机械设计 管壳式换热器
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
上一内容 下一内容 回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
7.2.1 管子的选用 1、直径 小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系 数稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体 ；大直径管子用于粘性大或污浊的流体。 2、规格 常采用无缝钢管规格（外径×壁厚），长度按规定 选用（1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、 4500mm、5000mm、6000mm、7500mm、9000mm、 12000mm）。其长度与公称直径之比，一般为4～25 ，常用的为6～10，立式换热器多为4～6。
7.2 管子的选用及其与管板的连接
结构：主要有4种
上一内容
下一内容
回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
3、胀焊并用 前面我们讲了胀接、焊接后，会发现它们各自有优 、缺点，因而目前广泛应用了胀焊并用的方法，这种 方法能提高连接处的抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间 隙腐蚀，提高使用寿命。 胀焊并用连接形式主要有： 1）先焊后胀：强度焊＋贴胀 高温高压换热器中大多用厚壁管，胀接时要使用润 滑油，进入接头后缝隙中会在焊接时生成气体，恶化 焊缝质量，只要胀接过程控制得当，先焊后胀可避免 这一弊病。
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
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。
上一内容 下一内容 回主目录
7.1 概 述
2、浮头式换热器 优点：管束可以抽出，便于清洗； 缺点：换热器结构较复杂，金属耗量较大。 适用场合：适用于介质易结垢的场合。
2、焊接 优点：在高温高压条件下 ，焊接连接能保持连接的紧密 性，管板加工要求可降低，节 省孔的加工工时，工艺较胀接 简单，压力较低时可使用较薄 的管板。 缺点：在焊接接头处产生 的热应力可能造成应力腐蚀开 裂和疲劳破裂，同时管子、管 板间存在间隙，易出现间隙腐 蚀。
上一内容 下一内容 回主目录
上一内容 下一内容 回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
3、结构型式 多用光管，因 为结构简单，制 造容易；为强化 传热，也采用异 型管、翅片管、 螺纹管等。
上一内容
下一内容
回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
4、材料 根据压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳 素钢、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。 7.2.2管子与管板的连接 1、胀接 1）过程：最普通的是利用胀管器挤压伸入管板孔中的 管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹 性变形，取去胀管器后，管板与管子产生一定的挤压 力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。 2）适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合 金钢，设计压力≤4Mpa，设计温度≤300℃，且无特殊 要求的场合。外径d＜14mm，不适合胀接。
本章难点：管、壳的分程及隔板 计划学时：8学时
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。 换热器质量好坏的衡量标准： 1）先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省； 2）合理性—可制造加工，成本可接受； 3）可靠性—强度满足工艺条件。 根据不同的目的，换热器可以分为： 1、冷却器（cooler） 1）用空气作介质——空冷器（aircooler） 2）用氨、盐水、氟里昂等冷却到0℃～－20℃—— 保冷器（deepcooler）
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
2、冷凝器（condenser） 1）分离器 2）全凝器 3、加热器（一般不发生相变）（heater） 1）预热器（preheater）——粘度大的液体，喷雾 状不好，预热使其粘度下降； 2）过热器（superheater）——加热至饱和温度以 上。 4．蒸发器(etaporater)——发生相变 5．再沸器（reboiler） 6．废热锅炉（waste heat boiler）
上一内容 下一内容 回主目录
7.1 概 述
7Hale Waihona Puke Baidu1.1 管壳式换热器的结构及其主要零部件
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
7.1.2 管壳式换热器的分类 1、固定管板式换热器 优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗， 更换、造价低，应用广泛。管坏时易堵漏。 缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50℃， 设置膨胀节。
第七章 管壳式换热器的机械设计
7.1 概述
7.2 管子的选用及其与管板的联接 7.3 管板结构 7.4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦 液板的作用与结构 7.5 温差应力 7.6 管箱与壳程接管 7.7 管壳式换热器的机械设计举例
上一内容 下一内容 回主目录
第七章 管壳式换热器的机械设计
本章重点：固定管板式换热器的基本结构及其机 械设计
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
7.1.3 管壳式换热器机械设计内容 管壳式换热器的设计： 1、根据化工生产工艺条件的要求，通过化工工艺计算 ，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，决 定管数、管程数和壳程数； 2、进行机械设计。内容有： 1）壳体直径的决定和壳体厚度的计算； 2）换热器封头选择，压力容器法兰选择； 3）管板尺寸确定； 4）折流板的选择与计算； 5）管子拉脱力的计算； 6）温差应力计算。
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
3、填料函式换热器 优点：造价比浮头式低，检修、清洗容易，填料 函处泄漏能及时发现； 缺点：壳程内介质由外漏的可能，壳程中不宜处 理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。 适用场合：适用于低压小直径场合。
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
4、U型管式换热器 优点：结构简单，造价低，壳程可清洗，一个管 板，管子可自由伸缩，无温差应力； 缺点：管程不能清洗，管板上布管少，结构不紧 凑，管子坏时不易修补。 适用场合： 适用于管、壳壁温差较大的场合，尤 其是管内介质清 洁不易结垢的高 温、高压、腐蚀 性较强的场合。
上一内容 下一内容 回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
上一内容
下一内容
回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
3）要求管 板硬度大 于管子硬 度，否则 将管端退 火后再胀 接。 胀接时管 板上的孔 可以是光 孔，也可 开槽。
