換熱設(shè)備(詳細(xì))

1、第六章第六章 換熱設(shè)備換熱設(shè)備6.2 管殼式換熱器管殼式換熱器6.3 傳熱強化技術(shù)傳熱強化技術(shù)6.1.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用換熱設(shè)備的應(yīng)用6.1.2 換熱設(shè)備分類及其特點換熱設(shè)備分類及其特點6.1.3 換熱器選型換熱器選型16.1.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用換熱設(shè)備的應(yīng)用使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設(shè)備稱為換熱設(shè)備使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設(shè)備稱為換熱設(shè)備定義定義應(yīng)用應(yīng)用它是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制它是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其它許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用藥、機械及其它許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備設(shè)備投資比重投資比重化工廠中，約占總投資的化工廠中，約占

2、總投資的10%10%20%20%；煉油廠中，約占總投資的煉油廠中，約占總投資的35%35%40%40%。工業(yè)使用工業(yè)使用使流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)，使流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝流程上的需要。以滿足工藝流程上的需要。換熱設(shè)備也是回收利用余熱、廢熱特別是低換熱設(shè)備也是回收利用余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。位熱能的有效裝置。2煙道氣（約煙道氣（約200300）、高爐爐氣（約）、高爐爐氣（約1500）、）、需要冷卻的化學(xué)反應(yīng)工藝氣需要冷卻的化學(xué)反應(yīng)工藝氣(3001000)等的余熱等的余熱 通過余熱鍋爐通過余熱鍋爐利用它來生產(chǎn)利用它來生產(chǎn)壓力蒸汽壓力蒸汽作為供熱、供汽、供電和

3、動力的輔助能源，提高熱能的總作為供熱、供汽、供電和動力的輔助能源，提高熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。36.1.2.1 按作用原理和傳熱方式分類按作用原理和傳熱方式分類一、直接接觸式換熱器一、直接接觸式換熱器二、蓄熱式換熱器二、蓄熱式換熱器三、間壁式換熱器三、間壁式換熱器四、中間載熱體式換熱器四、中間載熱體式換熱器6.1.2 換熱設(shè)備分類及其特點換熱設(shè)備分類及其特點46.1 概述概述一、直接接觸式換熱器一、直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器，見圖又稱混合式換熱器，見圖6-1。利用冷、熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱。利用

4、冷、熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱。 如冷卻塔、冷卻冷凝器等。如冷卻塔、冷卻冷凝器等。為增加兩流體接觸面積，充分換熱，在設(shè)備中常放置為增加兩流體接觸面積，充分換熱，在設(shè)備中常放置填料和柵板填料和柵板，通常采用，通常采用塔狀結(jié)構(gòu)塔狀結(jié)構(gòu)。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計56.1 概述概述圖圖6-1 直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器優(yōu)點優(yōu)點 傳熱效率高、單傳熱效率高、單位容積傳熱面積大、位容積傳熱面積大、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等。便宜等。但僅適用于工藝但僅適用于工藝上允許兩種流體上允許兩種流體混合的場合混合的場合過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計66.1 概述概述二、蓄熱式換熱器二、蓄熱式換熱器

5、原理原理又稱回?zé)崾綋Q熱器又稱回?zé)崾綋Q熱器 借助固體（如固體填料或多孔性借助固體（如固體填料或多孔性 格子磚等）構(gòu)成的蓄熱體，使熱格子磚等）構(gòu)成的蓄熱體，使熱 流體和冷流體交替接觸，把熱量流體和冷流體交替接觸，把熱量 從熱流體傳遞給冷流體。從熱流體傳遞給冷流體。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計76.1 概述概述熱流體熱流體熱流體熱流體冷流體冷流體冷流體冷流體載熱體載熱體優(yōu)點優(yōu)點結(jié)構(gòu)緊湊、價格結(jié)構(gòu)緊湊、價格便宜、單位體積便宜、單位體積傳熱面大，適用傳熱面大，適用于氣于氣氣熱交換。氣熱交換。如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。局限局限若兩種流體不允若兩種流體不允許混合，不能采許混合，不能采用蓄熱式換熱器

6、用蓄熱式換熱器過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計86.1 概述概述三、間壁式換熱器三、間壁式換熱器又稱表面式換熱器又稱表面式換熱器利用間壁（固體壁面）進(jìn)行熱交換。利用間壁（固體壁面）進(jìn)行熱交換。冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。應(yīng)用最為廣泛，形式多種多樣，應(yīng)用最為廣泛，形式多種多樣，如管殼式換熱器、板式換熱器等如管殼式換熱器、板式換熱器等過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計96.1 概述概述四、中間載熱體式換熱器四、中間載熱體式換熱器將兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體將兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接。連接。載熱體

7、在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器間循環(huán)，從高溫流體換熱器中吸收熱量，在間循環(huán)，從高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中釋放熱量給低溫流體；低溫流體換熱器中釋放熱量給低溫流體；如熱管式換熱器。如熱管式換熱器。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計106.1 概述概述一、管式換熱器一、管式換熱器二、板面式換熱器二、板面式換熱器三、其它型式換熱器三、其它型式換熱器管殼式換熱器管殼式換熱器蛇管式換熱器蛇管式換熱器套管式換熱器套管式換熱器纏繞管式換熱器纏繞管式換熱器板殼式換熱器板殼式換熱器螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器板式換熱器板式換熱器板翅式換熱器板翅式換熱器傘板式換熱器傘

8、板式換熱器 傳熱管的結(jié)構(gòu)傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同形式不同過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.1.2.2 間壁式換熱器分類間壁式換熱器分類116.1 概述概述一、管式換熱器一、管式換熱器缺點：缺點：優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)堅固、可靠、適應(yīng)性強、易于制造、能承結(jié)構(gòu)堅固、可靠、適應(yīng)性強、易于制造、能承受較高操作壓力和溫度。受較高操作壓力和溫度。在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占絕對優(yōu)勢，是目前使用最廣泛的一類換熱器。占絕對優(yōu)勢，是目前使用最廣泛的一類換熱器。換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、單位傳熱面積的金屬換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、單位傳熱面積的金屬消耗等方面不如其他新型換熱器。消耗等

