管壳式换热器简介
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、管壳式换热器的基本概念管壳式换热器是一种常见的换热设备，其主要由管束和外壳两部分组成。
其中，管束是由许多平行排列的管子组成，而外壳则是将这些管子包裹在一起的结构。
通过这种结构，管壳式换热器可以实现两种介质之间的热量传递。
二、工作原理1. 热媒流动原理在管壳式换热器中，介质A和介质B分别通过内部的管子和外部的壳体进行流动。
其中，介质A通常为高温流体，而介质B则为低温流体。
当两种介质在内外两侧经过时，由于存在温度差异，会发生热量传递。
2. 热媒传递原理在介质A和介质B之间进行热量传递时，主要有三个过程：对流传热、传导传热和辐射传热。
其中，对流传热是最主要的一种方式。
3. 工作过程在工作过程中，高温流体通过内部的管子进入到换热器中，并沿着管子表面流动。
同时，低温流体从外部的壳体进入到换热器中，并沿着管子外表面流动。
在这个过程中，高温流体和低温流体之间进行了热量传递，使得高温流体的温度降低，而低温流体的温度升高。
三、结构特点1. 管束结构管束是管壳式换热器的主要组成部分之一。
在管束中，许多平行排列的管子被固定在两个端盖板上，并通过密封垫圈与外壳连接。
由于管子间距离较小，因此可以有效地增加热量传递面积。
2. 壳体结构外壳是管壳式换热器的另一个重要组成部分。
它通常由两个半球形或长方形壳体组成，并通过法兰连接。
在使用过程中，外壳起到保护内部管束不受损坏的作用。
3. 密封结构为了保证介质A和介质B之间不发生混合，在管壳式换热器中需要设置密封结构。
这种密封结构通常采用密封垫圈或波纹垫片等材料制成，可以有效地防止介质泄漏。
4. 清洗结构由于管壳式换热器在使用过程中会产生一定的污垢和腐蚀物，因此需要定期进行清洗。
为了方便清洗，管壳式换热器通常设置有进出口和排污口等结构。
四、应用领域管壳式换热器广泛应用于化工、石油、制药、食品等领域中。
在这些领域中，管壳式换热器可以实现高效的热量传递，提高生产效率，并减少能源消耗。
管壳式换热器的课程设计
避免选用不合适的材料导致设备损坏 或安全事故；注意材料的兼容性和与 其他材料的接触情况；考虑材料的可 加工性和安装维护的便利性。
04
管壳式换热器的优化设计
传热效率优化
01
传热效率
通过选择合适的材料、优化管程和壳程流体的流速和温度，以及采用强
化传热技术，如增加翅片、改进管子形状等，提高换热器的传热效率。
管件与结构
优化换热器内部的管件和 结构，减少流体流动过程 中的局部阻力，降低压力 损失。
结构强度优化
1 2
应力分析
对换热器进行详细的应力分析，确保其在正常操 作条件下具有足够的结构强度和稳定性。
材料选择
根据使用条件和要求，选择合适的材料和厚度， 以提高换热器的结构强度和耐腐蚀性。
3
支撑与固定
合理设计换热器的支撑和固定结构，以减小应力 集中和振动，提高其结构强度和使用寿命。
新材料与新技术的应用
新型材料
采用高导热性能的复合材料、纳米材料等，提高换热器的传热效率。
新型涂层
利用先进的涂层技术，如陶瓷涂层、金属氧化物涂层等，增强换热器的抗腐蚀和 耐磨性能。
节能减排与环保要求
高效节能
研发低能耗的换热器，优化换热器结构，降低运行过程中的能源消耗。
环保设计
采用无毒、无害的材料，减少换热器对环境的影响，同时对换热器产生的废弃物进行环保处理。
能源与动力工程领域的应用
发电厂
管壳式换热器可用于加热和冷却发电厂中的各种 流体，如锅炉给水、凝结水和冷却水等。
船舶工程
在船舶工程中，管壳式换热器可用于船舶发动机 的冷却和加热，以及生活用水的加热和冷却。
采暖系统
在供暖系统中，管壳式换热器可用于将热量从热 源传递到水中，为建筑物提供热水供暖。
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，
管壳式换热器的工作原理
管壳式换热器的工作原理
管壳式换热器是一种常用的热交换装置，用于将两种介质之间的热量传递。
它由一个外壳和一组内部管子组成。
工作原理如下：
1. 媒体流动：热交换的两种介质通过各自的入口进入换热器，一个在管道内流动，被称为“管侧媒体”，另一个在外壳内流动，被称为“壳侧媒体”。
2. 热传导：管侧和壳侧媒体之间通过热传导进行热量交换。
