典型化工设备设计换热器结构.ppt

压力容器的常规设计方法 内压、外压（中、低压） 几类常用化工设备 换热设备、塔设备、搅拌设备 四、换热器的基本类型 U型管式换热器的二维图 常用管子形式： 克服了单纯的焊接及胀接的缺点，主要优点是： 连接紧密，提高抗疲劳能力； 消除间隙腐蚀和应力腐蚀； 提高使用寿命。 管箱结构： 1 折流板及支撑板 作用：a.提高壳程流体流速，改变流动方向—提高传热效率。 b.支撑换热管。 结构形式：a.弓形；b.圆盘-圆环形；c.扇形。 2 旁路挡板 壳体与管束之间存在有较大间隙时，为避免流体走短路，沿纵向设置板条，迫使流体穿过管束。 3 拦液板 作用：在立式冷凝器中，用来减薄管壁上的液膜以提高传热膜系数。 兼作法兰情况： 管板不兼作法兰结构： （四）分程方式 表7－5　管程布置表 七、管程接管与挡板和导流筒 为减缓壳程入口高速流体对管子的冲刷，将接管做成喇叭形，结构为圆形时常称为导流筒。 （一）管程接管 为减缓壳程入口高速流体对管子的冲刷，在入口处安装挡板。挡板常采用圆形和方形。 （二）挡板 八、折流板、支承板、旁路挡板及拦液板的作用与结构 课堂提问 说出换热器类型 固定管板式换热器 浮头式换热器 U形管式换热器 填料函式换热器 第二节 管板式换热器换热管的选用及其与管板的连接 一、换热管的选用 （一）直径 粘性大或污浊的流体 大管径 单位体积传热面积增大、结构紧凑、 金属耗量减少、传热系数提高 阻力大，不便清洗，易结垢堵塞 用于较清洁的流体 小管径 （二）规格 （外径×壁厚），长度按规定决定 换热管尺寸 φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管 标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等 换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4～25之间，常用的为6～10。立式换热器，其比值多为4～6。 （三）材料 由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。常用管子材质有：碳素钢（10，20）、合金钢（1Cr18Ni9Ti)、低合金钢（16Mn,15MnV)、铜、钛、塑料、石墨等。 金属材料 碳素钢 低合金钢 不锈钢 铜 铜镍合金 铝合金 钛等 非金属材料 石墨 陶瓷 聚四氟乙烯等 （四）结构型式 换热管型式 光管 强化传热管 螺旋槽管 螺纹管 翅片管（在给热系数低侧） 多用光管，因为结构简单，制造容易， 为强化传热，也采用强化传热管。 图7-9 几种异形管 （a）扁平管 （b）椭圆管 （c）凹槽扁平管（d）波纹管 图7-10 纵向翅片管 （a）焊接外翅片管 （b）整体式外翅片管 （c）镶嵌式外翅片管 （d）整体式内外翅片管 图7-11 径向翅片管 图7-12 螺纹管 二、管子与管板的连接 （一）胀接 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，管板孔边缘同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板边缘弹性恢复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。 图7-13 胀管前后示意图 （a）胀管前 （b）胀管后 胀接工具： 液压 胀管器 液压胀接 机械胀接 优点：工艺简单方便； 消除间隙——避免间隙腐蚀。 缺点：温度升高时，管端会发生松弛 ——泄漏。 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℃，且无特殊要求的场合。 原因：温度升高，残余应力减小，使管子与管板间的胀接密封性能、紧固性能都下降，故设计温度≤300℃ 。 要求管板硬度大于管子硬度，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)。 为什麽？ 如何实现？ 注意： 保证紧密性的方法： 管板孔开槽； 胀接周边保证清洁； 管子硬度低于管板孔周边硬度。 保证管端硬度较低并且低于管板硬度的方法： 管端退火处理。 选材考虑。 图7-14 胀管连接结构及尺寸 （二）焊接 优点：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性，管板加工要求可降低，节省孔的加工工时，工艺较胀接简单，压力较低时可使用较薄的管板。 缺点：在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂，同时管子、管板间存在间隙，易出现间隙腐蚀。 图7-15 焊接间隙示意图 管板 间隙 换热管 图7-16 焊接接头的结构 (a) c (c) (b) (d)