管殼式熱交換器第一部分

1、第二章第二章 管殼式熱交換器管殼式熱交換器 2.1 2.1 類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) n目前應(yīng)用最廣泛得一種換熱器，又稱列目前應(yīng)用最廣泛得一種換熱器，又稱列 管式換熱器。管式換熱器。 n把管子和管板連接，再用殼體固定，就把管子和管板連接，再用殼體固定，就 構(gòu)成管殼式換熱器。構(gòu)成管殼式換熱器。 n由殼體、接管、管束、管板（又稱花板，由殼體、接管、管束、管板（又稱花板， 固定管子用）、頂蓋（又稱封頭）、折固定管子用）、頂蓋（又稱封頭）、折 流元件等組成。流元件等組成。 管殼式換熱器管殼式換熱器 零部件名稱表零部件名稱表 n換熱器構(gòu)件名稱 換熱器構(gòu)件名稱換熱器構(gòu)件名稱 1-1-管箱管箱(A,

2、B,C,D(A,B,C,D，N N型型);2-);2-接管法蘭接管法蘭;3-;3-管箱法蘭管箱法蘭;4-;4-管板管板;5-;5-殼程接管殼程接管;6-;6-拉拉 桿桿;7-;7-膨脹節(jié)膨脹節(jié);8-;8-殼體殼體;9-;9-換熱管換熱管;10-;10-排氣管排氣管;11-;11-吊耳吊耳;12-;12-封頭封頭;13-;13-頂絲頂絲;14-;14-雙頭雙頭 螺柱螺柱;15-;15-螺母螺母;16-;16-墊片墊片;17-;17-防沖板防沖板;18-;18-折流板或支承板折流板或支承板;19-;19-定距管定距管;20-;20-拉桿螺拉桿螺 母母;21-;21-支座支座;22-;22-排液管排

3、液管;23-;23-管箱殼體管箱殼體;24-;24-管程接管管程接管;25-;25-分程隔板分程隔板;26-;26-管箱蓋管箱蓋 管殼式換熱器的分類管殼式換熱器的分類 管殼式換熱器的主要組合部件有前端管箱，管殼式換熱器的主要組合部件有前端管箱， 殼體和后端結(jié)構(gòu)（包括管束）三部分。一殼體和后端結(jié)構(gòu)（包括管束）三部分。一 般按照結(jié)構(gòu)分類般按照結(jié)構(gòu)分類: : 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 固定管板式換熱器固定管板式換熱器 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 形管式換熱器形管式換熱器 填料函式換熱器填料函式換熱器 滑動(dòng)管板式、雙管板式、薄管板式等滑動(dòng)管板式、雙管板式、薄管板式等 （一）固定管板式換熱器（一）固定管板式換熱器

4、 固定管板式換熱器固定管板式換熱器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、能承受較高的壓力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、能承受較高的壓力， 造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管 或更換?；蚋鼡Q。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生 較大的熱應(yīng)力。較大的熱應(yīng)力。 n由于走管程和走殼程的兩種流體溫度不同，由于走管程和走殼程的兩種流體溫度不同， 管子熱膨脹和殼體受熱膨脹的程度不同，當(dāng)管子熱膨脹和殼體受熱膨脹的程度不同，當(dāng) 兩流體的溫度差大于兩流體的溫度差大于50時(shí)，如果將管束和時(shí)，如果將管束和 殼體焊成一體，則因兩者受熱膨脹程度差別

5、殼體焊成一體，則因兩者受熱膨脹程度差別 較大，可能將管子扭曲（當(dāng)管內(nèi)流體溫度高較大，可能將管子扭曲（當(dāng)管內(nèi)流體溫度高 于管外流體時(shí)）或?qū)⒐茏訌墓馨迳侠桑ó?dāng)于管外流體時(shí)）或?qū)⒐茏訌墓馨迳侠桑ó?dāng) 管內(nèi)流體溫度低于管外流體時(shí)），介質(zhì)泄漏。管內(nèi)流體溫度低于管外流體時(shí)），介質(zhì)泄漏。 n為減少熱應(yīng)力，就要考慮采取熱補(bǔ)償措為減少熱應(yīng)力，就要考慮采取熱補(bǔ)償措 施，通常在固管板式換熱器中設(shè)置柔性施，通常在固管板式換熱器中設(shè)置柔性 元件（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸元件（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸 收熱膨脹差。收熱膨脹差。 帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器 n適用場(chǎng)合：適用于殼程介質(zhì)清潔

