一种管壳式换热器的结构设计
管壳式换热器设计要领
管壳式换热器设计要领1.结构设计:管壳式换热器由壳体、管束、管板、管头盖板等部分组成。
在设计中,需考虑到换热器的耐压性能、换热面积、流体分布等因素。
换热器的结构应具有良好的刚性和密封性能,以确保设备的可靠运行。
2.材料选择:换热器的材料选择直接影响其性能和使用寿命。
一般来说,壳体、管束等部分可选用碳钢、不锈钢、铜合金等材料,而密封件宜选择耐高温、耐腐蚀的材料。
在实际应用中,还需要根据工艺要求和介质特性选择合适的材料。
3.传热计算:换热器的传热计算是设计的重要环节之一、传热计算需要确定换热器的传热系数、摩擦阻力、压降等参数。
传热系数的计算可采用经验公式或传热实验数据进行估算。
同时,需考虑换热介质的性质、流体状态和流速等因素。
4.流动特性:换热器的流动特性对传热效果和设备性能有重要影响。
合理设计的管束结构和流体分布能有效提高传热效果。
同时,应考虑流体在管束间和壳内的流动方式,如单相流、两相流、多相流等。
对于热敏介质,还需注意避免结垢、热点等问题。
5.安全性和维修性:管壳式换热器在使用过程中要保证安全性和维修性。
在设计中要考虑到设备的容易维修、更换部件的便利性,以及防止泄漏、爆炸等安全事故的发生。
合理的结构设计和材料选择可以提高设备的可靠性和安全性。
6.经济性:在设计过程中要全面考虑成本和效益,追求经济性指标。
应根据具体的工艺要求和使用情况,合理选择换热器的型号、大小和材料。
在满足工艺条件的前提下,尽量降低投资成本和运行成本,提高设备的经济效益。
综上所述,管壳式换热器的设计要领主要包括结构设计、材料选择、传热计算、流动特性、安全性和维修性、经济性等方面。
合理的设计能够保证设备的正常运行和高效换热,同时提高设备的安全性和经济性。
在具体的设计中应根据实际情况进行优化和改进,以满足特定工艺要求和使用要求。
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。
管壳式换热器结构设计
管壳式换热器结构设计在化工、石油和能源等领域中,管壳式换热器是一种广泛应用的高效换热设备。
本文将详细探讨管壳式换热器的结构设计,包括材料选择、传热原理和应用特点等方面的内容,旨在提高设备的传热效率和可靠性。
一、管壳式换热器的基本结构管壳式换热器主要由壳体、管束、折流板、进出口接管等部件组成。
其核心部分是管束,它由许多平行排列的传热管组成。
这些传热管的一端与壳体连接,另一端则通过封头与进出口接管相连。
在操作时,一种流体(例如水或油)在管内流动,另一种流体(例如蒸汽或冷凝液)在壳侧流动,两种流体通过管壁进行热交换。
二、材料选择与优化管壳式换热器的材料选择对其性能和可靠性至关重要。
壳体通常采用碳钢、不锈钢和钛等材料,而管束则通常采用不锈钢、铜和钛等具有优良传热性能和抗腐蚀性的材料。
在某些特殊情况下,还可以考虑对关键部位进行表面处理,以提高抗腐蚀性和耐磨性。
三、传热原理与优化管壳式换热器的传热原理主要是通过对流传热和热传导的组合来实现的。
为了提高设备的传热效率,可以采用以下措施:1、改变折流板的形状和布置,以增加壳侧流体的湍流度。
2、选择具有高导热系数的材料,以提高管壁的热传导性能。
3、适当增加管束数量和布置密度,以增加传热面积。
四、应用特点与优势管壳式换热器在各种工业领域中得到了广泛应用,主要特点有:1、结构紧凑,占地面积小,易于布置。
2、材料选择广泛,适用于各种不同的工艺条件和腐蚀性介质。
3、传热效率高,能够实现两种流体的有效热交换。
4、制造工艺成熟,操作维护方便,使用寿命较长。
五、结论本文对管壳式换热器的结构设计进行了全面分析,包括材料选择、传热原理和应用特点等方面的内容。
通过合理的结构设计,可以显著提高管壳式换热器的传热效率和可靠性,使其在各种工业领域中发挥更加重要的作用。
随着技术的不断进步,管壳式换热器的设计和制造水平也将不断提升,为工业生产带来更大的价值。
六、展望随着工业生产的不断发展和能源紧缺的压力日益增大,管壳式换热器的应用前景更加广阔。
管壳式换热器内部结构
管壳式换热器内部结构
管壳式换热器的内部结构主要包括壳体、管板、管束、挡板及箱体等部分。
