管殼式換熱器

1、管殼式換熱器管殼式換熱器 1 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) l 類類 型型 管殼式換熱器按其結(jié)構(gòu)的不同一般可分固定管板式、管殼式換熱器按其結(jié)構(gòu)的不同一般可分固定管板式、U形管式、浮頭式和填料函式四種類型。形管式、浮頭式和填料函式四種類型。 在間壁式換熱器這一大類中，應(yīng)用最為普遍、研究得最多的在間壁式換熱器這一大類中，應(yīng)用最為普遍、研究得最多的是管殼式換熱器是管殼式換熱器(也稱列管式換熱器也稱列管式換熱器)，因而對它的了解有著普遍，因而對它的了解有著普遍的意義。的意義。 管程：管內(nèi)流道及其貫通處管程：管內(nèi)流道及其貫通處管程數(shù)：管程流體沿?fù)Q熱管長度方向往返次數(shù)；管程

2、數(shù)：管程流體沿?fù)Q熱管長度方向往返次數(shù)；殼程：管外流道及其貫通處殼程：管外流道及其貫通處殼程數(shù)：殼程流體沿殼體軸向往返次數(shù)；殼程數(shù)：殼程流體沿殼體軸向往返次數(shù)；1) 固定管板式換熱器固定管板式換熱器 結(jié)構(gòu)：將管子兩端固定在位于殼體兩端的固定管板上，管板與結(jié)構(gòu)：將管子兩端固定在位于殼體兩端的固定管板上，管板與殼體固定在一起。殼體固定在一起。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）結(jié)構(gòu)比較簡單、重量輕，成本低，在殼程程數(shù)相同的條件）結(jié)構(gòu)比較簡單、重量輕，成本低，在殼程程數(shù)相同的條件下可排的管數(shù)多；下可排的管數(shù)多；（2 2）殼程不能檢修和清洗，因此，宜于不易結(jié)垢和清潔的流體）殼程不能檢修和清洗，因此，宜于不易結(jié)垢和清潔

3、的流體換熱；換熱；（3 3）當(dāng)管束與殼體的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，常會(huì)使）當(dāng)管束與殼體的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，常會(huì)使管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生流體的泄漏。管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生流體的泄漏。解決方法：在外殼上裝設(shè)膨脹節(jié)，減小但不能完全消除溫差熱應(yīng)力，解決方法：在外殼上裝設(shè)膨脹節(jié)，減小但不能完全消除溫差熱應(yīng)力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動(dòng)。且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動(dòng)。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 具有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器具有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器 換熱管束換熱管束管管 板板殼殼 體體前端

4、管箱前端管箱后端結(jié)構(gòu)后端結(jié)構(gòu)折流板折流板進(jìn)出口接管進(jìn)出口接管膨脹節(jié)膨脹節(jié)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 2) U形管式換熱器形管式換熱器 結(jié)構(gòu)：管束由結(jié)構(gòu)：管束由U U形彎管組成，兩端固定在同一塊管板上，彎曲端形彎管組成，兩端固定在同一塊管板上，彎曲端不加固定，每根管子可自由伸縮，不受其他管子及殼體的影響。不加固定，每根管子可自由伸縮，不受其他管子及殼體的影響。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）在需要清洗時(shí)可將整個(gè)管束抽出，但要清除管子內(nèi)壁的污）在需要清洗時(shí)可將整個(gè)管束抽出，但要清除管子內(nèi)壁的污垢卻比較困難；垢卻比較困難；（2 2）因?yàn)閺澢墓茏有枰欢ǖ膹澢霃?，因而在制?/p>

5、時(shí)需用）因?yàn)閺澢墓茏有枰欢ǖ膹澢霃剑蚨谥圃鞎r(shí)需用不同曲率的模子彎管，且使管板的有效利用率降低；不同曲率的模子彎管，且使管板的有效利用率降低；（3 3）損壞的管子也難于調(diào)換，）損壞的管子也難于調(diào)換，U U形管管束的中心部分空間對換形管管束的中心部分空間對換熱器的工作有著不利的影響。熱器的工作有著不利的影響。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 3) 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：兩端管板一端與殼體用法蘭固定聯(lián)接，稱為固定端。另一兩端管板一端與殼體用法蘭固定聯(lián)接，稱為固定端。另一端管板不與殼體聯(lián)接而可相對于殼體滑動(dòng)，稱為浮頭端。由于浮端管板不與殼體聯(lián)接而

6、可相對于殼體滑動(dòng)，稱為浮頭端。由于浮頭位于殼體內(nèi)部，故又稱內(nèi)浮頭式換熱器。頭位于殼體內(nèi)部，故又稱內(nèi)浮頭式換熱器。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）管束的熱膨脹不受殼體的約束，故殼體與管束之間不會(huì)因）管束的熱膨脹不受殼體的約束，故殼體與管束之間不會(huì)因差脹而產(chǎn)生熱應(yīng)力；差脹而產(chǎn)生熱應(yīng)力；（2 2）在需要清洗和檢修時(shí)，可將整個(gè)管束從固定端抽出；）在需要清洗和檢修時(shí)，可將整個(gè)管束從固定端抽出；（3 3）浮頭蓋與管板法蘭連接有相當(dāng)大的面積，使殼體直徑增大，）浮頭蓋與管板法蘭連接有相當(dāng)大的面積，使殼體直徑增大，在管束與殼體之間形成了阻力較小的環(huán)形通道，產(chǎn)生旁流。在管束與殼體之間形成了阻力較小的環(huán)形通道，產(chǎn)生旁流。應(yīng)用

7、：應(yīng)用：主要用于管子和殼體間溫差大、殼程介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)主要用于管子和殼體間溫差大、殼程介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)垢的場合。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬消耗多，應(yīng)用受到一定限制。垢的場合。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬消耗多，應(yīng)用受到一定限制。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 4) 填料函式換熱器填料函式換熱器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：使一端管板固定、而另一使一端管板固定、而另一端管板可在填料函中滑動(dòng)，即將端管板可在填料函中滑動(dòng)，即將浮頭露在殼體外面的浮頭式換熱浮頭露在殼體外面的浮頭式換熱器，所以又稱外浮頭式換熱器。器，所以又稱外浮頭式換熱器。特性：特性：（1 1）由于填料密封處容易泄漏，）由于填料密封處

8、容易泄漏，故不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、故不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒和高壓流體的熱交換；有毒和高壓流體的熱交換；（2 2）由于制造復(fù)雜，安裝不便，）由于制造復(fù)雜，安裝不便，因而不常采用。因而不常采用。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) l 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)：國家標(biāo)準(zhǔn)：鋼制管殼式換熱器鋼制管殼式換熱器(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GBl51-89)最新標(biāo)準(zhǔn)：最新標(biāo)準(zhǔn)：管殼式換熱器管殼式換熱器(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GBl51-1999)國標(biāo)適用范圍：國標(biāo)適用范圍：(1)公稱直徑公稱直徑2000mm；(2)公稱壓力公稱壓力35MPa；(3)公稱直徑公稱直徑(mm)和公稱壓力和公稱

