固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器设计说明
固定管板式换热器设计说明1.设计原则在设计固定管板式换热器时，应遵循以下原则：(1)合理分配流体的进出口位置，以确保有效的传热。
(2)在满足传热换热要求的前提下，尽可能减小设备的体积和重量。
(3)确保设备结构的牢固性和安全性，以避免泄漏和故障。
2.设计步骤(1)确定换热器的工作条件，包括流体的物理性质、流量、温度和压力等参数。
(2)根据流体的特性，选择合适的换热系数，以及考虑流体侧和壳侧分别允许承受的压力损失。
(3)确定换热面积，一般通过计算来确定，也可以根据经验值进行选择。
(4)根据换热器的尺寸要求和流体特性，选择合适的管子和管板材料，以及密封材料。
(5)进行换热器的结构设计，包括确定管子的布置形式、管子和管板的连接方式等。
(6)进行换热器的强度计算和优化设计，确保换热器的结构稳定和安全。
(7)进行热力学计算，包括确定换热器的传热系数、温度场分布等。
(8)进行换热器的细节设计和施工图纸制作。
3.设计要点(1)管子的选择：根据流体的特性和工艺要求，选择合适的管子材料和规格。
通常使用不锈钢或碳钢管子。
(2)管板材料的选择：根据流体的特性和工艺要求，选择合适的管板材料。
常见的有碳钢、不锈钢和钛材料等。
(3)管子布置形式：通常有正方形布管、三角形布管和菱形布管等形式。
根据流体的特性和传热要求，选择合适的布管方式。
(4)管板和管子的连接方式：通常有焊接、膨胀和机械连接等方式。
根据传热要求和工艺要求，选择合适的连接方式。
(5)密封结构的设计：确保换热器的两边流体不发生泄漏，常用的密封结构有橡胶垫片和金属密封等。
4.设计注意事项(1)确保换热器的流体通道清洁和畅通，避免杂质和沉积物的堆积。
(2)定期检查换热器的工作状态，确保设备的正常运行和安全性。
(3)根据实际情况，采取适当的防腐措施，延长换热器的使用寿命。
(4)根据实际传热要求，选择合适的换热器型号和规格。
综上所述，固定管板式换热器的设计是一个复杂的过程，需要考虑流体的特性、工艺要求、结构稳定性和安全性等因素。
固定管板换热器设计
固定管板换热器设计固定管板换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、化肥、电力、食品等行业中的热交换过程。
它通过管板将热交换管束固定在一个壳体内，流体在管束内外交换热量。
本文将对固定管板换热器的设计原理、结构组成、换热计算及局限性进行详细阐述。
固定管板换热器的设计原理是根据热传导原理，通过壳体和管束之间的热传导来实现热量的传递。
在换热过程中，冷热流体通过壳体中的进出口进入管束中进行换热。
管束由多个平行排列的换热管组成，通过固定管板将其固定在壳体内。
冷流体在进入管束的同时，与热流体发生换热，通过管壁将热量传递给冷流体，从而实现冷却或加热的目的。
固定管板换热器的结构组成主要包括壳体、管束、管板、支撑件和密封件等部分。
壳体是固定管板换热器的外部壳体，起到支撑和保护管束的作用。
管束由换热管组成，是热量传递的关键部分。
管板则起到将管束固定在壳体内部的作用，通过与壳体的密封配合，使热量只能通过管壁传递，保证换热效率。
支撑件用于支撑管束和固定管板的位置，确保换热器的结构稳定。
密封件则用于保证换热器的密封性，防止流体泄漏。
在固定管板换热器的设计中，换热计算是一个重要的环节。
换热器的换热面积、传热系数和温度差是换热计算的关键参数。
通过计算热负荷、流体的温度和流量等参数，可以确定换热器的换热面积和传热系数。
换热面积的大小决定了换热效率的高低，传热系数则与流体的流动性质、流速以及管束的结构有关。
在换热计算中还要考虑流体的压降和流速的限制，以确保换热器的正常运行。
固定管板换热器虽然具有许多优点，如结构简单、操作方便、容易清洗等，但它也存在一些局限性。
首先，固定管板换热器的传热系数相对较低，性能不如其他类型的换热器，如壳管式换热器。
其次，管束在壳体内无法进行维护和更换，一旦出现故障需要更换管束时，将需要拆卸整个换热器，造成一定的维护困难。
总之，固定管板换热器是一种常见的换热设备，在工业生产中有着广泛的应用。