其中,壳体是圆形的,用于容纳管束和其他内部组件,并通过连接法兰与换热器其他部分连接在一起。
管板则位于壳体的两端,用于固定管束并防止管束在运行过程中发生位移或振动。
管束是换热器的核心部分,由许多小直径的管子组成,它们被固定在管板上,用于传输热流体。
挡板则位于管束的一侧,用于改变热流体的流动方向,增加湍流度并提高换热效率。
箱体则用于容纳所有内部组件,并作为外部框架,支撑和固定整个换热器。
此外,管壳式换热器还有许多其他的设计和结构变化,例如固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式的浮头换热器等。
这些变化都是为了满足不同的工艺和操作要求。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
管壳式换热器的结构设计
换 热 器 的结 构设 计 , 须考 虑诸 多因 素 , : 料 、 必 如 材 压 力 、 度 、 温差 、 温 壁 结垢 情 况 、 流体 性质 以及检 修 与清
理 等 。在 工 程设 计 中 , 按其 特定 的条件 进 行设 计 , 要 以满 足 工艺 上 的要 求 。 1 管 壳式 换 热器 的 形式 及 结构 管 壳 式 换 热 器 的 形 式 大致 分 为 固定 管 板 式 、 釜 式 浮头 式及 U 形 管 式 等 几 种 。最 常 见 的是 固定 管 板式 。该换 热器 主要 由管箱 、 体 、 筒 管板 、 列管 、 流 折 板 、 杆 、 距管 以及 其 他 附属 零部 件 组成 , 图 l 拉 定 见 。
缝 ( 类 ) 0 超声 波 检查 , D i0 I级 合格 。
所有 受 压 焊 缝 ( B C、 A、 、 D类 ) 0 磁 粉 检 查 , 10 I级 合 格 。
聚 乙烯 反 应 器 属 第 一 次 在 国 内制 造 , 度 相 当 难 大 。无 论 是 成 型 , 是 焊 接 、 处 理 , 厂 均 在 事 前 还 热 我 进 行 了反 复 论证 , 中 一 些 工 艺 步 骤 事 先 进 行 了试 其 验 , 与 意 大利方 及 扬 子 设 计 院 进 行 了 多 次 技 术 探 并 讨 。制造 工 艺 和检 验程 序 均 由我 厂 编制 , 验 程 序 、 检
超 声 波检 查 , I级 合 格 。
水压 试 验 后公 称 直 径 ≥ 1 0 m 的接 管 与 受 压 5r a 壳 体焊 接 焊 缝 ( D类 ) O 6 声 波检 查 , l 0
化 学 工 业 与工 程 技 术
在 换 热设 备 中 , 用 最 广泛 的 是管 壳式 换 热器 , 应 它 具有 选 材 范 围广 , 热表 面 清洗较 方 便 , 用性较 换 适 强 , 理 能力 大 , 承受 高 温 和高 压等 特点 。管壳 式 处 能
管壳式换热器设计总结
管壳式换热器设计总结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、制药等行业。
其设计涉及到许多方面,包括换热原理、结构设计、材料选择等。
本文将从这些方面对管壳式换热器的设计进行总结和分析。
管壳式换热器的换热原理是通过管内流体与壳侧流体之间的热传导来实现热量的交换。
管内流体一般为待加热或待冷却的介质,而壳侧流体一般为冷却剂或加热介质。
通过这种方式,可以实现两种介质之间的热量转移,达到加热或冷却的目的。
管壳式换热器的结构设计是十分重要的。
它由管束、壳体、管板、管侧流体进出口以及壳侧流体进出口等部分组成。
管束是换热的核心部分,通过将多根管子固定在管板上,形成流体的通道。
而壳体则是管束的外部保护壳,起到支撑和密封的作用。
管侧流体通过管侧进出口进入管束内,与管内流体进行热量交换,然后再通过壳侧进出口流出。
这样的结构设计,既保证了换热效率,又方便了设备的安装和维护。
管壳式换热器的材料选择也是十分重要的一环。
由于在换热过程中,介质可能存在腐蚀、高温等问题,因此需要选择耐腐蚀、耐高温的材料。
常见的材料有不锈钢、钛合金等。
对于特殊的工况,还可以采用陶瓷、镍基合金等材料。