通常，一个介质在管侧流动，将热量传递给壳侧的另一个介质。
3. 热量交换：热量通过管壁传导，从管侧媒体流向壳侧媒体。
热量传递的方向取决于各介质的温度差和流速。
4. 冷却或加热：根据实际需求，换热器可被用于冷却或加热流体。
冷却时，管侧媒体温度较高，而壳侧媒体温度较低，使得管侧媒体的热量传递到壳侧媒体中。
加热时，情况相反。
5. 出口排放：经过热交换后，已经冷却或加热的介质分别通过各自的出口排放。
总之，管壳式换热器通过管内和壳内的介质流动，使热量在两者之间传导，实现了热量交换的目的。
这种设计可以高效地将热量从一个介质传递到另一个介质，广泛应用于工业生产和能源领域。
管壳式换热器
第十七章管壳式换热器（shellandtubeheatexchange）本章重点讲解内容：（1）熟悉管壳式换热器的整体结构及其类型；（2）熟悉主要零部件的作用及适用场合；（3）熟悉膨胀节的功能及其设置条件。
第一节总体结构管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。
它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点，应用最为广泛，在换热设备中占据主导地位。
管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。
管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程（tube-side）；管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程（shell-side）。
一种流体在管内流动，而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过，为了保证壳程流体能够横向流过管束，以形成较高的传热速率，在外壳上装有许多挡板。
以下结合不同类型的管壳式换热器介绍其相应的总体结构。
1、固定管板换热器其由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。
结构特点为：两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。
换热管束可做成单程、双程或多程。
它适用于壳体与管子温差小的场合。
图1固定管板换热器结构示意图优点：结构简单、紧凑。
在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。
缺点：壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50°C）时产生温差应力，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。
固定管板式换热器适用于壳方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。
2、浮头式换热器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结垢的场合。
结构特点是两端管板之一不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，称为浮头。
图2浮头式换热器结构示意图优点：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。
管壳式与板式水水换热器的比较分析
管壳式与板式水水换热器的比较分析管壳式和板式水水换热器是两种常见的换热设备，它们在应用范围、换热效果、维护保养等方面都有不同的特点。
本文将分析对比这两种换热器的优缺点，以帮助读者选择适合自己的换热器。
一、管壳式水水换热器管壳式换热器是由一个管壳和多个外管、内管组成的传热设备。
内管和外管之间的空间中流体进行传热，通常用于高温、高压、高粘度、易腐蚀、易结垢的介质换热。
其优点主要有以下几点：1. 适用范围广：管壳式换热器可以适用于多种工业领域，如化工、石化、制药、航空航天等。
2. 效率高：由于管壳式换热器的传热面积大，因此效率相对较高。