它通过壳体和管束之间的热传导，实现热量的传递，达到冷却或加热的效果。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计摘要固定管板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、能源、冶金等行业。
本文将介绍固定管板式换热器的基本原理、设计方法以及注意事项，以帮助工程师们更好地进行换热器的设计。
1. 引言换热器是工业生产中常见的设备之一，用于在不同流体之间进行热交换。
固定管板式换热器由许多平行管道和固定的平板组成，流体通过管道与平板交换热量。
固定管板式换热器具有结构简单、换热效率高的优点，因此在工程实践中被广泛采用。
2. 基本原理固定管板式换热器的基本原理是将两种不同温度的流体分别通过管道和平板，使其在接触的过程中进行热量传递。
其中，管道中的流体称为管侧流体，平板上的流体称为壳侧流体。
管侧流体和壳侧流体之间的热量传递通过壳管之间的壁薄传导、对流传热和辐射传热三种方式进行。
3. 设计方法固定管板式换热器的设计需要考虑多个因素，包括流体特性、传热系数、温差、压降等。
下面将介绍设计固定管板式换热器的基本步骤：3.1 确定换热面积换热面积是固定管板式换热器设计中的重要参数，一般需要根据具体的工况来确定。
常用的方法包括热负荷法、流体物性法等。
3.2 确定壳体和管子的尺寸壳体和管子的尺寸设计需要考虑流体的流速、壳体和管子材料、压力等因素。
在设计过程中需要保证壳体和管子的强度和密封性。
3.3 确定流体的流量流体的流量是固定管板式换热器设计过程中的另一个重要参数，可以通过工况和传热系数来确定。
流体的流量决定了换热器的尺寸和性能。
3.4 计算传热系数传热系数是固定管板式换热器性能的关键参数。
传热系数的计算需要考虑流体的性质、流速、壳侧和管侧的传热方式等。
3.5 设计壳侧和管侧流体的流动方式壳侧和管侧流体的流动方式直接影响换热效果。
常见的流动方式包括并流、逆流和交叉流，选择合适的流动方式需要考虑流体的性质、压降等因素。
4. 注意事项设计固定管板式换热器时需要注意以下几点：•确保换热器的结构强度和密封性，避免泄漏和破裂的情况发生；•流体的选择和流量的确定需结合具体工况，合理选择流量和流速；•传热系数的计算需考虑流体的性质、壳侧和管侧的传热方式等因素；•确定壳侧和管侧的流动方式时，需综合考虑流体的性质、压降等因素。
固定管板式换热器整体结构设计
2 固定管板式换热器整体结构设计2.1换热器类型的选择两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃；冷流体（循环水）进口温度30℃，出口温度40℃。
该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁和壳体壁温之差较大，因此初步选定带膨胀节的固定管板式换热器。
2.2 换热器内流体流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。
选用的碳钢管5.225⨯Φ，管内流速取sm i 5.0=μ。
2.2.1冷热流体物性数据的确定定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程油的定性温度为： 90240140=+=T ℃管程流体的定性温度为： 3524030=+=T ℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
油在90℃下的有关物性数据如下： 密度 8250=ρ㎏/m 3定压比热容 KJ c p 22.20=/（㎏·℃） 导热系数 /140.00W =λ（m ·℃） 粘度 s Pa i ∙=000715.0μ 循环冷却水在35℃下的物性数据如下： 密度 9940=ρ㎏/m 3定压比热容 KJ c p 08.40=/（㎏·℃） 导热系数 W 626.00=λ/（m ·℃） 粘度 s Pa i ∙=000725.0μ2.2.2总传热系数的计算（1）热流量)(7.3661032.1)40140(22.2600060000kW kJ t c m Q p =⨯=-⨯⨯== （2）平均传热温度 39304040140ln)3040()40140(ln '2121=-----=∆∆∆-∆=∆t t t t t ℃（3）冷却水用量 32353)3040(08.413200000=-⨯=∆=ipi i t c Q ω（kg/h ）（4）总传热系数K 管程传热系数： 03670000725.09945.002.0Re =⨯⨯==iii i u u d ρ4.08.0)()(023.0iip iii i ii i u c u u d d λρλα=4.08.0)626.06175.208.4()13670(020.0626.0023.0⨯==2731W/（m 2·℃） 壳程传热系数：假设壳程的传热系数2900=αW/（m 2·℃）污垢热阻W C m R si /000344.02∙= WC m R so /000344.02∙=管壁的导热系数)/(45C m W ︒⋅=λ；)/(5.2192901000172.00225.045025.00025.0020.0025.0000344.0020.02731025.01112C m W R d bd d d R d d K s iisiii⋅=++⨯⨯+⨯+⨯=++++=αλα2.3传热面积的计算)(8.42395.219107.36623m t K Q S m=⨯⨯=∆='考虑15%的面积裕度)(2.498.4215.115.12m S S =⨯='⨯=。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计固定管板式换热器（Fixed Tube-sheet Heat Exchanger）是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业。
本文将介绍固定管板式换热器的设计原理、结构特点，并对其设计流程进行详细阐述。
一、设计原理在换热过程中，热量从高温流体通过管壁传递到低温流体。
高温流体进入管束，从管壁流过，将热量传递给管内的低温流体。
通过多个管束的交叉布置，可以实现大面积的热交换，提高换热效率。
二、结构特点1.管束结构合理：固定管板式换热器采用纵向布置的管束结构，利于流体流动，减小流体的阻力，提高换热效率。
2.管板紧密连接：管板与管束通过焊接或膨胀连接，保证流体不会泄漏或混合。
3.固定件的设计：固定件采用螺栓连接，可以方便地拆卸和维修换热器。
4.壳体结构合理：壳体采用圆筒形状，能够承受较大的内部压力，提供稳定的工作环境。
三、设计流程1.确定设计参数：根据工艺要求和流体性质，确定换热器的设计参数，包括换热面积、热交换系数、流体流量等。
2.确定管子布置方式：根据流体性质和布置空间，确定管子的布置方式，包括并列式、对流式、六边形等。
3.确定壳体尺寸和材质：根据管子的布置方式和流体流量，确定壳体的尺寸和材质，包括内径、壳体长度和壳体材质等。
4.选择管板和固定件：根据壳体尺寸和管子布置方式，选择合适的管板和固定件，包括管板和壳体的连接方式、固定件的材料等。
5.进行换热计算：根据流体性质和换热参数，进行换热计算，计算出换热器的换热效率和流体的出口温度等。
6.进行强度计算：根据壳体结构和管道布置，进行强度计算，确保换热器在正常工作条件下的安全可靠性。
7.绘制制图：根据设计参数和计算结果，绘制出换热器的制图，包括总装图、管束图、壳体图和焊接图等。
8.进行工艺设计：根据设计图纸和工艺要求，进行工艺设计，确定制造工艺和生产工序。
9.进行质量检验：对制造的换热器进行检验，包括外观质量、尺寸精度和焊接质量等。
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计固定管板式换热器（Fixed Tube Plate Heat Exchanger）是一种常见的换热设备，广泛应用于工业领域中的化工、石油、制药等行业。
本文将详细介绍固定管板式换热器的设计原理、主要构件、设计流程以及常见的设计要点。
一、设计原理二、主要构件1.管板：管板是固定管板式换热器的核心部件，用于固定管子，通常由碳钢、不锈钢等材料制成。
管板上开有与管子直径相匹配的孔，用于安装管子，并通过焊接或螺栓将管子固定在管板上。
