(完整版)管壳式换热器简介及其分类
管壳式换热器
目录一、管壳式换热器概述 (2)二、换热管与管板的连接方式及特点 (2)2.1、焊接 (2)2.2、胀接 (3)2.3、胀接加焊接 (3)2.3.1、先胀后焊 (3)2.3.2、先焊后胀 (4)2.4、胶接加胀接 (4)三、管壳式换热器的主要形式与结构 (4)3.1、固定管板式换热器 (4)3.2、浮头式换热器 (5)四、换热器的主要强度计算（管板） (6)五.换热器的主要强度计算（圆平板） (8)5.1、基于圆平板的强度计算 (8)5.2、基于安置在弹性基础上的圆平板的强度计算 (9)六．心得体会 (10)一、管壳式换热器概述管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。
壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。
进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。
为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。
挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。
换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。
等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。
又称列管式换热器。
是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。
管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛的应用。
近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进了其自身的发展。
在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。
二、换热管与管板的连接方式及特点2.1、焊接换热管与管板采用焊接连接时，由于对管板加工要求较低，制造工艺简单，有较好的密封性，并且焊接、外观检查、维修都很方便，是目前管壳式换热器中换热管与管板连接应用最为广泛的一种连接方法。
管壳式换热器
安装要点
安装要点
1）、热交换器应以最大工作压力的1.5倍做水压试验，蒸汽部分应不低于蒸汽供汽压力加0.3MPa；热水部 分应不低于0.4MPa。在试验压力下，保持10min压力不降。
2）、管壳式换热器前端应留有抽卸管束的空间，即其封头于墙壁或屋顶的距离不得小于换热器的长度，设 备运行操作通道净宽不宜小于0.8m。
③ U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W/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。
3）、各类阀门和仪表的安装高度应便于操作和观察。
4）、加热器上部附件（一般指安全阀）的最高点至建筑结构最低点的垂直净距应满足安装检测的要求，并 不得小于0.2m。
执行标准
产品标准
工程标准
产品标准
《管壳式换热器》GB151-2014 《导流型容积式水加热器和半容积式水加热器(U型管束)》CJ/T 163-2002
分类
分类
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：
工程标准பைடு நூலகம்
管壳式换热器结构介绍
后封头
L型后封头：和A型前封头相同 M型后封头：和B型前封头相同 N型后封头：和N型前封头相同 U型：U型管束,管束可移动,壳侧容易清洗；热膨胀处理优秀,经济无法兰； 缺点是管侧无法清洗,更换管束困难,弯头部位容易冲刷损伤, P型封头和W型封头已经被淘汰,不在使用， S型封头：其尺寸特点是其后封头要比壳体的直径大,优点是可以解决换热 器设计过程中的两个问题,一是可以消除换热器的热应力,二是换热器的管
造遵循标准：国外TEMAASME国内GB151、GB150
换热器封头选取原则
1、管壳侧是否需要清洗； 2、是否需要移动管束； 3、是否需要考虑热膨胀； 前封头类型：A、B、C、D、N 后封头类型：L、M、N、P、S、T、W 后封头又分为固定式、浮头式以及U型管,相对于固定式,浮头式造价更高、 需要更大的壳径、低的换热效果由于泄漏流C的存在,优点则是一端具有自 由度可以处理好热膨胀问题,
温度，
5、设备结构的选择
对于一定的工艺条件,首先应确定设备的形式, 例如选择固定管板形式还是浮头形式等，参
螺纹管性能特点