在管壳式换热器的设计过程中,还需要考虑一些其他因素。
首先是换热面积的确定,它与换热效果直接相关。
一般来说,换热面积越大,换热效果越好。
其次是流体的流速和流量,它们对换热器的换热效果和压力损失有着重要影响。
此外,还需要考虑到换热器的尺寸和重量,以及设备的安全性和可靠性等方面。
在实际应用中,还需要根据具体的工况和要求进行换热器的定制设计。
例如,在高温高压的条件下,需要采用密封性好、耐高温高压的结构和材料;在对流体的温度变化要求较高的情况下,需要采用多级换热器或增加管程等方式来提高换热效果。
管壳式换热器的设计需要考虑多个方面的因素,包括换热原理、结构设计、材料选择等。
合理的设计可以提高换热效率,降低能耗,满足工业生产的需求。
同时,还需要根据具体的工况和要求进行定制设计,以提高设备的安全性和可靠性。
管壳式换热器结构介绍
后封头
L型后封头:和A型前封头相同 M型后封头:和B型前封头相同 N型后封头:和N型前封头相同 U型:U型管束,管束可移动,壳侧容易清洗;热膨胀处理优秀,经济无法兰; 缺点是管侧无法清洗,更换管束困难,弯头部位容易冲刷损伤, P型封头和W型封头已经被淘汰,不在使用, S型封头:其尺寸特点是其后封头要比壳体的直径大,优点是可以解决换热 器设计过程中的两个问题,一是可以消除换热器的热应力,二是换热器的管
造遵循标准:国外TEMAASME国内GB151、GB150
换热器封头选取原则
1、管壳侧是否需要清洗; 2、是否需要移动管束; 3、是否需要考虑热膨胀; 前封头类型:A、B、C、D、N 后封头类型:L、M、N、P、S、T、W 后封头又分为固定式、浮头式以及U型管,相对于固定式,浮头式造价更高、 需要更大的壳径、低的换热效果由于泄漏流C的存在,优点则是一端具有自 由度可以处理好热膨胀问题,
温度,
5、设备结构的选择
对于一定的工艺条件,首先应确定设备的形式, 例如选择固定管板形式还是浮头形式等,参
螺纹管性能特点
在管子类型中,螺纹管属于管外扩展表面的类型,在普通换热管外壁轧制成 螺纹状的低翅片,用以增加外侧的传热面积,螺纹管表面积比光管可扩展 1.6-2.7倍,与光管相比,当管外流速一样时,壳程传热热阻可以缩小相应的倍 数,而管内流体因管径的减小,则压力降会略有增大,螺纹管比较适宜于壳
K型壳体:主要用于管程热介质,壳侧蒸发的工况,在废热回收条件下使用,
X型壳体:冷热流体属于错流流动,其优点是压降非常小,当采用其他壳体 发生振动,且通过调整换热器参数无法消除该振动时可以使用此壳体形式,
其不足之处是流体分布不均匀,X型壳体并不经常使用,
在化工工艺手册中,I型壳体类型可EDR软件中的不是同一种壳体,其形式见 I1,它的使用方式仅有一种搭配,就是BIU,U型管换热器,
管壳式换热器设计-课程设计
一、课程设计题目管壳式换热器的设计二、课程设计内容1.管壳式换热器的结构设计包括:管子数n,管子排列方式,管间距的确定,壳体尺寸计算,换热器封头选择,容器法兰的选择,管板尺寸确定塔盘结构,人孔数量及位置,仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。
2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核(1)根据设计压力初定壁厚;(2)确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力;(3)计算是否安装膨胀节;(4)确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚,并进行强度和稳定性校核。
3. 筒体和支座水压试验应力校核4. 支座结构设计及强度校核包括:裙座体(采用裙座)、基础环、地脚螺栓5. 换热器各主要组成部分选材,参数确定。
6. 编写设计说明书一份7. 绘制2号装配图一张,Auto CAD绘3号图一张(塔设备的)。
三、设计条件气体工作压力管程:半水煤气0.75MPa壳程:变换气 0.68 MPa壳、管壁温差55℃,tt >ts壳程介质温度为220-400℃,管程介质温度为180-370℃。
