管壳式换热器 ppt课件
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孙兰义教授新作《换热器工艺设计》第3章 管壳式换热器ppt
② ①
特性
适用范围
ϕ25×2.5
325~1Байду номын сангаас00
2，4
3，6
ϕ19×2 ϕ25×2.5
△
浮头 式
GB/T 28712.1 —2012
325~1900
2，4， 3， 4.5， 6， ϕ19×2 6 9
◇
ϕ25×2.5
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器的主要组合部件
TEMA标准中规定的管壳式换热器的主要组合
图3-3 GB/T 151-1999 管壳式 换热器中的主要部件和部件代号图
⑤ F型壳体用于需要多壳体的工况，它可起到两台或多 台串联换热器的作用，并允许换热器温度交叉的出现。
3.1 管壳式换热器的特点
前端管箱和后端管箱
前端管箱有封头管箱和平盖管箱两种基本型式。封头管箱（B）最常用，一 般是在管侧流体较清洁的情况下使用。平盖管箱可以是可拆式（A）也可以与 管板做成一个整体（C）。对于水冷却器，当管侧需要定期清洗且管侧设计压 力小于1 MPa时，前封头可选A型，对于高压换热器前封头宜选择D型。各管箱 详细介绍见书p6~p7。 可参考的一般选型指导：
（a）竖缺形折流板
（b）横缺形折流板
图3-11 折流板缺口方向
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板换热器间隙 折流板管孔与管壁之间的间隙 根据TEMA标准，对于未受支承的管子的最大长度为36 in（914.4 mm）
或更小，或者对于外径大于1.25 in（31.8 mm）的管子，该孔隙为1/32 in （0.80 mm）；对于未受支承的长度超过36 in，外径为1.25 in或更小的 管子，该孔隙为1/62 in（0.40 mm）。
特性
适用范围
ϕ25×2.5
325~1Байду номын сангаас00
2，4
3，6
ϕ19×2 ϕ25×2.5
△
浮头 式
GB/T 28712.1 —2012
325~1900
2，4， 3， 4.5， 6， ϕ19×2 6 9
◇
ϕ25×2.5
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器的主要组合部件
TEMA标准中规定的管壳式换热器的主要组合
图3-3 GB/T 151-1999 管壳式 换热器中的主要部件和部件代号图
⑤ F型壳体用于需要多壳体的工况，它可起到两台或多 台串联换热器的作用，并允许换热器温度交叉的出现。
3.1 管壳式换热器的特点
前端管箱和后端管箱
前端管箱有封头管箱和平盖管箱两种基本型式。封头管箱（B）最常用，一 般是在管侧流体较清洁的情况下使用。平盖管箱可以是可拆式（A）也可以与 管板做成一个整体（C）。对于水冷却器，当管侧需要定期清洗且管侧设计压 力小于1 MPa时，前封头可选A型，对于高压换热器前封头宜选择D型。各管箱 详细介绍见书p6~p7。 可参考的一般选型指导：
（a）竖缺形折流板
（b）横缺形折流板
图3-11 折流板缺口方向
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板换热器间隙 折流板管孔与管壁之间的间隙 根据TEMA标准，对于未受支承的管子的最大长度为36 in（914.4 mm）
或更小，或者对于外径大于1.25 in（31.8 mm）的管子，该孔隙为1/32 in （0.80 mm）；对于未受支承的长度超过36 in，外径为1.25 in或更小的 管子，该孔隙为1/62 in（0.40 mm）。
PPT-7-管壳式换热器设计计算实例
kf Ai 1 hi hoo Ao 1 1 1 hi hoo 1
t fi t f 0
所以，只要 o 1 就可以起到强化换热的效果。 由于β值常常远大于1，而使η0β的值总是远大于1，这就
使肋化侧的热阻显著减小，从而增大传热系数的值。
32
ln( d o d i ) 2 l
28
上面三式相加
l t fi t fo
do 1 1 1 ln hi d i 2 d i ho d o
对外侧面积而言得传热系数的定义式由下式表示：
k ko 1 do d d 1 o ln o hi di 2 di ho
10
1 构造和工作原理
翅片管热交换器可以仅由一根或若干根翅片管组成，如室内取 暖用翅片管散热器；也可再配以外壳、风机等组成空冷器型式 的热交换器。
11
主要换热元件是翅片管，由基管和翅片组成。
翅片管的类型和选择
对翅片管的要求：良好的传 热性能、耐温性能、耐热冲 击能力（如介质热负荷不稳 定）及耐腐蚀能力，易于清 除尘垢，压降较低。
13
常见的翅片管形式
•
14
翅片管因制造方法不同而使其在传热性能、机械性能等方面有一定的 差异。按制造方法分有整体翅片、焊接翅片、高频焊翅片和机械连接 翅片。