9、方面不如其他新型換熱器。分類：分類：1.蛇管式換熱器蛇管式換熱器2.套管式換熱器套管式換熱器3.纏繞管式換熱器纏繞管式換熱器4.管殼式換熱器管殼式換熱器過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計126.1 概述概述圖7.3 沉浸式蛇管1.蛇管式換熱器蛇管式換熱器a.沉浸式蛇管沉浸式蛇管b.噴淋式蛇管噴淋式蛇管最早出現(xiàn)的一種換熱設(shè)備，具有最早出現(xiàn)的一種換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單和操作方便等優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單和操作方便等優(yōu)點圖圖6-3 沉浸式蛇管沉浸式蛇管過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計136.1 概述概述沉浸式蛇管沉浸式蛇管 特點特點結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，操作敏感性較小，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，操作敏感性較小，管子可承受較大流體介質(zhì)壓力

10、。管子可承受較大流體介質(zhì)壓力。但管外流體流速很小，因而傳熱系數(shù)小，但管外流體流速很小，因而傳熱系數(shù)小，傳熱效率低，需要的傳熱面積大，設(shè)備顯傳熱效率低，需要的傳熱面積大，設(shè)備顯得笨重。得笨重。常用于高壓流體冷卻、反應(yīng)器的傳熱元件。常用于高壓流體冷卻、反應(yīng)器的傳熱元件。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計146.1 概述概述b.噴淋式蛇管噴淋式蛇管水水1234 圖圖6-4 噴淋式冷卻器噴淋式冷卻器 1-直管；直管；2-U形管；形管；3-水槽；水槽；4-齒齒過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計156.1 概述概述噴淋式蛇管噴淋式蛇管優(yōu)點優(yōu)點噴淋式蛇管噴淋式蛇管缺點缺點管外流體傳熱系數(shù)大，便于檢修和清洗。管外流體傳熱系數(shù)大，

11、便于檢修和清洗。體積龐大，冷卻水用量較大，有時噴淋體積龐大，冷卻水用量較大，有時噴淋效果不夠理想。效果不夠理想。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計166.1 概述概述2.套管式換熱器套管式換熱器兩種管子組裝成同心管，用兩種管子組裝成同心管，用U形彎管連接成排，形彎管連接成排，根據(jù)實際需要，排列組合形成傳熱單元。根據(jù)實際需要，排列組合形成傳熱單元。圖圖6-5 套管式換熱器套管式換熱器逆流傳熱逆流傳熱過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計型肘管 2內(nèi)管 3外管U1圖7.5 套管式換熱器內(nèi)管內(nèi)管外管外管型肘管型肘管176.1 概述概述優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)廣，傳熱面積彈性大結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)廣，傳熱面積彈性大, 兩側(cè)流

12、體均兩側(cè)流體均可提高流速，兩側(cè)傳熱系數(shù)高。可提高流速，兩側(cè)傳熱系數(shù)高。金屬消耗大，檢修、清洗和拆卸較麻煩，可拆連金屬消耗大，檢修、清洗和拆卸較麻煩，可拆連接處易泄漏。接處易泄漏。 一般用于高溫、高壓、小流量一般用于高溫、高壓、小流量流體和所需傳熱面積不大的場合流體和所需傳熱面積不大的場合過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計186.1 概述概述3.管殼式換熱器管殼式換熱器1-管子；管子；2-封頭；封頭；3-殼體；殼體；4-接管；接管；5-管板；管板；6-折流板折流板圖圖6-6 管殼式換熱器管殼式換熱器過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計4-接管 5-管板 6-折流板1-管子 2-封頭 3-殼體 圖7.6 管殼式換熱器

13、123456196.1 概述概述特點特點缺點缺點結(jié)構(gòu)堅固、可靠性高、適應(yīng)性廣、易于制結(jié)構(gòu)堅固、可靠性高、適應(yīng)性廣、易于制造、處理能力大、生產(chǎn)成本較低、選用材造、處理能力大、生產(chǎn)成本較低、選用材料范圍廣、換熱表面清洗較方便、可用于料范圍廣、換熱表面清洗較方便、可用于高溫和高壓。高溫和高壓。傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性及單位換熱面積所傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性及單位換熱面積所需金屬消耗量等方面均不如一些新型高效需金屬消耗量等方面均不如一些新型高效緊湊式換熱器。緊湊式換熱器。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計204.纏繞管式換熱器纏繞管式換熱器3殼側(cè)流體）多通道型 b）單通道型 aa)管側(cè)流體 圖7.7 纏繞管式換熱器b)

14、No.2管束流體No.1管束流體殼側(cè)流體管側(cè)流體管束流體No.2殼側(cè)流體12管束流體No.1單通道形單通道形多通道形多通道形圖圖6-7 纏繞管式換熱器纏繞管式換熱器過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.1 概述概述216.1 概述概述適用于同時處理多種介質(zhì)、在小溫差下需要傳適用于同時處理多種介質(zhì)、在小溫差下需要傳遞較大熱量且管內(nèi)介質(zhì)操作壓力較高的場合遞較大熱量且管內(nèi)介質(zhì)操作壓力較高的場合, ,如制氧等低溫過程中使用的換熱設(shè)備等。如制氧等低溫過程中使用的換熱設(shè)備等。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計226.1 概述概述二、板面式換熱器二、板面式換熱器4.板殼式換熱器板殼式換熱器1.螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器2.板

15、式換熱器板式換熱器3.板翅式換熱器板翅式換熱器5.傘板式換熱器傘板式換熱器 按換熱板面按換熱板面結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點其結(jié)構(gòu)特點可強化傳熱；其結(jié)構(gòu)特點可強化傳熱；采用板材制作，大規(guī)模生產(chǎn)時，可降低設(shè)備成本采用板材制作，大規(guī)模生產(chǎn)時，可降低設(shè)備成本耐壓性能比管式換熱器差耐壓性能比管式換熱器差過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計236.1 概述概述1.螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器圖圖6-8 螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計246.1 概述概述優(yōu)點優(yōu)點傳熱面積大（傳熱面積大（ 23 倍）倍）傳熱效率高（傳熱效率高（50100%）易制造易制造材料利用率高材料利用率高自身沖刷不易結(jié)垢自