在管子类型中,螺纹管属于管外扩展表面的类型,在普通换热管外壁轧制成 螺纹状的低翅片,用以增加外侧的传热面积,螺纹管表面积比光管可扩展 1.6-2.7倍,与光管相比,当管外流速一样时,壳程传热热阻可以缩小相应的倍 数,而管内流体因管径的减小,则压力降会略有增大，螺纹管比较适宜于壳
K型壳体：主要用于管程热介质,壳侧蒸发的工况,在废热回收条件下使用，
X型壳体：冷热流体属于错流流动,其优点是压降非常小,当采用其他壳体 发生振动,且通过调整换热器参数无法消除该振动时可以使用此壳体形式,
其不足之处是流体分布不均匀,X型壳体并不经常使用，
在化工工艺手册中,I型壳体类型可EDR软件中的不是同一种壳体,其形式见 I1,它的使用方式仅有一种搭配,就是BIU,U型管换热器，
管壳式换热器
第十七章管壳式换热器（shellandtubeheatexchange）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°C）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。
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
换热管外径 用于炼油工业及易燃易爆 管板最 有毒介质等严格场合 小厚度 用于无害介质的一般场合
10 14 19 25 32
20
25 32
10 15 20 24
38 45 57 38 45 57 26 32 36
管壳式换热器的类型、标准与结构
管板和壳体的连接：有可拆和不可拆两种。
固定管板式换热器常用不可拆连接，两端的管板直接焊于外 壳上并延伸到壳体周围之外兼作法兰，拆下管箱即可检修胀口或 清扫管内污垢。把管板焊在壳体内不兼作法兰的结构用得较少。
（2）由于制造复杂，安装不便， 因而不常采用。
管壳式换热器的类型、标准与结构
标准
国家标准：《钢制管壳式换热器》(标准号为GBl51-89) 最新标准：《管壳式换热器》(标准号为GBl51-1999) 国标适用范围： (1)公称直径≤2000mm；(2)公称压力≤35MPa； (3)公称直径(mm)和公称压力(MPa)的乘积≯104。
管壳式换热器的类型、标准与结构
3) 浮头式换热器
结构：两端管板一端与壳体用法兰固定联接，称为固定端。另
一端管板不与壳体联接而可相对于壳体滑动，称为浮头端。由于 浮头位于壳体内部，故又称内浮头式换热器。
特点： （1）管束的热膨胀不受壳体的约束，故壳体与管束之间不会因
差胀而产生热应力； （2）在需要清洗和检修时，可将整个管束从固定端抽出； （3）浮头盖与管板法兰连接有相当大的面积，使壳体直径增大， 在管束与壳体之间形成了阻力较小的环形通道，产生旁流。
管壳式换热器的类型、标准与结构
换热器中主要部件名称
1：平盖；2：平盖管箱(部件)；3：接管法兰；4：管箱法兰；5：固定管板；6：壳体 法兰；7：防冲板；8：仪表接口；9：补强圈；10：圆筒壳体；11：折流板；12：旁 路挡板；13：拉杆；14：定距管；15：支持板；16：双头螺柱或螺栓；17：螺母； 18：外头盖垫片；19：外头盖侧法兰；20：外头盖法兰；21：吊耳；22：放气口； 23：凸形封头；24：浮头法兰；25：浮头垫片；26：无折边球面封头；27：浮头管 板；28：浮头盖(部件)；29：外头盖(部件)；30：排液口；31：钩圈；32：接管；33： 活动鞍座(部件)；34：换热管；35：挡管；36：管束(部件)；37：固定鞍座(部件)； 38：滑道；39：管箱垫片；40：管箱短节；41：封头管箱(部件)；42：分程隔板
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
2.浮头式换热器
管束一端的管板可以自由移动，不受温差应力的影响，其结构复杂，内浮头密封困难，锻件多， 造价高。维修时可拆卸浮头，抽出管束进行检修或更换，适用于管、壳程温差大但工作压力不 超过10 MPa的工况，缺点是需要抽出管束。还有一种浮头式换热器也成为填料函式换热器， 其管束可自由伸缩，壳程和管程都可以拆开清洗，结构简单，适用管、壳程温差大工况，但其 耐压、耐温及密封能力差，目前只是在低压与小直径的场合下使用。
管壳式换热器结构与原理
PPT演示
管壳式换热器的简介：
1. 管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束 所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换 热器。 2.管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，管 壳式换热器在化工、炼油、石油化工、动力、核 能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高 温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。
