第七章管壳式换热器的机械设计(1)换热器就是许多工业部门广泛应用得通用工艺设备。在化工厂得建设中,换热器约占总投资得11％～40％。(2)根据不同得目得,换热器可以就是热交换器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器等。(3)衡量一台换热器好坏得标准:传热效率高,流体阻力小,强度足够,结构可靠,节省材料,成本低,制造、安装、检修方便。(4)任何一种换热器不可能十全十美。板式换热器传热效率高、金属消耗量低,但流体阻力大、强度与刚度差,制造、维修困难。列管式换热器虽在传热效率、紧凑性、金属消耗量等方面均不如板式换热器,但其结构坚固、可靠程度高、适应性强、材料范围广。因而目前仍就是石油、化工生产中,尤其就是高温、高压与大型换热器得主要结构型式。管壳式换热器就是把换热管束与管板连接后,再用筒体与管箱包起来,形成两个独立得空间:管内通道及与其相贯通得管箱,称为管程空间;换热管外得通道及与其贯通得部分,称为壳程空间。1—分程隔板2—管程接管3—管箱壳体4—管箱法兰5—壳程接管(出口)6—膨胀节7—折流板或支承板8—换热管9—管板10—双头螺柱11—螺母12—管箱排气口13—管箱封头14—管箱排净口15—防冲板16—壳程接管(进口)17—壳程筒体18—膨胀节排净口19—拉杆20—鞍式支座21—壳程排净口22—管箱垫片23—管程接管1列管式换热器得主要结构:1列管式换热器得主要结构:2列管式换热器得工作原理:一、管壳式换热器得分类大家学习辛苦了，还是要坚持1、固定管板式换热器1)、结构特点:两块管板均与壳体相焊接(加入了热补偿原件——膨胀节)。2)、适用场合:适用于壳程介质清洁,不易结垢,管程需清洗以及温差不大或温差虽大但就是壳程压力不大得场合。3)、优点:结构比较简单,造价较低。4)、缺点:管外清洗困难,管、壳间有温差应力。(一)固定管板式换热器为减少热应力,通常在固定管板式换热器中设置柔性元件(如膨胀节、挠性管板等),来吸收热膨胀差。补偿圈补偿:在外壳上焊上一个补偿圈。当外壳与管子热胀冷缩时,补偿圈发生弹性形变,达到补偿得目得。当壳体与管子之间得温差较大(60∽70℃)且壳体承受压力不太高时,可采用补偿圈(膨胀节)。特点优点:管内与管间清洗方便,不会产生热应力。浮头补偿:换热器两端管板之一不固定在外壳上(此端称为浮头),当管子受热或受冷时,连同浮头一起自由伸缩,而与外壳得膨胀无关。3、U形管式换热器2)适用场合:特别适用于管内走清洁而不易结垢得高温、高压、腐蚀性大得物料。U形管补偿:将管子两端都固定在同一管板上,每根管子可以自由伸缩,与其她管子与外壳无关。4、填料函式换热器优点:结构简单,加工制造方便,造价低,管内与管间清洗方便。列管式换热器种类此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。一、换热管得尺寸、规格及材料换热管换热管就是管壳式换热器得传热元件,主要通过管壁得内外面进行传热,所以换热管得形状、尺寸与材料,对传热有很大得影响。小管径且管壁较薄得管子在相同得壳径内可以排列较多得管子,使换热器单位体积得传热面积增大、结构紧凑,单位传热面积金属耗量少,传热效率也稍高一些,但制造麻烦,且易结垢,不易清洗。一般对清洁流体用小直径管子,粘性较大得或污染得流体采用大直径管子。我国管壳式换热器常用换热管为:2、管子与管板得连接胀管结束后:管板孔边缘弹性回复,挤压管端并贴紧。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℃,管外径＞14mm且无特殊要求得场合。二、管子与管板得连接管板厚度较大时,为提高管子抗拉脱能力及增加密封性能,需要在管孔中开环形槽。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。适用条件:p≤4、0MPa,t≤300℃。注意:管端硬度＜管板硬度。2、焊接3、胀焊并用目前,先焊后胀与先胀后焊两派学说仍处于争议之中。先焊后胀胀接使用得润滑油,在焊接时形成气体,恶化焊缝质量控制胀管过程先胀后焊胀接使管壁紧贴管板孔壁,可防止产生裂纹不使用润滑油一、换热管排列形式管板正三角形与转角正方形排列时,流体在垂直流向拆流板缺口时,正对换热管,冲刷换热管外表面,可提高换热效果。同时,此二种排列方式较转角正三角形与正方形排列得流体通道截面小,有利于提高流速,提高换热效率。二、管间距三、管板受力及其设计方法简介三、管板受力及其设计方法简介四、管板及管程得分程③管孔对管板强度与刚度得影响。管孔得存在,削弱了管板得强度与刚度,同时管孔边缘产生峰值应力。当管子与管板连接之后,管板孔内得管子又能增加管扳得强度与刚度,而且也抵消了一部分峰值应力。⑥当管板兼做法兰时,拧紧法兰螺栓,在管板上又会产生附加弯矩,折流板间距、最大压力作