2.壳体：壳体是换热器的外壳，通常由碳钢、不锈钢等材料制成。
其内部为与管板相垂直的管束通道，通过壳体上的进孔和出孔与外部流体进行连接。
壳体上还设有弹性密封装置，用于保证管壳内外流体的完全隔离。
3.弹性密封装置：弹性密封装置一般由O型圈、封头等构件组成，用于保证管壳内外流体的完全隔离，防止泄漏。
其应具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点。
三、设计流程1.确定换热器的工艺参数：包括流体的性质、流量、温度、压力等。
根据这些参数来计算换热器的换热面积和需求。
2.确定换热器的材料：根据工艺参数和所需性能，选择合适的材料，如碳钢、不锈钢等。
对于腐蚀性较强的介质，需要使用耐腐蚀材料。
3.计算换热面积：根据工艺参数和热传导方程，计算出所需的换热面积。
换热面积的计算与换热量有关，可以使用经验公式或者专业软件进行计算。
4.确定管子的直径和长度：根据所需的换热面积和流体的流速，确定管子的直径和长度。
一般来说，管子的直径越大，换热效果越好，但成本也会增加。
5.设计管板和壳体：根据管子的直径和长度，设计管板和壳体的尺寸和布局。
管板上的孔径和孔距应根据管子的直径和布局来确定，以确保管子的安装和布局的合理性。
6.计算管程和壳程的压降：根据流体的流动性质和管子的布局，计算管程和壳程的压降。
为了保持换热器的正常运行，管程和壳程的压降应在一定范围内。
7.选择弹性密封装置：根据工艺参数和介质的性质，选择合适的弹性密封装置，保证管壳内外流体的完全隔离和泄漏的防止。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计一、固定管板式换热器的定义二、固定管板式换热器的工作原理固定管板式换热器的工作原理基于热交换的基本原理。
在换热器中，两种流体通过互不干扰的管道流动。
其中一种流体通过外部流体管道内的管道，而另一种流体通过内部管道流动。
当两种流体流经换热器时，热量从热源流体传递到冷却流体中。
三、固定管板式换热器的设计要点1.确定换热器的换热面积：换热器的换热面积应根据流体的热负荷和温度差来确定。
通过计算流体的流速和需求的传热系数，可以计算出所需的换热面积。
2.选择合适的管子材质和尺寸：根据流体的性质和工作条件选择合适的管子材质，例如不锈钢、铜或钛等。
此外，还需要根据流体的流量和需求的压降来确定管子的尺寸。
3.确定流体的流速和流量：流体的流速和流量对换热器的传热效果有重要影响。
一般来说，流速较高可以提高传热系数，但会增加压降。
因此，需要根据具体应用情况来确定合适的流速。
4.设计固定管板的布置方式：固定管板的布置方式包括平行流、逆流和交叉流。
选择合适的布置方式可以提高换热效果。
四、固定管板式换热器的注意事项1.考虑流体的腐蚀性和污染性：一些流体具有腐蚀性和污染性，因此需要选择相应耐腐蚀的材料，并定期清洁和维护换热器。
2.注意换热器的绝热性能：换热器的绝热性能对于保持热量的传递效率至关重要。
应注意绝热材料的选用和安装质量。
3.定期检查和维护换热器：定期检查和维护是保证换热器正常运行的关键。
应定期清洗和检查换热器内部和外部的管道和固定管板。
总结：固定管板式换热器是一种常见的换热设备，其工作原理基于热交换的原理。
在设计固定管板式换热器时，需要考虑换热面积、管子材质和尺寸、流体的流速和流量等因素。
此外，还需要注意流体的腐蚀性和污染性，并定期检查和维护换热器。
通过合理设计和维护，固定管板式换热器可以有效地实现热量传递，提高工业生产的效率。
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计
在设计固定管板式换热器时，需要考虑以下几个关键因素：
1.材料选择：根据介质的物理、化学性质选择合适的材料。
一般情况下，介质与管束之间的温差越大，所选用的材料强度要求越高。
常用的材
料有不锈钢、铜合金等。
2.物料平衡：需要对热交换系统的物料平衡进行计算和分析。
通过确
定供热介质和被加热介质的流量、温度差等参数，来确定换热面积与传热
系数。
3.传热面积计算：传热面积是固定管板式换热器设计的重要参数。
可
