填料函式换热器
化工装备技术专业《实训：填料函式换热器拆装与检验》
实训：填料函式换热器拆装与检验【任务描述】按照压力试验的要求，采用合理的方法、步骤对填料函式换热器做耐压检验。
【任务指导】设备制造过程中的检验，包括原材料的检验、工序间的检验及压力试验，具体内容如下：〔1〕原材料和设备零件尺寸和几何形状的检验；〔2〕原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验、金相组织检验，总称为破坏试验；〔3〕原材料和焊缝缺陷的检验，其检验方法是无损检测，包括：in然后对所有焊接接头和连接部位进行初次泄漏检查，如有泄漏，修补后重新试验；初次泄漏检查合格后，再继续缓慢升压至规定试验压力的50%，其后按每级为规定试验压力的lO%的级差逐级增至规定的试验压力，保压lOmin后，将压力降至规定试验压力的87%，并保持足够长的时间，再次进行泄漏检查，如有泄漏，修补后再按上述规定重新试验。
〔11〕气密性试验：设备液压试验合格前方可进行气密性试验，试验压力应按GB150-2021中的规定进行；试验时压力应缓慢上升，到达规定试验压力后保压10min，然后降至设计压力，对所有焊接接头和连接部位进行泄漏检查，小型设备亦可浸入水中检查，如有泄漏，修补后重新进行液压试验和气密性试验；可与用户商量后直接进行气密性试验的压力，可以最高操作压力为准，具体升压步骤按上述规定。
全部试压合格后，连接进出口管道与阀门，装上各种现场仪表，假设设备连续运行24h未发现任何问题，并根据各现场记录数据进行核算，满足了生产需要，即可交付使用。
1．筒体的制造要求折流板与壳体内壁间的装配间隙比拟小，所以壳体的制造精度要求较高，如表1所示。
表 1 筒体内径和椭圆允许偏差 mm筒体的不直度的值不得超过筒体长度的1/1000，当筒体长度L≤6m时，其值不大于；当筒体长度L≥6m时，其值不大于8mm。
直线度检查应通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0°、90°、180°、270°四个部位分别进行测量。
化工设备机械基础试题库(附参考答案)
化工设备机械基础试题库（附参考答案）一、单选题（共10题，每题1分，共10分）1、设计一容器，已知计算厚度8.5mm,腐蚀裕量1Omnb钢板负偏差0.3mm,其筒体名义厚度6n=（）mmA、11B、9.8C、10D、9.5正确答案：C2、填料塔中安装在填料层的底部,作用是防止填料穿过其而落下、支承操作时填料层的重量、保证足够的开孔率、使气液两相能自由通过的是（）A、填料的支承装置B、填料C、液体分布器D、填料限位器正确答案：A3、设计一容器，若工作压力为2MPa,若容器顶部装有爆破片，则其计算压力PC=（）MPaoA、2.30B、3.00C、3.25D、3.50正确答案：D4、一内压容器，计算压力为0.85MPa,设计温度为50℃；圆筒内径Di=1200mm,对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质无毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K≤0.1mm∕a,设计寿命B=20年。
采用Q235-C作为圆筒材料，钢板厚度为3"16mm时，Q235-C的[o]t=120MPa,查GB/T3274,钢板为7.5~25mm时∖C1=0.8mmo则设计厚度为（）mm。
（注:计算结果小数点后保留两位）A、5.02B、7.02C、5.20D、6.205、有关TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》适用的压力说法正确的是：（）A、工作压力大于IMPaB、工作压力大于等于IMPaC、工作压力大于等于0.IMPaD、工作压力大于0.01MPa正确答案：C6、设计一容器，已知计算厚度8.5mm,腐蚀裕量1.0mm,钢板负偏差0.3mm,其筒体有效厚度δ=（）mmeA、9.8B、10C、9.5D、8.7正确答案：D7、直径较大的板式塔,为便于制造、安装、检修，可将塔盘板分成数块,通过（）送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支承件上。
A、接管B、检查孔C、手孔D、人孔正确答案：D8、填料塔中将液相加料及回流液均匀地分布到填料表面的是（）A、填料限位器B、填料的支承装置C、填料D、液体分布器正确答案：D9、常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器：（）A、直接接触式换热器B、间壁式换热器C、中间载热体式换热器D、蓄热式换热器10、球壳的中径D为60Omnb壁厚为8ι≡ι其第一曲率半径为（）mm°A、296B、300C、304D、8正确答案：B二、判断题（共90题，每题1分，共90分）1、浮头式换热器中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。
填料函式换热器结构
填料函式换热器结构填料式换热器是一种常用于化工、石油、制药等行业的换热设备，其结构简单而有效。
它通过填充物的作用，增加了换热器的传热面积，提高了换热效率。
填料式换热器的结构主要包括壳体、填料层和内部管束。
壳体通常由金属材料制成，具有良好的强度和耐腐蚀性，可以承受高温、高压的工况要求。
填料层位于壳体内，填充了各种形状的填料物质，如金属丝网、塑料丝网、金属球等。
填料物质的选择要根据具体的工艺要求和介质性质来确定，以达到最佳的传热效果。
