）内圈范围内。
该部分波纹沟槽使板片之间保持一定距离形成介质通道。
3.导向沟槽，位于角孔处两道密封槽之间，起介质导向作用。
4.辅助沟槽，位于密封槽外圈边缘部分，主要作用是提高板片钢性以上四类沟槽在板片装成板组后，凹凸部分互相接触形成众多支点，都有起到提高板组钢性的作用。
使金属薄板（0.6~0.8毫米）也能承受强大压力（高达1.6MPa）。
夹紧后的板组，角孔自然形成进出口通道，介质经此通道流入传热板间的流道中去，由于密封垫片的特殊形状，可使两种介质分别流入传热板两侧的流道内，互不相混。
管壳式换热器结构分类
管壳式换热器结构分类
管壳式换热器HtrxCAD Ver 1.0根据管壳式换热器前端管箱、壳体、后端管箱的形式，按《管壳式换热器》（GB151-1998）标准中图表，2.1.1 前端管箱型式代号
根据前端管箱的类型主要分为以下几种类型：
(1) A型：平盖管箱，管箱端部为平盖与管箱法兰通过螺栓、垫片来连接；
(2) B型：封头管箱，管箱端部为椭圆封头；
(3) N型：与管板制成一体的固定管板管箱，管箱端部为平盖，与A 型管箱类似；
2.1.2 壳体型式代号
(1) E型：单程壳体，详见GB151-1999表7；
(2) I型：U形管式换热器壳体，详见GB151-1999表7中I型；
(3) K型：釜式重沸器壳体，主要用于带蒸发空间的换热器；
(4) O型：带外导流筒的换热器壳体，主要用于浮头式换热器；
2.1.3 后端结构型式代号
(1) L型：与A相似的固定管板结构；
(2) M型：与B相似的固定管板结构；
(3) N型：与N相似的固定管板结构
以上分类详见GB151-1999中图1-7主要部件分类及代号，以上前端、壳体、后端任意组合，构成不同形式的管壳式换热器。
管壳式换热器
5、管壳式换热器的密封垫选用
2）管壳式换热器垫片术语
5、管壳式换热器的密封垫选用
3）GB/T29463.1金属包垫片
金属包垫片适用于设计压力0.25MPa~6.4MPa，设计温度为 -20~450℃的管壳式换热器。
1、垫片外壳；2、填料盖；3、填料
5、管壳式换热器的密封垫选用
GB/T29463.1金属包垫片材料
5 管壳式换热器的密封垫选用
5、管壳式换热器的密封垫选用
1）垫片选用标准规范
按照《GB151-2014》第6.15章节规定如下：
6.15.1 管箱垫片、管箱侧垫片、浮头垫片、外头盖垫片和头盖垫片可按下列 标准选用： a）GB/T29463.1《管壳式热交换器用垫片 第1部分：金属包垫片》； b）GB/T29463.2《管壳式热交换器用垫片 第2部分：缠绕式垫片》； c）GB/T29463.3《管壳式热交换器用垫片 第3部分：非金属软垫片》； d）NB/T47024（JB/T4704）《非金属软垫片》； e）NB/T47025（JB/T4705）《缠绕垫片》； f）NB/T47026（JB/T4706）《金属包垫片》。 6.15.3 金属平垫片、金属波齿符合垫片、椭圆垫、八角垫、透镜垫等可按有 关标准进行设计、选用。
b）管程试压，检查两端封头是否有泄漏。 ● U型管换热器
a）壳程试压，安装试压环，检查换热管与管板连接 处是否有泄漏，换热管是否有内漏。
b）管程试压，检查管箱法兰是否有泄漏。
4、管壳式换热器的检修试压
● 浮头式换热器 a）壳程试压：安装试压环和浮动管板专用试压环，
检查换热管与管板连接处是否有泄漏，换热管是否有内漏。 b）管程试压：安装管箱和浮头盖，检查浮头盖是否
金属堵头的长度常加工成大端直径的1.5倍。小端直 径应等于0.85倍的管子内径尺寸，锥度为1：10，堵头材 质应与换热管材质一致，或硬度低于等于管子硬度的材料。 用堵塞换热管消漏的方法，一般堵管的数量要小于或等于 总换热管数的10%。
管壳式换热器的种类综述
换热器是化工生产的重要设备之一，根据生产工艺不
同所占投资比例约占整个设备投资的10%—40%之间。换 热器由于设备结构简单，拆装方便，选择其作为初学拆 装设备的拆装训练是比较可行的。学习换热器的拆装时， 要求同学们掌握封头与简体的法兰连方法，密封垫片使 用方法，换热器日常维护保养措施等。 虽然换热器类型很多，但管壳式换热器因其结构简单、 操作弹性大、具有适应性强、可靠程度高=选材范围广、 处理能力大、能够承受高温、高压等特点，所以目前在 化工生产中仍然占有很大的比例。下面主要选择管壳式 换热器来讨论它的安装方法和维护保养常识。
容易结垢也可以用化学方法清洗的场合。对于壳体与管子 温差较大的场合必须在壳体上设置膨胀节，以减少温差而 引起的热应。
二、浮头式换热器
Hale Waihona Puke 浮头式换热器，如图所示。所谓“浮头”是指换热 器两端的管板中，一个管板与壳体固定连接，另一个管 板可以在壳体内自由移动 。 这种换热器的优点在于： 1、壳体与管束受热变形是自由的，故当壳程与管程两种流 体温差较大时，管束与壳体不产生热应力。 2、管束可以从壳体内抽出，清洗管外侧提供了方便，克服
该种类型换热器的优点：
1、结构简单，省去了一个管板和一个管箱，造价低廉； 2、管束与壳体是分离的，在受热膨胀时，彼此间互不约束，不产生较 大的热应力； 3、管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便。
该种类型换热器的缺点：
1、由于弯管时必须保证一定的曲率半径，因此管束中央部分存在着较 大的空隙，约为换热器外径的两倍，壳程流体易短路，对传热不利。 为了防止短路应在管束中央加一块中间挡板，以提高传热效率； 2、管内清洗较困难，所以它与固定管板式换热器相比较，应该让洁净 的、不易结垢的流体走管内； 3、当操作中管子损坏时，除最外层管束可以更换外，其余的管子只能 采用堵漏的方法堵死损坏的管子，因此将造成换热器面积的减少。
管壳式换热器
第十七章管壳式换热器（shell and tube heat exchange）本章重点讲解内容：（1）熟悉管壳式换热器的整体结构及其类型；（2）熟悉主要零部件的作用及适用场合；（3）熟悉膨胀节的功能及其设置条件。
第一节总体结构管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。
它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点，应用最为广泛，在换热设备中占据主导地位。
