管壳式热交换器
管壳式换热器规格标准
管壳式换热器规格标准一、介绍管壳式换热器是一种非常常见的换热设备，可以广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业的热交换过程中。
在使用管壳式换热器之前，需要先了解它的标准尺寸，以便选择合适的型号。
二、管壳式换热器标准尺寸管壳式换热器的标准尺寸通常是按照壳体内径和管道外径计算的。
一般标准尺寸的管壳式换热器有以下规格：1. DN25/25，壳体内径为219mm，管道外径为25mm；2. DN32/25，壳体内径为273mm，管道外径为25mm；3. DN40/25，壳体内径为325mm，管道外径为25mm；4. DN50/25，壳体内径为426mm，管道外径为25mm；5. DN65/25，壳体内径为529mm，管道外径为25mm；6. DN80/25，壳体内径为630mm，管道外径为25mm；7. DN100/25，壳体内径为720mm，管道外径为25mm；以上标准尺寸仅供参考，实际情况还需根据具体使用要求进行选择。
三、注意事项在选择管壳式换热器之前，还需要注意以下事项：1. 确定换热器的流量和热载荷；2. 确认换热器的使用压力和温度范围；3. 根据流体特性和腐蚀情况选择合适的材质；4. 根据使用环境选择适当的防腐形式。
以上是关于管壳式换热器标准尺寸的介绍，希望能帮助您了解相关知识并选择合适的型号。
二、管壳式换热器国家标准规格1. 壳体尺寸壳体尺寸一般以壳体直径和长度表示。
国家标准中规定的壳体直径从50mm到5000mm不等，长度也有所不同，最长可达20m。
2. 管束数量管壳式换热器管束数量的多少直接决定了热交换的效率。
国家标准中规定管壳式换热器的管束数量应在1到12根之间，具体数量可根据使用条件及要求来进行选择。
3. 温度管壳式换热器的工作温度一般受制于材质、管束数量以及流体性质等多个因素。
国家标准中对于常用的曲率半径、沸点温度、加热量及换热系数等参数进行了规定。
4. 压力管壳式换热器的工作压力也是一个重要的参数。
管壳式换热器的设计
管壳式换热器的设计管壳式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于石油化工、冶金、电力、制药、食品等行业。
它由壳体、管束、管板、管箱等组成，能够有效地将两种介质之间的热量传递。
下面将从换热原理、设计要求和结构设计等方面进行详细介绍。
一、换热原理管壳式换热器通过管壳两侧的介质进行热量传递。
其中，一个介质在管内流动，被称为"壳侧流体"，另一个介质在管外流动，被称为"管侧流体"。
壳侧流体通过壳体流动，而管侧流体则通过管束流动。
热量传递主要通过壳侧流体和管侧流体之间的传导和对流传热方式进行。
二、设计要求1.热量传递效果好：要求在换热器内两种介质之间实现高效的热量传递，以满足工艺要求。
2.压力损失小：为了保证介质流动的稳定性和降低能源消耗，设计时需要尽量减小换热器内的动能损失。
3.适应不同工艺条件：换热器的设计要能适应不同的流量、温度和压力等工艺条件的变动。
4.安全可靠：要求在设计中考虑到换热器的安全性和可靠性，尽量减少故障率。
三、结构设计1.壳体：壳体是换热器的外壳，一般采用钢质材料制造。
壳体的选择应考虑到介质的性质、压力和温度等参数，并采取相应的增强措施。
2.管束：管束是由多根管子组成的，一般采用金属材料或塑料制造。
管束的设计要考虑到介质对管材的腐蚀性、温度和压力等参数，同时也要考虑到换热面积的要求。
3.管板：管板位于管束两端，起到支撑和固定管束的作用，一般采用钢质材料制造。
管板的设计要考虑到壳侧和管侧流体的流动特性，并采用合适的孔洞布置，以保证流体的均匀流动。
4.管箱：管箱是安装在管板上的设施，主要用于集流壳侧流体并将其引导出换热器。
管箱的设计应考虑到壳侧流体的流动特性和流量等参数，以实现流体的顺畅流动。
在设计过程中，需要进行换热器的热力计算和结构力学计算，以确定壳体、管束和管板等部件的尺寸和选材。
同时，还需要根据不同工艺和使用条件的要求，进行热交换面积的计算和确定。
第十章管壳式换热器
第⼗章管壳式换热器第⼗章管壳式换热器第⼀节管壳式换热器基本知识【学习⽬标】学习GB151-1999《管壳式换热器》，了解该标准适⽤范围及相关定义、规定。
了解管壳式换热器型号表⽰⽅法。
⼀、GB151《管壳式换热器》标准适⽤范围GB151-1999《管壳式换热器》标准规定了⾮直接受⽕管壳式换热器（已下简称“换热器”）的设计、制造、检验和验收的要求。
GB151-1999《管壳式换热器》1 “范围”⼆、换热器型号表⽰⽅法GB151-1999《管壳式换热器》标准第3章“总则”中，规定了换热器型号的表⽰⽅法。