3 U形管式换热器
管束可自由伸缩，只有一块管板，密封面少，管束与壳体分离，消除了温差应力，可抽芯检修 更换。适用场合为管、壳程温差大，高温，高压。壳程需抽芯清洗，管内介质干净或虽会结垢 但通过化学清洗能清除。
换热器工作结构图示
管壳式换热器分类：
• 为固定管板式换热器的构造。A流体从接管1Байду номын сангаас入壳体内，通过管间从 接管2流出。B流体从接管3流入,通过管内从接管4流出。如果A流体的 温度高于B流体,热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过 管壁由B流体传递给A流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为 壳程，通过壳程的流体称为壳程流体 (A流体)。管子和管箱以内的区 域称为管程,通过管程的流体称为管程流体(B流体)。
管壳式换热器换热特点
• 管壳式换热器是换热器的基本类型之一， 19世纪80年代开始就已应用在工业上。这 种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围 广，适应性强，易于制造,生产成本较低， 清洗较方便，在高温高压下也能适用。但 在传热效能、紧凑性和金属消耗量方面不 及板式换热器、板翅式换热器和板壳式换 热器等高效能换热器先进。
管壳式换热器
应用：
有缝隙腐蚀； 需使用复合管板等的场合
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6.2.2 管壳式换热器结构
过程设备设计
切除管子端部
54
6.2.2 管壳式换热器结构
过程设备设计
课堂讨论
关于先焊还是先胀的讨论 机械胀接——先焊后胀 液压胀接——先胀后焊
55
过程设备设计
第六章 换热设备
6.1 概述 6.2 管壳式换热器 6.3 传热强化技术
12
14
19
25
32
38
45
57
换热管中心距
16
19
25
32
40
48
57
72
25
6.2.2 管壳式换热器结构
过程设备设计
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6.2.2 管壳式换热器结构
过程设备设计
二、管板
用来排布换热管；
作用
将管程和壳程流体分开，避免冷、热流体混合； 承受管程、壳程压力和温度的载荷作用。
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6.2.2 管壳式换热器结构
应用
除较大振动和缝隙腐蚀场合外，该方法应用广泛; 薄管板不能胀，只能焊。
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6.2.2 管壳式换热器结构
过程设备设计
3.胀焊并用
主要有强度胀+密封焊、强度焊+贴胀、强度焊+强度胀等 不仅能提高连接处的抗疲劳性能， 而且还可消除应力腐蚀和缝隙腐蚀， 提高使用寿命
密封性能要求较高； 承受振动和疲劳载荷；
过程设备设计
1.管板材料
力学性能
介质腐蚀性（及tube-tubesheet间电位差对腐蚀影响）
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；
管壳式换热器分类_巨威锅炉
管壳式换热器分类_巨威锅炉相信大家都知道，在工厂以及其他大型化工行业中，管壳式换热器是使用比较广泛的一类产品，因其自身的产品特性，深受用户的喜爱。
并且为了适应不同的工业需要，管壳式换热器也有很多的分类，产品种类也是相当丰富。
大家对管壳式换热器的分类了解多少呢？今天就让巨威锅炉的客服人员为大家详尽的介绍一下，管壳式换热器的产品分类信息，希望看完之后，对您日后的选购以及使用能够有所帮助。
#详情点击#【管壳式换热器】【管壳式换热器产品分类及特点】产品须做出适量的调改，才能更好的适应不同的产品需要。
管壳式换热器由管束、管板和钢板外壳为主体组成的表面式换热器，它是供热系统中应用较广的一种表面式换热器，管壳式换热器常用于炼油厂和其他大型化工工艺中，根据不同的工业需要，管壳式换热器具体的产品分类如下：一、板式换热器产品特点1、节能：其换热系数在3000-4500Kcal/m²h℃，比列管式换热器的换热系数高1倍。
2、结构紧凑：板式换热器板片紧密排列，与其他类型换热器相比，板式换热器的占地面积和占用空间较小。
面积相同的板式换热器仅为列管换热器的1/5.3、容易清洗拆装方便：板式换热器靠加紧螺栓将加固板和板片加紧，因此拆装方便，随时可以打开清洗，同时由于板面光洁，灌流程度高，不易结垢。
4、使用寿命长：板式换热器采用不锈钢或钛合金板片压制，胶垫可随意更换，并可方便拆装检修。