管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。
管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程（tube-side）；管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程（shell-side）。
一种流体在管内流动，而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过，为了保证壳程流体能够横向流过管束，以形成较高的传热速率，在外壳上装有许多挡板。
以下结合不同类型的管壳式换热器介绍其相应的总体结构。
1、固定管板换热器其由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。
结构特点为：两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。
换热管束可做成单程、双程或多程。
它适用于壳体与管子温差小的场合。
图1 固定管板换热器结构示意图优点：结构简单、紧凑。
在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。
缺点：壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50℃）时产生温差应力，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。
固定管板式换热器适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。
2、浮头式换热器浮头式换热器适用于壳体和管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。
结构特点是两端管板之一不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，称为浮头。
图2 浮头式换热器结构示意图优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。
壳管换热器相关知识
壳管换热器相关知识一、换热器分类：管壳式换热器根据结构特点可分为下列两类。
1)刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又成为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。
它的优点是结构简单紧凑、造价便宜和应用较广；缺点是管外不能进行机械清洗。
2)具有温差补偿装置的管壳式换热器：它可使受热部分自由膨胀。
该结构形式又可分成：① 浮头式换热器：这种换热器的一端管板能自由伸缩，即所谓“浮头”。
他适用于管壁和壳壁温差大，管束空间经常清洗。
但它的结构较复杂，加工制造的费用较高。
② U形管式换热器：它只有一块管板，因此管子在受热或冷却时，可以自由伸缩。
这种换热器的结构简单，但制造弯管的工作量较大，且由于管子需要有一定的弯曲半径，管板的利用率较差，管内进行机械清洗困难，拆换管子也不容易，因此要求通过管内的流体是清洁的。
这种换热器可用于温差变化大，高温或高压的场合。
③ 填料函式换热器：它有两种形式，一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封，以保证管子的自由伸缩，当换热器内的管子数目很少时，才采用这种结构，但管距比一般换热器要大，结构复杂。
另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构，在浮动处采用整体填料函密封，结构较简单，但此种结构不易用在直径大、压力高的情况。
填料函式换热器现在很少采用。
二、换热器的设计条件（工艺参数）：① 管、壳程的操作压力（作为判定设备是否上类的条件之一，必须提供）②管、壳程的操作温度（进口/出口）③金属壁温（工艺计算得出（用户提供））④物料名称及特性⑤腐蚀裕量⑥程数⑦换热面积⑧换热管规格，排列形式（三角形或正方形）⑨折流板或支撑板数量⑩保温材料及厚度（以便确定铭牌座伸出高度）注：操作压力：作为判定设备是否上类的条件之一，必须提供物料特性：如用户不提供物料名称则必须提供物料的毒性程度。
因为介质的毒性程度关系到设备的无损监测、热处理、锻件的级别。
对于上类设备，还关系到设备的划分a. GB150 10.8.2.1(f)图样注明盛装毒性极度危害或高度危害介质的容器100%RT.b. 10.4.1.3 图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器，应进行焊后热处理（奥氏体不锈钢的焊接接头可不进行热处理）c.锻件. 使用介质的毒性为极度或高度危害性的锻件应符合Ⅲ级或Ⅳ级要求。
管壳式换热器结构基础知识
2020/7/14
3 管板结构
最外层管壁与壳壁之间的最小距离为10mm，主要是为折流板易于加工，不易损坏。 3.3 换热器管板强度计算的理论依据简介 1、影响固定管板应力大小的因素 ① 管板自身的直径、厚度、材料强度和使用温度等； ② 管束对管板的支撑作用； ③ 管孔对管板强度和刚度的影响； ④ 管板周边支撑形式的影响； ⑤ 温度对管板的影响； ⑥ 其他因素。
2020/7/14
3 管板结构
2、管板厚度的设计方法 1）实心园平板模型 将管板当作受均布载荷的实心园板，以按弹性理论得到的圆平板 最大弯曲应力为主要依据，并加以适当的修正系数来考虑管板开孔削弱和管束的实际 支承作用，由此得到管板厚度的计算公式，偏于安全。 2）弹性基础模型 将管束当作弹性支承，而管板则作为放置于这弹性基础上的圆板， 然后根据载荷大小、管束的刚度及周边支承情况来确定管板的弯曲应力。由于它较全 面地考虑了管束的支承和温差的影响，因而较精确，但计算公式较多，计算过程繁琐， GB151-1999采用的就是此法。
2020/7/14
3 管板结构
2、分程原则 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。 3、分程隔板
