《化工机械基础》第7章-换热器的机械设计.pptVIP

第3篇典型化工设备的机械设计

第7章管壳式换热器的机械设计

7.1概述

直接影响产品质量、生产效率和经营本钱——化工装置投资的11%，石油炼厂设备投资的40%。

◎应用广泛——适用于多种目的：

热交换，加热，冷却，冷凝，蒸发……

◎衡量标准：传热效率，流体阻力，强度，结构可靠度，耗材量，本钱，制造，安装，检修……

◎结构品种多，各有利弊。;7.1.1.管壳式换热器的结构：;7.1.2.管壳式换热器的分类;固定管板换热器——

分为带补偿器和不带补偿器两种。

优点：1〕结构简单；

2〕造价低。

缺点：1〕壳程难清洗；

2〕存在有温差应力。;看看二维图;3.填料函式换热器;U型管式换热器的二维图;7.1.3.管壳式换热器机械设计内容

1.壳体直径及壁厚；2.封头法兰、管件及补强；

3.管板结构及强度；4.细部连接结构；

5.附件结构；6.管子拉脱力验算；

7.壳体热应力校核；8.支座设计。;7.2换热管的选用及其与管板的连接;·常用管子材质：碳钢〔10，20〕，低合金钢〔16Mn,15MnV),合金钢〔1Cr18Ni9Ti),铜，钛，铝，塑料，石墨等。

管子选用，要注意——

单位传热面积的金属耗量，

传热效果，

结构紧凑，

清洗及结垢等等因素。;7.2.2管子与管板的连接：

1.胀接工具：;胀管结束後：

管板孔边缘弹性回复，挤压管端并贴紧。;优点：工艺简单方便；

消除间隙——防止间隙腐蚀。

缺点：温度升高时，管端会发生松弛

——泄漏。

适用条件：p≤4.0MPa,t≤350℃。

注意：管端硬度＜管板硬度。;保证紧密性的方法：

管板孔开槽；

胀接周边保证清洁；

管子硬度低于管板孔周边硬度。

保证管端硬度较低并且低于管板硬度的方法：

管端退火处理。

选材考虑。;2.焊接;管与管板焊接形式：;3.胀焊并用;7.3.1换热管排列形式;2.正方形和转角正方形排列;7.3.2管间距;7.3.3管板受力及管板设计方法;管板设计方法简介：;7.3.4管程分程及管板与隔板的连接;管箱分程：;4.分程隔板及其与管板间的密封;隔板：单层及双层。;1.固定式管板——用于固定式管板换热器。;2.??固定式管板;浮头式、U形管式和填料函式换热器上的管板为可拆式结构，以便清理壳程。;3.管板与壳体的连接结构

兼作法兰情况：;管板不兼作法兰结构：;7.4其它附件的作用与结构;折流板的固定方法;7.4.2旁路挡板;7.4.3拦液板;7.5温差应力;37;7.5.2管子拉脱力的计算

——限于管子与管板胀接情况。;2.拉脱力的计算;介质压力p，取管程压力和壳程压力两者中的较大者。

管子外径为d0；管子胀接长度为l。

那么拉脱力为：;〔4〕拉脱力判据：;7.5.3温差应力的补偿;3.采用壳体与管束自由伸缩的结构;填料函结构之三;〔2〕浮头式换热器;浮头式换热器结构之二;4.套管式结构

如三十万吨合成氨装置中的废热锅炉；;氨合成塔中双套管式触煤筐冷管结构;7.5.4膨胀节结构及设置;3〕夹壳式膨胀节;2.必须设置膨胀节的条件：