内部管束是填料式换热器的关键组成部分，它由一系列的管子组成，通常呈平行排列。
管子的直径、壁厚和材料的选择也是根据工艺要求来确定的。
这些管子与填料层相连，通过填料层的传导和对流作用，实现介质之间的热量传递。
填料层的存在使得换热面积大大增加，从而提高了传热效率。
填料式换热器的工作原理是通过介质在填料层中的流动，使得热量从一个介质传递到另一个介质。
热量可以通过填料层内的传导和对流传递，也可以通过填料层外的辐射传递。
填料层的存在不仅增加了传热面积，还可以增加流体之间的湿度、速度和流动路径的变化，从而进一步提高传热效果。
填料式换热器由于其简单、有效的结构，被广泛应用于化工、石油、制药等行业。
它不仅可以用于不同介质之间的换热，还可以用于气体与液体之间的热交换。
填料层的存在使得热量传递更加均匀，减少了局部温度的差异，提高了设备的安全性。
同时，填料式换热器的维护保养也相对简单，更换填料也比较容易。
总之，填料式换热器以其简单、有效的结构，成为化工、石油、制药等行业中不可或缺的换热设备。
其结构包括壳体、填料层和内部管束，通过填料的存在，增加了传热面积，提高了换热效率。
填料式换热器的应用将为工业生产提供更加高效、安全的换热解决方案。
1化工原理课程设计(换热器)解析
一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、煤油：入口温度140℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于1×105Pa。
4、每年按330天计，每天24小时连续运行。
三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：114000吨/年煤油五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。
2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸设计。
3、设计结果概要或设计结果一览表。
4、设备简图（要求按比例画出主要结构及尺寸）。
5、对本设计的评述及有关问题的讨论。
第1章设计概述1、1热量传递的概念与意义[1](205)1、1、1 传热的概念所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。
由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。
1、1、2 传热的意义化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量，又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。
所以传热是最常见的重要单元操作之一。
无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。
此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。
归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。
②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。
1、2 换热器的概念与意义[2]1、2、1 换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体则温度较低，吸收热量。
填料函式板壳换热器的研究及设计
节能减耗已成为当今诸多领域备受关注的核心，因此提高现有能源利用率与构思节约型能源的新理念成为了人们目前所研究的主向。
冷换设备是借助流体间存在的温差来完成能量传递的一种设备，换热器不仅被作为应用广泛、节能低耗的主要冷换设备之一，而且被普遍应用于石油、化工、动力、冶金、制冷等带动国民经济不断进步的各行各业中，尤其在现代石油炼化企业装置中,换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%~45%。
一、管程板型结构选择板式换热器是目前工业生产中所普遍使用的间壁式换热器，因冷、热流体彼此之间互不接触和渗透混合这一特性使其成为一种使用广泛、需求量大的换热装备。
换热板是板壳式换热器的核心部件，板片表面冲压的形状与几何尺寸决定其传热与流阻性能。
凸起状板表面结构是通过凹凸状球形突起部分按照一定分布规律排列而成的，其传热机理为突起部分产生漩涡，对流体起增强涡流的作用。
波纹板表面结构是通过不同形状的波纹按照一定分布规律使流体流向与波纹垂直或呈一定的倾斜角度，其传热机理为流体经由曲折波纹状流道会改变流向进而产生二次流动，促使扰流程度增强。
通过对千鸟格波纹板、蜂窝形波纹板与鼓泡形波纹板三者的流质模型进行传热模拟分析得出填料函式板壳换热器管程板型选择的是千鸟格结构。
1.壳程折流板结构设计换热器的强化传热通常指在单位时间内对热交换有影响的要素进行改进，主要是从管程的管型变化与壳程的支撑结构两个方面来进行改进，如果传热效率提升10%，那么设备的能量利用率将提高2%。
壳程的强化传热方法主要是采用不同型式折流板的支撑结构来改变壳程流体的流动状态进而影响壳程的传热效率与压降。
诸如螺旋折流板、螺旋叶片折流板、曲面弓形折流板、双壳程折流杆等。
这些结构的优点是尽量遏制形成死区和滞留区，减少壳程的横向流使其呈纵向流动状态。
下面将会对这几种结构的特点与性能进行一定的分析。
