管殼式換熱器的構(gòu)件簡介(共50頁).ppt

1、12（a) BEM立式固定管板式換熱器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3管程結(jié)構(gòu)管程結(jié)構(gòu)一、管束一、管束二、管板二、管板五、管板與管箱連接五、管板與管箱連接四、管束分程四、管束分程六、管板與殼體連接六、管板與殼體連接三、管板與換熱管連接三、管板與換熱管連接4大管徑大管徑: :粘性大或污濁的流體.小管徑小管徑: :單位體積傳熱面積增大、結(jié)構(gòu)緊湊、金屬耗量減少、傳 熱系數(shù)提高阻力大，不便清洗，易結(jié)垢堵塞用于較清 潔的流體.一、管一、管 束束 管束又稱為換熱管管束又稱為換熱管，換熱器的換熱器的管束管束構(gòu)成換熱器的構(gòu)成換熱器的

2、傳熱面?zhèn)鳠崦? .換熱管規(guī)格外徑換熱管規(guī)格外徑 壁厚壁厚: :無縫鋼管：192、252.5、382.5和573.5mm不銹鋼管：192、 252、322.5和382.5mm換熱管長度換熱管長度:標準管長1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等.強化傳熱管強化傳熱管1 1異形管異形管(a)扁平管(b)橢圓管(c)凹槽扁平管(d)波紋管換熱管型式換熱管型式: :光管和強化傳熱管光管和強化傳熱管52 2縱向翅片管縱向翅片管6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

3、氟乙烯等強腐蝕性的流體無腐蝕、腐蝕性不大的流體腐蝕性的流體7二、管二、管 板板 作用作用用來排布換熱管；用來排布換熱管；將管程和殼程流體分開，防止冷、熱流體混合；將管程和殼程流體分開，防止冷、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81.1.管板材料管板材料力學性能介質(zhì)腐蝕性及tube-tubesheet間電位差對腐蝕影響貴重鋼板價格 a.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； b.腐蝕性較強時，用不銹鋼、銅、鋁、鈦等材料，為經(jīng)濟考慮，采用復合鋼板或堆焊襯里。2.2.管板結(jié)構(gòu)管

4、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. .9厚度計算標準厚度計算標準GB151?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)會標準美國管式換熱器制造商協(xié)會標準TEMATEMA西德西德ADAD標準標準厚度厚度“厚管板厚管板GB151?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)會標準美國管式換熱器制造商協(xié)會標準TEMATEMA“薄管板薄管板西德西德ADAD標準，厚度一般為標準，厚度一般為8-20mm8-20mm10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1

5、1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)：薄管板貼于法蘭外表上，薄管板貼于法蘭外表上，當管程通過腐蝕性介質(zhì)時，密封槽開當管程通過腐蝕性介質(zhì)時，密封槽開在管板上，法蘭不與管程介質(zhì)接觸在管板上，法蘭不與管程介質(zhì)接觸ab薄管板嵌入法蘭內(nèi)，并將外表車平。不管管程薄管板嵌入法蘭內(nèi)，并將外表車平。不管管程和殼程是否有腐蝕性介質(zhì)，法蘭都會與腐蝕性和殼程是否有腐蝕性介質(zhì)，法蘭都會與腐蝕性介質(zhì)接觸，需采用耐腐蝕材料，介質(zhì)接觸，需采用耐腐蝕材料，而且管板受而且管板受法蘭力距的影響較大法蘭力距的影響較大12薄管板在法蘭下面且與筒體焊接。殼程薄管板在法蘭下面且與筒體焊接。殼程

