管道设计资料-换热器配管设计(精)

1、适用范围

1.1 本设计手册适用于管壳式及套管式热交换器的管道布置。 1.2 有关空冷式换热器（空冷器）的管道布置不在本手册之列。 1.3 有关一般的事项要参照

PDS320-1-11《管道布置设计总则》 2 换热器种类 2.1 按结构分类 2.1.1 管壳式换热器（1）浮头式换热器

如图2.1（a ），传热管也称管束和挡板装配在两侧的管板上，但管束一端的管板（固定管板）用壳体一端的法兰固定，另一端的管板在壳体内不固定，所以壳体和传热管可根据流体温度自由膨胀。另外，这种换热器可将管束从壳体内抽出清扫及检修。该型式的特点如下：

1）传热管的内外都能清扫，适用容易产生污垢的流体，所以使用范围广泛。

2）因为传热管和壳体都能自由膨胀，所以在温差大的情况下也能使用。

3）从1）、2）可知，这种结构的换热器可适用于各种设计操作条件，通用性最大。但其缺点是由于结构很复杂，制造成本高。（2） U 形管式换热器

如图2.1（b ），使用的传热管为U 形管，传热管与壳体分开，可分别随流体的温度自由膨胀。另外，能将管束全部抽出清扫及检修，与浮头式换热器结构相同，但浮头式换热器因为是直管、管内也容易清扫，而U 形管式换热器的管束为U 形管，管内清扫困难。U 形管热器的特点如下： 1）自由膨胀

2）因为能够抽出管束，所以也能方便地清扫管外壁。

3）适用于高压流体，高压流体在管内流动，则使承压部分少，减轻重量。4）结构简单，由于管板和壳体法兰少，所以制造较简单。（3）固定管板式换热器

如图2.1（C ），是将管板焊接在壳体两端。壳程流体与管程流体的温度差使传热管和壳体产生较大的，热应力，固此，管程与壳程流体温差较大时需要在壳体上安装伸缩节吸收热膨胀。该形式的换热器壳侧的清扫，检修及维修困难，所以要求流体腐蚀性少，产生污垢少。固定管板式的特点如下： 1）最适用于壳体及传热管温差小，污垢少、热膨胀差小介质和场所。 2）作为立式的管式换热器，其用途广泛。（4）釜式换热器

如图2.1 （d ），壳体内上部设有适于蒸汽的空间，同时也作为蒸汽空间，该空间的大小根据蒸汽性质决定，估算时一般壳体大直径为壳体小直径的1.5～2倍。液面高度一般比最上部管至少高50mm 。其特点如下：

1）作为余热锅炉其结构是很简单的。 2）为取得廉价蒸汽而被广泛使用。

3）管束可做成浮头式或U 形管式，所以也能适用于较赃流体、高压流体。

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(1 壳体 (2壳体盖 (3 管箱侧的壳体法兰 (4 壳体侧的壳体法兰 (5 壳体管嘴 (6浮动管板 (7 浮头头盖 (8 浮头法兰 (9 浮头垫片

(10 固定管板 (11管箱 (12管箱头盖 (13管箱管嘴 (14垃杆及定距管 (15 挡板及支持板 (16 缓冲板 (17折流板 (18 排气口 (19排液口 (20 仪表接口 (21 支座 (22 钩圈(23 传热管 (24 挡板

(25 液面计接口 (26 壳体管嘴 (27管箱接口法兰 (28U形管 (29 密封垫板

图2.1 各种多管园筒式换热器（管壳式换热器）

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2.1.2 套管式换热器（套管或夹套式）

由于可采用高低温流体逆流换热，所以热效率高，构造简单。另外具有仅用增减内管、套管的根数，则可任意改变传热面积的优点。因为传热面积大，所以与管壳式换热器相比价格较高。（1）固定式

内外管端因是焊接，所以外管侧的清扫困难，不能吸收由于内外管侧温差所造成的热应力。但具有构造简单，价格便宜，制造方便等优点。（图2.3）（2）马蹄型套管式（发夹型，U 型）

内管能抽出，这样内外管均可清扫，另外，可根据内外管温差使内外管自由膨胀。内管使用翅片管（图2.4）

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①传热管②传热管法兰③支持片④180°弯头⑤180°弯头法兰⑥套管⑦套管管嘴⑧套管管嘴法兰⑨支架⑩U 形螺栓

图2.3 套管固定式换热器

(1 传热管（内管，传热管）(2 纵向翅片 (3 管接头螺栓（联接螺纹）(4 近接头螺母（联接外螺纹） (5 管接头螺母（联接螺母）(6 传热管法兰（内管法兰）(7 套管 (8 套管管嘴 (9 套管管嘴法兰 (10 套管法兰 (11 套管盖(12 密封垫板 (13 双头螺栓(14 填料箱 (15 填料(16 压盖 (17 支架

图2.4 套管马蹄型（发夹型，U 型）换热器

2.2 按使用分类

按照使用用途分，有以下两种情况，一种是仅加热或冷却，即不引起流体相变化，另一种是根据加热或冷却进行蒸发或凝结，即引起流体相变化。使用的种类名称一般以用途分类。（1）加热器

是加热流体升到所需温度，以提高流体温度为目的而使用的一种换热器，不引起被加热流体的相变化。热源为蒸汽和装置中的余热。一般使用蒸汽作为热源时，往往将蒸汽所具有的潜热加热给被加热流体，蒸汽为此凝结变为液体，即引起相变化。（2）予热器

是以加热流体使流体温度上升为目的，在这一点与加热器相同，但它是根下一步操作要求对流体予热而使用的一种换热器。（3）过热器

是以加热流体温度上升为目的，在这一点与加热器相同，但它是进一步加热流体，为使其达到过热状态

而使用的一种换热器，流体一般是汽态。

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（4）蒸汽发生器

是加热液体给与潜热，使之蒸发，以产生蒸汽为目的换热器。（5）重沸器

是将装置里凝结的液体重新加热使之蒸发为目的而使用的换热器。按使用目的有以下两种重沸器，一是只将产生的蒸汽送出为目的而使用的换热器，二是将产生的汽液混合物送出为目的而使用的换热器。（6）冷却器

是将流体冷却到所需温度，以降低流体温度为目的而使用的一种换热器，被冷却流体不产生相变。冷源可用河水，井水，海水等，但当冷却水不足时，常使用空气冷却器。（7）深冷器

冷却流体使流体温度降低为目的，是与冷却器相同，深冷却器是使流体冷却到冰点以下极低温为目的而使用的一种换热器。

冷源使用液态氨，液态氟里昂等冷媒，从被冷却流体中取气化热，由液体变为气体、即发生相变化。（8）冷凝器

是冷却汽体，取出潜热使之液化为目的的换热器。被冷却流体从气体变为液体，即发生相变化。使蒸汽冷凝变成水的换热器称为复水器。（9）纯冷凝器

是冷凝器的一种，是将全部冷凝性气体冷凝液化为目的而使用的换热器（10）部分冷凝器

冷凝器的一种，是将部分冷凝性气体冷凝液化为目的的换热器。一般使部分冷凝液回流以调整蒸馏塔操作等。

（11）换热器

是狭义的换热器，使两种流体进行热交换。它是使一种流体被加热的同时，另一种流体被冷却，以此为目的而使用的一种换热器。 3 换热器的布置 3.1 安装形式