2.浮动管板端填料函密封结构优化目前换热器的应用场合大部分处于高温高压环境中，为了缓解或消除板束因管壳程温差产生的热应力而导致的易开裂情况，在换热器的创新改革上应选取合适的密封结构。
管式换热器的失效原因分析及解决办法
管式换热器的失效原因分析及解决办法摘要：化工业作为我国发展的重要推动产业，近年来我国化工行业技术水平不断提升。
作为化工行业生产过程中极为重要的换热设备，管式换热器在化工厂中的应用范围十分广泛，但由于管式换热器材料上的差异，加之由于制作过程中的不合理及其多种因素的作用下，导致管式换热器很容易出现失效的情况，对其运行稳定性、安全性造成了负面影响。
基于此，本文针对管式换热机的失效原因进行研究，同时提出针对性的合理化解决措施，从而为相关从业人员给予理论参考依据，保证管式换热器的稳定运行。
关键词：管式换热器；失效；解决措施管式换热器作为化工行业生产过程中最为重要的设备，其结构相对来说较为紧凑，且对于材料并无太高要求，因此是化工生产中主要的换热设备。
管式换热器的应用功能主要是对不同介质的气体或者液体进行换热，由于大部分换热介质都具有腐蚀性，在实际应用中经常会出现管束泄漏、腐蚀或者堵管的现象，严重影响换热器设备的正常运行。
本文针对不同结构的管式换热器进行阐述，同时针对这几种常见问题给予维修建议，以此为相关从业人员提供参考依据，提升管式换热器维修质量，保障其安全、稳定的运行。
一、管式换热器的形式及结构（一）固定管板式换热器针对固定管板式换热器在安装过程中普遍会利用焊接方式进行安装，这种结构的换热器两端管板及壳体相互连接，且其内部存在诸多紧密的排管，但相对来说，固定管板式换热器的结构较为简易，在这种换热器的壳测流动中设有折流板，管程为偶数倍且旁路小，因此固定管板式换热器内部中的各个排管都可以进行清洁，同时成本较低，经济效益较高。
（二）U型管式换热器U型管式换热器顾名思义就是将管子制作成U型，同时具备一个管板。
在U型管式换热器的结构中，管子两端是固定在相同的管板上，且此种换热器的壳体同管体相对分离，并不在一起，因此管束之间并不会发生热应力，其热补偿性能较高，管程也是较长的双管程[2]。
U型管式换热器可以承受外部环境中所造成的较大压力，在运行过程中也具备较快的流速以及较高的传热性能，因此U性管式换热器普遍应用在高温高压的环境中。
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
填料函式热交换器填料函计算
填料函式热交换器填料函计算作者：李化锦刘莹来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第12期摘要：随着密封技术的发展，越来越多的新型密封元件使用在化工设备上，然而标准上并没有相关密封元件的密封计算，本文主要阐述填料函式热交换器中填料函的结构设计及强度校核。
关键词：填料函式热交换器；填料函；结构设计；强度校核1 前言GB/T 151-2014《热交换器》中表6-35（填料函的连接尺寸）中有填料函、填料压盖及连接件的尺寸推荐，但标准中并没有填料函的强度校核计算。
本文主要阐述使用不同填料时填料函的强度校核思路及方法，并简述柔性盘根填料填料函强度校核思路，以及O形圈填料密封原理及填料函设计校核。
2 柔性盘根用填料函强度校核柔性盘根用填料函的结构见（图一），尺寸可参考GB/T 151-2014《热交换器》中表6-35（填料函的连接尺寸）。
柔性填料密封原理：当拧紧压盖螺栓或螺柱时，柔性填料受轴向压紧力作用，柔性填料产生弹性变形（沿径向扩张），贴紧管板裙表面及填料函壁，由于管板裙及填料函壁光洁度问题，柔性填料不能在整个密封区域全部接触，从而管板裙、填料函壁与柔性填料相对运动时凸起的接触部分与凹入的非接触部分便形成了微小的不规则的迷宫，造成壳程介质的节流减压，即所谓的柔性填料的“迷宫效应”，使介质沿轴向的流动受到阻碍，因此被密封，即柔性填料底部的径向应力不小于壳程介质的计算压力P。
保证柔性填料密封所需要的填料压盖压力按下面公式计算：β—系数，β=4（f1K1d+ f2K2D）/（D2-d2）；f1 ，f2 ——柔性盘根填料与管板裙和填料函壁的摩擦系数，可认为f1=f2；K1，K2 ——柔性盘根填料与管板裙和填料函壁的侧压系数，对于填料函换热器而言，由于管板裙外径相对于柔性盘根填料尺寸较大，在使用柔性盘根填料时，认为侧压系数K1=K2=K；D—填料函壁内直径，m；d—管板裙外直径，mm；P—壳程侧计算压力，MPa；L—柔性盘根填料密封长度，mm；σg—填料压盖处的轴向压力，N。
填料函式换热器液压实验步骤
填料函式换热器液压实验步骤
填料换热器液压实验步骤如下：
1. 准备工作：
a. 检查填料换热器的安装完整性和密封性。
b. 准备好填料换热器的进出口管道。
c. 准备好实验所需的介质和流量计等仪器设备。
2. 连接系统管道：
a. 将进口管道连接至填料换热器的进口口径。
b. 将出口管道连接至填料换热器的出口口径。
c. 确保管道连接紧密，并检查是否有泄漏。
3. 准备介质：
a. 将实验所需的介质倒入介质容器中。
b. 使用流量计调节介质的流量。
4. 实验操作：
a. 打开填料换热器的进口阀门，调节进口流量。
b. 打开出口阀门，调节出口流量。
c. 根据实验需求，可调节进口和出口的介质温度。
d. 记录进口和出口介质的温度、压力和流量等参数。
5. 实验结束：
a. 关闭进口和出口阀门。
b. 断开介质管道连接。
c. 清洗填料换热器以备下次实验使用。
请注意，具体的实验步骤还需根据实验目的、设备规格和要求进行调整，确保操作安全和实验结果的准确性。
换热器分类