6、通入腐蝕性介質(zhì)時，不必采用耐腐蝕材通入腐蝕性介質(zhì)時，不必采用耐腐蝕材 料；料；管板離開了法蘭，減小了法蘭力矩和變管板離開了法蘭，減小了法蘭力矩和變 形對管板的影響，降低了管板因法蘭形對管板的影響，降低了管板因法蘭 引起的應力；引起的應力；管板與剛度較小的筒體連接，也降低了管板與剛度較小的筒體連接，也降低了 管板的邊緣應力；管板的邊緣應力；是一種較好的結(jié)構(gòu)。是一種較好的結(jié)構(gòu)。c13d管板與殼體間有一個圓弧管板與殼體間有一個圓弧過過 渡連接，并且很薄，管板渡連接，并且很薄，管板具具 有一定彈性，可補償管束有一定彈性，可補償管束與與 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過渡圓弧可減

7、少管板邊緣的的 應力集中。應力集中。該種管板沒有法蘭力矩的該種管板沒有法蘭力矩的影響。影響。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，法時，法 蘭不會受到腐蝕。蘭不會受到腐蝕。撓性薄管板加工比較復雜。撓性薄管板加工比較復雜。撓性薄管板結(jié)構(gòu)撓性薄管板結(jié)構(gòu)14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，有利于降低熱應力；適用于受力情況比平管板好得多，可以做得很薄，有利于降低熱應力；適用于高壓、大直徑的換熱器。高壓、大直徑的換熱器。15用于嚴格禁止管程與殼程介質(zhì)互相混合的場合。氣體從短用于

8、嚴格禁止管程與殼程介質(zhì)互相混合的場合。氣體從短節(jié)排出；短節(jié)圓筒充入高于管程、殼程壓力的惰性介質(zhì)。節(jié)排出；短節(jié)圓筒充入高于管程、殼程壓力的惰性介質(zhì)。23411234雙管板結(jié)構(gòu)雙管板結(jié)構(gòu)11空隙空隙 22殼程管板殼程管板 33短節(jié)短節(jié) 44管程管板管程管板163.3.管板上的孔排列形式管板上的孔排列形式P1.25d0管孔在換熱器管板上排列應考慮以下幾點：管孔在換熱器管板上排列應考慮以下幾點：1 1、管子在換熱器殼體的橫截面上應均勻而緊湊地排列。應均勻而緊湊地排列。2、殼程流體地粘度、結(jié)垢程度等流體性質(zhì)與排列方式相適應流體性質(zhì)與排列方式相適應。3、殼程地結(jié)構(gòu)設計和相應制造、維修及清洗等方面制造、維修

9、及清洗等方面的因素。60309045t適用殼程流體污垢較少殼程流體污垢較少，不用機械清洗的場合，在相同管板面積上可排列更多的管子更多的管子。適用殼程流體污垢較多的場合，便于用機械方法清洗管子外外表，在相同管板面積上可排列的管數(shù)目最少。適用殼體直徑小直徑小的場合，排列較緊湊，在靠近殼體壁附近分布也很均勻，比三角形排列的。管數(shù)管數(shù)多多，介質(zhì)不易走短路。只適用于多程換熱器的管束排列多程換熱器的管束排列。17注意：注意：無論采用哪種排管程法，最外圈的管外壁與殼體內(nèi)壁間的距離不應無論采用哪種排管程法，最外圈的管外壁與殼體內(nèi)壁間的距離不應小于小于10mm10mm。18管孔間距管孔間距60309045t管橋

10、強度管橋強度清洗通道清洗通道t1.25dt1.25d0 0t換熱管外徑換熱管外徑dodo10101414191925253232383845455757換熱管中心距換熱管中心距131413141919252532324040484857577272常用換熱管中心距常用換熱管中心距/mm/mm19三、管板與換熱管連接三、管板與換熱管連接強度脹強度脹強度焊強度焊脹焊并用脹焊并用要求：要求：a.a.管子與管板的連接處應保證良好的緊密性；管子與管板的連接處應保證良好的緊密性；b.b.對固定管板式換熱器還要求結(jié)合處能承受一定的軸向力，對固定管板式換熱器還要求結(jié)合處能承受一定的軸向力， 防止管子從管板中脫