由工艺计算求得换热面积为140m2,每组增加10 m2。
四、基本要求1.学生要按照任务书要求,独立完成塔设备的机械设计;2.设计说明书一律采用电子版,2号图纸一律采用徒手绘制;3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺;学生自备图纸、橡皮与铅笔;4.画图结束后,将图纸按照统一要求折叠,同设计说明书统一在答辩那一天早上8:30前,由班长负责统一交到HF508。
5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。
五、设计安排六、说明书的内容1.符号说明2.前言(1)设计条件;(2)设计依据;(3)设备结构形式概述。
3.材料选择(1)选择材料的原则;(2)确定各零、部件的材质;(3)确定焊接材料。
4.绘制结构草图(1)换热器装配图(2)确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置,以单线图表示;(3)标注形位尺寸。
(4)写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等5.壳体、封头壁厚设计(1)筒体、封头及支座壁厚设计;(2)焊接接头设计;(3)压力试验验算;6.标准化零、部件选择及补强计算:(1)接管及法兰选择:根据结构草图统一编制表格。
管壳式换热器设计实例
管壳式换热器设计实例管壳式换热器是一种常用的热交换设备,它通过将介质在管内和管外进行传热来实现热量的传递。
在实际工程中,管壳式换热器的设计需要考虑多方面的因素,如传热效率、材料选择、结构设计等。
下面将以一个具体的设计实例来介绍管壳式换热器的设计过程。
假设有一个工程项目需要设计一个管壳式换热器来完成热量的传递任务,其中管内介质为蒸汽,管外介质为水。
首先,我们需要确定设计参数,比如换热面积、传热系数、流体流速等。
第二步是根据流量和温度差确定流体流速。
由于我们已经确定了换热面积,可以根据设计条件来确定水和蒸汽的流量。
假设水的流量为2吨/小时,入口温度为50℃,出口温度为60℃。
通过计算可以得到水的平均温差为10℃。
然后,根据蒸汽的流量和温度,可以计算出蒸汽的平均温差。
第三步是根据流速和管道尺寸确定管子的数量和尺寸。
在确定流体流速后,我们可以根据流速和管道的尺寸来计算出所需的管子数量。
通常情况下,管道直径在15-40mm之间,我们可以选择一个合适的尺寸来满足设计要求。
第四步是选择合适的材料和结构。
由于蒸汽是高温高压介质,所以我们需要选择耐高温高压的材料。
常见的材料有不锈钢、碳钢等。
在结构设计上,我们需要保证换热面积最大化、散热效果最好。
在实际工程中,我们可以通过增加换热管的数量、改变流体流动方式等来改善散热效果。
最后,进行热力计算和强度计算。
根据热力计算和强度计算的结果,我们可以确定合适的换热器型号和参数。
同时,我们还需要对管壳式换热器进行实际试验,以验证设计的准确性和可行性。
综上所述,管壳式换热器的设计是一个复杂的过程,涉及多方面的因素。
在实际工程中,我们需要根据具体的项目要求和条件来进行合理的设计,并进行实际试验来验证设计的准确性。
这样才能确保管壳式换热器能够正常运行,并满足工程要求。
管壳式换热器设计
管壳式换热器设计一、设计原理:二、工艺要点:1.确定热媒:根据工艺要求,选择合适的热媒,包括流体的物性参数(如密度、比热等)、热传导性能等。
2.确定传热面积:根据传热工质的物性、进出口温度差、热媒的传热系数等参数,计算所需的传热面积。
一般情况下,可以根据热传导的基本公式进行计算,也可以通过经验公式进行估算。
3.确定流量与速度:根据热媒的性质及工艺需求,计算出所需的流量和速度。
流量一般通过流量计进行测量,速度通过壳体内径和流量计算得出。
4.确定壳程和管程流体的传热系数:通过经验公式计算出壳程和管程的传热系数,用于后续的热传导计算。
5.确定传热过程:根据实际情况,选择合适的传热过程,包括对流传热、传导传热和辐射传热等。
6.确定材料和结构:根据工艺要求和运行条件,选择合适的材料进行制造。
同时,结构设计要考虑到换热效果、运行安全性和维护方便性。