9、壓力(MPa)的乘積的乘積 104。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB/T 4714-92； 固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB/T 4715-92； 立式熱虹吸式重沸器型式與基本參數(shù)立式熱虹吸式重沸器型式與基本參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB/T 4716-92； U形管式換熱器型式與基本參數(shù)形管式換熱器型式與基本參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB/T 4717-92； 不可拆式螺旋板換熱器型式與基本參數(shù)不可拆式螺旋板換熱器型式與基本參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB/T 4723-

10、92管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 1：平蓋；：平蓋；2：平蓋管箱：平蓋管箱(部件部件)；3：接管法蘭；：接管法蘭；4：管箱法蘭；：管箱法蘭；5：固定管板；：固定管板；6：殼體：殼體法蘭；法蘭；7：防沖板；：防沖板；8：儀表接口；：儀表接口；9：補(bǔ)強(qiáng)圈；：補(bǔ)強(qiáng)圈；10：圓筒殼體；：圓筒殼體；11：折流板；：折流板；12：旁：旁路擋板；路擋板；13：拉桿；：拉桿；14：定距管；：定距管；15：支持板；：支持板；16：雙頭螺柱或螺栓；：雙頭螺柱或螺栓；17：螺母；：螺母；18：外頭蓋墊片；：外頭蓋墊片；19：外頭蓋側(cè)法蘭；：外頭蓋側(cè)法蘭；20：外頭蓋法蘭；：外頭蓋法蘭

11、；21：吊耳；：吊耳；22：放氣口；：放氣口；23：凸形封頭；：凸形封頭；24：浮頭法蘭；：浮頭法蘭；25：浮頭墊片；：浮頭墊片；26：無折邊球面封頭；：無折邊球面封頭；27：浮頭管：浮頭管板；板；28：浮頭蓋：浮頭蓋(部件部件)；29：外頭蓋：外頭蓋(部件部件)；30：排液口；：排液口；31：鉤圈；：鉤圈；32：接管；：接管；33：活動(dòng)鞍座活動(dòng)鞍座(部件部件)；34：換熱管；：換熱管；35：擋管；：擋管；36：管束：管束(部件部件)；37：固定鞍座：固定鞍座(部件部件)；38：滑道；：滑道；39：管箱墊片；：管箱墊片；40：管箱短節(jié)；：管箱短節(jié)；41：封頭管箱：封頭管箱(部件部件)；42：分

12、程隔板：分程隔板換熱器中主要部件名稱換熱器中主要部件名稱管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 級（或級（或級）換熱器級）換熱器ststNNdLNAPPDN（或）管管/殼程數(shù)，單殼程只寫殼程數(shù)，單殼程只寫NtLN公稱長度（公稱長度（m）, d換熱管外徑（換熱管外徑（mm）公稱換熱面積（公稱換熱面積（m2）管管/殼程設(shè)計(jì)壓力（殼程設(shè)計(jì)壓力（MPa），壓力相等時(shí)只寫），壓力相等時(shí)只寫Pt公稱直徑公稱直徑(mm)，對釜式重沸器用分?jǐn)?shù)表示，對釜式重沸器用分?jǐn)?shù)表示，分子為管箱內(nèi)直徑，分母為圓筒內(nèi)直徑分子為管箱內(nèi)直徑，分母為圓筒內(nèi)直徑第一個(gè)字母代表前端管箱型式，第二個(gè)字母代表殼體型式

13、，第一個(gè)字母代表前端管箱型式，第二個(gè)字母代表殼體型式，第三個(gè)字母代表后端結(jié)構(gòu)型式第三個(gè)字母代表后端結(jié)構(gòu)型式l 鋼制管殼式換熱器型號(hào)表示法鋼制管殼式換熱器型號(hào)表示法 管殼式換熱器主要組合部件有前端管箱、殼體和后端結(jié)構(gòu)管殼式換熱器主要組合部件有前端管箱、殼體和后端結(jié)構(gòu)(包括包括管束管束)三部分，三部分的不同組合，就形成結(jié)構(gòu)不同的換熱器。三部分，三部分的不同組合，就形成結(jié)構(gòu)不同的換熱器。管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) l 管子在管板上的固定與排列管

14、子在管板上的固定與排列 1) 管子在管板上的固定管子在管板上的固定 原則原則：保證連接牢固，不產(chǎn)生大的熱應(yīng)力；保證連接牢固，不產(chǎn)生大的熱應(yīng)力；方法方法：（1）脹接；（脹接；（2）焊接；（）焊接；（3）脹焊并用；）脹焊并用；脹接脹接：基本連接方式，但壓力溫度受限基本連接方式，但壓力溫度受限 壓力低于壓力低于4MPa，溫度低于，溫度低于300oC焊接焊接：在高溫高壓下能保持連接的緊密性，對管板孔的加工要在高溫高壓下能保持連接的緊密性，對管板孔的加工要求較低，同時(shí)比脹管的工藝簡便。適用高溫、高壓、易爆介質(zhì)求較低，同時(shí)比脹管的工藝簡便。適用高溫、高壓、易爆介質(zhì) 缺點(diǎn)：（缺點(diǎn)：（1）在焊接接頭處的熱應(yīng)力

15、可能造成應(yīng)力腐蝕和破）在焊接接頭處的熱應(yīng)力可能造成應(yīng)力腐蝕和破裂；（裂；（2）在管孔和管子間存在的間隙處也可能產(chǎn)生間隙腐蝕。）在管孔和管子間存在的間隙處也可能產(chǎn)生間隙腐蝕。管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 2) 管子在管板上的排列管子在管板上的排列 原則原則：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；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； 設(shè)備要盡量緊湊，以便減小管板和殼體的直徑，并使管外空間設(shè)備要盡量緊湊，以便減小管板和殼體的直徑，并使管外空間的流通截面減小，以便提高管外流體的流速；的流通截面減小，以便提高管外流體的流速； 制造、安裝和

16、修理、維護(hù)簡便。制造、安裝和修理、維護(hù)簡便。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 等邊三角形法等邊三角形法 同心圓法同心圓法 正方形法正方形法 等邊三角形排列等邊三角形排列：傳熱性能好，但流動(dòng)阻力大；：傳熱性能好，但流動(dòng)阻力大；同心圓排列同心圓排列：緊湊，布管均勻，但制造和裝配比較困難；：緊湊，布管均勻，但制造和裝配比較困難；正方形排列正方形排列：清洗方便，流動(dòng)阻力小，但傳熱性能差。：清洗方便，流動(dòng)阻力小，但傳熱性能差。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 組合排列組合排列：用于多管程換熱器中，每一程都采用等邊三角形排列，而用于多管程換熱器中