以根据传热方程进行计算，考虑到介质两侧的温度差、传热系数等因素。
4.流体流动计算：固定管板式换热器的流体流动模式一般有并流和逆
流两种。
通过计算两侧介质的速度分布、压降等参数，来确定换热器的尺
寸和设计。
5.压降计算：换热器的压降是影响流体流动和热交换效果的重要因素。
在设计中需要考虑介质流经管束时的阻力损失，并根据需要确定压降是否
符合要求。
6.管板结构设计：管板的结构应考虑到管夹的固定和密封效果。
可以
采用焊接、螺栓连接等方式，确保管束与管板之间有良好的接触和密封。
7.清洗和维护：在设计固定管板式换热器时，应考虑到清洗和维护的
便捷性。
合理设计管束和管板的间隙，便于清除可能堵塞的杂质。
8.安全性考虑：在设计中需要充分考虑换热器的安全性。
可以通过设
置泄漏检测器、冗余设计等手段，确保设备在运行中的安全性。
以上是固定管板式换热器设计的一些重要方面。
在实际设计中，还需要结合具体的工艺要求和实际情况进行综合考虑，以确保换热器的性能和可靠性。
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计固定管板式换热器是一种常用的换热设备，常用于化工、石油、制药、食品等行业。
它由一组固定的平行管道（管板）组成，介质在管道内流动，实现热量的传递。
下面将从设备的选择、设计要点、计算、材料选用等方面介绍固定管板式换热器的设计。
设备选择在选择固定管板式换热器时，需根据工艺要求确定换热器的类型、规格和数量。
常见的固定管板式换热器有单通道、多通道和多联通道等，其中多联通道换热器适用于多介质间进行热交换的场合。
根据流体的物理性质和换热效果要求，选择合适的换热器材质。
设计要点1.流量计算：根据工艺要求，确定流体的流量，以及设计压力、温度差等参数。
2.温度差计算：根据传热区域的温度差和传热系数，计算设计的热负荷。
3.传热面积估算：根据热负荷和换热系数，估算换热器的传热面积。
4.换热器的形式：根据工艺要求、介质性质和换热面积，选择合适的固定管板式换热器形式。
5.材料选用：根据介质性质、工艺要求和经济性等因素，选择合适的材质。
计算方法1.热负荷计算：根据流体的流量、温度差和物性参数，计算热负荷。
2.传热系数计算：根据不同的传热机理（对流、传导或辐射），采用不同的计算方法计算传热系数。
3.传热面积计算：根据热负荷和传热系数，计算换热器的传热面积。
4.尺寸计算：根据传热面积、管子的数量和布局，计算出换热器的尺寸。
材料选用根据介质的性质，选择耐腐蚀性能良好的材料。
常见的材料有不锈钢、碳钢、铜、钛等。
同时，还需考虑经济性和可焊性等因素，选择合适的材料。
在设计固定管板式换热器时，需要综合考虑流体流动特性、传热效率和设备的经济性等因素。
合理的设计能够提高换热器的效率，降低能耗；同时，合适的材料选用和良好的制造工艺能够保证设备的可靠性和安全性。
因此，在设计固定管板式换热器时，需进行充分的热力学计算和工艺分析，确保设计的合理性和可行性。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计
设计步骤如下：
1.确定设计参数：首先确定流体的流量，温度和物理性质，包括流体
的导热系数，比热容和粘度等。
2.确定传热面积：根据需要传热的量和流体的物性参数，计算换热器
的传热面积。
通常，传热面积与流体流量成正比。
3.确定传热模型：根据流体的特性和换热器的结构，选择合适的传热
模型。
常见的传热模型有平行流、逆流和交叉流。
4.选择管板类型：根据流体流动的要求和换热效果的要求，选择合适
的管板类型。
常见的管板类型有单通道管板、多通道管板和蜗杆式管板等。
5.计算和选择换热器的尺寸：根据传热面积和流体流量，计算出换热
器的尺寸，包括管长度，管径和管板间距等。
6.计算并分析换热器的性能：根据设计参数和尺寸，计算换热器的传
热效能和传质效能，评估换热器的性能。
7.优化设计：根据换热器的性能和使用要求，对设计进行优化。
可以
调整管子的长度、管子的密度、管子的材质等参数，以提高换热器的性能。
8.制定设计文件：根据设计结果，制定设计文件，包括换热器的尺寸
图纸、材料清单和施工工艺等。