5、适应性强：板式换热器板片为独立元件，可按要求随意增减流程，形式多样，可适用于各种不同工艺的要求。
二、卧式多纹管换热器多纹管换热器是一种强化传热设备，该产品有如下特点;1、传热系数高多纹管是用高导热系数的紫铜管及不锈钢管制成的内外螺纹相结合的换热元件，采用该材料制成的多纹管换热器，在流体阻力不大的情况下，使之形成强烈的紊流，大大提高了管内外放热系数。
经过测试，产品的总传热系数：汽-水换热为6000-7000Kcal/m²h℃，同固定列管式、螺旋板式换热器相比，换热系数提高1-3倍。
换热器介绍
3.3 填函式换热器 填函式换热器的浮头与壳体间采用填料函进行密封和热补偿。
填函式换热器 优点：结构简单，造价较浮头式低。检修、清洗容易，填函处的泄漏能及时发现。 缺点：壳程受到填料密封的限制，不能承受过高的压力和温度。且壳程内介质有外漏的可能，壳 程内不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。 为减少管束与壳体之间的环隙，可采用滑动式管板结构。
胀接长度取（1）两倍换热管外径；（2）50mm；（3）管板厚度减3mm三者中的最小值。
胀管前后的示意图
管板孔内开环形槽
2、焊接（Welding）
管子与管板间采用焊接连接
优点：连接结构简单、适用范围广；管板的加工 要求低、生产过程简单、生产效率高；管子与管 板选材要求简化、管端不须退火；在压力不高的 场合可使用较薄的管板。
3.1 固定管板式换热器
固定管板式换热器分为刚性结构的固定管板式和带膨胀节的固定管板式两种。换热器壳体和管束 通过两端的管板刚性地连在一起。
固定管板式换热器
带膨胀节的固定管板式换热器
优点：换热器结构简单、造价低，每根管子都能单独更换，管内便于清洗 缺点：管外清洗困难，管壳间有温差应力存在。当两种介质温差较大时，必须设置膨胀节。 固定管板式换热器适用于壳程介质清洁、不易结垢、温差不大和壳程压力不高的场合。
3.2 浮头式换热器 浮头式换热器中只有一块管板与壳体刚性固定在一起，另一端的管板可在壳体内自由移动。管束 和壳体在不同温度下膨胀自由，互不牵连。
浮头式换热器 优点：这种换热器消除了温差应力的影响，可用于温差较大的两种介质的换热。管程和壳程均能 承受较高的介质压力。管束可从壳程一端抽出，壳程与管程的清洗均很方便。 缺点：由于换热器管束与壳程之间存在较大的环隙，设备的紧凑性差，传热效率较低。结构复杂， 浮头部分由活动管板、浮头盖和勾圈组成，浮头处发生内漏不便检查。金属消耗量大，造价也较 高。
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
管壳式换热器的类型、标准与结构
3) 浮头式换热器
结构：两端管板一端与壳体用法兰固定联接，称为固定端。另
一端管板不与壳体联接而可相对于壳体滑动，称为浮头端。由于 浮头位于壳体内部，故又称内浮头式换热器。
特点： （1）管束的热膨胀不受壳体的约束，故壳体与管束之间不会因
差胀而产生热应力；
（2）在需要清洗和检修时，可将整个管束从固定端抽出；
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
常见管板分程布臵
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；
（3）防止管束振动和弯曲。
常用形式：（1）弓形折流板，（2）盘环形(或称圆盘一圆环形)
管板与壳体的不可拆连接
对于U形管式、浮头管式等设备，为使壳 程便于清洗，常将管板夹在壳体法兰和管箱法 兰之间构成可拆连接。
管板与壳体的可拆连接
管壳式换热器的类型、标准与结构
分程隔板
目的：将换热器的管程分为若干流程，提高流速，增大传热系数 原则：（1）每一程管数大致相等；（2）分程隔板的形状简单，
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管子在管板上的固定与排列
1) 管子在管板上的固定 原则：保证连接牢固，不产生大的热应力； 方法：（1）胀接；（2）焊接；（3）胀焊并用； 胀接：基本连接方式，但压力温度受限
压力低于4MPa，温度低于300oC
折流板，（3）扇形折流板，（4）管孔形折流板
在弓形折流板中，流动死区较小，结构简单，因而用得最多； 盘环形结构比较复杂，不便清洗，一般用在压力较高和物料比较清 洁的场合；扇形和管孔形的应用较少。
常见换热器：管壳式换热器
常见换热器：管壳式换热器列管式换热器(tubular exchanger)是目前化工行业上应用最广的一种换热器。
它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。
所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程;另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