17、，每一程都采用等邊三角形排列，而在各程相鄰管排間，為便于安裝隔板，則采用正方形排列。在各程相鄰管排間，為便于安裝隔板，則采用正方形排列。轉(zhuǎn)角排列轉(zhuǎn)角排列：（1 1）流體流動(dòng)方向與三角形一邊平行的轉(zhuǎn)角等邊三角形排流體流動(dòng)方向與三角形一邊平行的轉(zhuǎn)角等邊三角形排列；（列；（2 2）流體的流動(dòng)方向與正方形一條對角線垂直的轉(zhuǎn)角正方形排列）流體的流動(dòng)方向與正方形一條對角線垂直的轉(zhuǎn)角正方形排列 3) 管間距管間距 兩根管子中心線的距離稱為管間距，其大小主要與管板強(qiáng)度兩根管子中心線的距離稱為管間距，其大小主要與管板強(qiáng)度和清洗管子外表所需間隙、管子在管板上的固定方法等有關(guān)。和清洗管子外表所需間隙、管子在管板上的

18、固定方法等有關(guān)。 采用焊接時(shí)，管間距太小，焊縫太近，就不能保證焊接質(zhì)量采用焊接時(shí)，管間距太小，焊縫太近，就不能保證焊接質(zhì)量 采用脹管時(shí)，過小的管間距會(huì)造成管板在脹接時(shí)由于擠壓力采用脹管時(shí)，過小的管間距會(huì)造成管板在脹接時(shí)由于擠壓力的作用而產(chǎn)生變形，失去了管板與管子之間的連接力。對于多管的作用而產(chǎn)生變形，失去了管板與管子之間的連接力。對于多管程分程隔板處的管間距，最小應(yīng)為管間距加隔板槽密封面的寬度程分程隔板處的管間距，最小應(yīng)為管間距加隔板槽密封面的寬度管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 換熱管外徑換熱管外徑1014 19 25 32 38 45 57最小管間距最小管間距s

19、13-14 19 25 32 38 45 57 72分程隔板槽處管間距分程隔板槽處管間距l(xiāng)g2532 38 44 52 60 68 80注：當(dāng)管間需要機(jī)械清洗時(shí)，相鄰管間的凈空距離注：當(dāng)管間需要機(jī)械清洗時(shí)，相鄰管間的凈空距離(s-d)不宜小于不宜小于6mm，對，對于外徑為于外徑為10mm和和14mm的換熱管的中心距分別不得小于的換熱管的中心距分別不得小于17mm和和21mm；外徑為外徑為25mm的換熱管，當(dāng)用轉(zhuǎn)角正方形排列時(shí)，其分程隔板槽兩側(cè)的管間的換熱管，當(dāng)用轉(zhuǎn)角正方形排列時(shí)，其分程隔板槽兩側(cè)的管間距應(yīng)為距應(yīng)為32mm32mm正方形的對角線長，即正方形的對角線長，即sn=45.255mm。

20、4) 布管限定圓布管限定圓 按在管子排列方式照上述方法時(shí)，換熱器管束外緣直徑受圓筒按在管子排列方式照上述方法時(shí)，換熱器管束外緣直徑受圓筒內(nèi)徑的限制，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要將管束外緣置于布管限定圓之內(nèi)，布內(nèi)徑的限制，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要將管束外緣置于布管限定圓之內(nèi)，布管限定圓直徑管限定圓直徑DL值的大小按結(jié)構(gòu)型式而異。值的大小按結(jié)構(gòu)型式而異。對于固定管板式、對于固定管板式、U形管式換熱器形管式換熱器 32bDDiL式中，式中，b3為固定管板式、為固定管板式、U形管式換熱形管式換熱器管束最外換熱管表面至殼體內(nèi)壁的最器管束最外換熱管表面至殼體內(nèi)壁的最短距離，通常情況下短距離，通常情況下b30.25d，且不小且不小

21、于于10 mm； 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) l 管管 板板作用作用：（1 1）固定換熱管束；（）固定換熱管束；（2 2）分隔管殼程流體；）分隔管殼程流體；型式：型式：常用圓形平板，也有彈性管板常用圓形平板，也有彈性管板管孔：管孔：排列方式同換熱管，孔徑略大于換熱管；排列方式同換熱管，孔徑略大于換熱管； 管孔數(shù)管孔數(shù)=換熱管數(shù)換熱管數(shù)+假管數(shù)假管數(shù)+拉桿數(shù)拉桿數(shù)厚度：厚度：按強(qiáng)度理論計(jì)算按強(qiáng)度理論計(jì)算 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 管板與管子用脹接法連接時(shí)，管板的最小厚度管板與管子用脹接法連接時(shí)，管板的最小厚度( (不包括腐蝕裕

22、不包括腐蝕裕量量) )按下表規(guī)定；當(dāng)用焊接法連接時(shí)，最小厚度除滿足要求外還要按下表規(guī)定；當(dāng)用焊接法連接時(shí)，最小厚度除滿足要求外還要滿足結(jié)構(gòu)和制造的要求。滿足結(jié)構(gòu)和制造的要求。換熱管外徑換熱管外徑101419 25 323845 57管板最管板最小厚度小厚度用于煉油工業(yè)及易燃易爆用于煉油工業(yè)及易燃易爆有毒介質(zhì)等嚴(yán)格場合有毒介質(zhì)等嚴(yán)格場合2025 323845 57用于無害介質(zhì)的一般場合用于無害介質(zhì)的一般場合101520 242632 36 對于對于U形管式、浮頭管式等設(shè)備，為使殼形管式、浮頭管式等設(shè)備，為使殼程便于清洗，常將管板夾在殼體法蘭和管箱法程便于清洗，常將管板夾在殼體法蘭和管箱法蘭之間構(gòu)

23、成可拆連接。蘭之間構(gòu)成可拆連接。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 管板和殼體的連接：管板和殼體的連接：有可拆和不可拆兩種有可拆和不可拆兩種。 固定管板式換熱器常用不可拆連接，兩端的管板直接焊于外固定管板式換熱器常用不可拆連接，兩端的管板直接焊于外殼上并延伸到殼體周圍之外兼作法蘭，拆下管箱即可檢修脹口或殼上并延伸到殼體周圍之外兼作法蘭，拆下管箱即可檢修脹口或清掃管內(nèi)污垢。把管板焊在殼體內(nèi)不兼作法蘭的結(jié)構(gòu)用得較少。清掃管內(nèi)污垢。把管板焊在殼體內(nèi)不兼作法蘭的結(jié)構(gòu)用得較少。 管板與殼體的可拆連接管板與殼體的可拆連接 管板與殼體的不可拆連接管板與殼體的不可拆連接 l 分分