在设计过程中，需要考虑一些特殊情况，如换热介质的腐蚀性、高温
高压条件下的安全性等。
此外，还应遵守相关的设计规范和标准，确保换
热器的设计符合要求。
总之，固定管板式换热器的设计是一个复杂而关键的过程，需要考虑各种因素。
只有通过科学合理的设计，才能保证换热器的高效运行和安全可靠。
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固定管板式换热器的设计第一章.设计方案概述和简介一、概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。
化工生产中换热器的使用十分普遍，由于物料的性质、要求各不相同，换热器的种类很多。
了解各种换热器的特点，根据工艺要求正确选用适当类型的换热器是非常重要的。
按照热量交换的方法不同，分为间壁式换热器、直接接触式换热器、蓄热式换热器三种。
化工生产中绝大多数情况下不允许冷、热两流体在传热过程中发生混合，所以，间壁式换热器的应用最广泛。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体温度较低，吸收热量。
换热器在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中都有广泛应用，且它们是上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位二、列管式换热器的分类1、 U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。
管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。
U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。
其缺点是管内清洗困难；由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。
此外，其造价比管定管板式高10%左右。
2、固定管板式换热器固定管板式换热器主要是由筒体、封头、管板、换热管、管箱、折流板及法兰等组成，管束两端固定在管板上，管板和筒体之间是刚性连接在一起，相互之间无相对移动，换热器结构简单、制造方便、造价较低；在相同直径的壳体内可排列较多的换热管，而且每根换热管都可单独进行更换和管内清洗；但管外壁清洗较困难。
当两种流体的温差较大时，会在壳壁和管壁中产生温差应力，一般当温差大于50摄氏度时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小温差应力。
但当管、壳温差大于70摄氏度时，壳程压力超过0.6Mpa时，导致膨胀节过厚失去温差补偿作用。
因此，固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，管程常用要清洗，冷热流体温差不太大的场合。
三、设计方案选定1 、换热器类型的选择按照设计任务书的要求，热流体物料入口温度30.08℃，出口温度120℃，冷流体物料，入口温度142.2℃，出口142.2℃，操作压力小于0.6MPa，物料的温度变化大约为90℃比较大。
基于这些要求，应选择固定管板式换热器。
2、流体路径的选择由于此次设计的换热器所走物料为气体，且需要冷却，所以选择走壳程，并且，固定管板式换热器具有壳体易走较清洁流体，这样，冷却即走管程。
按照一般情况，选用规格为 25*2.5mm的碳素钢无缝管。
3、列管式换热器设计的主要内容固定管板式换热器的设计包括热力设计、流体设计、结构设计以及强度设计。
本次设计课题以结构设计与强度校核为主要设计内容。
不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投入使用的换热器在检验它是否满足使用时，均需要进行这方面的工作。
热力设计是指根据使用单位提出的基本要求，合理的选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。
