换热器课件

制造、安装与检修
1.制造 凡属于压力容器的换热设备必须由具有压力容器制造资格单位进行制造。制造时除必须 遵循第七章所列的标准范围外，还应遵循GB151-89《钢制管壳式换热设备》及其相关 的标准。换热器的检查和试验，除另有规定外，应在制造厂进行。换热器组装时，紧 固螺栓至少应分三遍进行，每遍的起点应相互错开1200。固定管板换热器的压力试验 通常分两步进行。第一步进行管程试压，同时检查换热管与管板连接接头；第二步管 程试压。压力试验方法及要求应符合GB－150－89的有关规定。 换热器的铭牌，除常规内容外，必须将管程与壳程的设计温度、设计压力、试验压力 等参数分别标出。另外入换热面积、折流板间距、容器类别以及制造许可证号码等均 不可缺少。 2.安装 安装场地应根据换热器的结构形式，在换热器的两端留有足够的空间来满足拆装、维修 的需要。卧式换热器活动支座的基础面上应预埋滑动钢板 安装前应进行压力试验，当图样有要求时，应进行气密性试验。找平垫铁的安装不应妨 碍换热器的热膨胀；连接管线应在不受力的状态下进行，要避免强力装配。 试车前应清洗整个系统。当介质为蒸汽时，开车前应排空残液，以免形成水击；有腐蚀 性的介质，停车后应将残存介质排净。 开车或停车过程中，应逐渐升温，避免造成压差过大和热冲击。
固定管板式换热器
固定管板式换热器也称为列管式换热器。图8－1所示的是一台典型的立式固 定管板换热器。卧式与立式的差别仅在于采用的支座式的不同。 固定管板式换热器的特点是结构简单，比较紧凑；每根管子都是单独更换和 对管内进行清洗；在同样的壳体直径内，不管数最多；两管板由管子互相支撑， 在各种管壳式换热器中，其管板最薄；除U型管式换热器之外，它是造价最低的 一种。但是，这种换热器的壳程（即管间）清洗困难，所以，一般来说在壳程中 通过的应是较清洁的介质。 通常，并不是所有的固定管板式换热器都需要设置膨胀节，只有当壳壁与 管壁温差较大、或者温差虽不大，但管与壳的材料不同，热膨胀系数相差较大 时，管壳之间将会有较大的温差应力，则需在壳体上设置膨胀节，以补偿温差引 起的变形，从而降低应力（此时，壳程压力就受到膨胀节强度的限制而不能太 高）。
管板
4.管板与管箱的连接 这里讲的连接是指管板与管箱连接密封面的结构型式。对于一般的中低压换热 器来说，管板与管箱的连接密封面型式同管法兰和压力容器法兰的密封面型式 一样，分为平面、 槽面和凹凸面三种型式。平面密封面结构简单、加工便、费 用低廉，适用于压力不高、无害介质的场合。压力较高或介质为易燃、毒等严格 场合则必须采用槽面或凹凸面密封面型式。通常，因为凹凸面比槽结构简单、加 工较方便，检修时更换垫片也容易一些，而密封性能可靠程度同样比较理想，所 以在石油化工生产中，实际使用较为广泛。 5.管板与换热器的连接 管板与换热器的连接有焊接、胀接、胀焊并用等形式。焊接是最常用的连接形式。 胀接一般用于设计压力不超过4MPa、设计温度不超过300℃，操作中无剧烈振 动、无过大的温度变化及无严重应力腐蚀的场合。胀焊并用有强度胀加密封焊和 强度焊加贴胀两种形式，适用于密封性能要求较高、承受振动或疲劳载荷、有间 隙腐蚀、采用复合管板等场合。
管板
6.换热器的排列形式 换热器的排列形式主要有两种正三角形和正方形。 正三角形排列是使用最多的一种形式，这种形式换热效果最好，适用于壳程介 质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。 正方形排列能够是管小桥形成一条直线通道，便于机械方法清洗，一般用于可抽 出管束清洗管间的场合。换热管中心距一般不小于换热管外径的1.25倍。管程分 程数一般有1、2.、4、6、8、10、12等七中，管程的布置应考虑尽可能使各管 程的换热管数大致相等；分程隔板槽的形状简单，密封面长度短。 7.折流板与支持板 为了提高换热器的换热效果，一般都要设置折流板。如果不需要设置折流板，而 换热管无支撑跨距超过规定值（一般不应大于壳体内直径），则应设置支持板， 用来支撑换热管，以防止换热管产生管道的挠度。折流板和支持板的形式主要有 弓形和圆盘－圆环形两种，使用最多的是单弓形板。弓形折流板的缺口高度应使 流体通过缺口时与横过管束时的流速相近，缺口弦高一般取0.20－0.45倍的壳体 直径。单弓形板的缺口布置，根据不同的工艺操作
制造、安装与检修
3.操作管理与检修 凡属于压力容器的换热器的操作与管理检修，一般应注意事项可参见第七章第五 节有关内容执行。 鉴于换热器的结构特点，尚许注意下列各项内容。 1操作管理 换热器不得在超过铭牌标志的设计参数条件下运行；操作中应经常对管壳程介质 的温度、压降进行监督，分析换热器的泄漏和结垢情况，并经常监视管束的振 动情况。 4、检修 （1）检修周期 换热器的检修可分为不定期检修和定期检修，不定期检修是由于某种原因导致的 临时性检修，定期检修是根据换热器的操作介质和结构特点，分为大修和中修。 中修周期一般为一年，大修周期一般为三年。 （2)检修内容 中修：清扫管程和壳程积存的污垢；补焊、补胀或堵管；更换部分螺栓、螺母和 垫片；试压；修补壳体保温。 大修：包括中修的所有内容以及整体更新管束或壳体。