整体翅片：由铸造、机械加工或轧制而成，翅片与管子一体，无接触 热阻，强度高，但要求翅片与管子同种材料。如低压锅炉的省煤器就 是采用整体翅片。 焊接翅片：用钎焊或氩弧焊等工艺制造，可使用与管子不一样的材料。 由于它制造简单、经济且具有较好的传热和机械性能，故已广泛应用， 主要问题是焊接工艺的质量。 高频焊翅片：利用高频发生器产生的高频电感应，使管子表面与翅片 接触处产生高温而部分熔化，同通过加压翅片与管子连成一体而成。 这种连接方法无焊剂、焊料，制造简单，性能优良。
t fi t f 0
所以，只要 o 1 就可以起到强化换热的效果。 由于β值常常远大于1，而使η0β的值总是远大于1，这就
使肋化侧的热阻显著减小，从而增大传热系数的值。
32
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28
上面三式相加
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对外侧面积而言得传热系数的定义式由下式表示：
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10
1 构造和工作原理
翅片管热交换器可以仅由一根或若干根翅片管组成，如室内取 暖用翅片管散热器；也可再配以外壳、风机等组成空冷器型式 的热交换器。
11
主要换热元件是翅片管，由基管和翅片组成。
翅片管的类型和选择
对翅片管的要求：良好的传 热性能、耐温性能、耐热冲 击能力（如介质热负荷不稳 定）及耐腐蚀能力，易于清 除尘垢，压降较低。
13
常见的翅片管形式
•
14
翅片管因制造方法不同而使其在传热性能、机械性能等方面有一定的 差异。按制造方法分有整体翅片、焊接翅片、高频焊翅片和机械连接 翅片。
整体翅片：由铸造、机械加工或轧制而成，翅片与管子一体，无接触 热阻，强度高，但要求翅片与管子同种材料。如低压锅炉的省煤器就 是采用整体翅片。 焊接翅片：用钎焊或氩弧焊等工艺制造，可使用与管子不一样的材料。 由于它制造简单、经济且具有较好的传热和机械性能，故已广泛应用， 主要问题是焊接工艺的质量。 高频焊翅片：利用高频发生器产生的高频电感应，使管子表面与翅片 接触处产生高温而部分熔化，同通过加压翅片与管子连成一体而成。 这种连接方法无焊剂、焊料，制造简单，性能优良。
热交换器原理与设计第2章 管壳式热交换器
浮头式热交换器中，由于安装浮头法兰需要，圆筒内有一 圈较大没有排列管子的间隙，使部分流体由此间隙短路，使 主流速度及换热系数下降。而旁路流体未经换热就达出口， 与主流混合必使流体出口温度达不到预期数值。挡管和旁路 挡板就是为了防止流体短路而设立的构件。
☆挡管是两端堵死的管子，安置在相应于分程隔板槽后面的 位置上，每根挡管占据一根换热管的位置，但不穿过管板， 用点焊的方法固定于折流板上。通常每隔3～4排管子安排一 根挡管，但不应设置在折流板缺口处，也可用带定距管的拉 杆来代替挡管。
优点：结构简单，制造成本低，规格范围广，工程中应用广泛。 缺点：壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对较脏
或有腐蚀性介质不能走壳程。当壳体与换热管温差很大时， 可设置单波或多波膨胀节减小温差应力。
管壳式换热器结构名称
单程管壳式换热器
1 —外壳，2—管束，3、4—接管，5—封头 6—管板，7—折流板
图2.25 折流板的几何关系
2.2.4 进出口连接管直径的计算
进出口连接管直径的计算仍用连续性方程， 经简化后计算公式为：
D 4M1.13M
πρw
ρw
2.3 管壳式热交换器的传热计算
1) 选用经验数据：根据经验或参考资料选用工艺条 件相仿、设备类型类似的传热系数作为设计依据。 如附录 A。 2) 实验测定：实验测定传热系数比较可靠，不但可 为设计提供依据，而且可以了解设备的性能。但实 验数值一般只能在与使用条件相同的情况下应用。
焊在换热管上）。
图2.23 防冲板的形式
a) 内导流筒 图2.24 导流筒的结构
b) 外导流筒
★导流筒
❖ 在立式换热器壳程中，为使气、液介质更均匀地流入管间， 防止流体对进口处管束段的冲刷，而采用导流筒结构。
☆挡管是两端堵死的管子，安置在相应于分程隔板槽后面的 位置上，每根挡管占据一根换热管的位置，但不穿过管板， 用点焊的方法固定于折流板上。通常每隔3～4排管子安排一 根挡管，但不应设置在折流板缺口处，也可用带定距管的拉 杆来代替挡管。
优点：结构简单，制造成本低，规格范围广，工程中应用广泛。 缺点：壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对较脏
或有腐蚀性介质不能走壳程。当壳体与换热管温差很大时， 可设置单波或多波膨胀节减小温差应力。
管壳式换热器结构名称
单程管壳式换热器
1 —外壳，2—管束，3、4—接管，5—封头 6—管板，7—折流板
图2.25 折流板的几何关系
2.2.4 进出口连接管直径的计算
进出口连接管直径的计算仍用连续性方程， 经简化后计算公式为：
