化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)之管殼式換熱器

1、第十二章管殼式換熱器第一節(jié)概述在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的。熱交換器材質(zhì)：波紋管管束-不銹鋼；光管管束-碳鋼、不銹鋼在現(xiàn)代石油煉廠中，換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的40% 左右，它的先進(jìn)性、合理性和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性格直接影響產(chǎn)品 的質(zhì)量、數(shù)量和成本。加熱器換熱器Y蒸發(fā)器冷卻器匚冷凝器衡量一臺換熱器好壞的標(biāo)準(zhǔn):傳熱效率高，流體阻力小，強(qiáng)度足夠,結(jié)構(gòu)可靠，節(jié)省材式換熱器料；成本低；制造、安裝、檢修方便。j板式換熱器一傳熱效率高、金屬消 耗量低，但流體阻力大、強(qiáng)度和剛度 差，制造、維修困難。I列管式換熱器一雖在傳熱效率、緊 湊性、金屬消耗量等方面均不如板式 換熱器，但其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠程度高 、適應(yīng)性

2、強(qiáng)、材料范圍廣，因而目前 仍是石油、化工生產(chǎn)中，尤其是高溫 、高壓和大型換熱器的主要結(jié)構(gòu)型式列管換熱器RV容積式換熱器汽水熱交換器搪玻璃換熱器森宇化1管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)及主要零部件圖71換熱器構(gòu)件名稱1 管箱（A左Q.D型八2 接管法弋皿一設(shè)備法蘭F符板,5売程按管6拉桿山一膨脹節(jié)；8殼體.9-換熬管；10排氣管山-吊If； 12-封頭；13頂絲；14-雙頭孀拄門5螺母*16 墊片；17-防沖板折流板或支承板* 19一定距管；20拉桿螺坯；2】支座江2排液背；23管箱売體；24管程接傅25-分程隔板；20管箱蓋二、管殼式換熱器的分類1、固定管板式換熱器膨脹節(jié)適用于殼程介質(zhì) 清潔，不易結(jié)垢， 管

3、程需清洗，溫差 不大或溫差大但是 殼程壓力不高的場 合。2. 浮頭式換熱器管束可以抽出，便于清洗。但這類換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬耗量較大。浮頭處如發(fā)生 泄漏時(shí)不便檢查。管束與殼體間隙較大，影響傳熱。適用于管、殼溫差較大，以及介質(zhì)易結(jié)垢的場合。3、填函式換熱器管束一端可以自由膨脹，造價(jià)也比浮頭式低，檢修 、清洗容易，填函處泄漏能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不宜處理易揮 發(fā)，易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。4. U形管式換熱器適用于管、殼壁溫差較大的場合，尤其是管內(nèi)介質(zhì) 清潔不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性較強(qiáng)的場合。三、管殼式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容 殼體直徑的決定和殼體壁厚的計(jì)算； 換熱器封頭選擇，

4、壓力容器法蘭選擇:管板尺寸確定;管子拉脫力的計(jì)算;此外還應(yīng)考慮接管、接管法蘭選擇及開孔補(bǔ)強(qiáng)等。第二節(jié)管子的選用及其與管板的連接無縫鋼管一光管碳鋼低合金鋼019X2025X2.5032X3038X3不銹鋼019X2025X2032X2.5038X2.5裘7-1換熱管規(guī)格（mm圖77幾種異形善00扁平橢圓管）3凹槽曲平齡波紋管圖7-8縱向翅片管“）焊接外翅片U44k 1程詭動(dòng)順序數(shù)骨箝隔板 （介質(zhì)進(jìn)口側(cè)）岳端隔扳結(jié)構(gòu) （介質(zhì)返回仙）單Q十1rr- T五、管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)可拆式和不可拆式1當(dāng)管板兼作法蘭時(shí)1. 0 10mm,便用壓力 PCI. OMPa 不宜用于協(xié)燃、腸期、易揮發(fā)及有毒 介質(zhì)的場

5、合S M 1. OMPa 不宜用于易!、刃1、鞋揮發(fā)及其有 需介質(zhì)的場合2、管板不兼作法蘭時(shí)410.8S(b)充程介質(zhì)有何隙腐蝕作用時(shí)采用半徑R的圓心在1- OMPa p W 4 OMPa4, OMP p0 1OMP4. OMPa p lOMPa殼程介質(zhì)無間MWt*件用時(shí)采用売稅介質(zhì)育間隙腐燭作用時(shí)采用売禮介質(zhì)無同彖腐恤作用時(shí)采用G 300600W9Q09001200150015932533461010400600346101012700900468101216.10001400610121616150。18008121220201900200010142224表7-7折潦扳和支承板最大間距（

6、mm400 r450320 r450C54OX：換熱管外徑換熱管材料破索鋼和高合金鋼你合金鋼像購合金鏢鉛鐵合金141100191500251900322200382500452540573200二、旁路擋板管板折流板三、攔液板在立式冷凝器中，為減薄管壁上的液膜而提高傳熱膜系數(shù)第五節(jié)溫差應(yīng)力、管壁與殼壁溫度差引起的溫差應(yīng)力s勾分別為管子和殼體材料的溫度膨脹系數(shù),i/r ； % 安裝時(shí)的溫度，皿 分別為操作狀態(tài)下管壁溫度和殼壁溫度，c.耳,分別為管子和殼體材料彈性模量,MPa 兒 換熱管總截面面積,mn?Is!禮殼壁橫截面面積,mm2.二、管子拉脫力的計(jì)算在操作壓力作用下:子脹接長度-mm；設(shè)計(jì)壓

7、力，取管程壓力A和殼程壓力幾二者中的較大值.MPa* 山 管子外徑.mm；I/每四根管子之間的面積在溫差應(yīng)力作用下:叭血叭2：盃） =吋=_莎-管子中的溫差應(yīng)力,MPa；每根管子管壁橫裁面積,mm2； 比,d. 分別為管子的外徑，內(nèi)徑,mm。管子拉脫力q =qp 土 qtq許用拉脫力（MPG換熱骨與管板脹接皓構(gòu)勰式q管竭不卷邊管板孔不開槽脹接2.0管端卷邊我管板亂開槽脹接4.0U型管換熱器【例題77】 有一臺固定管板式換熱器，已知條件如表7-11：務(wù) 7-11管子売體操作壓力(MPa)1.606操作壁溫(1)200100材料10Q235-AR線膨脹系數(shù)(1/X)II. 8X10511. 8X1

8、OF彈性模M(MPfl)0. 21X10百0. 21X10許用應(yīng)力(MPa)111124-6尺寸/ = 29許用拉脫力(MPQ40【解】在操作壓力下，每平方米脹接周邊所產(chǎn)生的力弘;式中/ =0 866,一于=0. 866 X 3. 22 X IO-4 -手 X 2. 5? X W4 4=3. 96 X 10+(n?)戶=1. 6 (MPa) ； Z = 29 (mm；=0. 27 (MPa)L6 X IO6 X 396 X 1Q4_ dx 2. 5 X 10一？ X 2 9 X 10在溫差應(yīng)力作用下，每平方米脹接周邊所產(chǎn)生的力式中=于 X (2. 52 2 02) X IO4 X 501 = 885 X(m2)=兀Q中ST2. 5 X 102 X 2. a X 10 _ 乙