11、出。防止管子從管板中脫出。1.1.強度脹強度脹保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強度的脹接。 適用于設計壓力4.0MPa；設計溫度300；操作中無劇烈振動、無過大溫度波動，及無明顯應力腐蝕等場合。20脹接機理：脹接機理：使管子產(chǎn)生塑性變形，管板孔產(chǎn)生彈性變形。方法：方法：機械、液壓和爆炸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，假設達不到，可進行管頭退火處理。假設達不到，可進行管頭退火處理。脹管前脹管后脹管前后示意圖脹接長度取值脹接長度取值取以下取以下3 3者中較小值者中較小值2 2倍的管外徑；倍的管外徑；50mm50mm；管板厚度減去；管板厚度減去3mm3mm。21用于用于

12、b25mmb25mm的場合的場合用于用于b b25mm25mm的場合的場合用于厚管板及防止間用于厚管板及防止間隙腐蝕的場合隙腐蝕的場合強度脹接管孔結(jié)構(gòu)強度脹接管孔結(jié)構(gòu)提高抗拉脫的能力提高抗拉脫的能力22液壓脹管器液壓脹管器23機械脹接機械脹接 24 2. 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。 優(yōu)點：優(yōu)點：管孔在焊接時不用開槽;管孔光潔度要求不高;管子端部不須退火及磨光;焊縫強度高、抗拉脫力強;高溫高壓條件下密封性好;焊縫出現(xiàn)泄漏時維修較方便:拆卸漏管更容易;材料焊接性能好,加工比脹接省力,還可用手工焊代替自動焊接設

13、備及薄管板換熱器的加工制造。 缺點缺點：焊縫處的熱應力可能引起應力腐蝕引起應力腐蝕;管子與管板間的環(huán)隙處會引起 間隙腐蝕間隙腐蝕,如無專用工具,管子拆卸仍有一定難度。 應用：應用：除較大振動和縫隙腐蝕場合外，該方法應用廣泛;薄管板不能脹，只能焊。253.3.脹焊并用脹焊并用主要有主要有強度脹強度脹+ +密封焊、強度焊密封焊、強度焊+ +貼脹、強度焊貼脹、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，而且還可消除應力腐蝕和縫隙腐蝕，提高使用壽命。 應用于密封性能要求較高；承受振動和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需使用復合管板等的場合。切除管子端部切除管子端部26四、管束分程四、管束分程

14、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27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管束分程考慮的因素管束分程考慮的因素a.管程數(shù)應為偶數(shù)；b.盡量使各管程的管子數(shù)量相等；c.分程隔板槽的結(jié)構(gòu)要簡單，密封長度盡量短；d.相鄰管程溫差不應超過20。28五、管板與管箱連接五、管板與管箱連接作用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

15、 體流向的作用。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(a)隔板的形式隔板的形式29形式主要有不可拆式結(jié)構(gòu) 和可拆式結(jié)構(gòu)。1.1.不

16、可拆式結(jié)構(gòu)不可拆式結(jié)構(gòu)a.a.管板兼作法蘭；管板兼作法蘭；b.管板不兼作法蘭六、管板與殼體連接結(jié)構(gòu)六、管板與殼體連接結(jié)構(gòu)30b.b.管板不兼作法蘭管板不兼作法蘭312.2.可拆式結(jié)構(gòu)可拆式結(jié)構(gòu)3233七、殼程結(jié)構(gòu)七、殼程結(jié)構(gòu)一、殼程分程一、殼程分程二、折流板和支撐板二、折流板和支撐板四、防沖結(jié)構(gòu)與導流筒四、防沖結(jié)構(gòu)與導流筒三、防短路結(jié)構(gòu)三、防短路結(jié)構(gòu)五、排氣孔與排液孔五、排氣孔與排液孔六、管束導軌六、管束導軌34一、殼程分程一、殼程分程 根據(jù)工藝設計要求，或為增大殼程流體傳熱系數(shù)增大殼程流體傳熱系數(shù)，也可將換熱器殼程分為多程的結(jié)構(gòu)。二、折流板與支撐板二、折流板與支撐板 1.作用：提高殼程流體流