上一内容 下一内容 回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
7.2 管子的选用及其与管板的连接
7.2.1 管子的选用 1、直径 小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系 数稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体 ；大直径管子用于粘性大或污浊的流体。 2、规格 常采用无缝钢管规格（外径×壁厚），长度按规定 选用（1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、 4500mm、5000mm、6000mm、7500mm、9000mm、 12000mm）。其长度与公称直径之比，一般为4～25 ，常用的为6～10，立式换热器多为4～6。
7.2 管子的选用及其与管板的连接
结构：主要有4种
上一内容
下一内容
回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
3、胀焊并用 前面我们讲了胀接、焊接后，会发现它们各自有优 、缺点，因而目前广泛应用了胀焊并用的方法，这种 方法能提高连接处的抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间 隙腐蚀，提高使用寿命。 胀焊并用连接形式主要有： 1）先焊后胀：强度焊＋贴胀 高温高压换热器中大多用厚壁管，胀接时要使用润 滑油，进入接头后缝隙中会在焊接时生成气体，恶化 焊缝质量，只要胀接过程控制得当，先焊后胀可避免 这一弊病。
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
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。
上一内容 下一内容 回主目录
7.1 概 述
2、浮头式换热器 优点：管束可以抽出，便于清洗； 缺点：换热器结构较复杂，金属耗量较大。 适用场合：适用于介质易结垢的场合。
2、焊接 优点：在高温高压条件下 ，焊接连接能保持连接的紧密 性，管板加工要求可降低，节 省孔的加工工时，工艺较胀接 简单，压力较低时可使用较薄 的管板。 缺点：在焊接接头处产生 的热应力可能造成应力腐蚀开 裂和疲劳破裂，同时管子、管 板间存在间隙，易出现间隙腐 蚀。
上一内容 下一内容 回主目录
上一内容 下一内容 回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
3、结构型式 多用光管，因 为结构简单，制 造容易；为强化 传热，也采用异 型管、翅片管、 螺纹管等。
上一内容
下一内容
回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
4、材料 根据压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳 素钢、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。 7.2.2管子与管板的连接 1、胀接 1）过程：最普通的是利用胀管器挤压伸入管板孔中的 管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹 性变形，取去胀管器后，管板与管子产生一定的挤压 力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。 2）适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合 金钢，设计压力≤4Mpa，设计温度≤300℃，且无特殊 要求的场合。外径d＜14mm，不适合胀接。
本章难点：管、壳的分程及隔板 计划学时：8学时
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。 换热器质量好坏的衡量标准： 1）先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省； 2）合理性—可制造加工，成本可接受； 3）可靠性—强度满足工艺条件。 根据不同的目的，换热器可以分为： 1、冷却器（cooler） 1）用空气作介质——空冷器（aircooler） 2）用氨、盐水、氟里昂等冷却到0℃～－20℃—— 保冷器（deepcooler）
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
2、冷凝器（condenser） 1）分离器 2）全凝器 3、加热器（一般不发生相变）（heater） 1）预热器（preheater）——粘度大的液体，喷雾 状不好，预热使其粘度下降； 2）过热器（superheater）——加热至饱和温度以 上。 4．蒸发器(etaporater)——发生相变 5．再沸器（reboiler） 6．废热锅炉（waste heat boiler）
上一内容 下一内容 回主目录
7.1 概 述
7Hale Waihona Puke Baidu1.1 管壳式换热器的结构及其主要零部件
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
7.1.2 管壳式换热器的分类 1、固定管板式换热器 优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗， 更换、造价低，应用广泛。管坏时易堵漏。 缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50℃， 设置膨胀节。
第七章 管壳式换热器的机械设计
7.1 概述
7.2 管子的选用及其与管板的联接 7.3 管板结构 7.4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦 液板的作用与结构 7.5 温差应力 7.6 管箱与壳程接管 7.7 管壳式换热器的机械设计举例
上一内容 下一内容 回主目录
第七章 管壳式换热器的机械设计
本章重点：固定管板式换热器的基本结构及其机 械设计
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
7.1.3 管壳式换热器机械设计内容 管壳式换热器的设计： 1、根据化工生产工艺条件的要求，通过化工工艺计算 ，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，决 定管数、管程数和壳程数； 2、进行机械设计。内容有： 1）壳体直径的决定和壳体厚度的计算； 2）换热器封头选择，压力容器法兰选择； 3）管板尺寸确定； 4）折流板的选择与计算； 5）管子拉脱力的计算； 6）温差应力计算。
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
3、填料函式换热器 优点：造价比浮头式低，检修、清洗容易，填料 函处泄漏能及时发现； 缺点：壳程内介质由外漏的可能，壳程中不宜处 理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。 适用场合：适用于低压小直径场合。
上一内容
下一内容
回主目录
7.1 概 述
4、U型管式换热器 优点：结构简单，造价低，壳程可清洗，一个管 板，管子可自由伸缩，无温差应力； 缺点：管程不能清洗，管板上布管少，结构不紧 凑，管子坏时不易修补。 适用场合： 适用于管、壳壁温差较大的场合，尤 其是管内介质清 洁不易结垢的高 温、高压、腐蚀 性较强的场合。
上一内容 下一内容 回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
上一内容
下一内容
回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接
3）要求管 板硬度大 于管子硬 度，否则 将管端退 火后再胀 接。 胀接时管 板上的孔 可以是光 孔，也可 开槽。
上一内容 下一内容 回主目录
7.2 管子的选用及其与管板的连接