24、程程 隔隔 板板 目的：目的：將換熱器的管程分為若干流程，提高流速，增大傳熱系數(shù)將換熱器的管程分為若干流程，提高流速，增大傳熱系數(shù)原則原則：（1）每一程管數(shù)大致相等；（每一程管數(shù)大致相等；（2）分程隔板的形狀簡單，）分程隔板的形狀簡單，（3）密封長度盡可能短。）密封長度盡可能短。常用程數(shù)：常用程數(shù)：根據(jù)根據(jù)GBl51-1999規(guī)定，常用程數(shù)有規(guī)定，常用程數(shù)有1、2、4、6、8、10、12等七種程數(shù)。等七種程數(shù)。 分程方法：分程方法：平行分程法和丁字形分成法平行分程法和丁字形分成法 從熱膨脹角度出發(fā)，在考慮分程時(shí)，最好使相鄰程間平均壁從熱膨脹角度出發(fā)，在考慮分程時(shí)，最好使相鄰程間平均壁溫之差不超

25、過溫之差不超過28，因此就由平行隔板和丁字形隔板所組成的四，因此就由平行隔板和丁字形隔板所組成的四流程換熱器而論，平行隔板要優(yōu)于丁字形隔板，因?yàn)樵诓捎枚∽至鞒虛Q熱器而論，平行隔板要優(yōu)于丁字形隔板，因?yàn)樵诓捎枚∽中胃舭鍟r(shí)，最冷和最熱的流程是緊挨著的。形隔板時(shí)，最冷和最熱的流程是緊挨著的。 安裝：安裝：焊接在管箱上，在管板上設(shè)分程隔板槽，槽的寬度、深度焊接在管箱上，在管板上設(shè)分程隔板槽，槽的寬度、深度及拐角處的倒角等均有具體規(guī)定。及拐角處的倒角等均有具體規(guī)定。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 常見管板分程布置常見管板分程布置 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器

26、的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) l 折流板和支持板折流板和支持板作用作用：（：（1）使流體橫掠管束，增大傳熱系數(shù)；（）使流體橫掠管束，增大傳熱系數(shù)；（2）支撐管束；）支撐管束； （3）防止管束振動(dòng)和彎曲。）防止管束振動(dòng)和彎曲。 常用形式常用形式：（：（1）弓形折流板，（弓形折流板，（2）盤環(huán)形）盤環(huán)形(或稱圓盤一圓環(huán)形或稱圓盤一圓環(huán)形)折流板，（折流板，（3）扇形折流板，（）扇形折流板，（4）管孔形折流板）管孔形折流板 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 在弓形折流板中，流動(dòng)死區(qū)較小，結(jié)構(gòu)簡單，因而用得最多；在弓形折流板中，流動(dòng)死區(qū)較小，結(jié)構(gòu)簡單，因而用得最多；盤環(huán)形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜

27、，不便清洗，一般用在壓力較高和物料比較清盤環(huán)形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不便清洗，一般用在壓力較高和物料比較清潔的場合；扇形和管孔形的應(yīng)用較少。潔的場合；扇形和管孔形的應(yīng)用較少。 弓形折流板切口方向：弓形折流板切口方向：臥式換熱器分為缺口上、下方向交替排臥式換熱器分為缺口上、下方向交替排列（水平切口）和缺口左、右方向交替排列（垂直切口）兩種列（水平切口）和缺口左、右方向交替排列（垂直切口）兩種 當(dāng)流過殼程的全是氣相或液相的清潔物料時(shí)，宜用水平切口。當(dāng)流過殼程的全是氣相或液相的清潔物料時(shí)，宜用水平切口。臥式換熱器、冷凝器和再沸器，當(dāng)殼程是氣、液相共存或液體中臥式換熱器、冷凝器和再沸器，當(dāng)殼程是氣、液相共存或

28、液體中帶有固體的物料時(shí)，宜用垂直切口。帶有固體的物料時(shí)，宜用垂直切口。 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 弓形折流板尺寸：弓形折流板尺寸：缺口大?。ǜ叨热笨诖笮。ǜ叨萮）和板間距）和板間距B弓形折流板的排列弓形折流板的排列 缺口大小缺口大?。喊辞腥ス蜗腋哒?xì)んw內(nèi)徑百分比（：按切去弓形弦高占?xì)んw內(nèi)徑百分比（h/Di）來確定）來確定 單相換熱：單相換熱：h/Di=(20-25)% 殼程蒸發(fā)：殼程蒸發(fā)：h/Di=45% 殼程冷凝：殼程冷凝：h/Di=(25-45)%。 相鄰兩折流板距離相鄰兩折流板距離B：間距小，可保證流體橫掠管束，提高換熱間距小，可保證流體橫掠管束，提

29、高換熱系數(shù)。但若過小，又會(huì)增加流動(dòng)阻力，難于檢修和清洗；間距過大，系數(shù)。但若過小，又會(huì)增加流動(dòng)阻力，難于檢修和清洗；間距過大，則流體難于垂直流過管束，使換熱系數(shù)下降。則流體難于垂直流過管束，使換熱系數(shù)下降。 為了保證設(shè)計(jì)的合理性，弓形折流板的間距一般不應(yīng)小于殼體為了保證設(shè)計(jì)的合理性，弓形折流板的間距一般不應(yīng)小于殼體內(nèi)徑的內(nèi)徑的1/5，且不小于，且不小于10 mm，最大則不超過下表的規(guī)定，且不超，最大則不超過下表的規(guī)定，且不超過殼體內(nèi)徑。過殼體內(nèi)徑。 換熱管外徑換熱管外徑10 14 19 25 32 38 45 57 最大無支撐跨距最大無支撐跨距800 1100 1500 1900 2200 2

30、500 2800 3200管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 折流板厚度：折流板厚度：為了防振、并能承受拆換管子時(shí)的扭拉作用，折流為了防振、并能承受拆換管子時(shí)的扭拉作用，折流板須有一定厚度。一般情況下至少比管壁厚一倍，最薄約板須有一定厚度。一般情況下至少比管壁厚一倍，最薄約3mm，按按GB 151-1999中具體規(guī)定執(zhí)行。中具體規(guī)定執(zhí)行。折流板的固定：折流板的固定：兩種方式兩種方式（1）拉桿）拉桿+定距管定距管 對于管子外徑大于或等于對于管子外徑大于或等于19mm的管束，折流板的安裝固定通的管束，折流板的安裝固定通過拉桿和定距管來實(shí)現(xiàn)。拉桿是一根兩端皆帶螺紋的長桿，一