D 4M1.13M
πρw
ρw
2.3 管壳式热交换器的传热计算
1) 选用经验数据：根据经验或参考资料选用工艺条 件相仿、设备类型类似的传热系数作为设计依据。 如附录 A。 2) 实验测定：实验测定传热系数比较可靠，不但可 为设计提供依据，而且可以了解设备的性能。但实 验数值一般只能在与使用条件相同的情况下应用。
焊在换热管上）。
图2.23 防冲板的形式
a) 内导流筒 图2.24 导流筒的结构
b) 外导流筒
★导流筒
❖ 在立式换热器壳程中，为使气、液介质更均匀地流入管间， 防止流体对进口处管束段的冲刷，而采用导流筒结构。
管壳式热交换器
2.5.2 流体温度和终温的确定
• 在换热器设计中加热剂或冷却剂出口温度需由设计 者确定。如冷却水进口温度需依当地条件而定，但 出口温度需通过经济权衡作出选择。在缺水地区可 使出口温度高些，这样操作费用低，但使传热平均 温差下降，需传热面积增加使得投资费用提高，反 之亦然。根据经验一般应使∆tm大于10℃为宜， 此外若工业用水作为冷却剂出口温度不宜过高，因 工业用水中所含的盐类(主要CaCO3,MgCO3,CaSO4、 MgSO4等)的溶解度随温度升高而减小，若出口温度 过高，盐类析出，形成垢层使传热过程恶化，因此 一般出口温度不超过45℃。所以应根据水源条件， 水质情况等加以综合考虑后确定。水源严重缺乏地 区可采用空气作为冷却剂，但使传热系数下降。对 于加热剂可按同样原则选择出口温度
一、管、壳程介质的配置 有利于传热、压力损失小。具体如下： 1、流量小、粘度大的流体走壳程较好。 2、温差较大时，K大的流体走壳程。 3、与外界温差大的流体走管程。 4、饱和蒸汽走壳程。 5、含杂质流体走管程。 6、有毒介质走管程。 7、压降小走壳程。 8、高温、高压、腐蚀性强的流体走管程。
2.5.1 流体在换热器中内的流动 空间选择
管程变化对阻力影响
• 对同一换热器，若由单管程改为两管程， 阻力损失剧增为原来的8倍，而强制对流 传热、湍流条件下的表面传热系数只增 为原来的1.74倍；若由单管程改为四管程， 阻力损失增为原来的64倍，而表面传热 系数只增为原来的3倍。由此可见，在选 择换热器管程数目时，应该兼顾传热与 流体压降两方面的得失。
– 见公式2.21
2.3 管壳式换热器的传热计算
• • • • • 一、热力设计任务 1．合理的参数选择及结构设计 2．传热计算和压降计算 热力设计：设计计算，校核计算。 设计计算：已知传热量Q，换热工质工作 参数(进、出口温度)，求F和结构形式。 • 校核计算：已知换热器的具体结构、某 些参数来核定另一参数。
《换热器类型大全》课件
《换热器类型大全》PPT课件
导言
什么是换热器？为什么需要换热器？换热器在工业领域起到至关重要的作用， 通过传递热量实现能量的有效转移。
传统换热器类型
单管换热器
通过内外管道实现热量传递，适用于液体 与蒸汽之间的热交换。
管束式换热器
利用管束与壳体之间的传热，Hale Waihona Puke 凑轻便， 适用于石油、化工等领域。
管壳式换热器
运用管壳结构进行换热，适用于高温高压 工况，热效率高。
干式换热器
将热量通过热风或燃气传递，适用于对流 量要求高的场合，如航天器。
板式换热器
1
波纹板式换热器
2
表面增加波纹结构，扩大换热面积，
提高传热效果，适用于高温高压工
况。
3
省空间板式换热器
4
采用紧凑设计，占用空间小，适用 于有空间限制的场合，如海洋平台。
螺旋式换热器
1
螺旋板式换热器
采用螺旋板片结构，增加换热面积，适用于气-气、气-液换热。
2
螺旋管式换热器
通过管内流体的螺旋流动实现换热，适用于高粘度、易结垢的流体。
制冷装置用换热器
冷媒蒸发器
将工质在低温和低压条件下蒸发，实现制冷过 程中的热量吸收。
冷凝器
通过冷凝工质释放热量，使工质从气态转化为 液态，用于制冷循环的热回收。
常规板式换热器
采用平板式设计，换热效率高，广 泛应用于石油炼制、化工等领域。
焊接板式换热器
板片通过焊接固定，提升换热效率， 常用于化工、航空航天等领域。
磁力搅拌换热器
1
磁力搅拌板式换热器
在板式换热器的基础上加入磁力搅拌技术，实现更高的换热效果。
2
磁力搅拌管式换热器
导言
什么是换热器？为什么需要换热器？换热器在工业领域起到至关重要的作用， 通过传递热量实现能量的有效转移。
传统换热器类型
单管换热器
通过内外管道实现热量传递，适用于液体 与蒸汽之间的热交换。
管束式换热器
利用管束与壳体之间的传热，Hale Waihona Puke 凑轻便， 适用于石油、化工等领域。
管壳式换热器
运用管壳结构进行换热，适用于高温高压 工况，热效率高。
干式换热器
将热量通过热风或燃气传递，适用于对流 量要求高的场合，如航天器。
板式换热器
1
波纹板式换热器
2
表面增加波纹结构，扩大换热面积，
提高传热效果，适用于高温高压工
况。
3
省空间板式换热器
4
采用紧凑设计，占用空间小，适用 于有空间限制的场合，如海洋平台。
螺旋式换热器
1
螺旋板式换热器
