列管换热器结构设计

《化工设备机械基础》设计报告

列管换热器结构设计

班级：化学工程与工艺四班

设计者：任义宁0903024006（组长）

叶庭0903024024

刘维东0903024022

郁宗祥0903024032

指导老师：胡科研

前言（郁宗祥32）

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间

的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。

在换热器中，至少有两种温度不同的流体，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。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体

参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。

在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。

一、列管式换热器机械设计（任义宁06）一、分程隔板

在换热器中，要提高流体的给热系数，常采用隔板来增加程数以提高流体速度。

（一）管程分程隔板

作用：将管内流体分程。一个管程意味着流体在管内走一次。

管程分程隔板装置在管箱内，根据所需分的程数的不同有不同的组合。

选择管程的几个要求：

（1）应使各程管子数目大致相等；

（2）隔板形式要简单；

（3）焊缝尽量少，密封长度要短；

（4）温度不超过28℃左右为宜；

（5）为制造、维修、操作方便，一般采用偶数管程

1、分程隔板结构

分程隔板应采用与封头、管箱短节同等材料，除密封面外，应满焊于管箱上。

设计时要求管箱隔板的密封面与管箱法兰密封面、管板密封面与分程槽面必须处于同一基准面。

2、分程隔板厚度及有关尺寸

当承受脉动流体或隔板压差很大时，隔板的厚度应适当增厚。

当厚度大于10mm的分程隔板，在距端部15mm处开始削成楔形，使端部保持10mm。

（二）纵向隔板

在壳侧介质流量较小的情况下，在壳程内安装一平行于传热管的纵向隔板。

隔板和壳体内壁、隔板与管板面接触的部分可能存在空隙，介质容易产生短路，降低传热效率，所以纵向隔板与壳

体内壁的密封要求严密。

防止短路的方式：

(a)为隔板直接与筒体内壁焊接，但必须考虑到施焊的可能性；

（b）纵向隔板插入导向槽中；

(c)、(d)分别是单双向条形密封，防止间隙短路，对于需要将管束经常抽出清洗者，采用此结构

管板与隔板的连接形式

(a)为隔板与管板焊接，

(b)是隔板用螺栓联接在焊于管板的角钢上的可拆结构。

(三) 分割流板

在壳体上有对称的两个进口及一个出口时（如3-1图中J型壳体），对应出口管中间位置在壳体上安装一整圆形挡板作为分割流板。

作用：将壳程平均分成两个壳程并联使用。

二折流板或支撑板

几种常见的折流板形式见图4-5所示

优缺点比较：

弓形：流动死区较少，结构简单，传热效率好。

盘环形：制造不方便，流体轴向流动，效率低。同时要求介质清洁。

(一)弓形折流板的主要几何参数

弓形折流板引导流体以垂直方向横穿过管束，能提供高度的湍动和良好的传热。

主要几何参数是切口尺寸h和挡板间距B。

（二）弓形折流板排列方式确定

1.水平切口（图a、b，缺口上下布置）

一般用于全液相且流体是清洁的。

2.垂直切口（图c，缺口左右布置）

一般用于带悬浮物或结垢严重的流体。

3.倾斜切口（图4-5a，缺口倾斜布置）：不适用于脏污流体

4.双弓形缺口与双弓形板交替（图4-5b）：一般在壳体侧压降很小时才考虑使用。

(三）折流板与壳程间隙

折留板与壳程间隙依据制造安装调节，在保证顺利的装入前提下，越小越好，以减少壳程中旁路损失。

一般浮头式和U型管式换热器可允许比固定管板式大1mm。折流板外圆直径和下偏差见表4-2。

（四）折流板厚度

折流板厚度与壳体直径、换热管无支承长度有关,其数值不得小于表4-3规定。

（五）折流板的管孔

1.折流板的管孔直径与公差按GB151规定：

Ⅰ级换热器，管孔直径与允许差按表4-4规定；

Ⅱ级换热器按表4-5规定。

2.管孔中心距

折流板上管孔中心距见表3-7，公差为相邻两孔±0.03，任意两Ⅳ±1.00mm。

3.管孔加工

折流板上管孔加工后两端必须倒角0.5×450

（六）支持板

换热器壳程介质有相变时，无需设置折流板；

换热器无支承跨距超过表4-6规定时，应设置支持板；

浮头式换热器浮头端必须设置支持板，支持板可采用加厚的环板。

三、拉杆、定距管

1、拉杆的结构形式

折流板与支持板一般采用拉杆与定距管等元件与管板固定，其固定方式包括：

（1）采用全焊接方法如图4-9（c）。

（2）拉杆定距管结构最常见的形式如图4-9（b）、（d）

（3）螺纹与焊接相结合如图4-9（a）

（4）定距螺栓拉杆如图4-9（e）

拉杆的结构形式（图4-9）

2、拉杆直径、数量和尺寸

（1）拉杆直径和数量

按表4-7和表4-8选取

（2）拉杆尺寸

按图4-10和表4-9决定

（3）拉杆布置

应尽量均匀布置在管束的外边缘

四、旁路挡板、防冲板

1、旁路档板

主要作用：增大旁路的阻力，防止壳程物料从旁路大量短路，提高传热效率。

（二）防冲板

1. 防冲板的用途及其设置条件