管壳式换热器设计PPT演示文稿

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一、 概述
1.1 换热器的应用
使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热 设备。它是化工、炼油、动力、食品、轻工及其它
许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂 中，换热设备的投资约占总投资的10%-20%。
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量
由温度较高的液体传递给温度较低的流体，使流体
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1.3.1.1.2 缺点： 1）不适用于换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差很大的场
合，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；（为了减少 热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件．如： 设置膨胀节．来吸收热膨胀差） 2）壳程无法机械清洗，不适用于壳程结垢的场合； 3）管子腐蚀后造成连同壳体报废，壳体部件寿命决定于 管子寿命，故设备寿命相对较低。 1.3.1.1.3 适用的场合： 1）设备需要尽少使用法兰密封面的场合； 2）管壳程金属温差不是很大的场合； 3）壳程流体清洁，无需经常抽出管束清洗的场合。
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1.2 换热设备分类及其特点
在工业生产中由于用途、工作条件和物料的不同,出现了 各种不同形式和结构的换热设备. 1.2.1 按作用原理或传热方式分类 1.2.1.1 直接接触式换热器:
这类换热器又称为混合式换热器,如我们公司凉水塔,它是利 用冷、热流体直接接触面积，以达到充分换热，在设备中常 放置填料和栅板。 1.2.1.2 蓄热式换热器:
1.2.1.3.1 间壁式换热器分类 管式换热器、板式换热器及其它形式的换热器。
管式换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热 管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热 器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。
其中管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。 它占换热器总量的90%。它是典型的间壁式换热器.
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1.3 管壳式换热器介绍 管壳式换热器具有可靠性高，适应性广泛等优点，在各工
业领域中得到最为广泛在应用。 1.3.1 基本类型 根据管壳式换热器的结构特点,可分为固定管板式、浮
头式、U形管式、填料函式和釜式沸器五类,如图示。 1.3.1.1 固定管板式换热器 固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。 1.3.1.1.1 优点： 1）传热面积比浮头式换热器大20%-30%； 2）旁路漏流较水； 3）锻件使用较少； 4）没有内漏。
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1.3.1.3 U形管式换热器
U形换热器的典型结构如图。这种换热器的结构特点是， 只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在 同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管 有温差时，不会产生热应力。
由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最 内层管层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形 式成短路，对传热不利。当管子泄漏损坏时，只有管束外 围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只 能堵死，而坏一根U形相当于坏两根管，报废率较高。
1.2.1.3 间壁式换热器 这类换热器又称为表面式换热器。它是利用间壁（固体壁
面Hale Waihona Puke 将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量 由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器 是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样， 如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。
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1.2.1.3 间壁式换热器
温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上
的需要。此外，换热设备也有回收余热、废热特别
是低位热能的有效装置。如：转化器夹套冷却水因 带走设备的反应热后使其从进入时的温度60-80℃ 上升到近100 ℃，从夹套流出的热水进入一个冷凝 器，加热工业水，从而提高热能的总利用率，降低 燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。
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1.3.1.3.1 优点： １）管束可抽出来机械清洗； ２）壳体与管壁不受温差限制； ３）可在高温、高压下工作，一般适用于T≤500℃，P ≤10MPa; 4)可用于壳程结垢比较严重的场合; 5)可用于管程易腐蚀场合. 1.3.1.3.2 缺点: 1)在管子的U型处易冲蚀,应控制管内流速; 2)管程不适用于结垢较重的场合; 3)因死区较大,只适用于内导流筒; 4)单管程换热器不适用; 1.3.1.3.3 可用的场合: 1)管程走清洁流体; 2)管程压力特别高; 3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法满
≤6.4MPa;
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4)可用于结垢比较严重的场合; 5)可用于管程腐蚀场合. 1.3.1.2.2 缺点: 1)浮头端易发生内漏; 2)金属材料耗量大,成本高20%; 3)结构复杂.。 1.3.1.2.3 可用的场合： 1）管壳程金属温差很大场合； 2）壳程介质易结垢要求经常清洗的场合；
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1.3.1.2 浮头式换热器
浮头式换热器的典型结构见图示，两端管板中只有一端与 壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头 由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可 从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会 主生热应力。
浮头式换热器的特点： 1.3.1.2.1 优点： 1)管束可以抽出，以方便清洗管程、壳程； 2)壳程壁与管壁不受温差限制； 3)可在高温、高压下工作，一般温度T≤450℃，P
这类换热器又称为回热换热器,它是借助于固体(如固体 填料或多孔性格)构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触, 把热量从热流体传递给冷流体的换热器.。在换热器内首先由 热流体通过，把热量积蓄起来，然后由冷流体通过。
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蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面大，故 较适合用于气-气热交换的场合。如：空气预热器。
管壳式换热器的设计
一、概述
1.1 换热器的应用 1.2 换热器的分类及其特点 1.3 管壳式换热器的基本介绍
二、管壳式换热器设计参数、材料的确定
2.1 设计参数的确定 2.2 材料的选择
三、管板厚度的确定 四、管壳式换热器结构设计
4.1 换热管与管板连接结构 4.2 防冲板与导流筒的设置 4.3 折流板与支持板 4.4 拉杆和定距管 4.5 管板结构设计 4.6 换热管