6、，不易適用場(chǎng)合：適用于殼程介質(zhì)清潔，不易 結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差 雖大但是殼程壓力不大的場(chǎng)合。雖大但是殼程壓力不大的場(chǎng)合。 固定管板式換熱器的使用場(chǎng)合固定管板式換熱器的使用場(chǎng)合 （二）U形管式換熱器 n U形管式熱交換器形管式熱交換器(圖圖2.2)的管束由的管束由U字字 形彎管組成。管子兩端固定在同一塊管形彎管組成。管子兩端固定在同一塊管 板上，彎曲端不加固定，使每根管子具板上，彎曲端不加固定，使每根管子具 有自由伸縮的余地而不受其他管子及殼有自由伸縮的余地而不受其他管子及殼 體的影響。體的影響。 U形管式換熱器形管式換熱器 n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

7、，價(jià)格便宜，承受壓力能力強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，承受壓力能力強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生 熱應(yīng)力。熱應(yīng)力。 n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：布管少，管板利用率低，管子壞時(shí)不易更換。布管少，管板利用率低，管子壞時(shí)不易更換。 n適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：殼側(cè)可以抽出管板和殼體清洗、管側(cè)不易。特殼側(cè)可以抽出管板和殼體清洗、管側(cè)不易。特 別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大 的物料。的物料。 U型管式換熱器型管式換熱器 n浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定，而另一端的浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定，而另一端的 管板可殼體內(nèi)自由滑動(dòng)，叫做浮頭。此種又稱內(nèi)浮管板可殼體內(nèi)自由

8、滑動(dòng)，叫做浮頭。此種又稱內(nèi)浮 頭。頭。 n由于浮頭可以滑動(dòng)，管束膨脹是自由的，故當(dāng)兩介由于浮頭可以滑動(dòng)，管束膨脹是自由的，故當(dāng)兩介 質(zhì)的溫差較大時(shí)，化解管束和殼體之間溫差應(yīng)力的質(zhì)的溫差較大時(shí)，化解管束和殼體之間溫差應(yīng)力的 應(yīng)變。應(yīng)變。 n浮頭端設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu)，使管束能容易的裝入或抽浮頭端設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu)，使管束能容易的裝入或抽 出殼體。（也可設(shè)計(jì)成不可拆的）。這樣為檢修、出殼體。（也可設(shè)計(jì)成不可拆的）。這樣為檢修、 清洗提供了方便。清洗提供了方便。 n但該換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且浮動(dòng)端蓋小，在操作但該換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且浮動(dòng)端蓋小，在操作 時(shí)無法知道泄露情況。因此在安裝時(shí)要特別注意其時(shí)無法知道泄

9、露情況。因此在安裝時(shí)要特別注意其 密封。密封。 n浮頭端蓋法蘭造成管束和殼體間間隙大，不利于換浮頭端蓋法蘭造成管束和殼體間間隙大，不利于換 熱。熱。 （四）浮頭式換熱器（四）浮頭式換熱器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：管內(nèi)和管間清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力應(yīng)變。管內(nèi)和管間清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力應(yīng)變。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備笨重，造價(jià)高，浮頭端小蓋在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備笨重，造價(jià)高，浮頭端小蓋在 操作中無法檢查。操作中無法檢查。 適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：殼體和管束之間壁溫相差較大，或介質(zhì)易殼體和管束之間壁溫相差較大，或介質(zhì)易 結(jié)垢的場(chǎng)合。結(jié)垢的場(chǎng)合。 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 （四）填料函式換熱器（四）填料函式換熱器 n

10、這是一種使一端管板固定而讓另一端管板這是一種使一端管板固定而讓另一端管板 在填料函中滑動(dòng)的熱交換器，其結(jié)構(gòu)如到在填料函中滑動(dòng)的熱交換器，其結(jié)構(gòu)如到2.4 所示，實(shí)際上它是將浮頭露在殼體外面的浮所示，實(shí)際上它是將浮頭露在殼體外面的浮 頭式熱交換器，所以又稱外浮頭式熱交換器。頭式熱交換器，所以又稱外浮頭式熱交換器。 n由于填料密封處容易泄漏，故不宜用于易揮由于填料密封處容易泄漏，故不宜用于易揮 發(fā)、易燃、易爆、有毒和高壓流體的熱交換、而且發(fā)、易燃、易爆、有毒和高壓流體的熱交換、而且 制造復(fù)雜，安裝不便因而此種結(jié)構(gòu)不常采用。制造復(fù)雜，安裝不便因而此種結(jié)構(gòu)不常采用。 n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造方