换热器分类换热器种类繁多，若按其传热面的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其他型式换热器。
而管型换热器又可分为管壳式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器；板型换热器可分为板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器、螺旋板式换热器。
其他型式换热器是为了满足一种特殊要求而出现的换热器，如回转式换热器、热管换热器等。
管壳式换热器若按功能命名又可分为冷凝器、加热器、再沸器、蒸发器、过热器等。
以下介绍一些常用的几种换热器。
一、管壳式换热器它由许多管子组成管束，管束构成换热器的传热面。
此类换热器又称为列管式换热器。
换热器的管子固定在管板上，而管板又与外壳联接在一起。
为了增加流体在管外空间的流速，以改善换热器的传热情况，在筒体内间隔安装了许多折流板。
换热器的壳体和两侧管箱上开有流体的进出口，有时还在其上装设有检查孔，为安置仪表用的接口管、排液孔和排气孔等。
在换热器中，一种流体从一侧管箱(称为前管箱)流进管子里，经另一侧管箱(称为后管箱)流出(对奇数单管程换热器)，或绕过管箱，流回进口侧前管箱流出(对偶数单管程换热器)，这条路径称为管程。
另一种流体从筒体上的连接管进出换热器壳体，流经管束外，这条路径称为壳程。
图5-10所示即为二管程、单壳程，工程上称为1-2型换热器(1表示壳程数，2表示管程数)。
管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。
根据其不同的连接与固定方式又可分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式等。
1. 固定管板式换热器固定管板换热器的两端管板，采用焊接方法与壳体连接固定。
这种换热器结构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑。
由于两个管板被换热管互相支攫，与其他管壳式换热器相比，管板最薄，不仅造价低而且每根管子内侧都能进行清洗。
但壳侧清洗较难，不能进行机械清洗，所以宜用于不易结垢的流体。
当管束和壳体之间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，从而发生介质泄漏。
换热器的设计结构与类型
管束分程布置图
管程数 流动顺序 管箱隔板 介质返回 侧隔板 图序 a b c d e f g 1 2
1 2 1 2 3 4 1 4
4
2 3 1 2 4 3 2 5 1 6 3 4
6
2 1 3 4 6 5
每程管数大致相同，温差不超过 ℃ 每程管数大致相同，温差不超过20℃左右为好
流向
44
强度胀
27
1.管板材料 管板材料
力学性能 介质腐蚀性（ 间电位差对腐蚀影响） 介质腐蚀性（及tube-tubesheet间电位差对腐蚀影响） 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， 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； 管板采用压力容器用碳素钢或低合金钢板或锻件制造； 腐蚀性较强时，用不锈钢、 腐蚀性较强时，用不锈钢、铜、铝、钛等材料， 钛等材料， 为经济考虑，采用复合钢板或堆焊衬里。 为经济考虑，采用复合钢板或堆焊衬里。
大管径
粘性大或污浊的流体
22
3.换热管材料 换热管材料
碳素钢 低合金钢 不锈钢 金属材料 铜 铜镍合金 铝合金 钛等
23
石墨 非金属材料 陶瓷 聚四氟乙烯等
4.换热管排列形式及中心距 换热管排列形式及中心距
30° 60°
90°
45°
p
三角形布管多，但不易清洗； 三角形布管多，但不易清洗； 正方形及转角正方形较易清洗
5
基本类型
一、固定管板式换热器 结构
6
双管程固定管板换热器
7
优点
——结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价 结构简单、紧凑、能承受较高的压力， 结构简单 低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。 管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。 ——当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相 当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相 差较大时，壳体和管束中将产生较大的热应力。 差较大时，壳体和管束中将产生较大的热应力。 ——适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行溶 ——适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行溶
八、浮头式及填料函式换热器
八、浮头式及填料函式换热器8.1浮头式及填料函式换热器管板计算8.1.1计算功能本模块计算仅适用于不兼作法兰的管板，其功能包括：1.可以进行管板的强度校核或厚度设计。
当输入管板名义厚度及所有其它参数时，本模块将进行校核计算。
校核计算的结果显示除了给出管板的结论外，不论校核合格与否，都将显示在输入的那组参数下所允许的管板最小厚度。
