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简介
这是管式换热器ppt，包括了管壳式换热器的总体结构，管壳式换热器的主要零部件，管壳式换热器的选用及设计流程，其它形式换热器简介等内容，欢迎点击下载。
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2 列管式换热器的工作原理： 列管式换热器的主要类型 (1)固定管板式换热器 1）、结构特点：两块管板均与壳体相焊接，并加入了热补偿 原件——膨胀节。 2 ）、优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低， 管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。 3）、缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热 应力。冷热流体温差不能太大（<50℃) 4）、适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。 (2)浮头式换热器 (3)U形管式换热器 2） 、适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。 (4)填料函式换热器 1）、结构特点：该换热器的结构与浮头式换热器的结构相似， 只是浮头伸到了壳体外，斧头与壳体之间采取填料函式密封。 2）、优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。 3）、缺点：填料处易泄漏。 4）、适用场合： 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。 温差应力的产生： 管子拉脱力的计算 ——限于管子与管板胀接情况。 1）.介质压力和温差力对管板的作用： 2）.拉脱力的计算 计算的目的：保证胀接接头的牢固连接和良好的密封性。 拉脱力定义：管子每平方米胀接周边上所受的力，单位为帕。 引起拉脱力的因素为：操作压力和温差力。 （1）操作压力引起的拉脱力qp: 介质压力作用的面积 f 如图示 （4）拉脱力判据： 计算合拉脱力必须小于许用拉脱力： q＜[q] 3） 温差应力的补偿 目的：解决壳体与管束轴向变形的不一致性。或者说，消除壳体与管子间的刚性约束，实现壳体和管子自由伸缩。 补偿方法： a.减小壳体与管束间的温度差 使传热膜系数大的流体走壳程； 壳壁温度低于管壁温度时，对壳体进行保温。 b.装设挠性构件 壳体上安装膨胀节；（见书P217 图7-38） 将直管制成带S形弯的管。如氨合成塔内的冷管： c.采用壳体与管束自由伸缩的结构 （1）填料函式换热器 填料函结构之三 （2）浮头式换热器 浮头式换热器结构之二 d.套管式结构 如三十万吨合成氨装置中的废热锅炉； 氨合成塔中双套管式触煤筐冷管结构 4) 膨胀节结构及设置 ——装在固定管板式换热器上的挠性元件。 a.膨胀节的作用及结构形式： 作用：对管子与壳体的膨胀变形差进行补偿，以消除或减小温差应力； b.结构形式： (1）平板焊接膨胀节； (2）波形膨胀节； (3)夹壳式膨胀节 (4)波纹管 c.必须设置膨胀节的条件： 满足下述条件之一者： 1、换热管的尺寸、规格及材料 换热管 换热管是管壳式换热器的传热元件，主要通过管壁的内外 面进行传热，所以换热管的形状、尺寸和材料，对传热有很大 的影响。 小管径且管壁较薄的管子在相同的壳径内可以排列较多的 管子，使换热器单位体积的传热面积增大、结构紧凑，单位传 热面积金属耗量少，传热效率也稍高一些，但制造麻烦，且易 结垢，不易清洗。 一般对清洁流体用小直径管子，粘性较大的或污染的流体采用大直径管子。 我国管壳式换热器常用换热管为： 碳钢、低合金钢管（外径×壁厚）： Φ19×2、 Φ25×2.5、 Φ38×3、 Φ57×3.5 ； 不锈钢管 Φ25×2、 Φ38×2.5。 长度规格：1、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m，在炼油厂所用的换热器中最常用的是6m管长。换热管一般都用光管，为了强化传热，也可用螺纹管、带钉管及翅片管。换热器的长度与公称直径之比（L/D），一般为4～25，常用的为6～10，立式换热器多为4～6。 2、换热管在管板上的排列方式 有正三角形、转角正三角形、正方形和转角正方形、同心圆等。如图所示。 5、管子与管板的连接 管子与管板的连接方法有：胀接、焊接、胀焊接结合等。 1）、胀接（ strength expanded joint） 利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。 适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力≤4MPa，设计温度≤300℃，管外径>14mm且无特殊要求的场合。 要求：管板硬度>管子硬度，否则将管端退火后再胀接。胀接时管板上的孔可以是光孔，也可开槽(开槽可以增加连接强度和紧密性)。 管板厚度较大时，为提高管子抗拉脱能力及增密封性能，需要在管孔中开环形槽。 2）、焊接（strength welded joint）√ 强度焊接连接是将换热管的端部与管板焊在一起。 3）、焊胀结合 胀焊结合连接主要有： 强度焊＋密封胀………………先焊后胀。 强度胀＋密封焊………………先胀后焊。 概念解释：密封焊—不保证强度，只防漏； 强度焊—既防漏，又保证抗拉脱强度； 密封胀—只消除间隙，不承担拉脱力； 强度胀—既消除间隙，又满足胀接强度。 