1、换热器的主要组合部件（GB151图1）图10-1 AES、BES浮头式换热器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-壳体（部件）；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；2、换热器型号的表⽰⽅法采⽤碳素钢、低合⾦钢冷拔钢管做换热管时，其管束分为Ⅰ、Ⅱ两级：Ⅰ级管束——采⽤较⾼级、⾼级冷拔钢管；Ⅱ级管束——采⽤普通级冷拔钢管。
⽰例：a ）浮头式换热器平盖管箱，公称直径500mm ，管程和壳程设计压⼒均为1.6MPa ，公称换热⾯积54m 2，碳素钢较⾼级冷拨换热管外径25mm ，管长6m ，4管程，单壳程的浮头式换热器，其型号为：4256546.1500----AES Ⅰ b ）固定管板式换热器封头管箱，公称直径700mm ，管程设计压⼒2.5MPa ，壳程设计压⼒1.6MPa ，公称换热⾯积200m 2，碳素钢较⾼级冷拨换热管外径25mm ，管长9m ，4管程，单壳程的固定管板式换热器，其型号为：42592006.15.2700----BEM Ⅰ c ）U 形管式换热器封头管箱，公称直径500mm ，管程设计压⼒4.0MPa ，壳程设计压⼒1.6MPa ，公称换热⾯积75m 2，不锈钢冷拨换热管外径19mm ，管长6m ，2管程，单壳程的U 形管式换热器，其型号为：2196756.10.4500----BIU f ）填料函式换热器平盖管箱，公称直径600mm ，管程和壳程设计压⼒均为1.0MPa ，公称换热⾯积90m 2，16Mn 较⾼级冷拨换热管外径25mm ，管长6m ，2管程，2壳程的填料函浮头式换热器，其型号为：22256900.1600----AFP Ⅰ三、换热器部分定义及规定GB 151标准许多定义和规定是与GB 150⼀致的，以下内容摘录了⼀部分不同于GB 150的规定。
管壳式热交换器
2.5.2 流体温度和终温的确定
• 在换热器设计中加热剂或冷却剂出口温度需由设计 者确定。如冷却水进口温度需依当地条件而定，但 出口温度需通过经济权衡作出选择。在缺水地区可 使出口温度高些，这样操作费用低，但使传热平均 温差下降，需传热面积增加使得投资费用提高，反 之亦然。根据经验一般应使∆tm大于10℃为宜， 此外若工业用水作为冷却剂出口温度不宜过高，因 工业用水中所含的盐类(主要CaCO3,MgCO3,CaSO4、 MgSO4等)的溶解度随温度升高而减小，若出口温度 过高，盐类析出，形成垢层使传热过程恶化，因此 一般出口温度不超过45℃。所以应根据水源条件， 水质情况等加以综合考虑后确定。水源严重缺乏地 区可采用空气作为冷却剂，但使传热系数下降。对 于加热剂可按同样原则选择出口温度
一、管、壳程介质的配置 有利于传热、压力损失小。具体如下： 1、流量小、粘度大的流体走壳程较好。 2、温差较大时，K大的流体走壳程。 3、与外界温差大的流体走管程。 4、饱和蒸汽走壳程。 5、含杂质流体走管程。 6、有毒介质走管程。 7、压降小走壳程。 8、高温、高压、腐蚀性强的流体走管程。
2.5.1 流体在换热器中内的流动 空间选择
管程变化对阻力影响
• 对同一换热器，若由单管程改为两管程， 阻力损失剧增为原来的8倍，而强制对流 传热、湍流条件下的表面传热系数只增 为原来的1.74倍；若由单管程改为四管程， 阻力损失增为原来的64倍，而表面传热 系数只增为原来的3倍。由此可见，在选 择换热器管程数目时，应该兼顾传热与 流体压降两方面的得失。
– 见公式2.21
2.3 管壳式换热器的传热计算
• • • • • 一、热力设计任务 1．合理的参数选择及结构设计 2．传热计算和压降计算 热力设计：设计计算，校核计算。 设计计算：已知传热量Q，换热工质工作 参数(进、出口温度)，求F和结构形式。 • 校核计算：已知换热器的具体结构、某 些参数来核定另一参数。
完整版HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
市场前景
随着科技的不断进步和工业的快速发展，管 壳式换热器的应用领域将不断扩大。同时， 随着环保意识的提高和节能减排政策的实施， 高效、节能、环保的管壳式换热器将成为未
来市场的主流产品。
02
HTRI软件简介及功能
HTRI软件发展历程
01
初始开发阶段
HTRI软件最初由美国Heat Transfer Research Inc.公司开发，专注于管
04
HTRI在管壳式换热器设 计中的应用
工艺流程模拟与优化
工艺流程建模
使用HTRI软件对管壳式换热器工艺流程进行 建模，包括输入工艺参数、物性数据和设备尺 寸等。
模拟计算
通过软件内置的算法和模型，对工艺流程进行模拟计 算，得出各物流的温度、压力、流量和物性变化等关 键参数。