如果由于输入数据不合理，计算无法继续进行，本模块将中断计算并作出简单提示，让用户修改数据。
本计算所得之厚度为固定端管板厚度，浮动端管板厚度按GB151－98规定取固定端管板一样厚。
2.计算换热管轴向压力并进行校核。
3.计算换热管与管板连接垃脱力并进行校核。
8.1.2输入参数说明图8.1浮头或填函式换热器管板数据输入和计算在单击“参数输入”菜单的“管板数据输入”后首先出现如图8.1所示的输入数据对话框。
该对话框中的数据输入作以下说明：设计压力值应以代数值输入。
管板名义厚度不输入为设计型，反之为校核型。
管壳程腐蚀裕量，壳程侧结构开槽深度及管侧程隔板槽深度不输入，其值为0。
材料名及材料性能数据的输入见4.1.3节。
在计算垫片压紧力作用中心圆直径DG时，未考虑活套法兰情况，并且，若管壳程两边垫片不同，应按不同的垫片数据计算两次管板厚度，取大值。
该页数据输入完以后，用户还必须在下一页“管板设计数据输入（2）”输入换热管数据如图8.2所示，在进行数据输入时需注意以下几点：换热管失稳当量长度LCR按GB151－98图32规定输入。
焊接长度按GB151－98表33规定输入。
胀接长度应符合GB1510－985.8.2.3中a)的规定。
当用户输入的数据不符合上述规定时，程序将会自动进行调整。
材料数据输入参见4.1.3节。
图8.2换热管数据输入8.2浮头盖及钩圈的计算8.2.1计算功能本模块可以进行浮头盖凸形封头的强度校核或厚度设计。
在进行计算时，本模块将根据壳程和管程的不同压力组合分别进行，有四种情况：当P s、P t均为正时，取P t和－P s分别进行内压和外压设计，取大值；当Ps为负，Pt为正时，取－Ps＋Pt和－Ps分别进行内压和外压计算，取大值；当Ps、Pt均为负时，取－Pt和－Ps中的大者进行外压计算；当Ps为正，Pt为负时，取－Ps＋Pt进行外压计算。
填料函式换热器工作原理
填料函式换热器工作原理
换热器是一种用于传递热量的设备，它通过两种流体之间的热交换来实现热量的传递。
具体来说，换热器的工作原理如下：
1. 热传导：换热器中的两种流体通过导热材料分隔，热量可以通过导热材料传递。
2. 对流传热：两种流体分别通过换热器的两侧，流体在换热器内形成对流。
热负荷较大的一侧的流体（通常为物质温度较高的一侧）将热量传递给热负荷较小的一侧的流体（通常为物质温度较低的一侧）。
3. 热交换：在对流传热过程中，两种流体之间形成一个热交换界面，热量通过此界面传递。
4. 热平衡：当两种流体之间的温度差异减小到接近零时，热平衡达到，并且热量不再传递。
总之，换热器通过导热材料分隔两种流体，实现热量的传递。
在流体之间形成的交换界面上，通过对流传热使热量从高温一侧传递到低温一侧，最终使得两种流体的温度趋于平衡。
换热器的工作原理基于热传导和对流传热的物理原理。
填料函式换热器检修规程
填料函式换热器检修规程1总则1.1工艺流程简介换热器的主要工作介质为转化气、循环水,利用循环水走管程,降低走壳程的转化气的温度.甲醇装置共有:填料函式换热器四台，其作用是:降低压缩机出口介质的温度,使喘振线内的介质回到压机入口时温度能满足制钉机要求.1.2设备结构:填料式换热器主要有外壳、管束、管板、封头等部件组成。
在圆筒形外壳内，装入平行管束，管束两端用焊接或胀焊的方法固定在管板上，一块管板与壳体管箱用螺栓紧固在一起,称之为固定管板.另一块管板通过螺栓与管箱连接其与壳体之间通过填料密封与壳体不联接,可以相对壳体在热胀冷缩的作用下自由移动,称之为活动管板.2设备维护2.1日常维护2.1.1操作人员必须严格执行工艺操作规程，控制工艺运行参数，精心维护，严禁超温、超压、超负荷。
检查换热器运行中的声音、压力、温度、流量计、泄漏、介质、基础支架、保温层、振动、仪表灵敏度等。
2.1.2定期检查蝶阀、填料、法兰等密封情况。
如有泄漏立即处理。
2.1.3按巡检制度要求，定时定点检查安全阀、压力表是否灵活好用。
2.2定期维护对压力容器按国标规定定期检验，对附属设备如压力表、液位计、安全阀定期检验、检查、修补设备防腐保温。
2.3检修周期和检修内容2.3.1检修周期检修类别中修大修检修周期(年)2 62.3.2.检修内容2.3.2.1中修内容2.3.2.1.1处理换热器运行中所发现的问题(包括:跑、冒、滴、漏)2.3.2.1.2清理管层、壳层的污垢、疏通列管，给壳程冲压试漏。
2.3.2.1.3检查校验安全阀、压力表、温度计。
2.3.2.1.4检查换热构件的损坏情况，并进行修复。
2.3.2.1.5检查各密封面及密封垫，必要时更换。
2.3.2.1.6检查设备基础有无开裂、下沉，检查紧固基础螺栓。
2.3.2.1.7检查修补设备的防腐保温。
2.3.2.1.8更换密封填料。
2.3.2.2大修内容2.3.2.2.1包括中修的所有内容2.3.2.2.2对换热管进行涡流检验。
填料函式换热器
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2．换热器大修主要内容 （1）抽芯，使用专用抽芯机将管束从壳体 里抽出； （2）管壳程清洗 （3）管束装回； （4）当管束堵管数达到单程管子10%以 上时，管束应进行更新。
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（二）换热器检查 （1）壳体检查； （2）泄露检查； （三）管壳式换热器试压 浮头式换热器全过程试压分三程进行。 第一程，固定管板、浮动管板与管子连接 口的试压；第二程，管箱及浮头试压；第 三程，壳体和外头盖试压。