采用螺旋板片结构，增加换热面积，适用于气-气、气-液换热。
2
螺旋管式换热器
通过管内流体的螺旋流动实现换热，适用于高粘度、易结垢的流体。
制冷装置用换热器
冷媒蒸发器
将工质在低温和低压条件下蒸发，实现制冷过 程中的热量吸收。
冷凝器
通过冷凝工质释放热量，使工质从气态转化为 液态，用于制冷循环的热回收。
常规板式换热器
采用平板式设计，换热效率高，广 泛应用于石油炼制、化工等领域。
焊接板式换热器
板片通过焊接固定，提升换热效率， 常用于化工、航空航天等领域。
磁力搅拌换热器
1
磁力搅拌板式换热器
在板式换热器的基础上加入磁力搅拌技术，实现更高的换热效果。
2
磁力搅拌管式换热器
管壳式换热器
安装要点
安装要点
1）、热交换器应以最大工作压力的1.5倍做水压试验，蒸汽部分应不低于蒸汽供汽压力加0.3MPa；热水部 分应不低于0.4MPa。在试验压力下，保持10min压力不降。
2）、管壳式换热器前端应留有抽卸管束的空间，即其封头于墙壁或屋顶的距离不得小于换热器的长度，设 备运行操作通道净宽不宜小于0.8m。
③ U型管式换热器每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进 出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。
④涡流热膜换热器涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果， 当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。最高可达W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐 蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流， 对流换热系数降低。
3）、各类阀门和仪表的安装高度应便于操作和观察。
4）、加热器上部附件（一般指安全阀）的最高点至建筑结构最低点的垂直净距应满足安装检测的要求，并 不得小于0.2m。
执行标准
产品标准
工程标准
产品标准
《管壳式换热器》GB151-2014 《导流型容积式水加热器和半容积式水加热器(U型管束)》CJ/T 163-2002
分类
分类
管壳式换热器由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大， 换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时， 需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：
工程标准பைடு நூலகம்
管式换热器ppt
（2）根据不同的目的，换热器可以是热交换器、加热器、 冷却器、蒸发器、冷凝器等。
（3）衡量一台换热器好坏的标准。
a.先进性 传热效率高，流体阻力小，材料省
b.合理性 可制造加工，成本可接受
c.可靠性 满足操作条件 ,强度足够,保证使用寿命
化工生产对换热设备提出的要求是： 传热效率高，流体阻力小； 强度、刚度、稳定性足够； 结构合理，节省材料，成本较低； 制造、装拆、检修方便等。
第一节 管壳式换热器的总体结构
一、概述
（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 和刚度差，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，因而目前仍是石油、化工生产中，尤其是高温、高压 和大型换热器的主要结构型式。
二、管壳式换热器的种类及其结构
管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包 起来，形成两个独立的空间：管内通道及与其相贯通的管箱，称为 管程空间；换热管外的通道及与其贯通的部分，称为壳程空间。
1 列管式换热器的主要结构： 横 向
壳体、管板、管束、顶盖（封头）、挡板 纵 向
2 列管式换热器的工作原理：
3）、缺点：填料处易泄漏。 4）、适用场合： 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易
燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性 限制。
列管式换热器 种类
优点
缺点
固定管板式
管外清洗困难； 结构较简单，造价较低，相对 管壳间有温差应力存在； 其 它 列 管 式 换 热 器 其 管 板 最 薄 。当两种介质温差较大时必须
1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀 节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺 母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支 座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖
