南京工业大学 备课笔记 6
缺:
适用:工业尾气余热回收.
6.1.3 换热器选型 Selection of heat exchanger types
考虑因素: 流体性质,腐蚀性,热敏性, 清洗,维修的要求 材料价格 使用寿命
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6.2 管壳式换热器 Shell-and-Tube Heat Exchanger 特点:结构坚固,操作弹性大,适应性强 处理能力大,可靠程度高,应用广泛. 6.2.1 基本类型
分五类
(1) 固定管板式换热器 fixed tubesheet 二端管板采用焊接方法与壳体连接固定. 优:结构紧凑简单,制造成本低,承受较高压力.
缺:壳程难清洗,产生较大热应力. 适用:壳体与管子温差小,壳程不易结垢, 温差大时,壳体中设置膨胀节等挠性元件. (2) 浮头式换热器 floating-head
二端管板中,一端管板与壳体的筒体固定,另一端可相对壳体自由移动. 优:管间,管内可清洗,无热应力
缺:结构复杂,造价高,材料消耗多,密封要求高. 适用:温差较大,壳程介质易结垢. (3) U形管式换热器 U-tube
只有一块管板,管束由多根U形管组成. 优:结构比较简单,承压能力强,不产生热应力, 缺:最内层管间距较大,管板利用率低
适用:温差较大,壳程介质易结垢需清洗,不宜采用浮头式和固定管板式. (4) 填函式换热器 outside-packed
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与浮头式相似,只是浮头露在壳体以外,与壳体之间用填料函式密封. 优: 结构较浮头式简单,加工方便,造价较低,管内外都可清洗. 缺: 填料处易泄漏
适用:4MPa以下工作条件,现已很少采用 (5) 釜式重沸器 kettle reboiler
管束可以是:浮头式,U形管式,固定管板式 特: 壳体上都设置一个蒸发空间.
6.2.2 管壳式换热器结构 structure
通道:管程-流体流经管内的通道及其相连部分 壳程-流体流经管外的通道及其相连部分 6.2.2.1 管程结构 structure of tube side (1)换热管 tube
[1]型式:光管,翅片管,螺旋槽管,螺纹管 [2]尺寸: 外径*壁厚
无缝钢管: 19*2, 25*2.5, 38*2.5 不锈钢管; 25*2, 38*2.5
管长标准(m):1.5, 2.0, 3.0, 4.5, 6.0, 9.0 . [3] 材料: material
碳素钢,低合金钢,不锈钢,铜 非金属管: 石墨,聚四氟乙烯
[4] 排列形式及中心距 arrangement and pitch
排列形式: 正三角形,转角正三角形,正方形,转角正方形
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中心距: 保证管间有足够强度和宽度, 留有清洗通道 常用中心距; 不小于1.25倍换热管的外径. (2)管板; tube sheet 用来排布换热管,隔开管程与壳程的流体.
[1]材料 [2]结构 (3)管箱 channel
位于换热器两端,起到均匀分布和汇集的作用. 多管程中,还可以改变流体的流向. 结构形式:
(4) 管束分程 tube side passes
流体从管子的一端流到另一端,称为一个管程. 加大换热面积的途径:
增加管长,受加工、运输、安装等限制 增加管数，但流速下降，使传热系数降低 管束分程，增加流速，提高传热系数。 管程布置图
（5） 换热管与管板连接 tube to tube sheet joints 分强度胀，强度焊和胀焊并用： [1] 强度胀 expansion
保证换热管与管板连接的密封性能和抗拉脱强度的胀接。 结构型式和尺寸：
胀接方法：
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非均匀胀接—机械滚珠胀接
均匀胀接—液压胀接，液袋胀接，橡胶胀接，爆炸胀接 适用：设计压力〈4。0MPa，设计温度〈3000C，无振动与应力腐蚀 [2]强度焊 welding
保证换热管与管板连接的密封性能和抗拉脱强度的焊接。 结构型式：
优：加工简单，结构强度高，抗拉脱力强，
缺：存在残余热应力与应力集中，易产生应力腐蚀，缝隙腐蚀 [3] 胀焊并用
形式：强度胀+密封焊 强度焊+贴胀 强度焊+强度胀
顺序：先焊后胀为宜。胀管时用润滑油，胀后难以洗净，在焊接时易产生气体，导致气孔。
适用：密封性能要求高，承受振动和疲劳载荷，有缝隙腐蚀。 6．2．2．2 壳程结构 structure of shell side
组成：壳体，折流板，拉杆，纵向隔板，防冲挡板等， （1） 壳体 shell
防冲挡板：在进口接管处，防止进口流体直接冲击管束 导流筒：在进出口附近。 （2） 折流板 baffle
目的：提高壳程流体流速，增加湍流程度，改善传热，增大壳程流体穿
(设备管理)南京工业大学备课笔记第六章换热设备HE