17、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)；減少結(jié)垢。 在臥式換熱器中起支撐管束作用，又稱支撐板。2.結(jié)構(gòu)形式：弓形、圓盤-圓環(huán)形和扇形。3.安裝形式：橫向流體沿垂直管束方向流動；縱向流 體沿平行管束方向流動。35( 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h應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殼體內(nèi)

18、直徑的百分比來表示，如單弓形折流板，h h一般取一般取0.200.200.45Di0.45Di，最常用，最常用0.25Di0.25Di。364.4.弓形缺口及通液口設置弓形缺口及通液口設置A A 殼程為單相清潔液體時，折流板缺口上下布置B 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體顆粒時，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，折流板缺口應垂直左右布置，并在折流板最低處開通液口折流板缺口應垂直左右布置，并在折流板最低處開通液口37折流板缺口垂直左右布置折流板缺口垂直左右布置385.5.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出口接管位置：管束兩端的折流板盡量

19、靠近進出口接管間距：間距：L Lminmin不小于不小于0.2Di0.2Di，且不小于，且不小于50mm50mm；L Lmaxmax不大于不大于DiDi，不超過表，不超過表5 59 9中規(guī)定中規(guī)定. .（a) BEM立式固定管板式換熱器 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)壁之間的間隙過過大大泄露嚴重，不利傳熱；易引起振動。泄露嚴重，不利傳熱；易引起振動。過小過小安裝困難。安裝困難。 當換熱管的無支撐跨距超過了標準中規(guī)定值時，必須設置一定數(shù)量的支撐板，按照折流板處理。396.6.折流板的固定折流板的固定B B、換熱管外徑、換熱管外

20、徑14mm14mm時時點焊結(jié)構(gòu)點焊結(jié)構(gòu)A A、換熱管外徑、換熱管外徑 14mm14mm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d nd nd + 1d點焊dndn40三、防短路結(jié)構(gòu)三、防短路結(jié)構(gòu)按照廷克模型,殼程流體分為五股流路A流路折流板孔和管子之間的泄漏流路。B流路橫向流錯流流路。C流路管束外圍與殼體內(nèi)壁之間的旁流流路。E流路折流板與殼體內(nèi)壁之間的泄漏流路。F流路管程分程隔板處因為不布管,在殼程中形成的穿流流路。411.1.旁路擋板旁路擋板旁路擋板旁路擋板 擋管（或稱假管）擋管（或稱假管） 中間擋板中間擋板為了防止為了防止殼程邊緣殼程邊緣介質(zhì)短路介質(zhì)短路折流板旁路

21、擋板旁路擋板旁路擋板折流板折流板擋管結(jié)構(gòu)擋管結(jié)構(gòu)42旁路擋板可用旁路擋板可用鋼板鋼板或或扁鋼扁鋼制成，其厚度一般與折流板相同。制成，其厚度一般與折流板相同。旁路擋板嵌入折流板槽內(nèi)，并旁路擋板嵌入折流板槽內(nèi)，并與折流板焊接與折流板焊接。殼體公稱直徑殼體公稱直徑DN500mmDN500mm時，增設一對旁路擋板；時，增設一對旁路擋板； DN = 500mmDN = 500mm時，增設二對擋板；時，增設二對擋板； DN1000mmDN1000mm時，增設三對旁路擋板。時，增設三對旁路擋板。432 2、擋管、擋管防止管間短路；分程隔板槽反面兩管板之間設置兩端堵死的管子，即擋管；擋管一般與換熱管規(guī)格相同，可與折流板點焊固定，也可用拉桿帶定距管或不帶定距管代替。擋管每隔34排換熱管設置一根，但不設置在折流板缺口處443.3.中間擋板中間擋板中間擋板中間