优化设计
根据模拟结果，对换热器的结构、尺寸和布局 等进行优化设计，以提高换热效率和降低能耗。
换热器类型选择依据
传热方式
根据工艺要求选择合适的传热方式，如并流、逆 流或错流。
操作条件
根据操作压力、温度、流量等条件选择合适的换 热器类型。
ABCD
流体性质
考虑流体的物理性质（如密度、粘度、比热容等） 和化学性质（如腐蚀性、结垢性等）。
经济性
在满足工艺要求的前提下，考虑换热器的制造成 本、运行费用和维修费用等因素。
壳式换热器的热工水力设计计算。
02
逐步完善阶段
随着技术的发展和用户需求的变化，HTRI软件逐步增加了新的功能模
块，如振动分析、腐蚀预测等，并不断优化算法以提高计算精度和效率。
03
广泛应用阶段
目前，HTRI软件已成为全球范围内广泛应用于石油、化工、制冷等领
管壳式换热器的工作原理
管壳式换热器的工作原理
管壳式换热器是一种常用的热交换装置，用于将两种介质之间的热量传递。
它由一个外壳和一组内部管子组成。
工作原理如下：
1. 媒体流动：热交换的两种介质通过各自的入口进入换热器，一个在管道内流动，被称为“管侧媒体”，另一个在外壳内流动，被称为“壳侧媒体”。
2. 热传导：管侧和壳侧媒体之间通过热传导进行热量交换。
通常，一个介质在管侧流动，将热量传递给壳侧的另一个介质。
3. 热量交换：热量通过管壁传导，从管侧媒体流向壳侧媒体。
热量传递的方向取决于各介质的温度差和流速。
4. 冷却或加热：根据实际需求，换热器可被用于冷却或加热流体。
冷却时，管侧媒体温度较高，而壳侧媒体温度较低，使得管侧媒体的热量传递到壳侧媒体中。
加热时，情况相反。
5. 出口排放：经过热交换后，已经冷却或加热的介质分别通过各自的出口排放。
总之，管壳式换热器通过管内和壳内的介质流动，使热量在两者之间传导，实现了热量交换的目的。
这种设计可以高效地将热量从一个介质传递到另一个介质，广泛应用于工业生产和能源领域。
管壳式换热器
管/壳程设计压力（MPa），压力相等时只写Pt 公称直径(mm)，对釜式重沸器用分数表示， 分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径
第一个字母代表前端管箱型式，第二个字母代表壳体型式， 第三个字母代表后端结构型式
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
粘度在10-3 Pa·s以下的低粘性液体，Ft=0. 应用虎克定律，可分别求出管子所受的压缩力和壳体所受的拉伸力。 拉杆是一根两端皆带螺纹的长杆，一端拧入管板，折流板穿在拉杆上，各折流板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间距离，最后 一块折流板用螺母拧在拉杆上紧固。 折流板泄漏校正系数Rl 折流板厚度：为了防振、并能承受拆换管子时的扭拉作用，折流板须有一定厚度。 旁路挡板的安装：旁路挡板厚度一般与折流板厚度相同，可将它嵌入折流板槽内，并点焊在每块折流板上。 第三个字母代表后端结构型式 管壳式换热器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，三部分的不同组合，就形成结构不同的换热器。 当设备上无安装折流板的要求(如冷凝换热)时，应该安装一定数量的支持板，用来支撑换热管，防止它产生过大挠度。 解决方法：在外壳上装设膨胀节，减小但不能完全消除温差热应力，且在多程换热器中，这种方法不能照顾到管子的相对移动。 管壳式换热器的热补偿问题 具有膨胀节的固定管板式换热器 公称直径(mm)，对釜式重沸器用分数表示， 14因子来校正，则不论加热或冷却，均可取(mf/mw)0. 此修正项的计算，往往由于壁温未知而要用试算法； 显然，长管不便于拆换和清洗，增加程数则使构造复杂，并在无相变的换热器中引起平均温差的降低。 （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。 （1）传热面一定时，增加管长可使换热器直径减小，从而使换热器的成本有所降低。 (8) 折流板外缘与壳体内壁之间的泄漏面积Asb 管长应选用标准值：GBl51-1999推荐换热管长度为：l000、1500、2000、2500、3000、4500、6000、7500、9000、12000 mm等
管壳式热交换器(PPT课件)
管外纵流条件下，管外传热系数为光管的1.6倍.
传递热量相同，泵功率相同，取代光管，节约材 料30%-50%
螺旋槽
主要用于强化管内气体或液体的传热，强化管内液
体的沸腾或管内外蒸气的冷凝，管内传热系数为光管 传热系数的1.5-2.0倍；管外传热系数为光管传热系数 的1.5倍.