16、身沖刷不易結(jié)垢可全逆流流動可全逆流流動傳熱溫差小傳熱溫差小液液-液、氣液流體換熱，特別液、氣液流體換熱，特別適合高粘度流體的加熱或冷卻、適合高粘度流體的加熱或冷卻、含有固體顆粒的懸浮液的換熱。含有固體顆粒的懸浮液的換熱。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計256.1 概述概述2.板式換熱器板式換熱器冷流體熱流體冷流體熱流體圖圖6-9 板式換熱器流動示意圖板式換熱器流動示意圖過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計266.1 概述概述過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計板式換熱器板式換熱器276.1 概述概述優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應(yīng)用應(yīng)用較低流速下即可達(dá)到湍流，具有較低流速下即可達(dá)到湍流，具有:較高的傳熱效率；較高的傳熱效率；結(jié)構(gòu)緊湊；結(jié)構(gòu)

17、緊湊；使用靈活；使用靈活；清洗和維修方便；清洗和維修方便；能精確控制換熱溫度等。能精確控制換熱溫度等。密封周邊太長，不易密封，滲漏可能性大；密封周邊太長，不易密封，滲漏可能性大；承壓能力低；承壓能力低；使用溫度受密封墊片材料耐溫性能限制，使用溫度受密封墊片材料耐溫性能限制，不宜過高；不宜過高；流道狹窄，易堵塞，處理量小；流道狹窄，易堵塞，處理量??；流動阻力大。流動阻力大。用于處理從水到高粘度液體的加熱、冷卻、用于處理從水到高粘度液體的加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程，適用于經(jīng)常需要清洗，冷凝、蒸發(fā)等過程，適用于經(jīng)常需要清洗，工作環(huán)境要求十分緊湊等場合。工作環(huán)境要求十分緊湊等場合。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)

18、備設(shè)計28隔板封條翅片圖7.10 板翅式換熱器板束結(jié)構(gòu)a)c)逆流式b)a)d)錯流式c)d) 錯逆流式b)隔板隔板翅片翅片封條封條過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.1 概述概述3.板翅式換熱器板翅式換熱器板翅降低熱阻，板翅降低熱阻，傳熱效率提高，傳熱效率提高，且起加強作用且起加強作用.a. 板束結(jié)構(gòu)板束結(jié)構(gòu)b. 逆流式逆流式c. 錯流式錯流式d. 錯逆流式錯逆流式圖圖6-10 板翅式換熱器板翅式換熱器296.1 概述概述優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點傳熱系數(shù)比管殼式換熱器大傳熱系數(shù)比管殼式換熱器大310倍。倍。結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，單位體積內(nèi)傳熱面積能達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，單位體積內(nèi)傳熱面積能達(dá)25004370m2/m3

19、,是管殼式換熱器的十幾倍到幾十倍，是管殼式換熱器的十幾倍到幾十倍，而重量只有管殼式換熱器的而重量只有管殼式換熱器的10%65%；適應(yīng)性廣，可作氣適應(yīng)性廣，可作氣-氣、氣氣、氣-液和液液和液-液的熱交換，液的熱交換，亦可作冷凝和蒸發(fā)，同時適用于多種不同的流體亦可作冷凝和蒸發(fā)，同時適用于多種不同的流體在同一設(shè)備中操作，在同一設(shè)備中操作，特別適用于低溫或超低溫的場合。特別適用于低溫或超低溫的場合。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高；流道小，易堵塞，不易清結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高；流道小，易堵塞，不易清洗，難以檢修等。洗，難以檢修等。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計306.1 概述概述4.板殼式換熱器板殼式換熱器圖圖6-11 板殼式換

20、熱器板束板殼式換熱器板束過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計316.1 概述概述結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積包含換熱面積較管殼式換結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積包含換熱面積較管殼式換熱器增加熱器增加70%70%；傳熱效率高，壓力降??；傳熱效率高，壓力降??；與板式換熱器相比，由于沒有密封墊片，較好與板式換熱器相比，由于沒有密封墊片，較好解決了耐溫、抗壓與高效率之間的矛盾；解決了耐溫、抗壓與高效率之間的矛盾；容易清洗；容易清洗；焊接技術(shù)要求高。焊接技術(shù)要求高。常用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等過程。常用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等過程。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計326.1 概述概述5.傘板式換熱器傘板式換熱器是我國獨創(chuàng)的新型高效換熱器是我

21、國獨創(chuàng)的新型高效換熱器,由板式換熱器演變而來。由板式換熱器演變而來。制造工藝大為簡化，成本降低；制造工藝大為簡化，成本降低；傘形板式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，板片間容易密封；傘形板式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，板片間容易密封；結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，便于拆洗等。結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，便于拆洗等。設(shè)備流道較小，容易堵塞，不宜處理較臟介質(zhì)。設(shè)備流道較小，容易堵塞，不宜處理較臟介質(zhì)。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計336.1 概述概述過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計346.1 概述概述三、其它型式換熱器三、其它型式換熱器1.石墨換熱器石墨換熱器耐腐蝕、良好的傳熱性能耐腐蝕、良好的傳熱性能受拉伸和彎曲能力差，抗壓強度高受拉伸和彎曲能力差，抗壓強度高各向

22、異性的特性在導(dǎo)熱方向的應(yīng)用各向異性的特性在導(dǎo)熱方向的應(yīng)用管殼式、塊式、板式管殼式、塊式、板式過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計356.1 概述概述2.聚四氟乙烯換熱器聚四氟乙烯換熱器近十余年發(fā)展起來的新型耐腐蝕換熱器。近十余年發(fā)展起來的新型耐腐蝕換熱器。結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式沉浸式沉浸式管殼式管殼式優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕等（聚四氟乙烯具有耐等（聚四氟乙烯具有耐腐蝕、不生銹、能制成小口徑薄壁軟管）腐蝕、不生銹、能制成小口徑薄壁軟管）機械強度、導(dǎo)熱性較差，機械強度、導(dǎo)熱性較差，使用使用溫度溫度150 使用使用壓力壓力1.5MPa過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計366.1 概述概述2.熱管換熱器熱