31、端過拉桿和定距管來實(shí)現(xiàn)。拉桿是一根兩端皆帶螺紋的長桿，一端擰入管板，折流板穿在拉桿上，各折流板之間則以套在拉桿上的擰入管板，折流板穿在拉桿上，各折流板之間則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。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。拉桿應(yīng)盡量均布于管束的外邊緣，但對于大直徑的換熱器，在布拉桿應(yīng)盡量均布于管束的外邊緣，但對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處也應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿。管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處也應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿。（2）直接焊接：對于管子外徑小于或等于）直接焊接：對于管子外徑小于或等于14mm的管束可把折流的管束可把折

32、流板焊在拉桿止，此時(shí)則不需定距管。板焊在拉桿止，此時(shí)則不需定距管。管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 折流板的安裝和固定折流板的安裝和固定 管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 拉桿的直徑及數(shù)量：拉桿的直徑及數(shù)量：建議的拉桿直徑和數(shù)量如下表所示。在建議的拉桿直徑和數(shù)量如下表所示。在保證大于或等于表中所示拉桿總截面積的條件下，拉桿的直徑和數(shù)保證大于或等于表中所示拉桿總截面積的條件下，拉桿的直徑和數(shù)量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于10mm10mm，數(shù)量不得少于，數(shù)量不得少于4 4根。根。 換熱管外徑換熱管外徑10 14 19

33、 25 32 38 45 57拉桿直徑拉桿直徑10 12 12 16 16 16 16 16拉桿直徑拉桿直徑0.7，l/d24的管內(nèi)層流、過渡流與湍流時(shí)的強(qiáng)制對流的管內(nèi)層流、過渡流與湍流時(shí)的強(qiáng)制對流換熱，可按下圖查取換熱，可按下圖查取jh值后，計(jì)算換熱系數(shù)。值后，計(jì)算換熱系數(shù)。 管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 l 管外（殼程）換熱系數(shù)管外（殼程）換熱系數(shù) 對于具有弓形折流板的情形，采用的比較多的方法是貝爾法，其對于具有弓形折流板的情形，采用的比較多的方法是貝爾法，其中心內(nèi)容是首先假定全部殼程流體都以錯(cuò)流形式通過理想管束，求得中心內(nèi)容是首先假定全部殼程流體都以錯(cuò)流形式通過理想管束，

34、求得理想管束的傳熱因子，然后根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作條件的不同，理想管束的傳熱因子，然后根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作條件的不同，引入各項(xiàng)校正因子修正。引入各項(xiàng)校正因子修正。為此，先分析殼程流體流動(dòng)過程。為此，先分析殼程流體流動(dòng)過程。 通過殼程的各股流路通過殼程的各股流路 管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 流路流路A：由于管子與折流板上的管孔間存在間隙，而折流板：由于管子與折流板上的管孔間存在間隙，而折流板前后又存在壓差所造成的泄漏，其隨管外壁的結(jié)垢而減小。此流前后又存在壓差所造成的泄漏，其隨管外壁的結(jié)垢而減小。此流路降低了主流速度，故對傳熱不利。路降低了主流速度，故對傳熱不利。 流路流

35、路B：橫向流過管束的主流路，對傳熱和阻力影響最大。：橫向流過管束的主流路，對傳熱和阻力影響最大。 流路流路C：管束最外層管子與殼體間存在間隙而產(chǎn)生的旁路。此：管束最外層管子與殼體間存在間隙而產(chǎn)生的旁路。此旁路流量可達(dá)相當(dāng)大的數(shù)值。設(shè)置旁路擋板，可改善此流路對傳旁路流量可達(dá)相當(dāng)大的數(shù)值。設(shè)置旁路擋板，可改善此流路對傳熱的不利影響。熱的不利影響。 流路流路E：由于折流板和殼體內(nèi)壁間存在一定間隙所形成的漏流，：由于折流板和殼體內(nèi)壁間存在一定間隙所形成的漏流，它不但對傳熱不利，而且會(huì)使溫度發(fā)生相當(dāng)大的畸變，特別在層它不但對傳熱不利，而且會(huì)使溫度發(fā)生相當(dāng)大的畸變，特別在層流流動(dòng)時(shí)。流流動(dòng)時(shí)。管殼式換熱器

36、的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 流路流路F F：因?yàn)榘仓梅殖谈舭宥箽こ绦纬闪瞬粸楣茏铀紦?jù)的：因?yàn)榘仓梅殖谈舭宥箽こ绦纬闪瞬粸楣茏铀紦?jù)的通道，若用來形成多管程的隔板設(shè)置在主橫向流的方向上，將會(huì)造通道，若用來形成多管程的隔板設(shè)置在主橫向流的方向上，將會(huì)造成一股成一股( (或多股或多股) )旁路。此時(shí)常在旁通走廊中設(shè)置一定量的假管。旁路。此時(shí)常在旁通走廊中設(shè)置一定量的假管。 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 (1) 總管數(shù)總管數(shù)nt：從圖紙上讀出。：從圖紙上讀出。管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 psscs/DhDN21(2) 錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)Nc：最好從圖紙讀出，否則

37、按下式估算：最好從圖紙讀出，否則按下式估算：(3) 兩折流板頂部間錯(cuò)流面積占總面積的百分?jǐn)?shù)兩折流板頂部間錯(cuò)流面積占總面積的百分?jǐn)?shù)Fc：222sinwgcRAFR22212sin arccos2arccosssssssDhDhDhDDD(4) 錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管子數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管子數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)FcLsLsLscDhDarccosDhDarccossinDhDF222221 (7) 一塊折流板上管子和管孔之間的泄漏面積一塊折流板上管子和管孔之間的泄漏面積112tbotbctAdFn管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 sLbpcDDBFA(6) 錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)錯(cuò)流面積

38、中旁流面積所占分?jǐn)?shù)FbpsLF FbpcDDN lBFA若有若有F流路存在時(shí)，則流路存在時(shí)，則管程隔板所占的通道數(shù)管程隔板所占的通道數(shù)(F流路數(shù)流路數(shù))F流道凈寬度流道凈寬度 tb=dH do, dH為管孔直徑為管孔直徑(5) 每一缺口內(nèi)的有效管排數(shù)每一缺口內(nèi)的有效管排數(shù)Ncw，由圖確定，或按下式計(jì)算，由圖確定，或按下式計(jì)算 pcws/h.N80(11) 折流板數(shù)目折流板數(shù)目1bLNB1iobLBBNB或或管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 sbsssbDharccosDDDA212(8) 折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄漏面積折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄漏面積Asb折流板直徑折流板直徑