缩放管
波纹管
波纹管优点
（4）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
填料函式密封
缺点：填料处易泄漏。 优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管
间清洗方便 适用场合：4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易 爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。
带膨胀节的固定管板式换热器 图7-3 带补偿器的固定管板式换热器
（2） 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
U形管式换热器
U型管式换热器 图7-6 U形管式换热器 优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。 缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。 适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、 腐蚀性大的物料。
第二章 管壳式热交换器
间壁式热交换器
管式热交换器
管壳式、套管式、螺旋管式等
板式热交换器
延伸表面热交换器
蓄热式热交换器
管壳式换热器
2.1 管壳式换热器的分类
基本类型 固定管板式换热器
U形管式换热器 浮头式换热器 填料函式换热器
（1）固定管板式换热器
管壳式换热器国家标准
管壳式换热器国家标准管壳式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力、制药等领域。
为了确保管壳式换热器的安全性、可靠性和性能，国家制定了一系列的标准，以规范其设计、制造、安装和使用。
本文将对管壳式换热器国家标准进行介绍和解析，以便相关行业从业人员更好地理解和遵守相关标准。
首先，管壳式换热器的国家标准主要包括GB/T151、GB/T251、GB/T351等一系列标准。
这些标准涵盖了管壳式换热器的设计、材料、制造、检验、安装、使用和维护等方面。
其中，GB/T151主要规定了管壳式换热器的基本参数、技术要求和检验方法；GB/T251主要规定了管壳式换热器的材料选用和制造要求；GB/T351主要规定了管壳式换热器的安装、使用和维护要求。
其次，管壳式换热器国家标准的制定是为了保障设备的安全运行和有效利用。
在设计和制造过程中，必须严格按照相关标准的要求进行，确保设备具有良好的耐压性、耐腐蚀性和传热性能。
在安装和使用过程中，必须按照标准规定的程序和方法进行，确保设备能够安全、稳定地运行。
在维护和检修过程中，必须按照标准规定的要求进行，确保设备的性能和使用寿命。
此外，管壳式换热器国家标准的遵守对于相关行业从业人员来说是非常重要的。
只有严格遵守相关标准，才能保证设备的安全性和可靠性。
因此，相关行业从业人员必须深入学习和理解相关标准，严格按照标准要求进行工作，不得有丝毫马虎和疏忽。
总之，管壳式换热器国家标准的制定和遵守对于保障设备的安全运行和有效利用具有重要意义。
相关行业从业人员必须深入学习和理解相关标准，严格按照标准要求进行工作，确保设备的安全性、可靠性和性能。
只有这样，才能更好地推动相关行业的发展，实现设备的长期稳定运行和有效利用。
《热交换器原理与设计》管壳式热交换器
流动状况
壁面因素
热交换器流动阻力分类 摩擦阻力
局部阻力
14
管壳式热交换器的阻力
管程阻力 壳程阻力
阻力不允许超过允许范围
一、管程阻力的计算
沿程阻力△Pi 回弯阻力△Pr
pt pi Pr PN
进出口连接管阻力△PN 15
沿程阻力△Pi
Pi
L
di
wt
2
2
i
式中： λ——莫迪圆管摩擦系数
17
对于多管程换热器，流体总阻力应等于各程直管阻力、 回弯阻力及进、出口阻力之和（通常忽略进、出口阻力）：
pi p1 p2 Ft Ns N p
p1—流体流经直管的压力降，N/m2； p2—流体流经回弯管时的压力降，N/m2； Ft—结垢修正系数，25×2.5mm1.4， 19×2mm1.5； Ns—串联的壳程数； Np—管程数。 直管压力降 p1 可按流体力学的一般公式进行计算；
冷却
气体
6
液体
加热 冷却
f
0.14
w
1.05
f
0.14
w
0.95
气体
f
0.14
w
1.0
同时存在对流换热与辐射换热的处理
具有辐射能力的气体 温度较高
辐射 对流
总换热系数
7
c r
辐射
T1
4
T2
4
方法 作图
牛顿迭代法。
11
在某一钢制立式管壳式热交换器中用饱和温度ts=111.38℃ 的蒸汽加热某种溶液，已知其管径为Φ32×2mm，管高l=1.5m，
管壳式热交换器安装技术标准及要求
管壳式热交换器安装技术标准及要求（一）通用要求1、焊接接头分类与焊接接头系数（1）管壳式热交换器受压元件之间的焊接接头分为A、B、C、D四类，非受压元件与受压元件的焊接接头为E类。
其他结构型式热交换器的焊接接头按相应标准规定。
焊接接头分类（2）焊接接头系数应根据对接接头的焊缝形式及无损检测的长度比例确定。
（3）钢制管壳式热交换器焊接接头系数①双面焊对接接头和相当于双面焊的金焊连对接接头，全部无损检测取1，局部无损检测取0.85。
②单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫扳），全部无损检测取0.9，局部无损检测取0.80。