11、便，造價(jià)低，管內(nèi)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造方便，造價(jià)低，管內(nèi)和 管間清洗方便。管間清洗方便。 n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：填料處易泄漏。填料處易泄漏。 n適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：4MPa 以下，且不適用于易揮發(fā)、易以下，且不適用于易揮發(fā)、易 燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度 受填料的物性限制。目前使用的都較小受填料的物性限制。目前使用的都較小 且較少使用。且較少使用。 填料函式換熱器填料函式換熱器 （五）其他類型管殼式換熱器 n滑動(dòng)管板式 n 雙管板式 n薄管板式 管殼式換熱器型號(hào) 按管殼式換熱器（GB151-1999）標(biāo)準(zhǔn)分類。 詳細(xì)分類以及代號(hào)（英文字母）如下所示： 主要部件的

12、分主要部件的分 類及代號(hào)：類及代號(hào)： n現(xiàn)舉例說明： 浮頭式換熱器 平蓋管箱，公稱直徑500mm，管稱和殼稱設(shè) 計(jì)壓力為1.6MPa，公稱換熱面積為54m2,碳 素鋼較高級(jí)冷拔換熱管外徑25mm，管長(zhǎng)6m， 4管程，單殼程的浮頭式熱交換器，其型號(hào) 為： AES500-1.6-54-6/25-4I n固定管板式換熱器 封頭管箱，公稱直徑700mm，管程設(shè)計(jì)壓力 為2.5MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，公稱換 熱面積200m2，較高級(jí)冷拔換熱管外徑25mm， 管長(zhǎng)9m，4管程單殼程的固定管板式換熱器， 其型號(hào)為： BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4I 主要部件: n1、前端管箱

13、和后端結(jié)構(gòu) n2、換熱管 n3、管板 n4、殼體 n5、其他結(jié)構(gòu) (1) 前端管箱前端管箱 n管箱的作用是將進(jìn)入管程的流體均勻分布到各換熱管，把管管箱的作用是將進(jìn)入管程的流體均勻分布到各換熱管，把管 內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在多管程換熱器中，管箱還內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在多管程換熱器中，管箱還 可通過設(shè)置隔板起分隔作用。可通過設(shè)置隔板起分隔作用。 n由換熱器是否需要清洗和管束是否需要分程等因素決定管箱由換熱器是否需要清洗和管束是否需要分程等因素決定管箱 類型，分兩種基本類型：類型，分兩種基本類型： 1）封頭型：圖（）封頭型：圖（a）接頭少，適用較清潔的介質(zhì)，因檢查管子）接頭少，適用較

14、清潔的介質(zhì)，因檢查管子 及清洗時(shí)只能將管箱整體拆下，故不太方便；及清洗時(shí)只能將管箱整體拆下，故不太方便； 2）平蓋型：）平蓋型： 圖（圖（b）在管箱上裝有平蓋，只要將平蓋拆下即可進(jìn)行清洗）在管箱上裝有平蓋，只要將平蓋拆下即可進(jìn)行清洗 和檢查，所以工程應(yīng)用較多，但材料消耗多；和檢查，所以工程應(yīng)用較多，但材料消耗多； 圖（圖（c）是將管箱與管板焊成一體，這種結(jié)構(gòu)密封性好，但）是將管箱與管板焊成一體，這種結(jié)構(gòu)密封性好，但 管箱不能單獨(dú)拆下，檢修、清洗都不方便，實(shí)際應(yīng)用較少。管箱不能單獨(dú)拆下，檢修、清洗都不方便，實(shí)際應(yīng)用較少。 1 前端管箱和后端結(jié)構(gòu) (2) 后端結(jié)構(gòu)型式 n1）固定管板 n2）浮頭