3. 维护保养方便：管壳式换热器可以进行组件化维护，随时更换外管和内管，便于清洗和维护。
但管壳式水水换热器也有其缺点：1. 制作成本高：管壳式换热器的制造成本较高，因为需要制造大量外管和内管。
2. 占用空间大：管壳式换热器由于外形尺寸较大，占用的空间相对较大。
3. 流体压降大：由于管壳式换热器的内部设计，流体的压降大，需要消耗更多的能量。
二、板式水水换热器板式换热器是由多个密封的板组成，板上的通道构成流体的管道，在板上进行传热。
板式换热器通常用于低温、低压、低粘度、不易腐蚀、不易结垢的介质换热。
其优点主要有以下几点：1. 占用空间小：板式换热器通常比管壳式换热器小，占用的空间相对较小。
2. 制作成本低：板式换热器的制造成本相对较低，因为只需要制造少量密封板即可。
3. 传热效果好：由于板式换热器的传热面积大，传热效果好。
但板式换热器也有其缺点：1. 不适用于高温高压：由于板式换热器的密封性不够，不适用于高温、高压介质。
2. 维护保养复杂：由于板式换热器的结构复杂，维护保养需要额外耗费一定的时间和精力。
3. 稳定性差：由于板式换热器板间的连接处容易出现渗漏情况，不够稳定。
综上所述，管壳式水水换热器和板式水水换热器在适用范围、效率、维护保养等方面都有不同的特点。
根据实际需要选择适合自己的换热器是关键。
壳管式换热器传热系数
壳管式换热器传热系数
摘要：
1.壳管式换热器简介
2.壳管式换热器传热系数的概念
3.影响壳管式换热器传热系数的因素
4.提高壳管式换热器传热系数的措施
5.总结
正文：
壳管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、医药等领域。
其主要由壳体、管束、管板等组成，通过壳体内外的流体进行热量交换，实现加热、冷却等功能。
壳管式换热器传热系数是指在单位时间内，通过单位面积的传热量与温差之比。
它是一个衡量换热器传热效率的重要参数。
传热系数越高，说明换热器传热效果越好。
影响壳管式换热器传热系数的因素有以下几点：
1.流体的性质：流体的热传导性能、流速等都会影响传热系数。
2.壳管材料：壳管材料的导热性能、表面粗糙度等也会对传热系数产生影响。
3.流体流动状态：流体在壳管内的流动方式（如层流、紊流等）对传热系数有重要影响。
4.壳管几何参数：如壳径、管径、管间距等，这些参数会影响流体流动阻
力，从而影响传热系数。
5.工作温度与压力：温度和压力的变化会影响流体的热传导性能，进而影响传热系数。
为了提高壳管式换热器传热系数，可以采取以下措施：
1.选择优质的壳管材料，提高导热性能。
2.优化壳管几何参数，降低流体流动阻力。
3.改善流体流动状态，提高流速，使流体形成紊流。
4.控制工作温度与压力，使其在合适的范围内。
5.在壳管表面涂覆热传导性能好的材料，提高表面传热系数。
总之，壳管式换热器传热系数受多种因素影响，通过优化这些因素，可以提高传热系数，从而提高换热器的传热效率。
管壳式换热器 比例
管壳式换热器比例
管壳式换热器是一种常见的热交换设备，用于在两种流体之间传递热量。
它通常由一个管束（管子）和一个外壳组成。
管壳式换热器的比例可以从多个角度来讨论：
1. 效率比例，管壳式换热器的效率是指它实际传递的热量与理论上可以传递的最大热量之间的比率。
提高管壳式换热器的效率可以通过优化设计、改进材料和增加换热面积等方式来实现。
2. 尺寸比例，管壳式换热器的尺寸比例可以指外壳和管束之间的尺寸比例，以及换热面积和整体尺寸之间的比例。
合理的尺寸比例可以影响换热器的性能和成本。
3. 流体比例，在管壳式换热器中，流体的流量比例和流速比例对换热效果有重要影响。
合理的流体比例可以确保充分的热交换，同时避免流体过速或过慢导致的问题。
4. 材料比例，管壳式换热器的材料比例指的是外壳、管束以及密封件等部件的材料选择比例。
选择合适的材料可以确保换热器在不同工况下具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能。
综上所述，管壳式换热器的比例涉及到多个方面，包括效率、尺寸、流体和材料等。
在实际应用中，根据具体的工艺要求和换热条件，需要综合考虑这些因素来确定合适的比例关系，以确保换热器的性能和可靠性。
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