（4）对于无法进行无损检测的固定管板式热交换器壳程圆筒的环向焊接接头，应采用氩弧焊打底或沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板，其焊接接头系数0.6。
（5）对于换热管与管板连接的内孔焊，进行100%射线检测时焊接接头系数1.0，局部射线检测时焊接接头系数0.85，不进行射线检测时焊接接头系数0.6。
（6）铝、钛、铜、镍和锆等其他金属的焊接接头系数按相应引用标准的规定。
2、耐压试验（1）管壳式热交换器耐压试验的要求和试验压力应符合GB150.1--2011中4.6的要求，其他结构型式热交换器耐压试验的要求和试验压力应符合相关标准的要求。
（2）耐压试验的种类和要求应在图样上注明。
（3）按压差设计的热交换器，应在图样上提出压力试验时升、降压的具体要求。
（4）对于管程设计压力高于壳程设计压力的管壳式热交换器，应在图样上提出管头的试验方法和压力。
3、泄漏试验（1）泄漏试验应符合GB150.1-2011中4.7的要求。
（2）泄漏试验的种类和要求应在图样上注明。
（二）材料1、总则（1）管壳式热交换器钢制受压元件的钢号及其标准、附加技术要求、限定范围（压力和温度等）及许用应力应符合GB 150.2-2011及其附录A、附录D的规定，高温性能参考值参见GB 150,2-2011附录B。
（2）管壳式热交换器受压元件用铝、钛、铜、镍和锆等其他金属材料，其技术要求、限定范围（牌号、压力和温度等）及许用应力，应符合TSG R0004-2009及本标准引用标准的规定。
管壳式换热器国家标准
管壳式换热器国家标准管壳式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、电力、冶金、石油、轻工等工业领域。
为了规范管壳式换热器的设计、制造和使用，我国制定了一系列的国家标准，以确保其安全、高效运行。
首先，管壳式换热器的国家标准主要包括设计标准、制造标准、安装标准和使用标准。
设计标准主要规定了换热器的结构、材料、工作压力、温度等参数，以及换热器的传热面积、热效率等设计要求。
制造标准则规定了换热器的制造工艺、质量控制要求，以及对材料、焊接、检测等方面的要求。
安装标准主要包括了换热器的安装位置、基础、管道连接、密封、支架等要求。
使用标准则规定了换热器的操作、维护、检修、清洗等方面的要求。
其次，国家标准对管壳式换热器的设计、制造和使用提出了严格的要求。
在设计方面，标准要求根据换热介质的性质、流量、温度等参数，选择合适的换热器型号和规格，确保其能够满足工艺要求。
在制造方面，标准要求严格执行相关的工艺标准，确保换热器的材料、焊接、检测等符合国家标准和行业标准。
在安装和使用方面，标准要求严格按照相关规范进行安装，确保换热器的安全可靠运行，同时要求对换热器进行定期的检查、维护和清洗，以确保其性能和使用寿命。
最后，国家标准的实施对于提高管壳式换热器的质量和安全性具有重要意义。
通过严格的标准要求，可以有效地规范换热器的设计、制造和使用，提高其性能和可靠性，降低事故发生的风险，保障生产安全。
同时，国家标准的实施也有助于促进行业的健康发展，提高企业的竞争力，推动技术创新和进步。
总之，管壳式换热器国家标准的制定和实施对于保障工业生产安全、提高设备性能、促进行业发展具有重要意义。
各相关企业和单位应严格遵守国家标准的要求，加强对管壳式换热器的设计、制造和使用的管理和监督，确保换热器的安全、高效运行，为我国工业的发展做出积极贡献。
管壳式热交换器原理
管壳式热交换器原理
管壳式热交换器是一种常用的热交换设备，主要用于将两种流体之间的热能传递。
它由一个外壳和多个并排布置的管子组成。
其中一个流体通过管子内部流动，而另一个流体在管子外部流动。
通过这种方式，两种流体之间的热量可以通过管壁传递，实现热能的交换。
管壳式热交换器的工作原理如下：
1. 换热介质流体进入热交换器的外壳中，流经外壳的流道。
2. 通过外壳的流体流道将流体分成多个小流道，以实现流体的均匀分布。
3. 然后，流体通过每个小流道的入口进入管子中。
4. 在管子内，流体与管壁之间的热能传递开始进行。
由于管壁的导热性，热能可以从管子内的流体传递到管子的外部。
5. 同时，管子外的另一种流体也在管子外部流动，并与管壁接触。
这样，管壁的另一侧就会有一种流体与管壁之间的热能传递。
6. 由于管壁的热传导性能，两种流体之间的热量可以在管壁中传递。
7. 热量将从热源侧流体传递到冷却侧流体，使冷却侧流体的温度升高，而热源侧流体的温度下降。
8. 经过热交换后，两个流体在管壳式热交换器的出口分别流出。
9. 通过不同的管道，流体可以把热量带走或者向其他设备供热。
10. 在这个过程中，外壳和管子之间的密封结构确保两种流体
不会混合。
总结起来，管壳式热交换器的工作原理是通过管壁将两种流体之间的热量进行传递，从而实现热能的交换。
它具有高效、可靠、结构紧凑等特点，在工业领域中得到广泛应用。
管壳式换热器原理与设计
管壳式换热器原理与设计管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、炼油、石油化工、动力、核能等多个工业领域。
其工作原理和设计要点如下：工作原理：基本构造：管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、折流板、管箱等部件组成。
壳体通常为圆筒形，内部装有平行排列的管束，管束两端固定在管板上。
流体通过管内（管程）和管外（壳程）进行热交换。
热量传递：冷热两种流体分别在管程和壳程中流动，热量通过管壁从高温流体传递给低温流体。
一种流体在管内流动（管程流体），另一种流体在管外，即壳体内流动（壳程流体）。