列管换热器的分类：1.固定管板式换热器。
结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。
但补偿装置(膨胀节)只能用在壳壁与管壁温差低于60~70℃和壳程流体压强不高的情况。
一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
2.U型管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。
此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好;管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好;承压能力强;管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
但管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
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
管壳式换热器引言管壳式换热器是一种常用于工业生产过程中的传热设备，通过管壳之间的传热，对流传热和传导传热来完成能量的传递。
本文将对管壳式换热器的基本原理、结构和工作原理进行详细介绍。
一、基本原理管壳式换热器由管束、壳体和管板等组成。
工作过程中，热量通过壳体流通的介质（如水、气体等）经过管束的外表面传递给换热器中的工艺流体，实现传热。
其基本原理包括对流传热和传导传热两部分。
1. 对流传热对流传热是指热量通过流体的流动而传递的过程。
在管壳式换热器中，工艺流体通过管束的管道中流动，与管道外面的介质进行对流传热。
传热过程中，流体的流速和流动方式对换热效果有着重要的影响。
2. 传导传热传导传热是指热量通过物质的热传导而传递的过程。
在管壳式换热器中，热量从管束的工艺流体传递到管束的外表面，再通过壳体传导给外部介质。
传导传热过程中，材料的导热性能和温度差是影响换热效果的关键因素。
二、结构管壳式换热器的基本结构包括管束、壳体、管板和垫片等。
具体结构如下：1.管束：管束是管壳式换热器中的主要传热元件，由一系列管道组成，起到传热的作用。
管束通常由多根管道并排排列而成，根据不同的传热需求，可以采用不同的管束结构。
2.壳体：壳体是管壳式换热器的外壳，起到固定管束和保护换热器的作用。
壳体通常由钢板焊接而成，能够承受一定的压力和温度。
3.管板：管板是管束和壳体之间的连接件，起到固定管束和密封壳体的作用。
管板通常由金属材料制成，能够耐受高温和高压的工况。
4.垫片：垫片位于管束和管板之间，起到密封作用。
垫片通常由柔性材料（如橡胶、石墨等）制成，能够适应不同的工作条件和温度变化。
三、工作原理管壳式换热器的工作原理可以简述如下：1.工艺流体进入换热器的管束中，并流经管道，与管道的外表面进行换热。
2.热量从管束内的工艺流体传递到管束的外表面上，通过传导传热和对流传热的方式，热量传递给外部介质。
3.外部介质经过壳体，在管板上与管束的表面进行对流传热，实现热量的传递和交换。
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。
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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。
管壳式换热器按照不同形式的分类
工业换热器通常按以下诸方面来分类：结构、传热过程、传热面的紧凑程度、所用材料、
流动形态、分程情况、流体的相态和传热机理等。
现在介绍管壳式换热器的相关分类情况。
1.按流体流动形式分类：
根据管壳式换热器内流体流动的形式可分为并流、逆流和错流三种形式。
这三种流动形式中，逆流相比其他流动方式，在同等条件下换热器的壁面的热应力最小，壁面两侧流体的传热温差最大，因而是优先选用的形式。
2.按结构特点分类：
可分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式、滑动管板式、双管板式、薄管板式等。
3.按所用材料分类：
一般可把换热器分为金属材料和非金属材料两类。
非金属的换热器主要有陶瓷换热器、塑料换热器、石墨换热器和玻璃换热器等。
4.按传热面的特征分类：
根据管壳式换热器内传热管表面的形状可分为螺纹管换热器、波纹管换热器、异型管换热器、表面多空管换热器、螺旋扁管换热器、螺旋槽管换热器、环槽管换热器、纵槽管换热器、翅管换热器、螺旋绕管式换热器、翅片管换热器、内插物换热器、锯齿管换热器等。