分为单层和双层两种。 双层隔板具有隔热空间， 可防止热流短路。
管壳式换热器的类型
管壳式换热器一、管壳式换热器的类型（一）固定管板式换热器固定管板式换热器1—封头；2—法兰；3—排气口；4—壳体；5—换热管；6—波形膨胀节；7—折流板（或支持板）；8—防冲板；9—壳程接管；10—管板；11—管程接管；12—隔板；13—封头；14—管箱；15—排液口；16—定距管；17—拉杆；18—支座；19—垫片；20、21—螺栓、螺母（二）浮头式换热器1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳浮头式换热器浮头结构示意图浮头式重沸器1—偏心锥壳；2—堰板；3—液面计接口（三）U形管式换热器U形管式换热器1—中间挡板；2—U形换热管；3—排气口；4—防冲板；5—分程隔板（四）填料函式换热器填料函式换热器1—纵向隔板；2—浮动管板；3—活套法兰；4—部分剪切环；5—填料压盖；6—填料；7—填料函二、管壳式换热器的结构（一）管壳式换热器流体的流程一种流体走管内、称为管程，另一种流体走管外、称为壳程。
管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程；对U形管换热器，管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程。
（二）换热管及其在管板上的排列换热管在管板上的排列形式有正三角形、转角正三角形、正方形和转角正方形等。
换热管的排列形式（三）管板和管子的连接管板和管子的连接方式有胀接和焊接，对于高温高压下常采用胀、焊并用的方式。
1、胀接胀接适用于换热管为碳钢，管板为碳钢或低合金钢，设计压力不超过4MPa、设计温度不超过350℃，且无特殊要求的场合。
2、焊接碳钢或低合金钢，温度在300℃以上，大都采用焊接连接。
管板与换热管的焊接连接3、管箱管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。
管箱结构形式1—隔板；2—管板；3—箱盖4、壳体及其与管板的连接4.1在壳程进口接 管处常装有防冲板或称 缓冲板。
进口接管及防冲板的布置4.2在固定管板式中，两端管板均与壳体采用焊接连接、且管板兼作法兰用，在浮头式、U 形管式及填料函式换热器中采用可拆连接，将管板夹持在壳体法兰和管箱法兰之间。
管壳式换热器的主要形式
管壳式换热器的主要形式
1.固定管板式换热器
2.浮头式换热器
3.U形管式换热器
4.填料函式换热器
5.釜式重沸器
换热器与管板的连接方式及特点
①强度胀焊主要适用于设计压力小于等于4Mpa，设计温度小于等于300℃，操作中无剧烈振动、无过大温度波动及无明显应力腐蚀等场合。
②强度焊除有较大振动及有间隙腐蚀的场合，只要材料可焊性好，可用于任何场合。
③胀焊并用主要用于密封性能要求高，承受振动或疲劳载荷，有间隙腐蚀，需采用复合管板的场合。
局部应力因素，意义，降低措施
局部应力：过程设备承受的通过接管或其他附件传递来的局部载荷以及在压力容器材料或结构的不连续处产生的附加应力称为局部应力影响因素：与载荷大小有关，与载荷作用处的局部结构形状和尺寸密切相关
降低措施：
1，合理的结构设计
（1）、减少两接件的刚度差（2）、尽量采用圆弧过渡（3）、局部区域补强（4）、选择合适的开孔方位
2、减少附件传递的局部载荷
3、尽量减少结构中的缺陷。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
暖通综合知识点：管壳式换热器的类型[工程类精品文档]
本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!
大于大于大于
管壳式换热器由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。
如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。
因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。
根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：①固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单，但只适用于冷热流体温度差不大，且壳程不需机械清洗时的换热操作。
当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。
②浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出，便于机械清洗和检修。
浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。
③U型管式换热器每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。
此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。
④涡流热膜换热器涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运
动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。
最高可达10000W/m2℃。
同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。
其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。
结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。
事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。
在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。
希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，相信将来会有更多更大的发展前景。