热量传递遵循热力学第二定律，从高温区自发流向低温区。
强化传热：为了提高传热效率，壳程内常设置折流板，迫使壳程流体多次改变方向，增加流体湍流程度，从而提高传热系数。
管束的排列（如等边三角形或正方形）也会影响传热效率和清洁维护的便利性。
设计要点：流体选择：根据工艺要求决定哪种流体走管程，哪种走壳程。
一般而言，易结垢或腐蚀性的流体走管程便于清洗和更换管束。
材料选择：根据流体的性质（如温度、压力、腐蚀性）选择合适的材料，如不锈钢、碳钢、铜合金等，以确保换热器的耐用性和安全性。
热负荷计算：根据工艺条件计算所需的热负荷，确定换热面积，进而决定管束的数量、长度和直径。
压降考虑：设计时需考虑流体在管程和壳程中的压降，确保泵送能耗合理，避免因压降过大导致系统运行不稳定。
结构设计：包括管板的设计（固定管束的方式）、壳体厚度设计、支撑和悬挂结构设计等，以保证换热器的机械强度和稳定性。
清洗与维护：设计时应考虑换热器的可维护性，如管束的可拆卸性，以及便于清洗壳程内部的结构设计。
综上所述，管壳式换热器的设计是一个综合考虑热工性能、机械强度、材料选择、经济性和可维护性的复杂过程，需要精确的计算和细致的工程设计。
管壳式换热器ppt课件
类型与结构
类型
根据结构特点和使用要求，管壳式换热器可分为固定管板式 、浮头式、U形管式、填料函式等类型。
结构
主要由壳体、管束、管板、封头等组成，其中管束是换热器 的核心部件，通过两端固定在管板上，与壳体形成封闭空间 。
02
管壳式换热器的工作原理
传热原理
热传导
管壳式换热器中的传热过程主要 以热传导为主，热量从高温介质 传递到低温介质，通过管壁和壳
适用范围与限制
适用范围
管壳式换热器适用于高温高压的工况， 以及需要承受较大压力和温度变化的场 合。此外，由于其结构简单、可靠性强 ，管壳式换热器也常用于工业生产中的 加热、冷却和冷凝等操作。
VS
限制
管壳式换热器的传热效率较低，因此不适 用于需要高效传热的场合。此外，由于其 体积较大，管壳式换热器也不适用于空间 受限的场合。
在石油化工领域，管壳式换热器的优点包括高可靠性、耐高温高压、良好的热效 率以及适应性强等，使其成为该领域不可或缺的设备之一。
能源工业领域
能源工业是另一个管壳式换热器得到广泛应用的重要领域。在火力发电、核能发电、水力发电等过程中，管壳式换热器都扮 演着重要的角色。
在能源工业中，管壳式换热器被用于加热和冷却各种流体，如水、蒸汽、油等，以实现能量的转换和回收。其高效可靠的运 行对于提高能源利用效率和降低能源成本具有重要的作用。
维护方便
管壳式换热器的结构简单，拆装方便，便于进行维修和清 洗。
缺点
01
02
03
传热效率较低
相比于其他类型的换热器 ，管壳式换热器的传热效 率相对较低。这是由于其 结构特点所决定的。
体积较大
管壳式换热器的体积较大 ，需要占用较多的空间。
热交换器原理与设计第2章 管壳式热交换器
☆旁路挡板可减小管束外环间隙的短路，用它增加阻力，迫 使大部分流体通过管束进行热交换。其厚度一般与折流板厚 度相同，将它嵌入折流板槽内，并点焊在每块折流板上。
弓形
圆盘形
管板
折流板
单壳程水平圆缺形折流板管壳式换热器流体在壳内的流动
管板
圆盘形折流板
单壳程圆盘形折流板管壳式换热器流体在壳内的流动
(a) 缺口上下交替排列
(b) 缺口左右交替排列
图2.17 弓形折流板的排列
(a)
(b) 正常
(c)
图2.18 缺口高度及板间距对流动的影响
(a) 缺口高度过小，板间距过大
4 (丁字形)
6
2.1.5 纵向隔板、折流板和支持板
☆为提高流体流速和湍流程度，强化壳程流体 传热，在壳程常装设纵向隔板或折流板。
☆折流板除使流体横过管束流动外，还有支撑 管束、防止管束振动和弯曲的作用。
☆折流板常用形式有：弓形、盘环形 (或称圆 盘－圆环形)。弓形折流板有 单弓形、双弓形和三弓形三种。
TB,out TA,in (tube side)
U形管式：将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块
管板上，弯曲端不加固定。 换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。 只有一块管板，结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳 侧便于清洗，但管内清洗困难，管内介质必须清洁且不易 结垢。 壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程。
无法作准确预测和计算， 可靠方法是实际测量。
管壳式换热器(列管式换热器)
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
3）、相关标准图
05R103 热交换站工程设计施工图集
01S122-1～10水加热器选用及安装
③ 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。
非金属材料换热器 化工生产中强腐蚀性流体的换热，需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金属材料制作管壳式换热器。这类换热器的换热性能较差，只用于压力低、振动小、温度较低的场合。
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管壳式换热器类型
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：