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2.主要防振措施 （1）降低流体在壳程的流速。 （2）提高管子的固有频率，最有效的方 法是减小跨距。 （3）改变折流板的型式，以改变换热管 的支承状况。
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二、管壳式换热器的检修 （一）换热器检修内容 1.换热器小修主要内容 （1）清扫管程内部及头部积垢； （2）通过试压找出泄露的管子和管口； （3）对泄露的管子进行补胀、补焊，或用锥形 堵头堵死； （4）对管束进行试压。
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管壳式换热器
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板面式换热器
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第二节 管壳式换热器
一、管壳式换热器的类型及特点 1.固定管板式换热器 结构特点：两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端 固定在管板上。 固定管板式换热器的优点：结构简单、紧凑，在相同 的壳体直径内，排管数量多；每根换热管都可以进行更换， 管内清洗方便。缺点：壳程不能进行机械清洗；换热管与 壳体温差较大时，产生温差应力。 固定管板式换热器适用于壳程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。
第三节 板面式换热器简介
板式、板翅式、螺旋板式以及伞板换热器等， 都属于传热面用板做成的板面式换热器，它们不 同于传热面用管做成的管式换热器。 （一）螺旋板式换热器 1.螺旋板式换热器在工业中的主要应用 螺旋板式换热器具有体积小、效率高、制造简 单、成本较低能进行低温差热交换等优点，近年 来在各行业中应用日趋广泛。
填料函式换热器维修方法
填料函式换热器
一.认识填料函式换热器
填料函式换热器和浮头式换热器很相似，只是浮动管板一端与壳体之间采用填料函密封，这种换热器管束管束可以从壳体内抽出，管内，管件，都能进行清洗，维修方便。
也可自由伸缩，无温差应力，具有浮头式的优点且结构较浮头式简单，制造方便，易于检查清洗，填料函处泄露能及时发现，但壳程内介质有外漏的可能。
特别是对腐蚀严重，温差较大而经常要更换管束的冷却器，采用填料函式比浮头式和固定管板式更为优越；但由于填料密封性所限，不适用于壳程流体易挥发，易燃，易爆，及有毒的情况，目前所使用的填料函式换热器直径大多在700mm以下，大直径的用的很少，尤其在操作压力及温度较高的条件下采用更少。
二．填料函式换热器的日常维护和故障处理
填料函式换热器的日常维护和故障处理与浮头换热器相同，要定期进行检查，检验，日常操作应特别注意防止温度，压力波动，并保证压力稳定，绝不允许超压运行。
在开停工进行扫线时尤其要注意填料处是否有泄漏，还要注意温度不能超标，否则，在高温下填料长期受热就会长生塑形变形而导致密封失效，产生外漏，所以要定期及时更换填料。
填料函式换热器常见的故障与处理。
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管子与管板焊接连接
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（3）胀焊结合
胀焊结合适用于密封性能较高及有间隙腐蚀的场合，以 及承受振动或疲劳载荷的场合。这种结构按加工工艺过程 有先胀后焊和先焊后胀两种型式。 特点：先胀后焊使管壁紧贴于管板孔壁上，防止焊接后
再胀管引起焊缝产生裂纹；但在胀管时使用的润滑油可能
进入接头的缝隙中，影响焊缝质量。先焊后胀能防止油污 对焊缝质量的影响，但先焊后胀有时会使焊缝受到损坏。
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板式换热器的结构特点：传热效率高，比管壳 式换热器高２倍以上；使用安全可靠；占地小， 易维护；很容易改变换热面积或流程组合；有利 于低温热源的利用；阻力损失小；冷却水量小； 垫圈常需要拆卸和清洗，故泄露的可能性大；投 资效率低；不易处理有悬浮物的物料；使用温度 不能很高，处理量也相对较小。
3.管板与壳体、管箱的连接方式
（1）管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接。
（2）管板直接与壳体圆筒和管箱圆筒形成整体
结构。
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（三）管箱结构
管箱的作用是把管道中来的流体均匀分布到
各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换
热器。管箱的结构与换热器是否需要清洗，是否
需要分程有关。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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三、换热器的清洗 1.机械清洗法 （1）手工清洗法； （2）风力与电动工具法； （3）球胶清洗； （4）喷砂除垢法； （5）液流和高压水射流除垢； （6）高压喷射干冰除垢。 2.化学清洗法 （1）溶剂法； （2）表面活性剂清洗法； （3）酸洗除垢法。