39、(9) 流體通過缺口的流通面積流體通過缺口的流通面積Ab（前以計(jì)算出）（前以計(jì)算出）41/22bwtcosADnFdD(10) 缺口的當(dāng)量直徑缺口的當(dāng)量直徑Dw (用于用于Re100的情況的情況)進(jìn)口段折流板到管板距離進(jìn)口段折流板到管板距離 出口段折流板到管板距離出口段折流板到管板距離 由下圖查出在換熱器中心線處，假定殼程流體全部錯(cuò)流流過管由下圖查出在換熱器中心線處，假定殼程流體全部錯(cuò)流流過管束，在此理想管束中純錯(cuò)流時(shí)的柯爾本傳熱因子束，在此理想管束中純錯(cuò)流時(shí)的柯爾本傳熱因子jH 管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 計(jì)算殼程換熱系數(shù)的貝爾法計(jì)算殼程換熱系數(shù)的貝爾法折流板缺口校正因子折

40、流板缺口校正因子jc：由下圖查?。河上聢D查取 jc是是Fc的函數(shù)，對于缺口處不排管的結(jié)構(gòu)，的函數(shù)，對于缺口處不排管的結(jié)構(gòu)，jc=1。管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 折流板泄漏影響校折流板泄漏影響校正因子正因子j1管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 即即A和和E流路的影流路的影響，其為響，其為Asb/(Asb+Atb)及及(Asb+Atb)/Ac的函數(shù)。的函數(shù)。由由圖查取。由由圖查取。管束旁流影響校正因子管束旁流影響校正因子jb 管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 其是其是Fbp和和Nss/Nc （Nss為每一錯(cuò)流區(qū)內(nèi)旁路擋板對數(shù)，為每一錯(cuò)流區(qū)內(nèi)旁路擋板對數(shù)，N

41、c為錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管排數(shù)）的函數(shù)。由下圖查取。為錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管排數(shù)）的函數(shù)。由下圖查取。 管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 換熱器進(jìn)、出口段折流板間距不等時(shí)的校正因子換熱器進(jìn)、出口段折流板間距不等時(shí)的校正因子js1111nniobsiobBBNBBjBBNBB式中，當(dāng)式中，當(dāng)Re100時(shí)，時(shí)，n=0.6， 當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)，時(shí)，n=1/3。oHclbsjj j j j j 計(jì)算殼程傳熱因子計(jì)算殼程傳熱因子jo l 與換熱系數(shù)計(jì)算有關(guān)的幾個(gè)問題與換熱系數(shù)計(jì)算有關(guān)的幾個(gè)問題 (1) 定性溫度定性溫度管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 式中，式中，F(xiàn)t取值如下：取值如下： 殼側(cè)流體被管側(cè)

42、的水冷卻時(shí)，殼側(cè)流體被管側(cè)的水冷卻時(shí)，F(xiàn)t=0.3； 殼側(cè)流體被管程的水蒸汽加熱時(shí)，殼側(cè)流體被管程的水蒸汽加熱時(shí)，F(xiàn)t=0.55； 殼側(cè)和管側(cè)均為油時(shí)，殼側(cè)和管側(cè)均為油時(shí)，F(xiàn)t=0.45； 粘度在粘度在10-3 Pas以下的低粘性液體，以下的低粘性液體，F(xiàn)t=0.5。 1111mtttF tt2222mtttF tt對熱流體對熱流體 對冷流體對冷流體 (2) 定性尺寸定性尺寸 管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 U/Ade4 努塞爾準(zhǔn)則、雷諾準(zhǔn)則等的定義式中，努塞爾準(zhǔn)則、雷諾準(zhǔn)則等的定義式中，l為定性尺寸。通常是為定性尺寸。通常是選取對流體運(yùn)動(dòng)或傳熱發(fā)生主導(dǎo)影響的尺寸作為定性尺寸。例

43、如，選取對流體運(yùn)動(dòng)或傳熱發(fā)生主導(dǎo)影響的尺寸作為定性尺寸。例如，在圓管內(nèi)的換熱過程取管子內(nèi)徑在圓管內(nèi)的換熱過程取管子內(nèi)徑di，在管外強(qiáng)迫流動(dòng)換熱時(shí)取管，在管外強(qiáng)迫流動(dòng)換熱時(shí)取管子外徑子外徑do，而對非圓形管道則取其當(dāng)量直徑，而對非圓形管道則取其當(dāng)量直徑de。在一般情況下，在一般情況下，當(dāng)量直徑的定義為：當(dāng)量直徑的定義為： 式中，式中，A為流體的流通截面積；為流體的流通截面積；U為濕周邊或熱周邊長，在計(jì)算阻為濕周邊或熱周邊長，在計(jì)算阻力時(shí)，它是全部潤濕周邊；在傳熱計(jì)算時(shí)，是參與傳熱的周邊。力時(shí)，它是全部潤濕周邊；在傳熱計(jì)算時(shí)，是參與傳熱的周邊。 在應(yīng)用準(zhǔn)則方程式時(shí)，還應(yīng)注意當(dāng)量直徑的取法是否有特別

44、在應(yīng)用準(zhǔn)則方程式時(shí)，還應(yīng)注意當(dāng)量直徑的取法是否有特別的說明。的說明。(3) 粘度修正粘度修正 管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 在某些準(zhǔn)則方程式中，為了考慮非等溫流動(dòng)和熱流方向?qū)Q在某些準(zhǔn)則方程式中，為了考慮非等溫流動(dòng)和熱流方向?qū)Q熱的影響，常乘有熱的影響，常乘有( f/ w)n或或(Prf/Prw)m因子的修正項(xiàng)，或者在準(zhǔn)則因子的修正項(xiàng)，或者在準(zhǔn)則方程式中的方程式中的Pr項(xiàng)對加熱和冷卻采用不同的指數(shù)。項(xiàng)對加熱和冷卻采用不同的指數(shù)。此修正項(xiàng)的計(jì)算，此修正項(xiàng)的計(jì)算，往往由于壁溫未知而要用試算法；但也可取近似值：往往由于壁溫未知而要用試算法；但也可取近似值： 液體被加熱時(shí)，取液體被加熱

45、時(shí)，取 ( f/ w)0.141.05 液體被冷卻則取液體被冷卻則取 ( f/ w)0.140.95 對氣體，若也用對氣體，若也用( f/ w)0.14因子來校正，則不論加熱或冷卻，因子來校正，則不論加熱或冷卻，均可均可取取( f/ w)0.141。 (4) 同時(shí)存在對流換熱與輻射換熱的處理同時(shí)存在對流換熱與輻射換熱的處理 如果需要考慮流體與壁面之間的輻射換熱，可將其并入對流如果需要考慮流體與壁面之間的輻射換熱，可將其并入對流換熱，用總換熱系數(shù)來處理。換熱，用總換熱系數(shù)來處理。這時(shí)，把總換熱系數(shù)寫成：這時(shí)，把總換熱系數(shù)寫成：crQF tl 壁溫的計(jì)算壁溫的計(jì)算 選擇換熱器的類型和管子材料以及考