（3）衡量一台换热器好坏的标准。
a.先进性 传热效率高，流体阻力小，材料省
b.合理性 可制造加工，成本可接受
c.可靠性 满足操作条件 ,强度足够,保证使用寿命
化工生产对换热设备提出的要求是： 传热效率高，流体阻力小； 强度、刚度、稳定性足够； 结构合理，节省材料，成本较低； 制造、装拆、检修方便等。
第一节 管壳式换热器的总体结构
一、概述
（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 和刚度差，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，因而目前仍是石油、化工生产中，尤其是高温、高压 和大型换热器的主要结构型式。
二、管壳式换热器的种类及其结构
管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包 起来，形成两个独立的空间：管内通道及与其相贯通的管箱，称为 管程空间；换热管外的通道及与其贯通的部分，称为壳程空间。
1 列管式换热器的主要结构： 横 向
壳体、管板、管束、顶盖（封头）、挡板 纵 向
2 列管式换热器的工作原理：
3）、缺点：填料处易泄漏。 4）、适用场合： 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易
燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性 限制。
列管式换热器 种类
优点
缺点
固定管板式
管外清洗困难； 结构较简单，造价较低，相对 管壳间有温差应力存在； 其 它 列 管 式 换 热 器 其 管 板 最 薄 。当两种介质温差较大时必须
1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀 节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺 母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支 座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖
换热器换热面积选型计算方法PPT课件
便于清洗，适 于壳程流体易 结垢的场合； 但对流传热系 数较正三角形 的低。
介于正三角 形和正方形 之间。
4. 管间距t
管间距:两相邻换热管中心的距离。其值的确定需要考虑 以下几个因素：
① 管板强度； ② 清洗管子外表面时所需要的空隙； ③ 换热管在管板上的固定方法。
通常，胀管法取t =（1.3~1.5）d0，且相邻两管外壁间距
二、确定物性数据
1．定性温度 对于粘度低的流体，其定性温度可取流体进出口温度的
平均值。所以，
壳程流体的定性温度为：
T 140 40 90C 2
管程流体的定性温度为：
t 20 40 30C 2
2．物性参数
定性温度下，管程流体(井水)、壳程流体（植物油）有关 物性参数由《主要物性参数表》得出。
1.管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流 速u1=0.75m/s。
2.管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数：
正三角形排列：n c
1.1
n
正方形排列：
n c
1.19
n
b ' (1 ~ 1.5)d0
多管程壳体内径：
D 1.05t N
N ——排列管子数目；t—管心距
——管板利用率
正三角形排列 ——2管程：0.7-0.85； >4管程：
0.6-0.8 正方形排列 —— 2管程：0.55-0.7 ;
六、折流挡板
作用： ①提高壳程内流体的流速；
②加强湍流强度； ③提高传热效率； ④支撑换热管。
形式：
圆缺形
圆盘形
最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度约为外壳
管壳式换热器
5、管壳式换热器的密封垫选用
2）管壳式换热器垫片术语
5、管壳式换热器的密封垫选用
3）GB/T29463.1金属包垫片
金属包垫片适用于设计压力0.25MPa~6.4MPa，设计温度为 -20~450℃的管壳式换热器。
1、垫片外壳；2、填料盖；3、填料
5、管壳式换热器的密封垫选用
GB/T29463.1金属包垫片材料
5 管壳式换热器的密封垫选用
5、管壳式换热器的密封垫选用
1）垫片选用标准规范
按照《GB151-2014》第6.15章节规定如下：