1.公称直径DN 卷制壳体，以壳体内径为基准（mm） 常用规格：400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 无缝钢管壳体，以钢管外径为基准（mm） 常用规格：159 219 273 325 2.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，m2； 公称换热面积是经圆整后的计算换热面积， m2。 3.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。 常用格式：2000 3000 4000 6000 9000 12000（mm）
管板
要求，可设计成水平、竖直和转角形式。折流板的最小间距应不小于壳体直径的 五分之一，且不大于50mm。最小间距应不大于壳体内直径。 8.膨胀节 对于固定管板换热器，壳体与管子间存在较大温差应力，需考虑设置膨胀节。通 常采用U型膨胀节，可按JB1121－83《波形膨胀节》选用。为了制造方便，允 许采用两个半波零件焊接成的膨胀节。U型膨胀节与换热器壳体的连接一般采用 对接，并应采用焊透结构；当壳体厚度与膨胀节厚度差大于3mm时，应在壳体 一侧按1：3的斜坡削薄过渡。为减小膨胀节的磨损，防止振动及降低流体阻力 等目的，必要时可在膨胀节内侧设置内衬筒。卧式换热器用的U型膨胀节必须在 其安装位置的最低点设置排油孔。冷作成型的铁素体钢膨胀节必须进行消除应力 处理；奥式体钢膨胀节冷作成型后通常不需要热处理，热作成型时应进行固容处 理。当要求较大补偿量时，可以采用多波膨胀节。多波膨胀节可以为整体成形结 （波纹管），也可以由单波元件组焊而成。
2007年8月份

换热器
概述
换热器是化工生产中广泛应用的一种通用设备。在各种热交换过程中， 换热器可作为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器使用。由于操作条件不同，换热 器的型式与结构也不相同。在生产装置中，换热器有时是一个独立的化工设备， 有时则是某一工艺设备的组成部分。 不同型式换热器的衡量标准是相同的，即要求传热效率高，流体阻力小，有 足够的强度，结构可靠，节省材料，成本低，制造、安装、检修方便等等。实际 上，迄今为止，任何一种换热器都不可能完全具备上述要求。例如，板式换热器 传热效率高、金属材料消耗量低、结构紧凑，但流体阻力大、强度和刚度差、制 造和检修困难；而管式换热器虽然在传热效率、结构紧凑性和金属材料消耗量等 方面均不如板式换热器，但其结构坚固、可靠程度高、适应性广、可选用的材料 范围宽，因而目前仍是化工生产中普遍采用的主要结构型式。 管壳式换热器按结构型式有固定管板式、浮头式、U型管式、填函式、滑 动管板式等几种，其中使用最多的是固定管板式换热器。在年产3万吨磷铵装置 中，两台料浆加热器以及供氨装置设备中的氨加热器都是固定管板式换热器。
制造、安装与检修
（3）检修方法和质量标准 修理换热器零件所用的材料必须符合原设计图样的要求。 管端的焊口或胀口处如有个别泄漏或损坏时，需进行补焊或补胀，管子如有泄漏 或损坏可用管堵将漏管的两端堵死，但堵死的管子总数不得超过换热器该管程管 子总数的10％，管堵材料的硬度应低于管子的硬度，管堵的锥度在3－5度之间。 每两年至少测量一次换热器的壁厚，换热器的壁厚计算按照GB150-89《钢制压 力容器》有关规定进行。 实际测定的壳体壁厚如果小于计算壁厚，则作报废处理。 对漏管进行补焊或补胀之后，必须按设计图样的规定进行水压试验。 清理结垢可采用机械法或化学法，用化学法清洗后必须用清水洗净，要注意防止 腐蚀设备 （4）试压与验收 换热器检修后要安设计图样的规定进行水压试验，试验用水的温度及环境温度 应不低于5度。水压试验时，应缓慢升压、降压，上升到要求的试验压力后，保 压时间应不少于5分钟，以不降压、无泄漏和无肉眼可见的变形为合格，否则须 先行降压，进行必要的处理后再重新试压，直到试验合格为止。
基本定义
4.管程与壳程 管程是指介质流经换热管内的通道及与其相贯通部分； 壳程是指介质流经换热管外的通道及与其相贯通部分； 壳程数Nt 是指介质沿换热管方向往返的次数； 壳程数Ns 是指介质在壳程内沿壳体轴向往返的次数。
管箱



使用最普遍的是封头管箱，也可根据操作条件采用平盖或锥形管箱。 1.年产3万吨磷铵装置的料浆加热器采用的是锥形管箱，而供氨设备中的液氨加 热器和氨加热器都是采用椭圆封头管箱。对于大直径及压力较高的换热器更应优 先采用椭圆封头管箱。用碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱，以及管箱的 侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，应在焊接工作完成后进行消除应力的热处理。 设备法兰密封面应在热处理后加工。奥式体不锈钢制管箱一般不做焊后消除应力 的热处理，当有较高抗腐蚀要求或在高温下使用时，可按供需双方商定的方法进 行处理。 2.管箱的分程可以提高管程介质的流速，从而提高换热器的换热效果，通常用分 程隔板，因其结构简单，是普遍采用的结构形式。管箱的分程隔板的厚度根据换 热器直径的大小和材料的不同，通常采用6－14mm；分程隔板厚度大于10mm 时，其密封面处应削边至10mm。必要时，在分程隔板上应开设排净孔，排净孔 的直径一般为6mm。