管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业中。
它的工作原理是利用管内流体与管外流体之间的热量传递，将热量从一个介质传递到另一个介质中，以达到加热、冷却或蒸发等目的。
管壳式换热器的结构主要由管束、壳体、管板、支撑件、密封件、进出口管道等组成。
其中，管束是由许多平行排列的管子组成的，管子的材质可以是不锈钢、铜、钛等，根据不同的介质选择不同的材质。
壳体是管束的外壳，通常采用碳钢、不锈钢等材质制成，具有良好的耐腐蚀性能。
管板是将管束固定在壳体内的关键部件，它可以分为固定管板和浮动管板两种类型。
支撑件是用于支撑管束的部件，通常采用钢制材料制成。
密封件则是用于保证管束与壳体之间的密封性能，通常采用橡胶、聚四氟乙烯等材料制成。
进出口管道则是用于将介质引入或排出换热器的管道。
管壳式换热器的工作原理是将需要加热或冷却的介质通过管道引入管束内，然后通过管子的壁面与管外流体进行热量传递，最后将加热或冷却后的介质从管束中排出。
管外流体则通过壳体内的流道流动，将管内流体传递过来的热量带走，以达到加热或冷却的目的。
在换热过程中，管束和壳体之间的热量传递效率取决于管束的布置方式、管子的材质、流体的流速等因素。
管壳式换热器是一种高效、可靠的换热设备，具有结构简单、维护
方便、适用范围广等优点。
在工业生产中，它被广泛应用于加热、冷却、蒸发等工艺过程中，为生产提供了重要的支持。
管壳式换热器
6
400~1100 — 1200~1800 —
150 200 250 300 350 450（或 480） — — 200 250 300 350 450（或 480） —
9
1200~1800 — — — — 300 350 450
600
－10－
第一节 绪论
二、管壳式换热器的性能特点
主要几何参数
★浮头式换热器和冷凝器系列的型号参数
－8－
第一节 绪论
二、管壳式换热器的性能特点
壳径 mm 325
426
400 500 600-700 800-1200 1300-1500
1600-1800
导流形式 内导流 外导流 ∨
∨
∨
∨
∨
∨
∨
∨
∨
∨
∨
壳体制作方式
换热器
冷凝器
钢管制 圆筒
— 钢管制 圆筒
卷
卷
制
制
圆
圆
筒
筒
基本参数
公称压力/Mpa 换热器 冷凝器
－12－
第一节 绪论
二、管壳式换热器的性能特点
固定管板换热器示意图
－13－
第一节 绪论
二、管壳式换热器的性能特点
性能特点
国产固定管板式换热器系列（JB/T 4715— 92），采用内导流结构、适用于石油及化学工业用 碳素钢、低合金钢和不锈耐酸钢制换热器，也适用 于其他工业部门相似的换热器和冷凝器。引用标准 为GB151—钢制管壳式换热器。
管程数 2，4
2，4
1.0 1.6 2.5 4.0 6.4
1.0 1.6 2.5 4.0
2，4 2，4 2，4，6
《管壳式换热器设计》课件
支撑结构设计要点
考虑支撑结构的承载能力、稳定性 、防腐和防震等方面，以确保支撑 结构在各种工况下的安全性和可靠 性。
有限元分析
利用有限元分析方法对支撑结构进 行强度和稳定性分析，优化结构设 计，降低成本并提高设备性能。
密封设计
01
02
03
密封类型选择
根据工艺操作条件和介质 特性，选择合适的密封类 型，如垫片密封、机械密 封、磁力密封等。
计算公式法
根据传热基本方程和物性参数，通过计算公式计算传热系数。
热平衡计算
热平衡方程
换热器入口和出口的流体温度满足一定的关系，可以根据热 平衡方程计算换热器的效率。
效率计算
根据热平衡方程和实验数据，可以计算出换热器的效率，从 而评估换热器的性能。
05
管壳式换热器的强度设计
压力设计
压力等级
根据工艺要求和操作条件，确 定管壳式换热器的压力等级， 确保设备在正常操作和异常工 况下的安全性和可靠性。
密封设计要点
考虑密封性能、耐腐蚀性 、寿命和维护性等方面， 以确保密封装置在长期运 行中的可靠性和安全性。
密封失效预防措施
为防止密封失效，采取相 应的预防措施，如定期检 查、更换密封元件、加强 设备维护等。
06
管壳式换热器的制造与检验
制造工艺
制造流程
01
管壳式换热器的制造流程包括材料准备、切割、焊接、组装等
THANK YOU