23、管換熱器通過封閉熱管作為傳熱元件，里面是特定材料制的多孔毛細(xì)通過封閉熱管作為傳熱元件，里面是特定材料制的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)和載熱介質(zhì)，在冷熱區(qū)吸收及釋放潛熱的過程實現(xiàn)傳熱。結(jié)構(gòu)和載熱介質(zhì)，在冷熱區(qū)吸收及釋放潛熱的過程實現(xiàn)傳熱。特點特點結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、經(jīng)濟耐用；結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、經(jīng)濟耐用；在極小的溫差下，具有極高的傳熱能力；在極小的溫差下，具有極高的傳熱能力；通過材料的適當(dāng)選擇和組合，可用于大幅度的溫度通過材料的適當(dāng)選擇和組合，可用于大幅度的溫度范圍，如從范圍，如從-200-200+2000+2000均可應(yīng)用；均可應(yīng)用；一般沒有運動部件，操作無聲，不需要維護，壽命長；一般沒有運動部件，操作無聲，不需

24、要維護，壽命長；輸熱效率高，可達(dá)輸熱效率高，可達(dá)90%90%。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計376.1 概述概述應(yīng)用應(yīng)用熱管換熱器結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多變，用途廣泛；熱管換熱器結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多變，用途廣泛；如作傳送熱量、保持恒溫、當(dāng)作熱流閥和如作傳送熱量、保持恒溫、當(dāng)作熱流閥和熱流轉(zhuǎn)換器等；熱流轉(zhuǎn)換器等；特別適用于工業(yè)尾氣余熱回收的換熱設(shè)備。特別適用于工業(yè)尾氣余熱回收的換熱設(shè)備。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計386.1 概述概述6.1.3 換熱器選型換熱器選型換熱器選型主要因素：換熱器選型主要因素：1.流體的性質(zhì)；流體的性質(zhì)；2.壓力、溫度及允許壓力降的范圍；壓力、溫度及允許壓力降的范圍；3.對清洗、維修的要求；對

25、清洗、維修的要求；4.材料；價格、使用壽命等。材料；價格、使用壽命等。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計396.1 概述概述1、流體的性質(zhì)、流體的性質(zhì)物理性質(zhì)：流體種類、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度等物理性質(zhì)：流體種類、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度等化學(xué)性質(zhì)：腐蝕性、熱敏性等化學(xué)性質(zhì)：腐蝕性、熱敏性等冷卻濕氯氣時，濕冷卻濕氯氣時，濕氯氯氣的強腐蝕性決定了設(shè)備必須選用氣的強腐蝕性決定了設(shè)備必須選用聚四氟乙烯聚四氟乙烯等等耐腐蝕材料，限制了可能采用的結(jié)構(gòu)范圍。耐腐蝕材料，限制了可能采用的結(jié)構(gòu)范圍。處理熱敏性流體換熱器：要求能有效地控制加熱過程中處理熱敏性流體換熱器：要求能有效地控制加熱過程中的溫度和停留時間。的溫度和停留時間。易結(jié)垢的

26、流體，應(yīng)選用易清洗的換熱器。易結(jié)垢的流體，應(yīng)選用易清洗的換熱器。應(yīng)力腐蝕開裂應(yīng)力腐蝕開裂過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計例如例如406.1 概述概述2、壓力、溫度及允許壓力降范圍、壓力、溫度及允許壓力降范圍管殼式換熱器：高溫、高壓、大型換熱器管殼式換熱器：高溫、高壓、大型換熱器板面式換熱器：操作溫度、壓力不高，處理量不大，物料具板面式換熱器：操作溫度、壓力不高，處理量不大，物料具 有腐蝕性。因為板面式換熱器具有傳熱效率有腐蝕性。因為板面式換熱器具有傳熱效率 高、結(jié)構(gòu)緊湊和金屬材料消耗低等優(yōu)點。高、結(jié)構(gòu)緊湊和金屬材料消耗低等優(yōu)點。過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計返回返回41第六章第六章 換熱設(shè)備換熱設(shè)備6.1

27、概述概述6.2 管殼式換熱器管殼式換熱器6.3 傳熱強化技術(shù)傳熱強化技術(shù)過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.1 基本類型基本類型6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2.3 管板設(shè)計管板設(shè)計6.2.4 膨脹節(jié)設(shè)計膨脹節(jié)設(shè)計6.2.5 管束振動和防止管束振動和防止42過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計教學(xué)重點：教學(xué)重點： 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)。管殼式換熱器結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點：教學(xué)難點： 管板設(shè)計、管束振動。管板設(shè)計、管束振動。6.2 管殼式換熱器管殼式換熱器本章本章重點重點43管殼式換熱器管殼式換熱器44過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.1 基本類型基本類型6.2.1 基本類型基本類型一、固定管板式一、固定管

28、板式二、浮頭式二、浮頭式三、三、U形管式形管式四、填料函式四、填料函式五、釜式重沸器五、釜式重沸器45過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.1 基本類型基本類型一、固定管板式換熱器一、固定管板式換熱器（ a) BEM立 式 固 定 管 板 式 換 熱 器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)46雙管程固定管板換熱器雙管程固定管板換熱器47過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.1 基本類型基本類型適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行溶適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行溶解清洗，管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼解清洗，管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。側(cè)壓力不高的場合。優(yōu)點優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價結(jié)

29、構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。缺點缺點當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。差較大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。應(yīng)用應(yīng)用 為減少為減少熱應(yīng)力熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸收熱膨脹差。（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸收熱膨脹差。48過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計二、浮頭式二、浮頭式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)浮頭端可自由伸縮，無熱應(yīng)力浮頭端可自由伸縮，無熱應(yīng)力浮頭端