三、常见设计问题:1.壳程流体和管程流体的温度差:对于壳程和管程,流体的温度差越大,传热效果越好。
设计时需要考虑流体温度差对换热器的尺寸和传热效率的影响。
2.压降:壳程和管程的流体在换热过程中会产生压降。
设计时需要考虑压降对流体流速和传热系数的影响,并在设计中进行合理的折减和控制。
3.热媒的物性参数:热媒的物性参数对换热器的设计和运行有很大影响。
需要考虑热媒的密度、比热、热传导系数等参数,并在设计中进行合理的估算和计算。
4.材料选择:根据工艺要求和运行条件,选择合适的材料进行制造。
必须考虑材料的耐受性和耐腐蚀性,以及对流体和环境的影响。
总结:管壳式换热器设计涉及多个方面的参数和工艺要求,包括热媒选择、传热面积计算、流量和速度确定、传热系数估算、传热过程选择、材料和结构设计等。
在实际设计中,需按照工艺要求和运行条件合理选择参数和材料,并通过模拟计算和经验公式进行设计。
同时,需要注意常见的设计问题,如温度差、压降、热媒物性参数和材料选择等。
通过合理的设计和选择,可以实现管壳式换热器的高效工作和长期稳定运行。
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。
管壳式换热器的工作原理及结构
管壳式换热器的工作原理及结构一、引言管壳式换热器作为一种常见的换热设备,在工业生产和能源领域得到广泛应用。
它能够将热量从一个介质传递到另一个介质,实现能量的转移。
本文将深入探讨管壳式换热器的工作原理及结构。
二、工作原理管壳式换热器的工作原理可以概括为传导、对流和辐射三种方式的能量传递。
2.1 传导传热传导是指由于不同温度物体之间的热运动,热量通过颗粒的碰撞和传递实现。
在管壳式换热器中,传导传热主要发生在管壳内部。
热源通过传导方式将热量传递给管壳内的管道,然后通过管道的传导传递给另一介质。
2.2 对流传热对流传热是指热源通过流体的对流方式将热量传递给另一介质。
在管壳式换热器中,热源和另一介质通过管道分别进入管壳内部,热源通过管壁将热量传递给管道内的流体,流体再通过对流方式将热量传递给另一介质。
2.3 辐射传热辐射传热是指热源通过辐射方式将热量传递给另一介质。
辐射传热不需要介质的介入,可以在真空中传递热量。
在管壳式换热器中,热源通过辐射方式将热量传递给管道内壁,然后再通过传导或对流方式将热量传递给另一介质。
三、结构管壳式换热器由管壳和管束两部分组成,具有复杂的结构设计。
3.1 管壳管壳是管壳式换热器的外壳,起到固定管束和流体的作用。
常见的管壳材料有碳钢、不锈钢和铜等。
管壳主要由头盖、壳体、管板和尾盖等部分组成。
3.2 管束管束是管壳式换热器中的核心部件,由管子和管板组成。
管子通常采用无缝钢管或螺旋钢管制成,根据换热要求可以采用不同的布管方式,如并列布管、单列布管和交叉布管等。
管板用于固定管子,保证管子之间的间距。
3.3 流体分流器流体分流器位于管束的进出口处,起到将流体引导到相应的管子中去的作用。
流体分流器的设计关系到换热效率和流体的流动状态。
3.4 密封装置密封装置用于防止热源和另一介质之间的交叉污染,同时保证换热过程中的密封性。
四、工作过程管壳式换热器的工作过程可以分为进料、加热和出料三个阶段。
换热器的机械设计ppt课件
保证紧密性的方法: •管板孔开槽; •胀接周边保证清洁; •管子硬度低于管板孔周边 硬度。
保证管端硬度较低并且低 于管板硬度的方法: •管端退火处理。 •选材考虑。
12
2.焊接
优点: • 高温高压下能保证连接
的紧密性; • 管板孔加工精度要求不
高,低于胀接; • 焊接工艺简单; • 压力不高时可用薄管板。 缺点: • 存在焊接热应力——应
1)
壳壁应力
2
t s
;
2)
管壁应力
2
t
t
;
3)壳壁应力 0 且 B ;
4)管子拉脱力q q。
3.膨胀节的选用及安装
依据标准:GB16749-1997《压力容器波形膨胀节》
安装注意:1)与壳体对接焊,保证焊透;
2)要进行无损探伤;
3)最低点设置排液孔。
49
点 ——无温差应力;
2.管束可以抽出,清洗;
3.结构复杂,浮头内漏不便检查;
4.管束与壳体间隙较大——影响传热。.
