這是管式換熱器ppt，包括了管殼式換熱器的總體結(jié)構(gòu)，管殼式換熱器的主要零部件，管殼式換熱器的選用及設(shè)計(jì)流程，其它形式換熱器簡介等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

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2 列管式換熱器的工作原理： 列管式換熱器的主要類型 (1)固定管板式換熱器 1）、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩塊管板均與殼體相焊接，并加入了熱補(bǔ)償 原件——膨脹節(jié)。 2 ）、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)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。 3）、缺點(diǎn)：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱 應(yīng)力。冷熱流體溫差不能太大（<50℃) 4）、適用場合：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雖大但是殼程壓力不大的場合。 (2)浮頭式換熱器 (3)U形管式換熱器 2） 、適用場合：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。 (4)填料函式換熱器 1）、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：該換熱器的結(jié)構(gòu)與浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)相似， 只是浮頭伸到了殼體外，斧頭與殼體之間采取填料函式密封。 2）、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工制造方便，造價低，管內(nèi)和管間清洗方便。 3）、缺點(diǎn)：填料處易泄漏。 4）、適用場合： 4MPa 以下，且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度受填料的物性限制。 溫差應(yīng)力的產(chǎn)生： 管子拉脫力的計(jì)算——限于管子與管板脹接情況。 1）.介質(zhì)壓力和溫差力對管板的作用： 2）.拉脫力的計(jì)算 計(jì)算的目的：保證脹接接頭的牢固連接和良好的密封性。 拉脫力定義：管子每平方米脹接周邊上所受的力，單位為帕。 引起拉脫力的因素為：操作壓力和溫差力。 （1）操作壓力引起的拉脫力qp: 介質(zhì)壓力作用的面積 f 如圖示 （4）拉脫力判據(jù)： 計(jì)算合拉脫力必須小于許用拉脫力： q＜[q] 3） 溫差應(yīng)力的補(bǔ)償 目的：解決殼體與管束軸向變形的不一致性。或者說，消除殼體與管子間的剛性約束，實(shí)現(xiàn)殼體和管子自由伸縮。 補(bǔ)償方法： a.減小殼體與管束間的溫度差 使傳熱膜系數(shù)大的流體走殼程； 殼壁溫度低于管壁溫度時，對殼體進(jìn)行保溫。 b.裝設(shè)撓性構(gòu)件 殼體上安裝膨脹節(jié)；（見書P217 圖7-38） 將直管制成帶S形彎的管。如氨合成塔內(nèi)的冷管： c.采用殼體與管束自由伸縮的結(jié)構(gòu) （1）填料函式換熱器 填料函結(jié)構(gòu)之三 （2）浮頭式換熱器 浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)之二 d.套管式結(jié)構(gòu)如三十萬噸合成氨裝置中的廢熱鍋爐； 氨合成塔中雙套管式觸煤筐冷管結(jié)構(gòu) 4) 膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)及設(shè)置 ——裝在固定管板式換熱器上的撓性元件。 a.膨脹節(jié)的作用及結(jié)構(gòu)形式： 作用：對管子與殼體的膨脹變形差進(jìn)行補(bǔ)償，以消除或減小溫差應(yīng)力； b.結(jié)構(gòu)形式： (1）平板焊接膨脹節(jié)； (2）波形膨脹節(jié)； (3)夾殼式膨脹節(jié) (4)波紋管 c.必須設(shè)置膨脹節(jié)的條件： 滿足下述條件之一者： 1、換熱管的尺寸、規(guī)格及材料 換熱管 換熱管是管殼式換熱器的傳熱元件，主要通過管壁的內(nèi)外 面進(jìn)行傳熱，所以換熱管的形狀、尺寸和材料，對傳熱有很大 的影響。 小管徑且管壁較薄的管子在相同的殼徑內(nèi)可以排列較多的 管子，使換熱器單位體積的傳熱面積增大、結(jié)構(gòu)緊湊，單位傳 熱面積金屬耗量少，傳熱效率也稍高一些，但制造麻煩，且易 結(jié)垢，不易清洗。 