15、n3）U型管 n4）填料函 (3) 分程隔板分程隔板 （一）分程原因（一）分程原因 當(dāng)換熱器所需的換熱面積較大，而管子又不能當(dāng)換熱器所需的換熱面積較大，而管子又不能 做得太長(zhǎng)時(shí)，就得增大殼體直徑，排列較多的做得太長(zhǎng)時(shí)，就得增大殼體直徑，排列較多的 管子。此時(shí)，為了減少管程流體截面積、增加管子。此時(shí)，為了減少管程流體截面積、增加 管程流速，提高傳熱效果，須將管束分程，使管程流速，提高傳熱效果，須將管束分程，使 流體依次流過各程管子。流體依次流過各程管子。 （二）分程原則（二）分程原則 各程換熱管數(shù)應(yīng)大致相等；各程換熱管數(shù)應(yīng)大致相等； 相鄰程間平均壁溫差一般不應(yīng)超過相鄰程間平均壁溫差一般不應(yīng)超過2

16、8； 各程間的密封長(zhǎng)度應(yīng)最短；各程間的密封長(zhǎng)度應(yīng)最短； 分程隔板的形狀應(yīng)簡(jiǎn)單。分程隔板的形狀應(yīng)簡(jiǎn)單。 （三）分程隔板（三）分程隔板 （四）分程方式（四）分程方式 管程布置表管程布置表 2 2 換熱管束換熱管束 (1) 換熱管換熱管 (2) 管束排列方式、管間距管束排列方式、管間距 （1）換熱管 管子的選用 （一）直徑 小管徑小管徑 n單位體積傳熱面積增大、結(jié) 構(gòu)緊湊、金屬耗量減少、傳 熱系數(shù)提高阻力大，不便清 洗，易結(jié)垢堵塞。 n用于較清潔的流體 大管徑大管徑粘性大或污濁的流體大管徑 （二）規(guī)格 （外徑（外徑壁厚），長(zhǎng)度按規(guī)定決定壁厚），長(zhǎng)度按規(guī)定決定 常用規(guī)格和尺寸偏差見國標(biāo)常用規(guī)格和尺寸偏

17、差見國標(biāo)GB151-1999附錄附錄C 192、252.5和和382.5mm無縫鋼管無縫鋼管 252和和382.5mm不銹鋼管不銹鋼管 標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)系列1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、 6.0、7.5、9.0、12.0m等等 換熱器的換熱管長(zhǎng)度與公稱直徑之比，一般在換熱器的換熱管長(zhǎng)度與公稱直徑之比，一般在4 25之間，常用的為之間，常用的為610。立式換熱器，其比值多。立式換熱器，其比值多 為為46。 換熱管換熱管 尺寸尺寸 （三）結(jié)構(gòu)型式 換熱管型式換熱管型式 光管光管 強(qiáng)化傳熱管強(qiáng)化傳熱管 翅片管（在換熱系數(shù)低側(cè)）翅片管（在換熱系數(shù)低側(cè)） 螺旋槽管螺旋槽管 螺紋管螺

18、紋管 多用光管，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，為強(qiáng)化傳多用光管，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，為強(qiáng)化傳 熱，也采用強(qiáng)化傳熱管。熱，也采用強(qiáng)化傳熱管。 波紋管波紋管 （四）材料（四）材料 n通常普通級(jí)和較高級(jí)的冷拔碳鋼管。 n由壓力、溫度、介質(zhì)的腐蝕性能決定，主要有碳素鋼、 合金鋼、銅、鈦、塑料、石墨等。 金屬材料金屬材料 碳素鋼碳素鋼 低合金鋼低合金鋼 銅銅 不銹鋼不銹鋼 銅鎳合金銅鎳合金 鋁合金鋁合金 鈦等鈦等 非金屬材料非金屬材料 石墨石墨 陶瓷陶瓷 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 （2）管束排列方式，管間距）管束排列方式，管間距 、管束排列方式、管束排列方式 排列原則：排列原則： 1）要保證管板有必要的強(qiáng)度，