6.15.1 管箱垫片、管箱侧垫片、浮头垫片、外头盖垫片和头盖垫片可按下列 标准选用： a）GB/T29463.1《管壳式热交换器用垫片 第1部分：金属包垫片》； b）GB/T29463.2《管壳式热交换器用垫片 第2部分：缠绕式垫片》； c）GB/T29463.3《管壳式热交换器用垫片 第3部分：非金属软垫片》； d）NB/T47024（JB/T4704）《非金属软垫片》； e）NB/T47025（JB/T4705）《缠绕垫片》； f）NB/T47026（JB/T4706）《金属包垫片》。 6.15.3 金属平垫片、金属波齿符合垫片、椭圆垫、八角垫、透镜垫等可按有 关标准进行设计、选用。
b）管程试压，检查两端封头是否有泄漏。 ● U型管换热器
a）壳程试压，安装试压环，检查换热管与管板连接 处是否有泄漏，换热管是否有内漏。
b）管程试压，检查管箱法兰是否有泄漏。
4、管壳式换热器的检修试压
● 浮头式换热器 a）壳程试压：安装试压环和浮动管板专用试压环，
检查换热管与管板连接处是否有泄漏，换热管是否有内漏。 b）管程试压：安装管箱和浮头盖，检查浮头盖是否
金属堵头的长度常加工成大端直径的1.5倍。小端直 径应等于0.85倍的管子内径尺寸，锥度为1：10，堵头材 质应与换热管材质一致，或硬度低于等于管子硬度的材料。 用堵塞换热管消漏的方法，一般堵管的数量要小于或等于 总换热管数的10%。
管壳式换热器
管壳式换热器的类型、标准与结构
3) 浮头式换热器
结构：两端管板一端与壳体用法兰固定联接，称为固定端。另
一端管板不与壳体联接而可相对于壳体滑动，称为浮头端。由于 浮头位于壳体内部，故又称内浮头式换热器。
特点： （1）管束的热膨胀不受壳体的约束，故壳体与管束之间不会因
差胀而产生热应力；
（2）在需要清洗和检修时，可将整个管束从固定端抽出；
安装：焊接在管箱上，在管板上设分程隔板槽，槽的宽度、深度
及拐角处的倒角等均有具体规定。
管壳式换热器的类型、标准与结构
常见管板分程布臵
管壳式换热器的类型、标准与结构
折流板和支持板
作用：（1）使流体横掠管束，增大传热系数；（2）支撑管束；
（3）防止管束振动和弯曲。
常用形式：（1）弓形折流板，（2）盘环形(或称圆盘一圆环形)
管板与壳体的不可拆连接
对于U形管式、浮头管式等设备，为使壳 程便于清洗，常将管板夹在壳体法兰和管箱法 兰之间构成可拆连接。
管板与壳体的可拆连接
管壳式换热器的类型、标准与结构
分程隔板
目的：将换热器的管程分为若干流程，提高流速，增大传热系数 原则：（1）每一程管数大致相等；（2）分程隔板的形状简单，
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管子在管板上的固定与排列
1) 管子在管板上的固定 原则：保证连接牢固，不产生大的热应力； 方法：（1）胀接；（2）焊接；（3）胀焊并用； 胀接：基本连接方式，但压力温度受限
压力低于4MPa，温度低于300oC
折流板，（3）扇形折流板，（4）管孔形折流板
在弓形折流板中，流动死区较小，结构简单，因而用得最多； 盘环形结构比较复杂，不便清洗，一般用在压力较高和物料比较清 洁的场合；扇形和管孔形的应用较少。
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超声检测：电能-超声能-电能，一般1~10MHZ常 用1~5MHZ，设备为数字式和模拟式。
磁粉检测：通过磁场使焊接接头磁化，在工件表 面均匀撒上磁粉，有缺陷的位置会出现磁粉聚集 现象。
渗透检测：一般探测出的缺陷深度0.02mm宽度约 0.001mm，利用带有荧光染料或红色染料的渗透 剂的渗透作用，经过渗透、清洗、显示处理后用 目视法观察。
对于铬钼钢的材料，在焊接后需进行焊后热处理。
热处理目的：1、对焊缝消除应力，防止焊缝延迟 裂纹的出现。2、对焊缝消氢处理，防止氢腐蚀、 氢脆的出现。
加热方式主要有通过电加热带加热，用保温防火 棉覆盖保温。加热温度大约在200-300℃。消除 应力热处理时间在16-24h以内，消氢热处理保温 时间不少于0.5h。或用火焰加热处理。
双壁（双壁—单影、双壁—双影） 照相成像质量 :对比度、清晰度和颗粒度 像质计应用 :评定底片的灵敏度 底片评定 :判定缺陷合格与否
设备无损检测主要方法：
无损检测:包括射线透照检测、超声检测、表面检 测：（包括磁粉检测、渗透检测、涡流检测）前 两种主要用于探测被检物的内部缺陷，表面检测 用于探测被检物的表面和近表面缺陷。
折流板：提高壳程流体的流速，增加湍动程度并 使壳程流体垂直冲刷管束，以改善传热，增大传 热系数，并且起支持管束的作用。分为弓形和圆 环-圆盘形两种。
管板加工过程：
折流板加工过程：
车床加工管板
管板划线及打点
钻床管板钻孔
换热管预制
换热管分类：
U型换热器换热管弯管：
弯管机弯管（冷弯）
补强圈
接管法兰
补强圈信号孔通压缩空气检漏
信号孔：1、用来检验补强圈焊缝的密封性能。2、 排放补强圈和筒体间气体。
磨平壳体内表面焊缝：1、使内表面光滑去除不平 面，防止管束进入壳体时卡住。2、防止焊渣划伤 管束。3、防止应力集中。
组焊鞍座
六、管板管束制造
管板：是管壳式换热器的主要部件之一。用来排 布换热管，将管程壳程流体分隔开来，并同时受 管程壳程压力和温度作用。
筒体与封头组焊