46、慮熱膨脹補(bǔ)償時(shí)均需知道選擇換熱器的類型和管子材料以及考慮熱膨脹補(bǔ)償時(shí)均需知道壁溫。在一般情況下，壁溫可通過下面的公式確定：壁溫。在一般情況下，壁溫可通過下面的公式確定： 放熱側(cè)壁溫：放熱側(cè)壁溫： 吸熱側(cè)壁溫：吸熱側(cè)壁溫： 11,11,11111wsmsttKrttqr22,22,22211wsmsttKrttqr管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 由此可見，要事先知道換熱系數(shù)才能計(jì)算壁溫，而在某些情況由此可見，要事先知道換熱系數(shù)才能計(jì)算壁溫，而在某些情況下（例如蒸汽凝結(jié)和自然對流換熱）又要在已知壁溫的條件下才能下（例如蒸汽凝結(jié)和自然對流換熱）又要在已知壁溫的條件下才能把換熱系數(shù)計(jì)算出

47、來。把換熱系數(shù)計(jì)算出來。于是工程上一般采用試算法對壁溫和換熱系于是工程上一般采用試算法對壁溫和換熱系數(shù)進(jìn)行同步計(jì)算，過程如下：數(shù)進(jìn)行同步計(jì)算，過程如下：式中，式中，q為單位面積傳熱量，且為單位面積傳熱量，且K和和h應(yīng)以同一基準(zhǔn)表面計(jì)算。應(yīng)以同一基準(zhǔn)表面計(jì)算。 假定一側(cè)壁溫（例如假定一側(cè)壁溫（例如tw1） 求該側(cè)換熱系數(shù)（求該側(cè)換熱系數(shù)（ 1） 計(jì)算該側(cè)單位面積傳熱量計(jì)算該側(cè)單位面積傳熱量(q1)： q1=h1(t1 tw1) 根據(jù)壁面熱阻根據(jù)壁面熱阻rw計(jì)算另一側(cè)壁溫（計(jì)算另一側(cè)壁溫（tw2）：）： q1=(tw1 tw2)/rw 計(jì)算出另一側(cè)的換熱系數(shù)計(jì)算出另一側(cè)的換熱系數(shù) 2 計(jì)算另一側(cè)的

48、單位面積傳熱量計(jì)算另一側(cè)的單位面積傳熱量(q2)，即，即q2= 2(tw2 t2)。 如果假定的壁溫正確，則應(yīng)有如果假定的壁溫正確，則應(yīng)有q1= q2。否則，應(yīng)重新假定壁。否則，應(yīng)重新假定壁溫，直至溫，直至q1與與q2基本相等為止?；鞠嗟葹橹?。管殼式換熱器的傳熱計(jì)算管殼式換熱器的傳熱計(jì)算 4 管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算 換熱器中的流動(dòng)阻力可分兩部分，即：流體與壁面間的摩擦阻力，換熱器中的流動(dòng)阻力可分兩部分，即：流體與壁面間的摩擦阻力，由于方向改變或速度突然改變所產(chǎn)生的局部阻力。由于方向改變或速度突然改變所產(chǎn)生的局部阻力。 管殼式換熱器的管程阻力和殼程阻力必須分別計(jì)算

49、。如果阻力過管殼式換熱器的管程阻力和殼程阻力必須分別計(jì)算。如果阻力過大，超過允許的范圍時(shí)，則需修改設(shè)計(jì)。大，超過允許的范圍時(shí)，則需修改設(shè)計(jì)。換熱器的操作壓力換熱器的操作壓力(Pa) 允許的壓降允許的壓降(Pa)P105（表壓表壓） P=0.1P P=0.5P P5104管殼式換熱器允許壓降管殼式換熱器允許壓降 換熱器管程阻力包括沿程阻力、回彎阻力和進(jìn)、出口連接管阻力換熱器管程阻力包括沿程阻力、回彎阻力和進(jìn)、出口連接管阻力三部分，即三部分，即NritPPPPl 管程阻力計(jì)算管程阻力計(jì)算 沿程阻力沿程阻力 Pi計(jì)算式：計(jì)算式：22tiiiwLPdr242tiiiiwLPfdr 或或 管殼式換熱器的

50、流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算140.wi/250.wi/當(dāng)當(dāng)Re2100時(shí)時(shí)進(jìn)、出口連接管阻力計(jì)算式：進(jìn)、出口連接管阻力計(jì)算式： 21.52nNwPr摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)摩擦因子摩擦因子粘度校正因子粘度校正因子回彎阻力計(jì)算式：回彎阻力計(jì)算式：242trtwPZr管程數(shù)管程數(shù)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù). e-絕對粗糙度；絕對粗糙度；d-管徑管徑 管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算l 殼程阻力計(jì)算殼程阻力計(jì)算 流動(dòng)特點(diǎn)流動(dòng)特點(diǎn)：（1）流體流過管束的流動(dòng)有加速、方向等變化，相同雷諾數(shù)，）流體流過管束的流動(dòng)有加速、方向等變化，相同雷諾數(shù)，殼程摩擦系數(shù)大于管程摩擦系

51、數(shù)；殼程摩擦系數(shù)大于管程摩擦系數(shù)；（2）殼程的壓降可通過折流板控制；）殼程的壓降可通過折流板控制；（3）殼程流體流過管束時(shí)的流路復(fù)雜。）殼程流體流過管束時(shí)的流路復(fù)雜。 管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算計(jì)算基礎(chǔ)：廷克爾流路分析；計(jì)算方法：貝爾計(jì)算法計(jì)算基礎(chǔ)：廷克爾流路分析；計(jì)算方法：貝爾計(jì)算法(1) 計(jì)算每一理想錯(cuò)流段阻力計(jì)算每一理想錯(cuò)流段阻力 Pbk20.1424/2scbkkwcG NPfA r殼程流體質(zhì)量流量殼程流體質(zhì)量流量理想管束的摩擦系數(shù)理想管束的摩擦系數(shù) 管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算理想管束的摩擦系數(shù)理想管束的摩擦系數(shù)fk(2) 計(jì)算每一理

52、想缺口阻力計(jì)算每一理想缺口阻力 Pwk 管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算2226scwsswkobcwbcGNlGPsdA ADA Arr當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)時(shí)2200.62swkcwbcGPNA Ar當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)時(shí)(3) 泄漏、旁路，以及進(jìn)、出口段折流板間距不同影響校正泄漏、旁路，以及進(jìn)、出口段折流板間距不同影響校正 折流板泄漏校正系數(shù)折流板泄漏校正系數(shù)Rl旁路校正系數(shù)旁路校正系數(shù)Rb 進(jìn)、出口段折流板間距不同對阻力影響校正系數(shù)進(jìn)、出口段折流板間距不同對阻力影響校正系數(shù)Rs：12nniosBBRBBsccwbbkwkbbbkbsRNNRPRPNRPNP1211 管殼式換熱