感谢聆听
多个环节。
关键工艺参数
02
在制造过程中，需要严格控制关键工艺参数，如焊接温度、压
力、时间等，以确保产品质量。
质量标准
03
制造完成后，应按照相关质量标准进行检验，确保产品符合设
管壳式换热器ppt课件
类型与结构
类型
根据结构特点和使用要求，管壳式换热器可分为固定管板式 、浮头式、U形管式、填料函式等类型。
结构
主要由壳体、管束、管板、封头等组成，其中管束是换热器 的核心部件，通过两端固定在管板上，与壳体形成封闭空间 。
02
管壳式换热器的工作原理
传热原理
热传导
管壳式换热器中的传热过程主要 以热传导为主，热量从高温介质 传递到低温介质，通过管壁和壳
适用范围与限制
适用范围
管壳式换热器适用于高温高压的工况， 以及需要承受较大压力和温度变化的场 合。此外，由于其结构简单、可靠性强 ，管壳式换热器也常用于工业生产中的 加热、冷却和冷凝等操作。
VS
限制
管壳式换热器的传热效率较低，因此不适 用于需要高效传热的场合。此外，由于其 体积较大，管壳式换热器也不适用于空间 受限的场合。
在石油化工领域，管壳式换热器的优点包括高可靠性、耐高温高压、良好的热效 率以及适应性强等，使其成为该领域不可或缺的设备之一。
能源工业领域
能源工业是另一个管壳式换热器得到广泛应用的重要领域。在火力发电、核能发电、水力发电等过程中，管壳式换热器都扮 演着重要的角色。
在能源工业中，管壳式换热器被用于加热和冷却各种流体，如水、蒸汽、油等，以实现能量的转换和回收。其高效可靠的运 行对于提高能源利用效率和降低能源成本具有重要的作用。
维护方便
管壳式换热器的结构简单，拆装方便，便于进行维修和清 洗。
缺点
01
02
03
传热效率较低
相比于其他类型的换热器 ，管壳式换热器的传热效 率相对较低。这是由于其 结构特点所决定的。
体积较大
管壳式换热器的体积较大 ，需要占用较多的空间。
管壳式换热器ppt课件
b.合理性 可制造加工，成本可接受
c.可靠性 满足操作条件 ,强度足够,保证使用寿命
化工生产对换热设备提出的要求是： 传热效率高，流体阻力小； 强度、刚度、稳定性足够； 结构合理，节省材料，成本较低； 制造、装拆、检修方便等。
第一节 管壳式换热器的总体结构
流 体 流 动 方 向
转角正三角形
正三角形排列的管束
正三角形最普遍，因为在相同的管板面积上排管最多， 结构紧凑，同一板上管子比正方形多排10%左右，但管外清 洗不方便；
适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。
管板
壳壁内温差应力： s
F As
35
管子拉脱力的计算 ——限于管子与管板胀接情况。 1）.介质压力和温差力对管板的作用：
假设 管壁温度＞壳壁温度
36
2）.拉脱力的计算
计算的目的：保证胀接接头的牢固连接和良好的密封性。 拉脱力定义：管子每平方米胀接周边上所受的力，单位为
帕。 引起拉脱力的因素为：操作压力和温差力。 （1）操作压力引起的拉脱力qp: 介质压力作用的面积 f 如图示
补偿方法： a.减小壳体与管束间的温度差
使传热膜系数大的流体走壳程； 壳壁温度低于管壁温度时，对壳体进行保温。
b.装设挠性构件 壳体上安装膨胀节；（见书P217 图7-38） 将直管制成带S形弯的管。如氨合成塔内的冷管：
43
c.采用壳体与管束自由伸缩的结构 （1）填料函式换热器
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填料函结构之三
；
s
F As
2.由管束与壳体温差引起的热应力
温差应力的产生：
t t (tt to )L S S (ts t0 )L