筒体与筒体法兰组焊
划开孔线：根据图纸确定好开孔位置及尺寸大小。 切割接管孔：利用气焊切割方法对筒体开孔，并
用砂轮打磨开孔。
气焊切割
开孔
接管法兰及补强圈与壳体组焊 补强圈：开孔后，削弱了器壁的强度，并破坏了
结构的连续性，会产生很高的局部应力。所以采 用补强圈补强。 角焊缝无损检测：采用渗透检测 PT（着色检测）
高合金钢：具有较好的耐腐蚀耐高温及耐低温性 能。主要有：铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢 、0Cr13、 0Cr18Ni9。
材料基本要求及检验
压力容器对材料应用的基本要求： 强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧性、焊接 性。
这些性能可以通过常规的力学性能试验的到检验。
金相检验
金相：是指金属或合金的内部结构，即金属或合 金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状 态和化学状态。
金相检验操作
四、筒体制造过程
定料：确定换热器所需材料及尺寸 划线：确定尺寸后对材料划线、排版。 切割：根据划线尺寸对原材料进行切割。
刨边（开坡口）
焊接坡口：为了保证全熔透和焊接质量，减少焊 接变形，施焊前，一般需要将焊件连接处预先加 工成各种形状。
坡口形式：I型、X型、U型、V型
管壳式换热器 制造过程
一、换热器
换热器：使传热过程得以实现的设备称之为换热 设备。
二、工艺流程
筒体制造 壳体制造
材料准备
管板管束制造
整体装配
管箱制造
运输包装 外表面处理
ห้องสมุดไป่ตู้
耐压试验
三、材料准备
根据设计图纸要求准备材料，并进行实物确认和 标记。
为降低生产成本，提高生产效率，封头由其他厂 家配合生产，厂外购买。
涡流检测：原理是电磁感应，工件接近一个带有 交变磁场的 测量线圈时，这个磁场在工件中产生 涡流状的感应电流，工件中缺陷的存在会影响涡 流磁场的变化
五、壳体制造
筒体与封头、筒体法兰组对焊接
固定管板式和浮头式换热器筒体与筒体法兰组对环缝焊接。 U型管式换热器筒体与封头组对环缝焊接
环缝焊接。 环缝无损检测：采用射线检测方法（RT、PT）
管束固溶处理
对不锈钢材料管束进行固溶处理，在弯管处 进行电流短路，使弯管处瞬间达到1050℃高温。 然后向管内通入冷却水，使管束极冷，瞬间冷却。 从而达到消除弯曲所产生的内应力，恢复材料本 身的性能，同时保证换热管的弯曲半径，不回弹 的目的。
固溶处理
换热管管头除锈
为保证管头焊接质量换热管安装前要对管头进行 除锈处理
金相实验的目的：金属材料的物理性能和机械性 能与其内部之组织有相关连，因此，可以借着金 相试验的宏观组织及微观组织的观察判断其的各 项性能。
金相检验过程
1.制样：可能用到的设备：金相试样 切割机，预磨机，抛光机，镶嵌机 2.制好的样品进行腐蚀，采用硫酸腐 蚀。 3.放到金相显微镜上观察。用到的设 备：金相显微镜
V型坡口
X型坡口
坡口完成后要求坡口表面不得有裂纹、分层、夹 杂等缺陷。
施焊前应用砂轮打磨清除坡口及母材两侧表面 20mm范围内（离坡口边缘的距离计）的氧化物、 油污、熔渣及其他有害杂质
卷板
卷板流程
预弯压边
卷板
卷板方式
点焊
采用手工电弧焊
纵焊缝焊接
采用埋弧自动焊
校圆
焊后热处理
焊缝无损检测
对纵焊缝采用射线检测（RT）的方式进行检 验。
射线透照检测：X射线、 r射线等，X射线通过 加220V电压工作，设备有便携式和固定式，r 源：铯75、铱192、钴60（可检测200mm厚度）
射线检测工艺：步骤 :曝光---洗片---评定底片 透照方式 : 单壁（纵缝、环外、环内）
常用材料及性能
碳钢：强度较低，塑性和可焊性较好，价格低廉， 常用于常压或中低压容器制造。压力容器专用碳 素钢代表材料Q235R、 10、20钢、20G。
低合金钢：低合金钢是在碳素钢基础上加入少量 合金元素的合金钢。具有优良的韧性、焊接性能、 成形性能和耐腐蚀性能。代表材料：15CrMoR 、 16MnDR 。
磁粉检测：通过磁场使焊接接头磁化，在工件表 面均匀撒上磁粉，有缺陷的位置会出现磁粉聚集 现象。
渗透检测：一般探测出的缺陷深度0.02mm宽度约 0.001mm，利用带有荧光染料或红色染料的渗透 剂的渗透作用，经过渗透、清洗、显示处理后用 目视法观察。
对于铬钼钢的材料，在焊接后需进行焊后热处理。
热处理目的：1、对焊缝消除应力，防止焊缝延迟 裂纹的出现。2、对焊缝消氢处理，防止氢腐蚀、 氢脆的出现。
加热方式主要有通过电加热带加热，用保温防火 棉覆盖保温。加热温度大约在200-300℃。消除 应力热处理时间在16-24h以内，消氢热处理保温 时间不少于0.5h。或用火焰加热处理。
双壁（双壁—单影、双壁—双影） 照相成像质量 :对比度、清晰度和颗粒度 像质计应用 :评定底片的灵敏度 底片评定 :判定缺陷合格与否
设备无损检测主要方法：