30、浮頭端6.2.1 基本類型基本類型49浮頭式換熱器浮頭式換熱器50過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計優(yōu)點優(yōu)點管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力；管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力；缺點缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價比固定管板式換熱器高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價比固定管板式換熱器高， 設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋 在操作中無法檢查，制造時對密封要求較在操作中無法檢查，制造時對密封要求較 高。高。應(yīng)用應(yīng)用殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易 結(jié)垢的場合。結(jié)垢的場合。6.2.1 基本類型基本類型51過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計三、三、U U形管式換熱器形管

31、式換熱器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（ C） BIU U形 管 式 換 熱 器U U形管形管6.2.1 基本類型基本類型52U U形管式換熱器形管式換熱器53過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計 優(yōu)點優(yōu)點 結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜，承壓能力強。結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜，承壓能力強。 受彎管曲率半徑限制，布管少；受彎管曲率半徑限制，布管少； 管束最內(nèi)層管間距大，管板利用率低；管束最內(nèi)層管間距大，管板利用率低； 缺點缺點 殼程流體易短路，傳熱不利。殼程流體易短路，傳熱不利。 當(dāng)管子泄漏損壞時，只有外層當(dāng)管子泄漏損壞時，只有外層U U形管可更形管可更 換，內(nèi)層管只能堵死，壞一根換，內(nèi)層管只能堵死，壞一根U U形管相當(dāng)形管相當(dāng) 于壞兩根

32、管，報廢率較高。于壞兩根管，報廢率較高。 管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要 應(yīng)用應(yīng)用 清洗，又不宜采用浮頭式和固定管板式的清洗，又不宜采用浮頭式和固定管板式的 場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢 的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。6.2.1 基本類型基本類型54過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計四、填料函式四、填料函式( d ) A F P 填 料 函 雙 殼 程 換 熱 器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)填料函式密封填料函式密封6.2.1 基本類型基本類型55過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計優(yōu)點優(yōu)點 結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，加工制造方便

33、；結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，加工制造方便； 節(jié)省材料，造價比較低廉節(jié)省材料，造價比較低廉; ; 管束從殼體內(nèi)可抽出管束從殼體內(nèi)可抽出; ; 管內(nèi)、管間都能進(jìn)行清洗，維修方便。管內(nèi)、管間都能進(jìn)行清洗，維修方便。缺點缺點 填料處易泄漏。填料處易泄漏。 應(yīng)用應(yīng)用 4MPa 以下，且不適用于易揮發(fā)、易燃、以下，且不適用于易揮發(fā)、易燃、 易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度受填易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度受填 料的物性限制。料的物性限制。 注：填料函式換熱器現(xiàn)在已很少采用。注：填料函式換熱器現(xiàn)在已很少采用。6.2.1 基本類型基本類型56過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計五、釜式重沸器五、釜式重沸器 (f) 蒸發(fā)空間蒸發(fā)空間

34、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)管束可以為浮頭式、管束可以為浮頭式、U形管式和固定管板式結(jié)構(gòu)形管式和固定管板式結(jié)構(gòu)6.2.1 基本類型基本類型57與浮頭式、與浮頭式、U U形管式換熱器一樣，形管式換熱器一樣，清洗維修方便；清洗維修方便；可處理不清潔、易結(jié)垢介質(zhì)，能可處理不清潔、易結(jié)垢介質(zhì)，能承受高溫、高壓（無溫差應(yīng)力）。承受高溫、高壓（無溫差應(yīng)力）。特點特點過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.1 基本類型基本類型58過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管程管程與管束中流體相通的空間與管束中流體相通的空間殼程殼程換熱管外面流體及相通空間換熱管外面流體及相通空間（ a) BEM立 式 固 定

35、管 板 式 換 熱 器596.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2.1 管程結(jié)構(gòu)管程結(jié)構(gòu)一、換熱管一、換熱管二、管板二、管板三、管箱三、管箱四、管束分程四、管束分程五、換熱管與管板連接五、換熱管與管板連接60過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計一、換熱管一、換熱管1.換熱管型式換熱管型式光管光管強化傳熱管強化傳熱管翅片管（在給熱系數(shù)低側(cè)）翅片管（在給熱系數(shù)低側(cè)）螺旋槽管螺旋槽管螺紋管螺紋管2.換熱管尺寸換熱管尺寸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)管長標(biāo)準(zhǔn)管長1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等

36、等6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)61過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計小管徑小管徑單位體積傳熱面積增大、單位體積傳熱面積增大、結(jié)構(gòu)緊湊、結(jié)構(gòu)緊湊、金屬耗量減少、傳熱系數(shù)提高金屬耗量減少、傳熱系數(shù)提高阻力大，不便清洗，易結(jié)垢堵塞阻力大，不便清洗，易結(jié)垢堵塞用于較清潔的流體用于較清潔的流體粘性大或污濁的流體粘性大或污濁的流體大管徑大管徑6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)62過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計3.換熱管材料換熱管材料金屬材料金屬材料碳素鋼碳素鋼低合金鋼低合金鋼不銹鋼不銹鋼銅銅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等聚四氟乙烯等6.2.2

37、 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)63過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計4.換熱管排列形式及中心距換熱管排列形式及中心距60309045p三角形布管多，但不易清洗；三角形布管多，但不易清洗；正方形及轉(zhuǎn)角正方形較易清洗正方形及轉(zhuǎn)角正方形較易清洗管橋強度管橋強度清洗通道清洗通道P1.25d06.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)64過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計表表6-1 常用換熱管中心距常用換熱管中心距/mm6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)65過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)66過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計二、管板二、管板作用作用用來排布換熱管；用來排布換熱管；