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（二）板式换热器
1.板式换热器在工业中的应用 2．板式换热器的结构 板式换热器是由很多波纹形或其他型式突出物的传热板， 按一定间隔，通过垫片压紧而成的。主要由板片、密封垫片、 压紧板、轴等零部件组成。板片组装时，A片和B片交错排列。 各板之间形成狭窄的网形流道。板片上的四角有4个孔，形 成了介质的分配管和汇集管。密封垫片把冷、热两流体密封 在换热器内，同时又合理地将冷、热两介质分开不致混合， 在许多通道里面，冷、热介质分别流入各个通道，可以逆流， 也可以并流，在流动过程中，两种介质通过板片换热。
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（三）板翅式换热器 1.板翅式换热器在工业中的应用 2.板翅式换热器的基本结构 板翅式换热器的板束是由翅片、隔板和封条三 部分组成。在相邻的两隔板之间放置翅片及封条， 组成夹层，称为通道。将这样的夹层根据介质的 不同流动方式叠置起来焊成整体，即组成板束 （或称芯体）。
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３.板翅式换热器的结构特点 传热效率高；结构紧凑、重量轻；适用范围广； 制造工艺复杂，要求严格；容易堵塞，清洗和检 修较困难，若因腐蚀产生内漏，则很难修理。
第三节 板面式换热器简介
板式、板翅式、螺旋板式以及伞板换热器等， 都属于传热面用板做成的板面式换热器，它们不 同于传热面用管做成的管式换热器。 （一）螺旋板式换热器 1.螺旋板式换热器在工业中的主要应用 螺旋板式换热器具有体积小、效率高、制造简 单、成本较低能进行低温差热交换等优点，近年 来在各行业中应用日趋广泛。
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2.主要防振措施 （1）降低流体在壳程的流速。 （2）提高管子的固有频率，最有效的方 法是减小跨距。 （3）改变折流板的型式，以改变换热管 的支承状况。
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二、管壳式换热器的检修 （一）换热器检修内容 1.换热器小修主要内容 （1）清扫管程内部及头部积垢； （2）通过试压找出泄露的管子和管口； （3）对泄露的管子进行补胀、补焊，或用锥形 堵头堵死； （4）对管束进行试压。
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（2）焊接 换热管与管板用焊接连接，目前应用较广泛，因为管孔不
需开槽，且换热管端不需退火，制造加工方便。
特点：焊接结构强度高，抗拉脱力强，焊接部分有泄露时
可补焊。如需要更换换热管，可采用专用刀具拆卸，比胀接
方便。一般焊接对压力和温度无限制，但不适用于较大振动 及有间隙腐蚀的场合。
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填料函式换热器适用于管壳壁温差较大，或 介质易结垢，需经常清理且压力不高的场合。
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填料函
填料函式换热器
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第二节 管壳式换热器
二、管壳式换热器结构
（一）换热管
1．换热管结构与材料 换热管一般采用无缝钢管，为了强化传热，可采用翅 片管、螺纹管、螺旋槽管。 2．换热管在管板上的排列方式 换热管在管板上的排列方式主要有四种：正三角形、 转角三角形、正方形、和转角正方形。
一般情况下，板束两侧各有1-2层不走介质的强 度层，或称之为假通道。再在板束上配置适当的 介质进出口的分配段和集流箱，就组成一个完整 的板翅式换热器。
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板翅式换热器
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第四节 换热设备的使用与维护
（一）日常检查 检查内容包括运行异声、压力、稳度、泄露、 介质、基础支架、保温层、振动、仪表灵敏度等. （二）腐蚀分析和防护 1.腐蚀部位及原因 换热管及与管板的连接处是经常发生腐蚀的部 位，离管子入口端40-50cm处的管端腐蚀最易发 生，这与入口介质的涡流磨损与腐蚀共存有关， 管在内侧有遗物堆积或粘着也易产生腐蚀。壳体 及其附件完全是焊接结构，因此焊缝及热影响区 易发生腐蚀、裂纹。
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（二）管板 1.管板与换热管的连接 管板主要是用来连接换热管，同时将管程和壳 程分隔，避免冷热流体相混合。换热管与管板的连 接结构主要有胀接、焊接、胀焊结合三种。 （1）胀接 利用胀管器进行，其基本原理是拍使换热管扩张 产生塑性变形与管板贴合。 特点：胀接结构简单，换热管修补容易。由于胀 接管端处在胀接时产生塑性变形，存在着残余应力， 随着温度的上升，残余应力逐渐消失，使管端处密 封和结合力降低。
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二、 换热设备的类型 （4）蒸发器。用于加热液体，使其蒸发汽化。 （5）再沸器。用于加热已被冷凝的液体，使其再 受热汽化，为蒸馏过程专用设备。 （6）冷却器。用于冷却流体，使其达到所需温度。 （7）冷凝器。用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其液 化。