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EDR（HTFS）ASPEN EDR（HTFS）之管壳式换热器软件介绍1北京中油奥特科技有限公司BeiJing Zhongyou AOTO Science and Technology LimitedEDR（HTFS）EDR（HTFS）软件历史¾系列软件创始于1967年，具有30多年的发展史HTFS年具有¾HTFS软件原是英国AEA公司的产品年拿¾1997年加拿大Hyprotech公司成为AEA公司子公司后，HTFS划归Hyprotech公司管理¾2002年7月，Hyprotech公司与AspenTech公司合并，HTFS成为AspenTech公司的产品¾2008年9月，AspenTech公司改变产品名称HTFS－＞EDREDR （HTFS ）用户全球客户超过¾BP Amoco¾Chi d HTFS 用户：用户：全球客户超过400BP Amoco ¾Shell Global Solutions ¾Exxon Chiyoda ¾Petrobras ¾ENILarson and Tubro ¾Repsol ¾BASF¾MW Kellogg Foster Wheeler ¾Larson and Tubro ¾Statoil ¾FluorColt Engineering ¾Foster Wheeler ¾Technip¾Stone & Webster ABB Lummus ¾Colt Engineering ¾Dow Chemical ¾Linde¾ABB Lummus¾Bronswerk Heat Transfer ¾Exchanger Industries ¾Koch Industries…….¾Huntsman ¾Sumitomo¾China Tianchen Chemical Engineering¾Sasol…………….EDR（HTFS）国内代表性客户（中国石化部分）石科院上海化工研究院北京化工研究院北京工程公司洛阳工程公司上海石化燕山石化镇海炼化高桥石化胜利油田中原油田茂名石化江汉油田天津石化金陵石化抚顺石油科学研究院中石化上海工程公司… …EDR（HTFS）国内代表性客户（中国石油部分）大庆油田油田设计院辽河油田油田设计院华北油田油田设计院大港油田油田设计院四川油田油田设计院克拉玛依炼油厂青海油田油田设计院大庆石化设计院抚顺石化设计院独山子石化设计院辽阳化纤设计院兰州石油机械研究所廊坊管道勘察设计院……克拉玛依油田设计院EDR（HTFS）国内代表性客户（中海油部分）¾海洋石油总公司生产研究中心¾渤海石油工程公司¾海洋石油工程股份公司¾南海石油EDR （HTFS ）中国化工信息中心寰球化学工程公司天辰化学工程公司国内代表性客户（化工及其他领域）成达化学工程公司中国华陆工程公司五洲工程设计院五环工程公司上海太平洋有限公司华东勘察设计院兰州长征机械厂轻工部北京设计院电力工业部热工研究院四川空分集团台湾康全公司沈阳鼓风机集团股份有限公司苏州制氧机有限公司无锡市冠云换热器杭氧股份有限公司杭氧股份有限公司空分厂杭州汽轮机股份公司格力电器股份有限公司哈尔滨703所兰州石油机械研究所青岛海洋热电化工设备公司四川空分设备（集团）苏州热工研究所无锡市冠云换热器有限公司EDR （HTFS ）清华大学上海交通大学浙江大学国内代表性客户（高校及研究单位）大连理工大学天津大学华东理工大学重庆大学北京化工大学兰州大学华南理工大学新疆大学西安交通大学石油大学中国科学院部分用户名单，排名不分先后EDR （HTFS ）HTFSHTRI HTFS 和HTRI 的比较研究机构所在地英国伦敦美国研究机构创建时间1976年1985年物性系统继承了流程模拟系统的物性，23000多种组分，10多种计算方法，功能非常强大，和Aspen plus ，Hysys 无缝连接组分少，物性计算功能较弱。
不能和模拟软件无缝连接，需通过文件的方式导入模拟文件的数据计算精度数据来源于试验室和各种工业应用试验，计算精度很高。
著名的美国福禄工程公司赞扬说：采用HTFS 进行设计，由于计算精度高，可使换热系统的工程造价降低20%。
计算精度不高实用性由于有设计优化功能，不但节省工程时间，同时也使工程费用大幅度降低。
我国换热器研究权威机构—兰州石油机械研究所经反复研究比较，最没有方案优化工具，方案优选困难。
后选用HTFS 作为研究工具软件。