第二章固定管板式换热器的总体结构一、认识固定管板式换热器固定管板式换热器主要是由筒体、封头、管板、换热管、管箱、折流板及法兰等组成，管束两端固定在管板上，管板和筒体之间是刚性连接在一起，相互之间无相对移动，换热器结构简单、制造方便、造价较低；在相同直径的壳体内可排列较多的换热管，而且每根换热管都可单独进行更换和管内清洗；但管外壁清洗较困难。
当两种流体的温差较大时，会在壳壁和管壁中产生温差应力，一般当温差大于50摄氏度时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小温差应力。
但当管、壳温差大于70摄氏度时，壳程压力超过0.6Mpa时，导致膨胀节过厚失去温差补偿作用。
因此，固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，管程常用要清洗，冷热流体温差不太大的场合。
二、筒体筒体是换热器的主要受压元件，筒体大多是由钢板冷（热）卷焊而成。
筒体因为要经常抽装管束，所以对壳体的内直径偏、同一截面上最大与最小直径偏差以及直线度的控制比较严格，因此压力容器壳体的材料要具有良好的塑性、焊接性能和好的热加工性能。
根据不同的工艺条件，壳体的材料一般选用碳素钢、低合金钢和不锈钢等。
根据图纸所知，本次设计的换热器所走的介质为气体且无腐蚀性，所以本次设计课题的筒体选材为Q235B三、封头封头是压力容器的重要组成部分，也是主要的受压元件，常用的有半球形封头、椭圆封头、碟形封头、锥形封头和平封头（即平盖）。
其中平封头根据需要有多种形式，结构简单，与其他形式的封头相比，在相同的条件下满足强度要求的厚度较大，中低压容器中应用不多，锥形封头主要用于不同直径的过渡连接、介质中含有固体颗粒或粘度较大时作为容器下部的出料口等。
根据图纸所知，本次设计的换热器的结构较为简单，所以本次课题使用的封头即为标准椭圆封头，材料为Q235B。
半球形封头碟形封头标准椭圆封头锥形封头平封头四、管板管板是管壳式换热器的主要零件，管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约金属材料、降低制造成本是至关重要的。
管板一般采用低合金铸造，或者采用低合金钢钢板加工，当采用碳钢时，由于材料的偏析将使管子与管板焊接后出现气孔和裂纹，故应检查管板表面含碳量，不得小于0.19%，或在管板上加两层低碳堆焊来避免偏析的影响。
当某种单一的材料不能同时抵抗两侧换热介质的腐蚀时，必须采用双金属板，有时虽只是一种介质具有强烈腐蚀作用，但是管板尺寸较厚，那么采用整体的贵重材料制造管板不如采用复合板经济，而且贵重材料如奥氏体不锈钢的强度和加工性还不如碳钢，导热性能反而差，因此在直径大、压力高的换热器中，采用以强度高而便宜的低合金钢作为基层的复合板，管板尺寸越大越经济。
管板的制作方法有：轧制法、堆焊法、爆炸复合法、焊管复合法、桥面堆焊法本次设计的换热器，所使用管板材料为16Mn。
五、接管、法兰、支座及其它附件常用材料1、容器壳体上各种接管等，要求使用无缝钢管，常用钢管有碳素钢低合金钢低合金耐热钢等。
其中碳素钢钢号为20号钢管，使用流体输送，可与Q235 、16MnR等材料配合使用，是最广泛的一类无缝管。
根据该换热器所走介质，接管材料选择20号钢管，接管长度150mm。
2、法兰材料选择法兰为典型的受压元件，通常由钢板或锻件经切削钻孔后制成，而后与接管组焊而成，因此法兰材料应具有良好的可锻性切削性加工性和可焊性。
法兰常用的板材有Q235-A 、Q235-B等。
3、支座承受整个容器的重量，但不受截至压力和温度作用，一般选刚性较好的材料，常用的有Q235-A 、Q 235-B等。
本次设计的换热器支座材料为Q 235-B六、管箱结构1、管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。
管程结构如下图，图A为四管程管箱，适用于较清洁的介质，因检查管子及清洗时只能将管箱整体卸下，故不方便；图B在管箱上装有平盖，只要拆下平盖即可进行清洗和检查，所以工程应用较多，但材料用量较大；图C是将管箱和管板焊成整体，这种结构密封性好，但管箱不能单独拆下，检修、清洗都不方便，实际应用较少。
1、管程管箱的作用是把管道中来的流体，均匀分布到各换热管和将换热管内流体汇聚到一起送出换热器。