38、將管程和殼程流體分開，避免冷、熱流體混合；將管程和殼程流體分開，避免冷、熱流體混合；承受管程、殼程壓力和溫度的載荷作用。承受管程、殼程壓力和溫度的載荷作用。（a) BEM立式固定管板式換熱器6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)67過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計1.管板材料管板材料力學(xué)性能力學(xué)性能介質(zhì)腐蝕性（及介質(zhì)腐蝕性（及tube-tubesheet間電位差對腐蝕影響）間電位差對腐蝕影響）貴重鋼板價格貴重鋼板價格流體無腐蝕性或有輕微腐蝕性時，流體無腐蝕性或有輕微腐蝕性時，管板采用壓力容器用碳素鋼或低合金鋼板或鍛件制造；管板采用壓力容器用碳素鋼或低合金鋼板或鍛件制造；腐蝕性較強時，用不銹鋼、銅

39、、鋁、鈦等材料，腐蝕性較強時，用不銹鋼、銅、鋁、鈦等材料，為經(jīng)濟考慮，采用復(fù)合鋼板或堆焊襯里。為經(jīng)濟考慮，采用復(fù)合鋼板或堆焊襯里。6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)68過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計2.管板結(jié)構(gòu)管板結(jié)構(gòu)厚度厚度滿足強度前提下，盡量減少管板厚度滿足強度前提下，盡量減少管板厚度（ a) BEM立 式 固 定 管 板 式 換 熱 器熱應(yīng)力熱應(yīng)力6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)69過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計厚度計算標(biāo)準(zhǔn)厚度計算標(biāo)準(zhǔn)GB151管殼式換熱器管殼式換熱器美國管式換熱器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)美國管式換熱器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)TEMA西德西德AD標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)厚度厚度“厚管板厚管板”G

40、B151管殼式換熱器管殼式換熱器、 美國管式換熱器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)美國管式換熱器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)TEMA“薄管板薄管板”西德西德AD標(biāo)準(zhǔn)，厚度一般標(biāo)準(zhǔn)，厚度一般為為8-20mm6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)70過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計薄管板薄管板平面形平面形橢圓形橢圓形碟形碟形球形球形撓性薄管板等撓性薄管板等目前主要有目前主要有6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)71過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計比較四種用于固定管板換熱器的薄管板結(jié)構(gòu)：比較四種用于固定管板換熱器的薄管板結(jié)構(gòu)：薄管板貼于法蘭表面上，薄管板貼于法蘭表面上，當(dāng)管程通過腐蝕性介質(zhì)時，當(dāng)管程通過腐蝕性介質(zhì)時，密封槽開在管板上

41、，法蘭不密封槽開在管板上，法蘭不與管程介質(zhì)接觸與管程介質(zhì)接觸（a）（b）薄管板嵌入法蘭內(nèi)，并將表面車薄管板嵌入法蘭內(nèi)，并將表面車平。不論管程和殼程是否有腐蝕平。不論管程和殼程是否有腐蝕性介質(zhì)，法蘭都會與腐蝕性介質(zhì)性介質(zhì)，法蘭都會與腐蝕性介質(zhì)接觸，需采用耐腐蝕材料，接觸，需采用耐腐蝕材料，而而且管板受法蘭力距的影響較大且管板受法蘭力距的影響較大6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)72過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計薄管板在法蘭下面且與筒體薄管板在法蘭下面且與筒體 焊接。殼程通入腐蝕性介質(zhì)焊接。殼程通入腐蝕性介質(zhì) 時，不必采用耐腐蝕材料；時，不必采用耐腐蝕材料；管板離開了法蘭，減小了法管板離開了法

42、蘭，減小了法 蘭力矩和變形對管板的影蘭力矩和變形對管板的影 響，降低了管板因法蘭引起響，降低了管板因法蘭引起 的應(yīng)力；的應(yīng)力；管板與剛度較小的筒體連管板與剛度較小的筒體連 接，也降低了管板的邊緣應(yīng)接，也降低了管板的邊緣應(yīng) 力；力；是一種較好的結(jié)構(gòu)。是一種較好的結(jié)構(gòu)。（c）6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)73過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計（d）管板與殼體間有一個圓弧過管板與殼體間有一個圓弧過 渡連接，并且很薄，管板具渡連接，并且很薄，管板具 有一定彈性，可補償管束與有一定彈性，可補償管束與 殼體間的熱膨脹；殼體間的熱膨脹；過渡圓弧可減少管板邊緣的過渡圓弧可減少管板邊緣的 應(yīng)力集中。應(yīng)力集中

43、。該種管板沒有法蘭力矩的影該種管板沒有法蘭力矩的影 響。響。殼程流體通入腐蝕性介質(zhì)殼程流體通入腐蝕性介質(zhì) 時，法蘭不會受到腐蝕。時，法蘭不會受到腐蝕。撓性薄管板加工比較復(fù)雜。撓性薄管板加工比較復(fù)雜。撓性薄管板結(jié)構(gòu)撓性薄管板結(jié)構(gòu)6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)74過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計圖圖6-16橢圓形管板橢圓形管板以橢圓形封頭作為管板，與換熱器殼體焊接在一起。以橢圓形封頭作為管板，與換熱器殼體焊接在一起。受力情況比平管板好得多，可以做得很薄，有利于降受力情況比平管板好得多，可以做得很薄，有利于降低熱應(yīng)力；適用于高壓、大直徑的換熱器。低熱應(yīng)力；適用于高壓、大直徑的換熱器。6.2.2

44、 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)75過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計用于嚴(yán)格禁止管程用于嚴(yán)格禁止管程與殼程介質(zhì)互相混與殼程介質(zhì)互相混合的場合。合的場合。方法：方法： 從短節(jié)排出從短節(jié)排出 短節(jié)圓筒充入高于短節(jié)圓筒充入高于 管程、殼程壓力的管程、殼程壓力的 惰性介質(zhì)惰性介質(zhì)圖圖6-17 雙管板結(jié)構(gòu)雙管板結(jié)構(gòu)1空隙空隙 2殼程管板殼程管板 3短節(jié)短節(jié) 4管程管板管程管板234112346.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)76過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計三、管箱三、管箱作用作用流體送入換熱管和送出換熱器，流體送入換熱管和送出換熱器， 在多管程結(jié)構(gòu)中，還起到改變流體流向的作用。在多管程結(jié)構(gòu)中，還起到改變