19、管子和管板的）要保證管板有必要的強(qiáng)度，管子和管板的 連接要堅(jiān)固和緊密。連接要堅(jiān)固和緊密。 2）設(shè)備要緊湊，以減小管板和殼體的直徑，）設(shè)備要緊湊，以減小管板和殼體的直徑， 并使殼程流通截面減小，以提高殼程流體的并使殼程流通截面減小，以提高殼程流體的 流速。流速。 3）要使制造、安裝和修理維護(hù)方便。）要使制造、安裝和修理維護(hù)方便。 換熱管排列方式 （一）正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列（一）正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列 正三角形排列的管子正三角形排列的管子 n 等邊三角形是最常用的方式，布管緊湊，傳熱等邊三角形是最常用的方式，布管緊湊，傳熱 系數(shù)值高，便于管板劃線及鉆孔，但管間不易系數(shù)值高，便于管板劃線及

20、鉆孔，但管間不易 清洗；按等邊三角形排列時(shí)，流體流動(dòng)方向與清洗；按等邊三角形排列時(shí)，流體流動(dòng)方向與 三角形一條邊垂直，通常在管板周邊與六邊形三角形一條邊垂直，通常在管板周邊與六邊形 的邊之間的六個(gè)弓形部分不排列管子，但當(dāng)層的邊之間的六個(gè)弓形部分不排列管子，但當(dāng)層 數(shù)大于數(shù)大于6時(shí)，弓形部位也應(yīng)排列管子，此時(shí)最外時(shí)，弓形部位也應(yīng)排列管子，此時(shí)最外 層管子的中心不超過最大六邊形的外接圓周。層管子的中心不超過最大六邊形的外接圓周。 （二）正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列（二）正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列 正方形排列的管子正方形排列的管子 （三）組合排列法（三）組合排列法 在多程換熱器中多采在多程換熱器中多采 用組合

21、排列方法。即用組合排列方法。即 每一程中都采用三角每一程中都采用三角 形排列法，而在各程形排列法，而在各程 之間，為了便于安裝之間，為了便于安裝 隔板，則采用正方形隔板，則采用正方形 排列法，如右圖所示。排列法，如右圖所示。 n對(duì)于臥式冷凝器，按轉(zhuǎn)角等邊三角形排列時(shí)，管對(duì)于臥式冷凝器，按轉(zhuǎn)角等邊三角形排列時(shí)，管 板的軸線與水平軸線間比較有利的偏轉(zhuǎn)角，如圖板的軸線與水平軸線間比較有利的偏轉(zhuǎn)角，如圖 2.10所示，可按下式計(jì)算：所示，可按下式計(jì)算： 30oarcsin(do/2s) do：管子外徑；：管子外徑；s：管間距。：管間距。 目的：減少液膜在換熱管上的包角及液膜厚度。目的：減少液膜在換熱管

22、上的包角及液膜厚度。 ( (四四) ) 同心圓排列同心圓排列 按同心圓排列時(shí)，管距按同心圓排列時(shí)，管距s既為兩層既為兩層 圓周之間的距離，也為圓周上管圓周之間的距離，也為圓周上管 子的間距；但直線間距與弧形間子的間距；但直線間距與弧形間 距稍有差別，因而在圓周上布置距稍有差別，因而在圓周上布置 管子只取整數(shù)，所以各層圓周上管子只取整數(shù)，所以各層圓周上 的管間距是不等的。使管板劃線、的管間距是不等的。使管板劃線、 制造和裝配困難。制造和裝配困難。 優(yōu)點(diǎn)是緊湊、靠近殼體處布管均勻，小直徑換熱器中優(yōu)點(diǎn)是緊湊、靠近殼體處布管均勻，小直徑換熱器中 布管數(shù)比等邊三角形多，但層數(shù)布管數(shù)比等邊三角形多，但層數(shù)

23、6時(shí)，不如等邊三角時(shí)，不如等邊三角 形多。形多。 、 管間距管間距 （一）定義（一）定義 管間距指兩相鄰換熱管中心的距離。管間距指兩相鄰換熱管中心的距離。 （二）要求（二）要求 管間距管間距1.25d1.25d0 0，符合表，符合表2.32.3規(guī)定，便于管規(guī)定，便于管 子與管板間的連接，因?yàn)閷?duì)于脹接或焊接子與管板間的連接，因?yàn)閷?duì)于脹接或焊接 來講，管子間距離太近，那么都會(huì)影響連來講，管子間距離太近，那么都會(huì)影響連 接質(zhì)量。最外層管壁與殼壁之間的距離為接質(zhì)量。最外層管壁與殼壁之間的距離為 10mm10mm，主要是為折流板易于加工，不易損，主要是為折流板易于加工，不易損 壞。壞。 表表2.3 2.