2、分程为增加换热面积，必须增加换热管数量，而介质在管束中的流速随着话呢管的增加而下降，结果反而使流体的给热系数降低，故增加换热管不一定达到所需换热要求。
因此要保持流体在管束中较大流速，可将管束分成若干程数，使流体依次流过各程换热管，以增加流体速度、提高给热系数。
本次设计的换热器为四管程，所以选择的管箱形式为图A。
七、壳程结构1、壳程主要是由折流板、支撑板、纵向隔板、旁路挡板、拉杆、定距管等元件组成，由于各种形式换热器的工艺性能、适用场合不同，壳程内各种元件的设置也不同，以满足设计要求。
各元件在壳程内设置，按其不同的作用，可分为两类，一类为使壳侧介质对换热管最有效的流动，来提高换热效率而设置的各种挡板，如折流板、纵向挡板、旁路挡板等；另一类为了管束的安装及保护换热管而设置的，如支撑板。
1-1、折流板折流板的结构设计，要根据工艺过程及要求来确定，折流板的作用是使壳程流体反复的改变方向作错流流动或其他形式的流动，提高管间流体的湍动程度，并可调节折流板间距以获得适宜流速，提高传热效果，另外，折流板还可起到支撑管束的作用。
折流板的类型有：弓形折流板（单弓形和双弓形折流板）、矩形折流板、圆盘-圆环形本次设计的换热器使用的折流板为单弓形折流板。
折流板的最小间距应不小于圆筒内径的1/5，且不小于50mm ，最大间距应不大于圆筒内直径，所以此次设计的换热器两折流板之间的距离为110mm ，共需折流板个数为171101920≈1-3、定距管的个数：根据折流板个数与拉杆个数，确定定距管个数为68根，每根长为102mm ，规格为φ25×2.5mm1-2、旁路挡板为了防止壳程边缘介质短路，常设置旁路挡板以迫使壳程介质通过管束之间与管程流体进行换热。
旁路挡板可用钢板或扁钢制成，其厚度一般与折流板相同。
旁路挡板嵌入折流板槽内，并与折流板焊接。
壳体公称直径DN ≤500mm 时，增设一对旁路挡板；DN ＝500mm 时，增设两对旁路挡板；DN ≥500mm 时，增设三对旁路挡板。
第三章 换热器的选材及计算根据工作介质、工作温度、工作压力选择合适的材料：一、换热器设计工艺参数管口表二、换热管规格、选材与计算1、换热管常用规格：一般用外径×壁厚表示，常用碳素钢、合金钢管的规格有Φ19×2mm、Φ25×2.5mm、Φ38×2.5mm；不锈钢的规格有Φ25×2mm,Φ38×2.5mm。
换热管的标准管长为 1.5、2.0、3.0、6.0、9.0(单位：m)等。
换热管数量、长度和直径根据换热管的换热面积确定，所选换热管直径和长度应符合标准规格。
一般小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，行传热系数稍高，但容易结垢，不易清洗，因此，为了提高换热效率，对于较清洁的流体通常选用直径较小的换热管；而对于粘度较大的或污浊的流体通常选用大直径换热管。
本次设计的换热器所走介质比较清洁所以选用小管径换热管5.2*25φmm ，管长为1924mm2、换热管材料：根据压力、温度、介质的腐蚀性能选择换热管的材料。
换热管可采用金属材料有碳素钢管、低合金钢管、高合金钢管、奥氏体不锈钢焊接钢管、铜管、钛管、铝管及其合金管；非合金材料有石墨、陶瓷、聚四氟乙烯、塑料等。
根据本次设计换热器的温度、压力、介质的腐蚀性，所以换热管使用的材料为203、换热管数的计算根111924.1*025.0*4.21d S n ===ππL其中 n:换管热管数 S ：总换热面积 d ：换热管外径 L;换热管总长度 4、换热管的间距为了便于清洗以及保证连接质量，换热管间必须保证一定的管间距，要求管间距≥1.25d,相邻换热管的管间距数值可查标准GB151《管壳换热器》，根据GB151可查的换热管中心距为32mm 换热管外径d 101214 16 19 20 22 25 换热管中心距s13~14 161922252628325、换热管排列方式：换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形排列，正三角形和转角正三角形排列紧凑，同样的管板面积上排列的管子数比正方形多10%左右，同一体积传热面积更大，应用最普遍，但管外不易清洗。