一般對清潔流體用小直徑管子，粘性較大的或污染的流體采用大直徑管子。 我國管殼式換熱器常用換熱管為：碳鋼、低合金鋼管（外徑×壁厚）： Φ19×2、 Φ25×2.5、 Φ38×3、 Φ57×3.5 ；不銹鋼管 Φ25×2、 Φ38×2.5。 長度規(guī)格：1、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m，在煉油廠所用的換熱器中最常用的是6m管長。換熱管一般都用光管，為了強(qiáng)化傳熱，也可用螺紋管、帶釘管及翅片管。換熱器的長度與公稱直徑之比（L/D），一般為4～25，常用的為6～10，立式換熱器多為4～6。 2、換熱管在管板上的排列方式 有正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正方形、同心圓等。如圖所示。 5、管子與管板的連接 管子與管板的連接方法有：脹接、焊接、脹焊接結(jié)合等。 1）、脹接（ strength expanded joint） 利用脹管器擠壓伸入管板孔中的管子端部，使管端發(fā)生塑性變形，管板孔同時產(chǎn)生彈性變形，取去脹管器后，管板與管子產(chǎn)生一定的擠壓力，貼在一起達(dá)到密封緊固連接的目的。 適用范圍：換熱管為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力≤4MPa，設(shè)計(jì)溫度≤300℃，管外徑>14mm且無特殊要求的場合。 要求：管板硬度>管子硬度，否則將管端退火后再脹接。脹接時管板上的孔可以是光孔，也可開槽(開槽可以增加連接強(qiáng)度和緊密性)。 管板厚度較大時，為提高管子抗拉脫能力及增密封性能，需要在管孔中開環(huán)形槽。 2）、焊接（strength welded joint）√ 強(qiáng)度焊接連接是將換熱管的端部與管板焊在一起。 3）、焊脹結(jié)合 脹焊結(jié)合連接主要有： 強(qiáng)度焊＋密封脹………………先焊后脹。 強(qiáng)度脹＋密封焊………………先脹后焊。 概念解釋：密封焊—不保證強(qiáng)度，只防漏； 強(qiáng)度焊—既防漏，又保證抗拉脫強(qiáng)度； 密封脹—只消除間隙，不承擔(dān)拉脫力； 強(qiáng)度脹—既消除間隙，又滿足脹接強(qiáng)度。 目前，先焊后脹與先脹后焊兩派學(xué)說仍處于爭議之中。 分程隔板及其與管板間的密封 管箱結(jié)構(gòu)： 隔板：單層及雙層。 管箱的作用: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，管箱還可通過設(shè)置隔板起分隔作用。 (a)適用于較清潔介質(zhì)工況。檢查換熱管內(nèi)及清洗換熱管時，必須將連接管道一起拆下，很不方便。 (c)將管箱與蓋板焊成一體。可避免在管板密封處的泄漏，但管箱不能單獨(dú)拆下，檢修清洗不方便，很少采用。 例 浮頭式換熱器 平蓋管箱，公稱直徑500mm，管程和殼程設(shè)計(jì)壓力均為1.6MPa，公稱換熱面積54㎡，較高級冷拔換熱管外徑25mm，管長6m，4管程單殼程的浮頭式換熱器，其型號為： AES500-1.6-54-6/25-4Ⅰ 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2.5MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，公稱換熱面積200 ㎡，較高級冷拔換熱管外徑25mm，管長9m，4管程單殼程的固定管板式換熱器，其型號為： BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4Ⅰ U型管式換熱器 封頭管箱，公稱直徑500mm，管程設(shè)計(jì)壓力4.0MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，公稱換熱面積75 ㎡，較高級冷拔換熱管外徑19mm，管長6m，2管程單殼程的U型管式換熱器，其型號為： BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2Ⅰ 釜式重沸器 平蓋管箱，管箱內(nèi)直徑600mm，圓筒內(nèi)直徑1200mm，管程設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，公稱換熱面積90㎡，普通級冷拔換熱管外徑25mm，管長6m，2管程釜式重沸器，其型號為： AKT-600/1200-2.5/1.0-90-6/25-2Ⅱ 浮頭式冷凝器 封頭管箱，公稱直徑1200mm，管程設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，公稱換熱面積610㎡，普通級冷拔換熱管外徑25mm，管長9m，4管程單殼程的浮頭式冷凝器，其型號為： BJS1200-2.5/1.0-610-9/25-4Ⅱ 五、折流板 、支撐板及短路防沖等殼程 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，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，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束的作用。 