目前，先焊后胀与先胀后焊两派学说仍处于争议之中。 分程隔板及其与管板间的密封 管箱结构： 隔板：单层及双层。 管箱的作用:将进入管程的流体均匀分布到各换热管，把管内流体汇集在一起送出换热器。在多管程换热器中，管箱还可通过设置隔板起分隔作用。 (a)适用于较清洁介质工况。检查换热管内及清洗换热管时，必须将连接管道一起拆下，很不方便。 (c)将管箱与盖板焊成一体。可避免在管板密封处的泄漏，但管箱不能单独拆下，检修清洗不方便，很少采用。 例 浮头式换热器 平盖管箱，公称直径500mm，管程和壳程设计压力均为1.6MPa，公称换热面积54㎡，较高级冷拔换热管外径25mm，管长6m，4管程单壳程的浮头式换热器，其型号为： AES500-1.6-54-6/25-4Ⅰ 固定管板式换热器 封头管箱，公称直径700mm，管程设计压力2.5MPa，壳程设计压力1.6MPa，公称换热面积200 ㎡，较高级冷拔换热管外径25mm，管长9m，4管程单壳程的固定管板式换热器，其型号为： BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4Ⅰ U型管式换热器 封头管箱，公称直径500mm，管程设计压力4.0MPa，壳程设计压力1.6MPa，公称换热面积75 ㎡，较高级冷拔换热管外径19mm，管长6m，2管程单壳程的U型管式换热器，其型号为： BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2Ⅰ 釜式重沸器 平盖管箱，管箱内直径600mm，圆筒内直径1200mm，管程设计压力2.5MPa，壳程设计压力1.0MPa，公称换热面积90㎡，普通级冷拔换热管外径25mm，管长6m，2管程釜式重沸器，其型号为： AKT-600/1200-2.5/1.0-90-6/25-2Ⅱ 浮头式冷凝器 封头管箱，公称直径1200mm，管程设计压力2.5MPa，壳程设计压力1.0MPa，公称换热面积610㎡，普通级冷拔换热管外径25mm，管长9m，4管程单壳程的浮头式冷凝器，其型号为： BJS1200-2.5/1.0-610-9/25-4Ⅱ 五、折流板 、支撑板及短路防冲等壳程 折流板是设置在壳体内与管束垂直的弓形或圆盘－圆环形平板，安装折流板迫使壳程流体按照规定的路径多次横向穿过管束，既提高了流速又增加了湍流速度，改善了传热效果，在卧式换热器中折流板还可起到支撑管束的作用。 常用的折流挡板：单弓形、双弓形、三弓形和盘—圆环形。 盘—环形折流挡板对介质流向的影响 双弓形板换热器 性能特点 双弓形板换热器的管束由相邻两种折流板组成支撑件，流体呈顺错流流动，从而克服了普通单弓形板换热器的壳程流体，在流动中的180度转弯所造成的死区、阻力大、易震动等缺陷。 在相同壳程压力降下，双弓形板换热器壳程流体的流速一般可提高1. 5倍以上，从而强化了传热。通过管束的阻力仅为单弓形扳换热器的1/5～1/8，因此减少板间距和壳径来提高流速是常用手段。 壳程(E，F，G，H，J，K，X) 壳程类型的选择： 壳程类型的选择： 附：管壳式换热器的常见故障及排除方法 壳程式换热器在使用的过程中，最容易发生故障的是作为换热元件的管子。流体对管束的冲刷、腐蚀，都可能造成管子的损坏。因此在日常的维护中应经常对换热器进行检查，以便及时发现故障，并采取相应的措施进行修理。管壳式换热器的常见故障有管子振动、管壁积垢、腐蚀与磨损、介质泄漏等。 一、管子的振动与防振措施 管壳式换热器中管子产生振动是一种常见故障。 引起振动的原因：管束与泵、压缩机产生的共振；由于流速、管壁厚度、折流板间距、管束排列等综合因素的影响而引起的振动；流体横向穿过管束时产生的冲击等。 振动严重，可能产生的结果：相邻管子或管子与壳体间发生碰撞；使管子和壳壁受到磨损而开裂；管子撞击折流板而被切断；管端与管板连接处松动而发生泄漏；管子发生疲劳破坏；壳程流体流动阻力增大等。 当换热管发生振动时，应针对振动产生的不同原因采取不同的对策。 常用的方法：在流体人口处前设置缓冲措施防止脉冲；折流板上的孔径与管子外径间隙尽量地小；减小折流板间隔，使管子振幅变小；加大管壁厚度和折流板厚度，增加管子刚性等。 二、管壁积垢 由于换热器操作中所处理的流体，有的是悬浮液，有的夹带有固体颗粒，有的粘结物含量高，有的含有泥沙、藻类等杂质。随着使用时间的延长，在换热管的内外表面上会产生积垢。 积垢引起的故障：总导热系数下降，传热效率降低；换热管的管径因积垢而减小，流体通过管内的流速增加，造成压力损失增大；积垢导致管壁腐蚀，腐蚀严重时，造成管壁穿孔，两种流体混合而破坏正常操作。 对积垢采取的措施：加强巡回检查，了解积垢的程度；对某些可净化的流体，在进入换热器前进行净化(如水处理)；对于易结垢的流体，应采用容易检查、拆卸和清洗的结构；定期进行污垢的清除等。 三、管子的泄漏 管子发生泄漏的主要原因：介质的冲刷引起的磨损，导致管壁破裂；介质或积垢腐蚀穿孔；管子振动引起管子与管板连接处泄漏。 管子有泄漏现象时，采取的措施视泄漏管数的多少而定。 如管束中仅有一根或数根管子泄漏，可采用堵塞的方法进行修理。即用做成锥形的金属材料塞在管子两端打紧焊牢，将损坏的管子堵死不用。金属材料的硬度应低于管子材料的硬度。金属锥塞的锥度一般为3一5度之间。采用堵管的方法解决管子泄漏现象简单易行，但堵管总数不得超过10％，否则将对传热效果产生较大影响。 发生泄漏的管子较多时，应采用更换管子的方法进行修理。更换管子时，首先采用钻孔、铰孔或錾削的方法拆除已损坏的管子，拆除管子时，应注意不要损坏管板的孔口，以便更新管子时，使管子与管板有较严密的连接。然后采用胀接或焊接的方法将新管连接在管板上。
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