24、3 常用換熱管中心距常用換熱管中心距/mm/mm 最外層換熱管中心至殼體內(nèi)表面的距離不應(yīng)小于最外層換熱管中心至殼體內(nèi)表面的距離不應(yīng)小于 (換熱管外徑的一半換熱管外徑的一半)10mm。 布管限定圓布管限定圓 在排列管子時(shí)，換熱器管束外緣直徑受殼體在排列管子時(shí)，換熱器管束外緣直徑受殼體 內(nèi)徑限制，要將管束外緣布置在布管限定圓內(nèi)徑限制，要將管束外緣布置在布管限定圓 之內(nèi)。其直徑之內(nèi)。其直徑DL按結(jié)構(gòu)形式而不同：按結(jié)構(gòu)形式而不同： 對(duì)于浮頭式換熱器如圖對(duì)于浮頭式換熱器如圖2.11(a) DL Di -2(b1 b2 b） 對(duì)于固定管板式、對(duì)于固定管板式、U形管式如圖形管式如圖2.11(b) DL Di

25、 -2b3 3、管板、管板 管板作用是固定換熱管束，并用來作為換熱管板作用是固定換熱管束，并用來作為換熱 器兩端間壁將殼、管程流體相互分開，一般器兩端間壁將殼、管程流體相互分開，一般 多采用單層管板，但對(duì)有危險(xiǎn)或腐蝕性的物多采用單層管板，但對(duì)有危險(xiǎn)或腐蝕性的物 料或當(dāng)管、殼程流體一旦相互滲漏就會(huì)產(chǎn)生料或當(dāng)管、殼程流體一旦相互滲漏就會(huì)產(chǎn)生 危險(xiǎn)的場(chǎng)合，可采用雙層隔板。危險(xiǎn)的場(chǎng)合，可采用雙層隔板。 由于管板的受力情況復(fù)雜，影響管板強(qiáng)由于管板的受力情況復(fù)雜，影響管板強(qiáng) 的因素很多，因此管板厚度在計(jì)算條件不的因素很多，因此管板厚度在計(jì)算條件不 同的情況下相差較大。依據(jù)我國管板計(jì)算同的情況下相差較大。依

26、據(jù)我國管板計(jì)算 條件規(guī)定的管板厚度為：條件規(guī)定的管板厚度為： 管束與管板的連接管束與管板的連接 n管子與管板的連接是管殼式換熱器生產(chǎn)中最主要管子與管板的連接是管殼式換熱器生產(chǎn)中最主要 的工序之一。由于這類工程需耗費(fèi)大量工時(shí)的工序之一。由于這類工程需耗費(fèi)大量工時(shí), ,更重更重 要的是要的是, ,連接的地方在運(yùn)行中容易發(fā)生故障。因此連接的地方在運(yùn)行中容易發(fā)生故障。因此, , 發(fā)展高效率、高質(zhì)量的連接技術(shù)已成為制造中的發(fā)展高效率、高質(zhì)量的連接技術(shù)已成為制造中的 重點(diǎn)研究課題。重點(diǎn)研究課題。 n根據(jù)換熱器的使用條件不同根據(jù)換熱器的使用條件不同, ,加工條件不同加工條件不同, ,連接連接 的方法基本上分

27、為脹接、焊接和脹焊結(jié)合三種的方法基本上分為脹接、焊接和脹焊結(jié)合三種, ,由由 于脹接法能承受較高的壓力于脹接法能承受較高的壓力, ,特別適用于材料可焊特別適用于材料可焊 性差的情況。性差的情況。 4 4、殼體、殼體 E型殼體為單程殼體，經(jīng)濟(jì)型殼體為單程殼體，經(jīng)濟(jì) 上便宜、平均溫差修正系數(shù)上便宜、平均溫差修正系數(shù) 大，但是換熱不充分，進(jìn)出大，但是換熱不充分，進(jìn)出 口溫差小?？跍夭钚?。F型為雙殼程，型為雙殼程， 壓降大，縱向折流板受到流壓降大，縱向折流板受到流 體和漏熱限制，設(shè)計(jì)與制造體和漏熱限制，設(shè)計(jì)與制造 要仔細(xì)，同時(shí)拆裝不便。要仔細(xì)，同時(shí)拆裝不便。J 型用于壓降小、流量大，也型用于壓降小、流