53、器的流動(dòng)阻力計(jì)算管殼式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)，時(shí)，n=1.6當(dāng)當(dāng)Re s時(shí)，管子受到壓縮，被壓縮量為時(shí)，管子受到壓縮，被壓縮量為( t )。而殼體受到拉伸，而殼體受到拉伸，被拉伸量為被拉伸量為( s)。應(yīng)用虎克定律，可分別求出管子所受的壓縮力應(yīng)用虎克定律，可分別求出管子所受的壓縮力和殼體所受的拉伸力。顯然，這兩個(gè)力應(yīng)相等，即和殼體所受的拉伸力。顯然，這兩個(gè)力應(yīng)相等，即 2tttF LE f2sssF LE f由此可得由此可得ssttossowtfEfEttttF112管壁壓應(yīng)力：管壁壓應(yīng)力：ttf/F2殼壁拉應(yīng)力：殼壁拉應(yīng)力：ssf/F2故由溫差產(chǎn)生的軸向應(yīng)力故由溫差產(chǎn)生的軸向應(yīng)

54、力 ttssossowtstttsfEfEttttEEfttssossowsststtfEfEttttEEf管殼式換熱器的熱補(bǔ)償問題管殼式換熱器的熱補(bǔ)償問題 若殼體膨脹量大于管子，則若殼體膨脹量大于管子，則 殼體軸向合成應(yīng)力：殼體軸向合成應(yīng)力： 管子軸向合成應(yīng)力：管子軸向合成應(yīng)力：ptssspttttptsssptttt 若管子膨脹量大于殼體，則若管子膨脹量大于殼體，則 殼體軸向合成應(yīng)力：殼體軸向合成應(yīng)力： 管子軸向合成應(yīng)力：管子軸向合成應(yīng)力： 拉脫力拉脫力 在壓力與溫差的聯(lián)合作用下，管子所產(chǎn)生的應(yīng)力為在壓力與溫差的聯(lián)合作用下，管子所產(chǎn)生的應(yīng)力為 t，則管子，則管子拉脫力拉脫力q為為 若計(jì)算出

55、的拉脫力超過允許范圍，則需采取相應(yīng)措施以減小拉若計(jì)算出的拉脫力超過允許范圍，則需采取相應(yīng)措施以減小拉脫力，例如對固定管板式無膨脹節(jié)的換熱器，就需采用膨脹節(jié)，對脫力，例如對固定管板式無膨脹節(jié)的換熱器，就需采用膨脹節(jié)，對于已帶膨脹節(jié)的，則增加膨脹節(jié)的波數(shù)或改用強(qiáng)度較高的材料制作于已帶膨脹節(jié)的，則增加膨脹節(jié)的波數(shù)或改用強(qiáng)度較高的材料制作膨脹節(jié)以減薄膨脹節(jié)之厚度。膨脹節(jié)以減薄膨脹節(jié)之厚度。 tiofqd l單管管壁橫截面積單管管壁橫截面積脹接深度或焊接高度脹接深度或焊接高度管殼式換熱器的熱補(bǔ)償問題管殼式換熱器的熱補(bǔ)償問題 l 熱補(bǔ)償?shù)拇胧嵫a(bǔ)償?shù)拇胧?一般情況下，當(dāng)管子與殼體用同種材料，在殼壁與管壁的

56、一般情況下，當(dāng)管子與殼體用同種材料，在殼壁與管壁的溫差大于溫差大于50oC時(shí)，就要考慮熱補(bǔ)償，以解決膨脹的差異。其措時(shí)，就要考慮熱補(bǔ)償，以解決膨脹的差異。其措施主要是從施主要是從工藝和結(jié)構(gòu)工藝和結(jié)構(gòu)兩方面著手，采取的方法有兩方面著手，采取的方法有 減小管子與殼體的溫差減小管子與殼體的溫差 由于管壁溫度總是接近于換熱系數(shù)大由于管壁溫度總是接近于換熱系數(shù)大的流體的溫度，因此可將換熱系數(shù)大的流體走殼程，當(dāng)殼體溫的流體的溫度，因此可將換熱系數(shù)大的流體走殼程，當(dāng)殼體溫度低于管束溫度時(shí)，對殼體進(jìn)行保溫可減小管子與殼體的溫差。度低于管束溫度時(shí)，對殼體進(jìn)行保溫可減小管子與殼體的溫差。 采用膨脹節(jié)采用膨脹節(jié) 膨

57、脹節(jié)的作用主要是補(bǔ)償軸向位移，它的特點(diǎn)是膨脹節(jié)的作用主要是補(bǔ)償軸向位移，它的特點(diǎn)是受軸向力后容易變形，從而降低殼體和管子的溫差應(yīng)力。受軸向力后容易變形，從而降低殼體和管子的溫差應(yīng)力。使管束和殼體均能自由膨脹使管束和殼體均能自由膨脹 這種方法能較好地消除熱應(yīng)力，這種方法能較好地消除熱應(yīng)力，例如例如U形管式換熱器、填料函式換熱器、浮頭式換熱器均具有形管式換熱器、填料函式換熱器、浮頭式換熱器均具有這種作用。這種作用。管殼式換熱器的熱補(bǔ)償問題管殼式換熱器的熱補(bǔ)償問題 彈性管板補(bǔ)償彈性管板補(bǔ)償 對于高溫高壓換熱器的管板，其強(qiáng)度要求與減對于高溫高壓換熱器的管板，其強(qiáng)度要求與減小熱應(yīng)力的要求是矛盾的，減小管板厚度能減小管板冷、熱兩小熱應(yīng)力的要求是矛盾的，減小管板厚度能減小管板冷、熱兩面的熱應(yīng)力，但卻受強(qiáng)度要求限制。對于固定管板還必須同時(shí)面的熱應(yīng)力，但卻受強(qiáng)度要求限制。對于固定管板還必須同時(shí)考慮溫差應(yīng)力、管板本身的軸向和徑向溫差應(yīng)力以及管板的機(jī)考慮溫差應(yīng)力、管板本身的軸向和徑向溫差應(yīng)力以及管板的機(jī)械強(qiáng)度要求。因而，出現(xiàn)了一些彈性管板的新型結(jié)構(gòu)，有利于械強(qiáng)度要求。因而，出現(xiàn)了一些彈性管板的新型結(jié)構(gòu)，有利于承壓能力、且