3
特点: 1.一端可自由伸缩— 不产生热应力; 2.管束可以抽出,管内外均易清洗; 3.填料将壳程介质与外界隔开,易外 漏,介质受限制;
4
U型管式换热器的二维图
1.只有一个管板,结构简单;
力腐蚀; • 管与孔间有间隙——形
成介质死区,间隙腐蚀。
13
管与管板焊接形式:
14
3.胀焊并用 克服了单纯的焊接及胀接的缺点,
主要优点是: • 连接紧密,提高抗疲劳能力; • 消除间隙腐蚀和应力腐蚀; • 提高使用寿命。 施工方式:先胀後焊;先焊後胀。
胀接——贴胀;强度胀。 焊接——密封焊,强度焊。 根据不同情况具体制定施工工艺。
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种管壳 式换热器的结构设 计
李学忠 ’段 粲
1 .武 汉 工 业 学 院 4 0 2 ;2 3 0 3 .上 海 环 保 设 备 总厂 2 1 8 0 0 1
式 。在换热 设备 中 ,应用 最广泛 的是 管 壳式换 热 器 ,它具 有 选材 范 围广 ,换 热
用钢管 。换 热器圆筒 的碳素钢 、低合金钢
故 以下只讨论 整体管 板的结 构设计 。 3 1管板厚度设计 .
用标 准 尺寸 的管 子 。管 径小时 ,单 位 体 积 传热 面积 大结 构 紧凑 性 高 ,金 属耗量
图 3正三角形排 列管子 示意 图 2 .正 方形 和转角正方形排列 ) 正 方形 和转 角正 方形 排列 ,管间小 桥 形 成 一条直 线 通 道 ,便 于 机 械清 洗 。
要 经 常清洗 管子 外表 面上 的污垢 时 , 多 用正方形 排列或 转角正 方形排 列 。
不锈钢 、 耐酸钢管:由lx ; 1x  ̄ 42 92
装 简易、维修容 易等 。 2 1壳 体材 料 . 根据规 定:直径 D N<4 0 圆筒 ,采 0的
l 4
3管板 结构 设计
管板结 构可 分 为整 体管 板和 复合管 板 ,结 合本产 品介 质的 低腐 蚀性 ,本换 热 器设 计 选 择 整体 管 板 即 可满 足 要求 ,
4 0~ > 0  ̄ )1 0 ~ > 5 0 0 70 00 10  ̄ >0 0 20
 ̄
刚度、稳定性 、密封性 、抗腐蚀性 、节省
2 0 60
1 引言
管壳式换热器是一种应用广泛的压力
容器 ,是 工业换 热设 备 中的基本 结构 形
材料等要求 ,此外 ,还要 求制造方便 、安
5 ;
5
碳钢 管: 1x { 1x ; 2 x . 4 2 9 2 5 2
3 x3 2 ; 3x 0 3; 4 x3; 中 5 x 5 7 3.