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。
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4、执行标准
1）、产品标准
《管壳式换热器》GB151-1999
《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
流道的选择 进行换热的冷热两流体，按以下原则选择流道：①不洁净和易结垢流体宜走管程，因管内清洗较方便；②腐蚀性流体宜走管程，以免管束与壳体同时受腐蚀；③压力高的流体宜走管程，以免壳体承受压力；④饱和蒸汽宜走壳程，因蒸汽冷凝传热分系数与流速无关,且冷凝液容易排出；⑤若两流体温度差较大,选用固定管板式换热器时，宜使传热分系数大的流体走壳程，以减小热应力。
管壳式换热器工艺流程
管壳式换热器工艺流程
《管壳式换热器工艺流程》
管壳式换热器是一种常见的换热设备，通常用于工业生产中的热交换过程。
它通过管壁将热量从一种流体传递到另一种流体，实现能量的转移和利用。
下面将介绍管壳式换热器的工艺流程。
1. 设计和选型
首先，根据使用场合的需要和工艺要求，对管壳式换热器进行设计和选型。
需要考虑的因素包括换热面积、流体流速、温度和压力范围等。
选择合适的材料和类型的管壳式换热器，以满足工艺需求。
2. 安装和连接
在确认好选型和设计后，进行管壳式换热器的安装和连接工作。
这包括确定换热器的位置、固定方式、管道连接和密封。
确保安装的牢固和连接的可靠，以避免漏气或渗漏。
3. 启动和调试
安装完成后，对管壳式换热器进行启动和调试。
包括通水测试、检查管道和阀门的开闭情况、调整流体流量和温度等。
确保换热器的正常运行和性能稳定。
4. 运行和监测
一旦启动和调试完成，管壳式换热器即可投入正常运行。
在运行过程中需要不断监测换热器的工况和性能，包括流体温度、压力、流量等数据。
及时发现并处理异常情况，确保换热效果
和生产安全。
5. 维护和维修
管壳式换热器作为关键设备，在使用过程中需要进行定期的维护和维修。
包括清洗管道和换热器表面、更换损坏的零部件、检查密封性能和进行性能测试等工作。
通过以上工艺流程，管壳式换热器可以正常运行并发挥换热效果，为工业生产提供稳定的热交换服务。
同时，也需要注意定期进行设备的维护和检修，确保长时间稳定的运行。
管壳式换热器换热系数
管壳式换热器换热系数管壳式换热器是一种常见的热交换设备，用于在工业过程中进行热量的传递。
它由壳体、管束和导流板组成。
壳体内流动的流体通过管束进行换热，而壳体外流动的流体通过壳体与管束之间的壳侧进行换热。
换热系数是衡量换热效果的重要指标，它衡量了单位面积内单位温度差下的热量传递量。
换热系数的大小取决于换热器的结构、工况和流体性质等因素。
在管壳式换热器中，流体的性质对换热系数有着重要的影响。
流体的物理性质，包括密度、热导率、粘度等，直接影响到流体内部的对流和传导。
流体的流动方式也会对换热系数产生影响。
在管束内，流体通常是层流流动，而在壳侧，流体往往是湍流流动，湍流流动比层流流动具有更大的传热系数。
此外，流体的温度和压力也会对换热系数产生一定的影响。
壳体的结构也对换热系数有一定的影响。
壳体内的导流板以及管束的布置方式直接影响到流体的流动方式。
流体流动的方式对其内部的传热方式有直接的影响。
在传热表面上形成的边界层速度慢，对流传热系数低，而越往中心区域流速越快，对流传热系数越高。
壳侧流体的流速和管侧流体的流速也会对换热系数产生影响。
当壳侧流体的流速增加时，相同的温差下，壳侧的传热系数也会增加。
而当管侧流体的流速增加时，换热系数也会增加，但增幅相对较小。
因此，在设计管壳式换热器时，通常会通过调整壳侧流体和管侧流体的流速，以提高传热系数。
壳侧流体与管侧流体之间的热传导也会对换热系数产生影响。
当热导率较大的材料作为壳侧流体与热导率较小的材料作为管侧流体接触时，热导率较大的材料会扮演热源的角色，对管侧流体进行传热。
这种情况下，壳侧流体与管侧流体之间的热传导会导致热量的传递，从而提高换热系数。
综上所述，管壳式换热器的换热系数受到多种因素的影响，包括流体的性质、流动方式、壳体的结构、壳侧流体和管侧流体的流速以及壳侧与管侧材料的热导率等因素。
在实际应用中，合理设计和优化这些因素，可以提高换热系数，提高换热器的传热效果。
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（4）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
填料函式密封
缺点：填料处易泄漏。 优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管 间清洗方便 适用场合：4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易 爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。
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。
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
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
壳体及其与管板的连接 在壳程进口接管处常装有防冲板或称缓冲板。
釜式重沸器
类似浮头式、U形管换热器，清洗维修方便，可处理 不清洁，易结垢的介质，并能承受高压、高温.