常用的折流擋板：單弓形、雙弓形、三弓形和盤—圓環(huán)形。 盤—環(huán)形折流擋板對介質(zhì)流向的影響 雙弓形板換熱器 性能特點(diǎn) 雙弓形板換熱器的管束由相鄰兩種折流板組成支撐件，流體呈順錯流流動，從而克服了普通單弓形板換熱器的殼程流體，在流動中的180度轉(zhuǎn)彎所造成的死區(qū)、阻力大、易震動等缺陷。 在相同殼程壓力降下，雙弓形板換熱器殼程流體的流速一般可提高1. 5倍以上，從而強(qiáng)化了傳熱。通過管束的阻力僅為單弓形扳換熱器的1/5～1/8，因此減少板間距和殼徑來提高流速是常用手段。 殼程(E，F(xiàn)，G，H，J，K，X) 殼程類型的選擇： 殼程類型的選擇： 附：管殼式換熱器的常見故障及排除方法 殼程式換熱器在使用的過程中，最容易發(fā)生故障的是作為換熱元件的管子。流體對管束的沖刷、腐蝕，都可能造成管子的損壞。因此在日常的維護(hù)中應(yīng)經(jīng)常對換熱器進(jìn)行檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)故障，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修理。管殼式換熱器的常見故障有管子振動、管壁積垢、腐蝕與磨損、介質(zhì)泄漏等。 一、管子的振動與防振措施 管殼式換熱器中管子產(chǎn)生振動是一種常見故障。 引起振動的原因：管束與泵、壓縮機(jī)產(chǎn)生的共振；由于流速、管壁厚度、折流板間距、管束排列等綜合因素的影響而引起的振動；流體橫向穿過管束時產(chǎn)生的沖擊等。 振動嚴(yán)重，可能產(chǎn)生的結(jié)果：相鄰管子或管子與殼體間發(fā)生碰撞；使管子和殼壁受到磨損而開裂；管子撞擊折流板而被切斷；管端與管板連接處松動而發(fā)生泄漏；管子發(fā)生疲勞破壞；殼程流體流動阻力增大等。 當(dāng)換熱管發(fā)生振動時，應(yīng)針對振動產(chǎn)生的不同原因采取不同的對策。 常用的方法：在流體人口處前設(shè)置緩沖措施防止脈沖；折流板上的孔徑與管子外徑間隙盡量地��；減小折流板間隔，使管子振幅變�。患哟蠊鼙诤穸群驼哿靼搴穸�，增加管子剛性等。 二、管壁積垢 由于換熱器操作中所處理的流體，有的是懸浮液，有的夾帶有固體顆粒，有的粘結(jié)物含量高，有的含有泥沙、藻類等雜質(zhì)。隨著使用時間的延長，在換熱管的內(nèi)外表面上會產(chǎn)生積垢。 積垢引起的故障：總導(dǎo)熱系數(shù)下降，傳熱效率降低；換熱管的管徑因積垢而減小，流體通過管內(nèi)的流速增加，造成壓力損失增大；積垢導(dǎo)致管壁腐蝕，腐蝕嚴(yán)重時，造成管壁穿孔，兩種流體混合而破壞正常操作。 對積垢采取的措施：加強(qiáng)巡回檢查，了解積垢的程度；對某些可凈化的流體，在進(jìn)入換熱器前進(jìn)行凈化(如水處理)；對于易結(jié)垢的流體，應(yīng)采用容易檢查、拆卸和清洗的結(jié)構(gòu)；定期進(jìn)行污垢的清除等。 三、管子的泄漏 管子發(fā)生泄漏的主要原因：介質(zhì)的沖刷引起的磨損，導(dǎo)致管壁破裂；介質(zhì)或積垢腐蝕穿孔；管子振動引起管子與管板連接處泄漏。 管子有泄漏現(xiàn)象時，采取的措施視泄漏管數(shù)的多少而定。 如管束中僅有一根或數(shù)根管子泄漏，可采用堵塞的方法進(jìn)行修理。即用做成錐形的金屬材料塞在管子兩端打緊焊牢，將損壞的管子堵死不用。金屬材料的硬度應(yīng)低于管子材料的硬度。金屬錐塞的錐度一般為3一5度之間。采用堵管的方法解決管子泄漏現(xiàn)象簡單易行，但堵管總數(shù)不得超過10％，否則將對傳熱效果產(chǎn)生較大影響。 發(fā)生泄漏的管子較多時，應(yīng)采用更換管子的方法進(jìn)行修理。更換管子時，首先采用鉆孔、鉸孔或鏨削的方法拆除已損壞的管子，拆除管子時，應(yīng)注意不要損壞管板的孔口，以便更新管子時，使管子與管板有較嚴(yán)密的連接。然后采用脹接或焊接的方法將新管連接在管板上。2ng紅軟基地

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