也 可采用焊 接 。胀 接一 般应 用于 压 力较 低的情形 ,设计温 度一 般在 3 0 5 ℃以下 ,
焊接 则要求 材 质有可 焊接 性 。有 时也 采 用胀接 、焊 接并 用 的方法 ,此 法应 用 于
I钢管应采用无缝钢管 。选 用 G l0 19 B 5 — 98 附录 A4 2奥 氏体 不锈钢焊接钢 管 ,用做 .
换热 器 圆筒 ,要求 采用 不添 加填充 金属 的 自动 电弧焊或电阻焊焊接方法制造 , 壁厚
I 不 大 干 8 m[。 m 2 l
2 2壳体 厚度设计 .
1
壳体 厚度可根据 计算公式进行计算 ,
2x ; 5 2 3x ; 2 2 3 x 5 击 4 x2. ; 8 2. ; 5 5
I ̄ O C。其结构示意 图如 图 1 所示。
6 m 圆筒型 。 a r
2 壳体设计
总 的 来说 ,壳 体 设计 应 满 足 强 度 、
表 1圆筒最 小厚度选 取 ( mm)
公称直径 ≤70 ≤10 ≤10 ≤2 0 0 00 50 00 固定营板式 6 8 1 0 l 2
小 ,而且 在 其他 条件相 同时 ,小直 径的
积 ,且传热 系数 较高 ,便于 在管板 上划
线和钻孔 。
根据 G 11 19 , B 5— 99 管板 与换热管 采
用焊 接连接 时 ,管 板的 最小 厚度应 满 足
结 构 设 计 和 制 造 的 要 求 , 且 不 管径 小时 流体 流 动阻 力大 ,不 便清 洗 。因此 ,一 般粘 度大或污 浊流体应选 用直径较 大的管子 。 根据我 国的有关规定 ,可采用的管径 和
根据 传统 的 强度设 计观 点 ,当元 件的应
力水平达到 材料 的屈服 强度时 产生屈服 , 当应 力水平达到材料的强度极限时发生断 裂 。实践表 明 ,根 据计 算公式 得到 的 圆
: ;
6 .
j
q 一
f
筒厚度只能满足强度要求 ,要考虑圆筒刚 度必 须满 足其最 小 壁厚 。这是 因为 在制
造、安装和运输 中若刚度不足 ,极 易造成 目前 的实际情 况出发 , 规定 了壳体的最小
壁 厚 f1 :
过 大的变形 ,从而影响使用 。为此我 国从
当内径 D ≤3 0 rm时 , ≥2 / i 80 a S Di 10 ,且不小于 3 m,腐蚀裕量 另加 l 00 a r
若内径 D; 8 0 >3 0 mm,由于容器大 多 设计要 求为一台管程介 质为冷冻水 , 在现 场制造 ,所 以 S 按运 输和现场 制 i 壳 程介质为含水蒸气的氢气 ,4管程卧式 造 、安装 条件 确定 ; 固定管 壳式换热 器。换热管 1 9×2 ,材 质 从节 约不 锈钢 的 角度考 虑 ,对 干 由 3 4钢 。换热面 积 4 7 ,换热 管长度 不锈钢材料 制造的壳体 。取 S ≥ 2 m。 0 . m! … a r 2 0 rm, 50 a 换热管 间距 2rm。设计压 力: 5 a 按 G 5 -19 圆筒厚度计算 ,碳 Bl 0 9 8 管程0 4 .MA, 壳程 14 .MA。 度: 温 壳侧进 素钢和低合金钢圆筒的最小 厚度不低于表 口4 ℃,出 口 1  ̄ 2 2C,管 侧进 口7 ,出 口 ℃ l 2规 定 :综 合考 虑 ,选 取壳 体 厚度 为 【
壁厚 ( m )为 : m
正三角形排 列 转角正三角形 排列
1mm。根据以上规定和以往 经验 ,本换 2
热器管板厚度选为 2mm。管 板管孔直径 2
为 l . 5 9 2 mm ,直 径 偏 差 0 ” 铷 。
3 2管板与壳程 的连接 .
管 板 与 壳 程 的连 接 ,可 采 用胀 接 ,