无损检测:包括射线透照检测、超声检测、表面检 测：（包括磁粉检测、渗透检测、涡流检测）前 两种主要用于探测被检物的内部缺陷，表面检测 用于探测被检物的表面和近表面缺陷。
折流板：提高壳程流体的流速，增加湍动程度并 使壳程流体垂直冲刷管束，以改善传热，增大传 热系数，并且起支持管束的作用。分为弓形和圆 环-圆盘形两种。
管板加工过程：
折流板加工过程：
车床加工管板
管板划线及打点
钻床管板钻孔
换热管预制
换热管分类：
U型换热器换热管弯管：
弯管机弯管（冷弯）
补强圈
接管法兰
补强圈信号孔通压缩空气检漏
信号孔：1、用来检验补强圈焊缝的密封性能。2、 排放补强圈和筒体间气体。
磨平壳体内表面焊缝：1、使内表面光滑去除不平 面，防止管束进入壳体时卡住。2、防止焊渣划伤 管束。3、防止应力集中。
组焊鞍座
六、管板管束制造
管板：是管壳式换热器的主要部件之一。用来排 布换热管，将管程壳程流体分隔开来，并同时受 管程壳程压力和温度作用。
筒体与封头组焊
筒体与筒体法兰组焊
划开孔线：根据图纸确定好开孔位置及尺寸大小。 切割接管孔：利用气焊切割方法对筒体开孔，并
用砂轮打磨开孔。
气焊切割
开孔
接管法兰及补强圈与壳体组焊 补强圈：开孔后，削弱了器壁的强度，并破坏了
结构的连续性，会产生很高的局部应力。所以采 用补强圈补强。 角焊缝无损检测：采用渗透检测 PT（着色检测）
高合金钢：具有较好的耐腐蚀耐高温及耐低温性 能。主要有：铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢 、0Cr13、 0Cr18Ni9。
材料基本要求及检验
压力容器对材料应用的基本要求： 强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧性、焊接 性。
这些性能可以通过常规的力学性能试验的到检验。
金相检验
金相：是指金属或合金的内部结构，即金属或合 金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状 态和化学状态。
金相检验操作
四、筒体制造过程
定料：确定换热器所需材料及尺寸 划线：确定尺寸后对材料划线、排版。 切割：根据划线尺寸对原材料进行切割。
刨边（开坡口）
焊接坡口：为了保证全熔透和焊接质量，减少焊 接变形，施焊前，一般需要将焊件连接处预先加 工成各种形状。
坡口形式：I型、X型、U型、V型
管壳式换热器 制造过程
一、换热器
换热器：使传热过程得以实现的设备称之为换热 设备。
二、工艺流程
筒体制造 壳体制造
材料准备
管板管束制造
整体装配
管箱制造
运输包装 外表面处理
ห้องสมุดไป่ตู้
耐压试验
三、材料准备
根据设计图纸要求准备材料，并进行实物确认和 标记。
为降低生产成本，提高生产效率，封头由其他厂 家配合生产，厂外购买。
涡流检测：原理是电磁感应，工件接近一个带有 交变磁场的 测量线圈时，这个磁场在工件中产生 涡流状的感应电流，工件中缺陷的存在会影响涡 流磁场的变化
五、壳体制造
筒体与封头、筒体法兰组对焊接
固定管板式和浮头式换热器筒体与筒体法兰组对环缝焊接。 U型管式换热器筒体与封头组对环缝焊接
环缝焊接。 环缝无损检测：采用射线检测方法（RT、PT）
管束固溶处理
对不锈钢材料管束进行固溶处理，在弯管处 进行电流短路，使弯管处瞬间达到1050℃高温。 然后向管内通入冷却水，使管束极冷，瞬间冷却。 从而达到消除弯曲所产生的内应力，恢复材料本 身的性能，同时保证换热管的弯曲半径，不回弹 的目的。
固溶处理
换热管管头除锈
为保证管头焊接质量换热管安装前要对管头进行 除锈处理
金相实验的目的：金属材料的物理性能和机械性 能与其内部之组织有相关连，因此，可以借着金 相试验的宏观组织及微观组织的观察判断其的各 项性能。
金相检验过程
1.制样：可能用到的设备：金相试样 切割机，预磨机，抛光机，镶嵌机 2.制好的样品进行腐蚀，采用硫酸腐 蚀。 3.放到金相显微镜上观察。用到的设 备：金相显微镜
V型坡口
X型坡口
坡口完成后要求坡口表面不得有裂纹、分层、夹 杂等缺陷。
施焊前应用砂轮打磨清除坡口及母材两侧表面 20mm范围内（离坡口边缘的距离计）的氧化物、 油污、熔渣及其他有害杂质
卷板
卷板流程
预弯压边
卷板
卷板方式
点焊
采用手工电弧焊
纵焊缝焊接
采用埋弧自动焊
校圆
焊后热处理
焊缝无损检测
对纵焊缝采用射线检测（RT）的方式进行检 验。
射线透照检测：X射线、 r射线等，X射线通过 加220V电压工作，设备有便携式和固定式，r 源：铯75、铱192、钴60（可检测200mm厚度）
射线检测工艺：步骤 :曝光---洗片---评定底片 透照方式 : 单壁（纵缝、环外、环内）
常用材料及性能
碳钢：强度较低，塑性和可焊性较好，价格低廉， 常用于常压或中低压容器制造。压力容器专用碳 素钢代表材料Q235R、 10、20钢、20G。
低合金钢：低合金钢是在碳素钢基础上加入少量 合金元素的合金钢。具有优良的韧性、焊接性能、 成形性能和耐腐蚀性能。代表材料：15CrMoR 、 16MnDR 。