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（二）按传热面形状和结构分类 （1）管式换热器 通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管 的结构型式可分为管壳式、蛇管式、套管式、翅 片式换热器。 （2）板面式换热器。通过板面进行传热的换 热器。按传热板的结构型式可分为板式、螺旋板 式、板翅式、热板式换热器等。
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2.防止壳程腐蚀的方法 (1）壳程为电解质时，应避免选用不同电解电位材质的 折流板；（2）在已制成的换热器中有折流板对壳体的电 化学腐蚀，要做到定期检查，折流板部分的壳体更要重点 检查；（3）壳体外侧进行补强；（4）对已造成的壳体减 薄，检修时要对减薄部分堆焊；对必须采用高电位折流板 的情况，壳体内侧应作贴衬处理。
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（三）振动的防护 1.振动的原因及危害 换热器管子产生振动的原因主要有两种：一是 外界激振源引起的振动，如往复式压缩机的脉动 气流引起的振动。另一种是流体流动激振，又可 分为管侧和壳侧流体激发的振动。一般情况下， 管侧流动激发的振动振幅小往往可忽略，壳侧激 振需考虑。 振动破坏的位置：管子中间位置处、紧靠折流 板缺口处、折流板管口内、传热管原有的一些细 小裂纹或缺陷，因振动逐渐扩展，最终导致破坏。
化工设备
第五章 换热设备
课件设计：陈玉华
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第一节 换热设备的应用及类型
一、换热设备的应用
换热设备用来实现物料之间的容量传递，在石
化、冶金、电力行业应用普遍。在换热设备中，
应用最广泛的是管壳式换热器。
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换热器
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二、 换热设备的类型 （一）按用途分类 （1） 加热器。用于把流体加热到所需温度，被 加热流体在加热过程中不发生相变。 “相”的概念， 举例如气相、液相、固相。 （2）预热器。用于流体的预热，以提高整套工艺 装置的效率。 （3）过热器。用于加热饱和蒸汽，使其达到过热 状态。
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2.管板与壳体的连接 管板与壳体的连接型式有不可拆式连接、可 拆式连接两种。 不可拆式连接 固定管板式换热器管板与壳体用焊接连接， 为不可拆连接。 可拆式连接
U形管式、浮头式及填料函式换热器，一般 采用管板本身不直接与壳体焊接，而通过壳体上 法兰和管箱法兰夹持固定，以便抽出管束进行维 化工人才的摇篮 护和清洗。
结构复杂，造价高；浮头盖与浮动管板之间若密封不严会发生
内漏。 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于 结垢的场合。
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浮头式换热器
1.管程隔板；2.壳程隔板；3浮头
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3.U形管式换热器 结构特点：只有一个管板，换热管为U形，管子两端固定在 同一管板上。 U形管式换热器的优点：结构简单，密封面少，运行可靠， 造价低；管束可以自由伸缩，不会产生温差应力；管束可以抽出， 管间清洗方便。 缺点：管内清洗困难；由于管子需要有一定的弯曲半径，故 管板的利用率较低；管束最内层管间距大，壳程易短路；内层管 子坏了不能更换，因而报废率较高。 U形管式换热器适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢， 而管程介质清洁不易结垢以及高温、高压、腐蚀性强的场合。一 般高温、高压、腐蚀性强的介质走管内，可使高压空间减小，也 易解决密封问题。
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固定管板式换热器
1.折流板；2.膨胀节；3壳体
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2.浮头式换热器
结构特点：后端管板不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向 自由伸缩，称为浮头。浮头式换热器的优点：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。缺点：
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管壳式换热器
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板面式换热器
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第二节 管壳式换热器