管壳式换热器

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(4)填料函式: 图6-13(d)(外浮头式)
过程设备设计
结构: 浮头伸出壳外 / 浮头与壳体间用填料密封 填料函式密封
(d) AFP填 料 函 双 壳 程 换 热 器
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特点: 管束自由伸缩→管壳间不产生σ△t / 较浮头式结构 简单 / 加工制造方便 / 检修清洗容易，填料处泄漏 能及时发现 缺点: 壳程有外泄可能，故壳程p↓/ 使用温度受填料性能 限制→t不可太高 / 不易处理易挥发，易燃，易爆， 有毒及贵重介质 适用: p ↓ ，D ↓ ，生产中不是为了消除σ△t，而是为了便于 清洗壳程才用这类换热器。现在已很少采用。
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过程设备设计
(5)釜式重沸器: 图6-13(f) 结构: 管束可以浮头式，U形管，固定管板式 / 壳体上部 设置一个蒸发空间 特点: 根据管束形式而定
蒸发空间
(f)
管束可以为浮头式、U形管式和固定管板式结构
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过程设备设计
二、结构设计
管程—与管束中流体相通的空间 壳程—换热管外面流体及相通空间
2.基本类型: 刚性结构—固定管板式 按结构特点 带膨胀节的固定管板式 t 具有温度补偿装置 浮头式 使受热部分自由伸缩 U形管式 填料函式 t 0 (1)固定管板式：图6-13(a)
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焊在 管板上 形成 管束 管子、管板、壳体不可拆的刚性结构 结构: 焊在 壳体上 管板
管程
壳程
（ a) BEM立 式 固 定 管 板 式 换 热 器
管程
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1.管程结构 (1)管束分程(分程隔板): ①条件:当换热器所需换热面↑，而管子又不能太长时，
就要
管数n ↑ (v↓ ) 为使管内v↑→提高传热效果→需分程
②管程数: 一般有1，2，4，6，8，10，12等七种, 最简单、 最常用的是单管程。
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④型式: ⑶布管:
光管
翅片管（在给热系数低侧）
强化传热管 螺旋槽管
螺纹管
①管子在管板上的排列
30° 60°
90°
45°
p
正三角形: 最普遍/布管多/声振小/管外流体扰动大→传热好 但不易清洗； 转角三角形: 易清洗，但传热效果不如正三角形 正方形及转角正方形: 管外清洗方便/但排管比三角形少 18
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过程设备设计
(3)U形管式: 图6-13(c) 结构: 管被弯成U形 / 只有一块管板，管束两端固定在同一 管板上 / 管束可自由伸缩
U形管
（ C） BIU U形 管 式 换 热 器
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特点: 不产生σ△t / 结构简单 / 造价低 / 管束可抽出→管外清洗方便 缺点: 管束对管板无支撑作用，所需管板厚 / 管内清洗不便 / 常振动 / 管板布管少，管板利用率低 / 管外流体常短路 / 内层损坏不易更换，堵管后管子报废率高
浮头端
浮头端可自由伸缩，无热应力
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特点: 管壳间不产生σ△t / 管束可自由抽出，便于清洗管 内外及拆修 / 相对填料函式能在较高的工作压力和 浓度下工作。 缺点: 结构复杂 / 金属消耗量大 / 造价高（比固定式高约20%） / 在浮头处发生内漏无法检查 适用: 管、壳Δt↑ / 介质易结垢需清洗的场合
②管内流速: 使管内流体→达湍流, 提高传热效果 通常液体v=0.3～2m/s 气体v=8～25m/s ③结构尺寸: a.外径×壁厚 φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管
φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管 b.标准管长: 1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m
注意: 考虑d、l→对换热器造价的影响。 如有可能，应选取多个d和l进行方案比较， 以确定最佳参数。
③隔板布置方式 平行布置法 T形布置法 (表6-2)
④分程的要求: a.避免流体温差较大的两部分管束紧邻 b.程与程之间温差不宜过大, 不超过20℃ c.应尽可能使各管程的换热管数大致相同 d.分程隔板槽形状简单, 密封面长度较短
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隔板
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过程设备设计
表6-2 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
第六章 换热设备
6.1 6.2 概述 管壳式换热器
过程设备设计
6.3
6.4
余热锅炉
传热强化技术
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6.2
管壳式换热器
特点：结构坚固，弹性大，可靠性高，使用范围广， 使用经验丰富→仍占主导地位。
一、结构型式： 1.
总 体 结 构
壳体 主体 封头 管板 管束 分程隔板 提高管程流体传热效果 折流板 使壳程流体 v 提高传热效果且支承管束 拉杆、定距管 固定折流板和支承板 附件 支座 膨胀节 降低 t (挠性构件) 接管 2 检查孔
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
流向
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⑤分程隔板与管板的连接形式:
隔板密封面通常10mm;
对卧式换热器:设置φ6mm的排液孔,
其位置按具体情况而定
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⑵换热管
p 金属 : 碳钢/低合金钢/不锈钢/铜/钛 选 ①材料: 据流体 t 管材 非金属:石墨/陶瓷/聚四氟乙烯 腐蚀性
特点: 管子、管板、壳体三者刚性连接/结构简单、紧凑/ 造价便宜/应用较广 缺点: 管外不能机械清洗 / 当Δt ↑→ 由于刚性连接
t
适用: Δt↓ (管子—壳体) 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。
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过程设备设计
(2)浮头式: 图6-13(b)（内浮头式） 结构: 一块管板与壳体螺栓固定 另一块管板相对于壳体自由移动→ t 0
原则: 无论哪种排列都必须在管束周围的弓形空间 尽可能 多布管→传热面积↑，且可防壳程流体短路
②管心距:保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和刚度 影响因素有: 结构紧凑性 / 传热效果 / 清洗难易 取值: t≥1.25d0 (保证管桥强度和清洗通道) 表6-1 常用换热管中心距/mm 换热管外径 do 换热管中心距