45、流體流向的作用。結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定因素結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定因素清洗？管束分程？清洗？管束分程？(a)(b)(c)(d)隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋( a ) （b ） ( c ) ( d )圖圖6- 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋( a ) （b ） ( c ) ( d )圖圖6 - 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋( a ) （b ） ( c ) ( d )圖圖6 - 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋( a ) （b ） ( c ) ( d )圖圖 6 - 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)

46、形形式式6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)77過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計特點特點清洗時要拆除管線；清洗時要拆除管線；該結(jié)構(gòu)適用于較清該結(jié)構(gòu)適用于較清潔的介質(zhì)。潔的介質(zhì)。 隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋 ( a ) （b ） ( c ) ( d ) 圖圖6 - 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式 (a)6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)78換熱器管箱79過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計清洗時不要拆除管線；清洗時不要拆除管線；缺點是用材較多。缺點是用材較多。特點特點隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋( a ) （b ） ( c ) ( d )圖圖6 - 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)

47、形形式式(b)6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)80過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計特點特點檢查、清洗不方便檢查、清洗不方便很少使用很少使用隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋( a ) （b ） ( c ) ( d )圖圖6 - 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式（1）（2）(c)6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)81過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計特點特點設(shè)置多層隔板設(shè)置多層隔板的管箱結(jié)構(gòu)的管箱結(jié)構(gòu)隔 板( a )( b )隔 板箱 蓋( a ) （b ） ( c ) ( d )圖圖 6 - 1 7 管管箱箱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式(d)6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)82過程設(shè)備

48、設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計四、管束分程四、管束分程管內(nèi)流動的流體從管子的一端流到另一端，稱為一個管程管內(nèi)流動的流體從管子的一端流到另一端，稱為一個管程換熱面積要變大換熱面積要變大管數(shù)增加管數(shù)增加流速下降流速下降傳熱系數(shù)下降傳熱系數(shù)下降多管程多管程管子加長管子加長6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)83過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計管束分程布置圖管束分程布置圖圖序管箱隔板介質(zhì)返回側(cè)隔板管程數(shù)流動順序214612123414231432213546146325bacdefg每程管數(shù)大致相同，溫差不超過每程管數(shù)大致相同，溫差不超過20左右為好左右為好流向流向6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)84過

49、程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計五、換熱管與管板連接五、換熱管與管板連接強度脹強度脹強度焊強度焊脹焊并用脹焊并用1.強度脹強度脹保證換熱管與管板連接的保證換熱管與管板連接的密封性能密封性能及及抗拉脫強度抗拉脫強度的脹接的脹接設(shè)計壓力設(shè)計壓力4.0MPa；設(shè)計溫度設(shè)計溫度300；操作中無劇烈振動、無過大溫度波動，操作中無劇烈振動、無過大溫度波動，及無明顯應(yīng)力腐蝕等場合。及無明顯應(yīng)力腐蝕等場合。應(yīng)用應(yīng)用6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)8533 8300300K11130033 86K11133863003111300K貼脹貼脹過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)用于用于25mm的場合的場合用于用于2

50、5mm的場合的場合用于厚管板及避免用于厚管板及避免晶間腐蝕的場合晶間腐蝕的場合圖圖6-18 強度脹接管孔結(jié)構(gòu)強度脹接管孔結(jié)構(gòu)6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)300l86過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計非均勻脹接非均勻脹接均勻脹接均勻脹接脹接機理脹接機理方法方法管子硬度一般須低于管板硬度，管子硬度一般須低于管板硬度，若達(dá)不到，可進(jìn)行管頭退火處理若達(dá)不到，可進(jìn)行管頭退火處理6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)87過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計液壓脹液壓脹管器管器6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)88過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)液壓脹接液壓脹接

51、 89過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)機械脹接機械脹接 90過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計2.強度焊強度焊保證換熱管與管板連接的保證換熱管與管板連接的密封性能密封性能及及抗拉脫強度抗拉脫強度的焊接。的焊接。用于整體管板用于整體管板用于復(fù)合管板用于復(fù)合管板圖圖6-20 強度焊接管孔結(jié)構(gòu)強度焊接管孔結(jié)構(gòu)6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)91過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計優(yōu)點優(yōu)點焊接結(jié)構(gòu)強度高，抗拉脫力強度高。焊接結(jié)構(gòu)強度高，抗拉脫力強度高。高溫下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。高溫下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。泄露處可補焊和更換。泄露處可補焊和更換

52、。焊后，管子與管板中存在殘余熱應(yīng)力和應(yīng)力集中，焊后，管子與管板中存在殘余熱應(yīng)力和應(yīng)力集中，運行時可能引起應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞；運行時可能引起應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞；縫隙腐蝕?？p隙腐蝕。缺點缺點除較大振動和縫隙腐蝕場合外，該方法應(yīng)用廣泛除較大振動和縫隙腐蝕場合外，該方法應(yīng)用廣泛; ;薄管板不能脹，只能焊。薄管板不能脹，只能焊。應(yīng)用應(yīng)用6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)92過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計3.脹焊并用脹焊并用主要有主要有強度脹強度脹+ +密封焊密封焊、強度焊強度焊+ +貼脹貼脹、強度焊強度焊+ +強度脹強度脹等等不僅能提高連接處的抗疲勞性能，不僅能提高連接處的抗疲勞性能，而且還可消除應(yīng)

53、力腐蝕和縫隙腐蝕，而且還可消除應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕，提高使用壽命提高使用壽命應(yīng)用：應(yīng)用：密封性能要求較高；密封性能要求較高；承受振動和疲勞載荷；承受振動和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；有縫隙腐蝕；需使用復(fù)合管板等的場合需使用復(fù)合管板等的場合6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)93過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)切除管子端部切除管子端部94過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計課堂討論課堂討論關(guān)于先焊還是先脹的討論關(guān)于先焊還是先脹的討論機械脹接機械脹接先焊后脹先焊后脹液壓脹接液壓脹接先脹后焊先脹后焊6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)95過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2