28、量大，也 可用可用G G，H H型。型。 5 5、其他結(jié)構(gòu)、其他結(jié)構(gòu) 2.1.5 縱向隔板、折流板和支持板縱向隔板、折流板和支持板 n目的：為了提高流體的流速和湍流程度，強(qiáng)化殼目的：為了提高流體的流速和湍流程度，強(qiáng)化殼 程流體的傳熱，在殼程常設(shè)置縱向隔板或折程流體的傳熱，在殼程常設(shè)置縱向隔板或折 流板。流板。 n縱向隔板在縱向隔板在U型管殼式換熱器內(nèi)常有應(yīng)用。其最型管殼式換熱器內(nèi)常有應(yīng)用。其最 小厚度為小厚度為6mm，當(dāng)殼程壓降較大時(shí)，需適當(dāng)加厚。，當(dāng)殼程壓降較大時(shí)，需適當(dāng)加厚。 由于安裝難度大，同時(shí)它與殼體內(nèi)壁之間容易存由于安裝難度大，同時(shí)它與殼體內(nèi)壁之間容易存 在間隙產(chǎn)生流體泄漏；它兩側(cè)流

29、體溫度不同又存在間隙產(chǎn)生流體泄漏；它兩側(cè)流體溫度不同又存 在熱泄漏，降低其效果，因此兩塊以上縱向隔板在熱泄漏，降低其效果，因此兩塊以上縱向隔板 在實(shí)際中應(yīng)用較少。在實(shí)際中應(yīng)用較少。 n折流板是設(shè)置在殼體內(nèi)與管束垂直的弓形或圓折流板是設(shè)置在殼體內(nèi)與管束垂直的弓形或圓 盤圓環(huán)形平板，如圖所示。安裝折流板迫使盤圓環(huán)形平板，如圖所示。安裝折流板迫使 殼程流體按照規(guī)定的路徑多次橫向穿過管束，殼程流體按照規(guī)定的路徑多次橫向穿過管束， 既提高了流速又增加了湍流速度，改善了傳熱既提高了流速又增加了湍流速度，改善了傳熱 效果，在臥式換熱器中折流板還可起到支撐管效果，在臥式換熱器中折流板還可起到支撐管 束的作用。

30、但在冷凝器中，由于冷凝傳熱系數(shù)束的作用。但在冷凝器中，由于冷凝傳熱系數(shù) 與蒸汽在設(shè)備中的流動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，因此不需要與蒸汽在設(shè)備中的流動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，因此不需要 設(shè)置折流板。設(shè)置折流板。 折流板常用形式有：弓形折流板、盤環(huán)形流板、扇折流板常用形式有：弓形折流板、盤環(huán)形流板、扇 形折流板和管孔形折流板等幾種。形折流板和管孔形折流板等幾種。 弓形折流板又分單弓、雙弓、三弓型三種。在弓形弓形折流板又分單弓、雙弓、三弓型三種。在弓形 折流板中，流體流動(dòng)死角較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用的最折流板中，流體流動(dòng)死角較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用的最 多。盤環(huán)形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便清洗，一般用在壓力較多。盤環(huán)形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便清洗，一般用在壓力較

31、 高和物料比較清潔的場(chǎng)合；扇形和管孔形應(yīng)用較少。高和物料比較清潔的場(chǎng)合；扇形和管孔形應(yīng)用較少。 弓形折流板在臥式換熱器中的排列分為缺口上下弓形折流板在臥式換熱器中的排列分為缺口上下 方交替排列和缺口左右方向交替排列兩種。方交替排列和缺口左右方向交替排列兩種。 殼程流體全是單相的清潔物料用上下排列；若氣殼程流體全是單相的清潔物料用上下排列；若氣 體中含少量液體時(shí)，應(yīng)在缺口朝上的折流板最低體中含少量液體時(shí)，應(yīng)在缺口朝上的折流板最低 處開通液口。如圖處開通液口。如圖2.18a2.18a 若液體中含少量氣體時(shí)，應(yīng)在缺口朝下的折流板若液體中含少量氣體時(shí)，應(yīng)在缺口朝下的折流板 最高處開通氣口，如圖最高處開

