中石化洛阳设计院换热器配管设计

中石化洛阳设计院换热器配管设计

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 有关一样的事项要参照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，因此壳体和传热管可按照流体温度自由膨胀。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，因此使用范畴广泛。

2）因为传热管和壳体都能自由膨胀，因此在温差大的情形下也能使用。

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专门复杂，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，因此也能方便地清扫管外壁。

3）适用于高压流体，高压流体在管内流淌，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，因此制造较简单。

（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取热膨胀。该形式的换热器壳侧的清扫，检修及修理困难，因此要求流体腐蚀性少，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，该空间的大小按照蒸汽性质决定，估算时一样壳体大直径为壳体小直径的1.5～2倍。液面高度一样比最上部管至少高50mm。其特点如下：1）作为余热锅炉其结构是专门简单的。

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，因此也能适用于较赃流体、高压流体。

(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(1 9)排液口(20) 外表接口(21) 支座(22 )钩圈(23) 传热管(2 4) 挡板

(25) 液面计接口 (26) 壳体管嘴(27)管箱接口法兰(28)U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）

图2.2 管壳式换热器的名称构造一览表

2.1.2 套管式换热器（套管或夹套式）

由于可采纳高低温流体逆流换热，因此热效率高，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，因此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，因此外管侧的清扫困难，不能吸取由于内外管侧温差所造成的热应力。但具有构造简单，价格廉价，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，如此内外管均可清扫，另外，可按照内外管温差使内外管自由膨胀。内管使用翅片管（图2.4）

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，有以下两种情形，一种是仅加热或冷却，即不引起流体相变化，另一种是按照加热或冷却进行蒸发或凝聚，即引起流体相变化。

使用的种类名称一样以用途分类。

（1）加热器

是加热流体升到所需温度，以提升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。一样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，蒸汽为此凝聚变为液体，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，流体一样是汽态。

（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

是将装置里凝聚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。