54、.2.2 殼程結(jié)構(gòu)殼程結(jié)構(gòu)一、殼體一、殼體二、折流板二、折流板三、折流桿三、折流桿四、防短路結(jié)構(gòu)四、防短路結(jié)構(gòu)五、殼程分程五、殼程分程6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)96過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計一、殼體一、殼體1. 接管接管2. 防沖擋板防沖擋板3. 導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒焊在殼體上，供殼程流體進(jìn)、出。焊在殼體上，供殼程流體進(jìn)、出。防止進(jìn)口流體直接沖擊管束造成管子的侵蝕和防止進(jìn)口流體直接沖擊管束造成管子的侵蝕和振動，在殼程進(jìn)口接管處安裝，也叫緩沖板。振動，在殼程進(jìn)口接管處安裝，也叫緩沖板。焊接在拉桿、定距管、焊接在拉桿、定距管、I折流板上折流板上焊接在圓筒上焊接在圓筒上用用U型螺栓固定在換熱

55、管上型螺栓固定在換熱管上固定形式固定形式減少流體滯留區(qū)，改善兩端流體的分布，減少流體滯留區(qū)，改善兩端流體的分布，增加換熱管的有效換熱長度，提高傳熱效率；增加換熱管的有效換熱長度，提高傳熱效率；起防沖擋板的作用。起防沖擋板的作用。6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)97過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒98過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計二、折流板二、折流板1.作用作用提高殼程流體流速，增加湍動程度；提高殼程流體流速，增加湍動程度；使殼程流體垂直沖刷管束，提高殼程傳熱系數(shù)；使殼程流體垂直沖刷管束，提高殼程傳熱系數(shù)；減少結(jié)垢。減少結(jié)垢。2.結(jié)構(gòu)形式（見

56、圖）結(jié)構(gòu)形式（見圖）弓形弓形圓盤圓盤- -圓環(huán)形圓環(huán)形堰形折流板堰形折流板6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)99過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計( b ) 雙 弓 形水 平豎 直轉(zhuǎn) 角（ a ） 單 弓 形（C） 三 弓 形（ d ） 四 弓 形( b ) 雙 弓 形水 平豎 直轉(zhuǎn) 角（ a ） 單 弓 形（C） 三 弓 形（ d ） 四 弓 形(a)單弓形單弓形(d)圓盤圓盤-圓環(huán)形圓環(huán)形(c)三弓形三弓形(b)雙弓形雙弓形弓形缺口高度弓形缺口高度h應(yīng)使流體流過缺口時與橫向流過管束時的流速相近應(yīng)使流體流過缺口時與橫向流過管束時的流速相近缺口大小用弓形弦高占?xì)んw內(nèi)直徑的百分比來表示，缺口大小

57、用弓形弦高占?xì)んw內(nèi)直徑的百分比來表示，如單弓形折流板，如單弓形折流板，h一般取一般取0.200.45Di，最常用，最常用0.25Di。6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)圖圖6-21 折流板形式折流板形式100過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計3.弓形缺口及通液口設(shè)置弓形缺口及通液口設(shè)置（A）殼程為單相清潔液體時，折流板缺口上下布置殼程為單相清潔液體時，折流板缺口上下布置圖圖6-22 折流板缺口布置折流板缺口布置6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)101過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計（B）臥式換熱器的殼程介質(zhì)為氣液相共存或液體中含有固臥式換熱器的殼程介質(zhì)為氣液相共存或液體中含有固體顆粒時，折流

58、板缺口應(yīng)垂直左右布置，并在折流板體顆粒時，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最低處開通液口通液口通液口圖圖6-22 折流板缺口布置折流板缺口布置6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)102折流板缺口垂直左右布折流板缺口垂直左右布置置103過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)折流板折流板104過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計4.折流板布置折流板布置位置：管束兩端的折流板盡量靠近進(jìn)出口接管位置：管束兩端的折流板盡量靠近進(jìn)出口接管間距：間距： Lmin不小于不小于0.2Di，且不小于，且不小于50mm； Lmax不大于不大于Di；（a) BEM立式固定管

59、板式換熱器6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)105過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計折流板上管孔與換熱管的間隙以及折流板與殼體內(nèi)壁之間的折流板上管孔與換熱管的間隙以及折流板與殼體內(nèi)壁之間的間隙間隙過大過大泄露嚴(yán)重，不利傳熱；易引起振動。泄露嚴(yán)重，不利傳熱；易引起振動。過小過小安裝困難。安裝困難。當(dāng)換熱管的無支撐跨距超過了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值時，當(dāng)換熱管的無支撐跨距超過了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值時，必須設(shè)置一定數(shù)量的支撐板，按照折流板處理。必須設(shè)置一定數(shù)量的支撐板，按照折流板處理。（a) BEM立式固定管板式換熱器6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)106過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計5.折流板的固定折流板的固定

60、B、換熱管外徑換熱管外徑14mm時時點焊結(jié)構(gòu)點焊結(jié)構(gòu)A、換熱管外徑換熱管外徑 14mm時時拉桿拉桿- -定距管結(jié)構(gòu)定距管結(jié)構(gòu)d nd nd + 1d點焊6.2.2 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)d nd nd + 1d點焊dndn圖圖6-23 拉桿結(jié)構(gòu)拉桿結(jié)構(gòu)107過程設(shè)備設(shè)計過程設(shè)備設(shè)計三、折流桿三、折流桿作用作用管束支撐結(jié)構(gòu)管束支撐結(jié)構(gòu)特點特點減輕折流板對換熱管的剪切破壞和流體誘導(dǎo)振動；減輕折流板對換熱管的剪切破壞和流體誘導(dǎo)振動； 避免折流板導(dǎo)致的傳熱死區(qū)，減小流體阻力，避免折流板導(dǎo)致的傳熱死區(qū)，減小流體阻力， 提高傳熱效率；提高傳熱效率；123（1）支撐桿）支撐桿（2）折流桿）折流桿（