换热器设计思路及相关知识

1、换热器分类：管壳式换热器根据结构特点可分为下列两类。 1.刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又成为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。它的优点是结构简单紧凑、造价便宜和应用较广；缺点是管外不能进行机械清洗。 2.具有温差补偿装置的管壳式换热器：它可使受热部分自由膨胀。该结构形式又可分成： 浮头式换热器：这种换热器的一端管板能自由伸缩，即所谓“浮头”。他适用于管壁和壳壁温差大，管束空间经常清洗。但它的结构较复杂，加工制造的费用较高。 U形管式换热器：它只有一块管板，因此管子在受热或冷却时，可以自由伸缩。这种换热器的结构简单，但制造弯管的工作量较大，且由于管子需要有一定的弯曲半径，管板的利用

2、率较差，管内进行机械清洗困难，拆换管子也不容易，因此要求通过管内的流体是清洁的。这种换热器可用于温差变化大，高温或高压的场合。 填料函式换热器：它有两种形式，一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封，以保证管子的自由伸缩，当换热器内的管子数目很少时，才采用这种结 构，但管距比一般换热器要大，结构复杂。另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构，在浮动处采用整体填料函密封，结构较简单，但此种结构不易用在直径 大、压力高的情况。填料函式换热器现在很少采用。二、设计条件的审查： 1. 换热器的设计，用户应提供一下设计条件（工艺参数）： 管、壳程的操作压力（作为判定设备是否上类的条件之一，必须

3、提供） 管、壳程的操作温度（进口/出口） 金属壁温（工艺计算得出（用户提供） 物料名称及特性 腐蚀裕量 程数 换热面积 换热管规格，排列形式（三角形或正方形） 折流板或支撑板数量 保温材料及厚度（以便确定铭牌座伸出高度） 油漆: .如用户有特殊要求，请用户提供牌号，颜色 .用户无特殊要求，设计人员自己选定 2. 几个重点设计条件 操作压力：作为判定设备是否上类 的条件之一，必须提供 物料特性：如用户不提供物料名称则必须提供物料的毒性程度。 因为介质的毒性程度关系到设备的无损监测、热处理、锻件的级别对于上类设备，还关系到设备的划分： a、GB150 10.8.2.1(f)图样注明盛装毒性极度危害

4、或高度危害介质的容器100%RT. b、10.4.1.3 图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器，应进行焊后热处理（奥氏体不锈钢的焊接接头可不进行热处理） c、锻件. 使用介质的毒性为极度或高度危害性的锻件应符合级或级要求。 管规格：常用的 碳钢 192，252.5，323， 385不锈钢192，252， 322.5，382.5换热管的排列形式：三角形，转角三角形，正方形，转角正方形。 换热管间需要机械清洗时，应采用正方形排列。1设计压力，设计温度，焊接接头系数2直径：DN400的圆筒，采用钢管。DN400的圆筒，采用钢板卷制。16”钢管-与用户商量采用钢板卷制。3布置图：根据换热面积、换

5、热管规格画布置图，确定换热管数量。如果用户提供了布管图，也要复核布管是否在布管限定圆以内。布管的原则：在布管限定圆内应布满管。多管程的各管程数应尽量相等。换热管应对称排列。4材料 管板本身具有凸肩并与圆筒（或封头）连接时，应采用锻件。由于采用此种结构的管板一般都用于压力较高、易燃、易爆、以及毒性程度为极度、高度危害的场合， 对管板要求较高，管板也较厚。为避免凸肩处产生加渣、分层、及改善凸肩处纤维受力的状况，减少加工量，节约材料，采用凸肩与管板直接锻造出来的整体锻件来制造管板。5换热器与管板的连接方式 管子于管板的连接，在管壳式换热器的设计中是一个比较重要的结构部分。他不仅加工工作量大，而且必须使每一个连接处在设备运作中，保证介质无泄漏及承受介质压力能力。 管子与管板的连接方式主要有以下三种：a胀接；b焊接；c胀焊接 胀接用于管壳之间介质渗漏不会引起不良后果的情况，特别适用于材料可焊性差（如碳钢换热管）及制造厂的工作量过大的情况。 由于胀接管端处在焊接时产生塑性变 形，存在着残余应力，随着温度的升高，残余应力逐渐消失，这样使管端处降低密封和结合力的作用，所以胀接结构受到压力和温度的限制，一般适用于设计压力 4Mpa，设计温度300度，并且在操作中无剧烈地震动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。 焊接连接具有生产简单、效率高、连接可靠的