2.2 管壳式换热器的结构
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.
（3）浮头式换热器
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
浮头结构示意图
图浮7头-4式热浮交头换式器换热器
优点：管内和管间清洗方便，不会产生热应力。 缺点： 结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在操作中 无法检查。 适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易结垢的场合。
进口接管及防冲板的布置
固定管板式中，两端管板均与壳体采用焊接连接，管 板兼作法兰用。
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。
管板与壳体连接结构
折流板
作用：流体反复地改变方向作错流流动或其他形式的 流动，并可调节折流板间距以获得适宜流速，提高 传热效率。另外，支撑管束的作用。
分类： 常用折流板有弓形和圆盘-圆环形两种，弓形的有
单弓形、双弓形及三弓形，单弓形和双弓形流板
折流板缺口尺寸
折流板的固定 通过拉杆和定距管来实现。
拉杆结构
折流杆换热器
折流板使流体横掠管束，在增强传热的同时， 也会引起流体的诱导振动。
换热管及其在管板上的排列 等边三角形，同心圆法，正方形法
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.
一边与流向垂直，在相同管板面积上管数排列最多， 传热系数较高（与正方形排列比），节约管板面积.
换热管间不宜清洗，适用于不结垢护着可用化学方 法清洗以及允许压降较高的工况。
距管；17—拉杆；18—支座；19—垫片；20、21—螺栓、螺母
优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力， 造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵 管或更换。
缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能 产生较大的热应力。
适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程 需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的 场合。 为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性 元件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。
料30%-50%
螺旋槽
主要用于强化管内气体或液体的传热，强化管内液 体的沸腾或管内外蒸气的冷凝，管内传热系数为光管 传热系数的1.5-2.0倍；管外传热系数为光管传热系数 的1.5倍.
缩放管
波纹管
波纹管优点 既强化管内，又强化管外，结构特点：波形 变化，管壁薄，小于1mm. 传热系数较光管高2~3倍，波纹管换热器具 有传热效率高，不易结垢，热补偿能力强.
换热管
构成换热器的传热面.碳钢、合金钢、铜、塑料、 石墨材料。
在管壳式热交换器使用各种各样的管子，大部分 为直管和U形管。
一般情况下使用光管，当壳侧的传热系数比管侧 低时，如壳内为高粘度液体，气体，蒸汽时，使用 低翅管加强换热。
在另外一些特定情况下，选用双层管
横纹槽管
双面强化管，内表面环形凸肋，外表面环形凹肋. 管内换热系数为光管换热系数的2~3倍； 管外纵流条件下，管外传热系数为光管的1.6倍. 传递热量相同，泵功率相同，取代光管，节约材
一边与流向平行，特点皆于等边三角形与正 方形排列之间，不宜用于卧式冷凝器底部， 换热管外表面的冷凝液膜削弱传热.
最不紧凑，便于机械清洗，用于需要将管束 抽出清洗的换热器，如浮头式换热器中。
对比正方形排列，板间距相同的情况下，流 通面积比正方形小，有利于流速提高.
多种排列方式组合 p45
第二章 管壳式热交换器
间壁式热交换器
管式热交换器 管壳式、套管式、螺旋管式等
板式热交换器 延伸表面热交换器 蓄热式热交换器
管壳式换热器
2.1 管壳式换热器的分类 基本类型 固定管板式换热器 U形管式换热器 浮头式换热器 填料函式换热器
（1）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
组合排列与转角排列
换热管中心距
定义：管板上两管子的中心线距离。 涉及清洗，固定方法。
确定方法： 换热管中心距不小于1.25倍管外径。
布管限定圆
用来决定壳体内管束的大小。
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。
胀接 胀接适用于换热管为碳钢，管板为碳钢或
图7-3带膨带胀补节偿的器固的定固管定板管式板换式热换器热器
（2） 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
U形管式换热器
图U型7-管6 式U换形热管器式换热器
优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。 缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。 适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、 腐蚀性大的物料。