EDR（HTFS）EDR软件介绍¾应用非常广泛¾实力雄厚的研究支持¾界面友好¾接口全面9可以与AXSYS相连接9可以连接模拟软件HYSYS, Aspen Plus、PRO／II9热力学/机械设计互相连接¾技术全面/范围宽/实用性强EDR（HTFS）EDR软件介绍¾EDR（HTFS）系列软件已经集成了与流程模拟软件Hysys相同的的物性数据系统¾有23000多种纯组分物性数据¾可选择各种状态方程、活度系数法及交互作用参数¾可以和Hysys、ASPEN PLUS、PRO／II等软件无缝连接EDR（HTFS）实验装置E-type boiler & condenser validation tests¾计算核心非常可靠¾实用性极强¾获得国际认可¾不断改进和提高9EDRV7.2Boiling in Kettle sliceLocal measurement of low-fin condensationEDR（HTFS）EDREDR 研究网络产系列EDR （HTFS ）EDR 产品系列Aspen Shell&Tube Exchanger¾Aspen Shell&Tube Exchanger 管壳式换热器(热力学/机械设计)¾Aspen Air Cooled Exchanger空冷器,错流换热器¾Aspen Plate Fin Exchanger板翅式换热器Aspen Fired Heater Exchanger¾Aspen Fired Heater Exchanger 加热炉¾Aspen Plate Exchanger板式换热器¾Aspen PIPE管道水力学¾Aspen FRAN电厂给水加热器Shell &TubeAspen Shell &Tube Exchanger(HTFS TASC+)Shell & Tube Aspen Shell & Tube Exchanger(HTFS.TASC+)软件介绍¾管壳式换热器模拟软件¾以计算准确和工程实用而闻名¾80年代初进入中国¾会员用户遍及化工及石化行业¾将传热和机械强度计算融为一体¾可用于计算多组分/多相流冷凝器/罐式重沸器/降液膜蒸发器/多台换热器组等可交式修改管束排列图¾可交互式修改管束排列图Shell &TubeShell & Tube软件介绍¾自Aspen Tasc+™演变而来¾适用于模拟、最大结垢、校核和设计计算适用于模拟最大结垢校核和设计计算模式¾适用于所有TEMA 壳体类型9还包括双管、U 形多管装置、KHT 螺旋管换热器Gal Gavin 管换热器、Gal Gavin 插件¾单向，沸腾和冷凝¾强大的物性方法选项属性9COMThermo 、Aspen 属性、B-JAC 数据库¾强大的设计优化功能¾HTFS 基于研究型的性质模型和关联式基于研究的性质模和关联式¾严格的交互式管道布局¾平面图¾可选……集成的机械设计¾与Aspen HYSYS 、Aspen plus 和Aspenbasic Engineering ( Zyqad)集成Shell &Tube主要特点Shell & Tube 主要特点：¾—研究型方法的支持长达35年以上的行业领先换热研究，不断探索新方法¾自动优化—精密的优化逻辑，实现设计最优化，成本最小化¾高效界面—与Aspen Tech 的HYSYS 和Aspen Plus 模拟程序相结合，从而实现流程的全盘化¾工业标准物性方法选项—包括COMthermo 和Aspen properties (+NIST)¾快速管壳并行优化—完全集成的热学设计和机械学设计Shell &TubeShell & Tube工业标准性质选项¾Aspen properties®化工¾COMThermos®石油和气体加工¾B-JAC 通用工业＞23000个物性组分个物性组分＞35种以上VLE热力学方法综合混合准则Shell &TubeShell & Tube不混溶冷凝物建模¾自动的相性质计算Aspen Plus ¾与Aspen Plus 和HYSYS 流程模拟程序自动交换数据¾适当的热力/水力学建模Shell &TubeShell & Tube优化计算结果成本最优Shell &TubeShell & Tube材料数据库¾与Aspen 管壳式换热器机械设计保持致械设计保持一致9ASME（美国）9DIN（德国）9EN（英国）9JIS（日本）9AFNOR（法国）¾装配平面图尺寸¾重量估计¾概念成本估计¾热设计¾振动分析Shell &TubeShell & Tube软件计算模式换热器设计：对于给定工艺条件进行换热面积或成本优化设计，设计¾换热器的各种参数。
换热器核算：指定流体的进出口条件，核算换热器是否能够满足换热¾要求，并计算换热器的实际换热面积与所需换热面积的比率。
¾换热器模拟：对于给定的换热器，当工艺介质进口给定后，模拟其出换模拟对给定换介质给定后模拟其口状态以及模拟换热器的操作性能。