32、通氣口，如圖2.18b2.18b 臥式換熱器、冷凝器的殼程流體為氣液共存或液臥式換熱器、冷凝器的殼程流體為氣液共存或液 體中含有固體物料時(shí)，折流板缺口應(yīng)垂直左右布體中含有固體物料時(shí)，折流板缺口應(yīng)垂直左右布 置，并在折流板最低處開通液口，如圖置，并在折流板最低處開通液口，如圖2.18c2.18c n對(duì)常用的圓缺形擋板，弓形切口過大或過小，對(duì)常用的圓缺形擋板，弓形切口過大或過小， 會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)“死區(qū)死區(qū)”，均不利于傳熱，一般弓形，均不利于傳熱，一般弓形 缺口高度與殼體內(nèi)徑之比為缺口高度與殼體內(nèi)徑之比為0.150.45，常采用，常采用 0.20和和0.25兩種。兩種。 n擋板的間距過大，就不

33、能保證流體垂直流過管擋板的間距過大，就不能保證流體垂直流過管 束，使流速減小，管外對(duì)流傳熱系數(shù)下降；間束，使流速減小，管外對(duì)流傳熱系數(shù)下降；間 距過小不便于檢修，流動(dòng)阻力也大。一般取擋距過小不便于檢修，流動(dòng)阻力也大。一般取擋 板間距為殼體內(nèi)徑的板間距為殼體內(nèi)徑的0.20.1倍，我國系列標(biāo)準(zhǔn)倍，我國系列標(biāo)準(zhǔn) 中采用的擋板間距為：固定管板式有中采用的擋板間距為：固定管板式有150，300和和 600mm三種；浮頭式有三種；浮頭式有150，200，300，480和和 600mm五種。五種。 弓形折流板的最大間距不能超過表弓形折流板的最大間距不能超過表2.5中之定；中之定； 兩側(cè)管板與端部?jī)蓧K折流板的

34、距離通常大于兩側(cè)管板與端部?jī)蓧K折流板的距離通常大于 中間折流板的間距，以便為殼程流體出口提中間折流板的間距，以便為殼程流體出口提 供額外空間。中間折流板一般等間距布置。供額外空間。中間折流板一般等間距布置。 為了防振和能承受拆換管子時(shí)的扭拉為了防振和能承受拆換管子時(shí)的扭拉 用。折流板必須具有一定厚度。折流板的用。折流板必須具有一定厚度。折流板的 厚度與殼體直徑及折流板間距有關(guān)，一般厚度與殼體直徑及折流板間距有關(guān)，一般 情況下至少要比管壁厚一倍，最薄約情況下至少要比管壁厚一倍，最薄約3mm, 但其最小厚度不能低于表但其最小厚度不能低于表2.6中所規(guī)定的數(shù)中所規(guī)定的數(shù) 據(jù)。據(jù)。 折流板的安裝固定是

35、通過拉桿和定距實(shí)折流板的安裝固定是通過拉桿和定距實(shí) 現(xiàn)的。對(duì)于管徑現(xiàn)的。對(duì)于管徑19mm19mm的管束，拉桿和的管束，拉桿和 管板的連接如圖管板的連接如圖2.19a2.19a。 拉桿是一根兩端帶螺紋的長(zhǎng)桿，一端擰拉桿是一根兩端帶螺紋的長(zhǎng)桿，一端擰 入管板，折流板穿在拉桿上，折流板之間入管板，折流板穿在拉桿上，折流板之間 以套在拉桿上的定距管來保持板間距離，以套在拉桿上的定距管來保持板間距離， 最后一塊折流板用螺母擰在拉桿上緊固。最后一塊折流板用螺母擰在拉桿上緊固。 對(duì)于管子外徑對(duì)于管子外徑14mm14mm的管束可把折流板焊的管束可把折流板焊 接在拉桿上，如圖接在拉桿上，如圖2.19b2.19b，此時(shí)不需定距，此時(shí)不需定距 管。管。 拉桿直徑拉桿直徑dn與換熱管外徑與換熱管外徑d有關(guān)有關(guān) 10d 14, dn =10 14d 25, dn =12 25d 57, dn =16 拉桿數(shù)量見表拉桿數(shù)量見表2.7，在保證，在保證表中拉桿總表中拉桿總 截面積的前提下，拉桿的數(shù)量和直徑可以截面積的前提下，拉桿