管壳式换热器设计PPT演示文稿
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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）。
管壳式换热器 ppt课件
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。
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。
《管壳式换热器设计》PPT课件
精选PPT
5
1.3 管壳式换热器介绍
管壳式换热器具有可靠性高，适应性广泛等优点，在各工 业领域中得到最为广泛在应用。
1.3.1 基本类型 根据管壳式换热器的结构特点,可分为固定管板式、浮
头式、U形管式、填料函式和釜式沸器五类,如图示。 1.3.1.1 固定管板式换热器 固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。 1.3.1.1.1 优点： 1）传热面积比浮头式换热器大20%-30%； 2）旁路漏流较水； 3）锻件使用较少； 4）没有内漏。
4
1.2.1.3 间壁式换热器
1.2.1.3.1 间壁式换热器分类 管式换热器、板式换热器及其它形式的换热器。
管式换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热 管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热 器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。
其中管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。 它占换热器总量的90%。它是典型的间壁式换热器.
足要求的场合.
精选PPT
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二、 管壳式换热器的设计参数及材料
2.1 设计参数
是指用于确定换热器施工图设计、制造、检验及验收 的参数。 它主要包括设计压力P、设计温度T、厚度δ、 焊接接头系数φ、试验压力PT、公称直径DN、公称长度 LN、换热面积A、容器类别等。
2.1.1 设计压力：
指设定的换热器管、壳程顶部的最高压力，与相应
计温度。
在任何情况下，金属元件的表面温度不得超过金属材料的允许使用温 度。
2.1.3 厚度
2.1.3.1 计算厚度---- 按规范的公式计算得到的厚度。
2.1.3.2 设计厚度-----设计时必须考虑腐蚀裕量C2，计算厚度与腐蚀裕量 之和为设计厚度。
管壳式热交换器设计全解6-PPT课件
式中：
参与传热的周边
5
粘度修正 非定温 流动
f w
n
因子修正项
Pr f Pr w
m
Pr的不同方次
壁温未知
加热 冷却 加热 冷却
热流 方向
近似值
试差法
液体
气体
6
液体
加热
f w
0.14
1.05
0.14
冷却
气体
f w
q t t 1 1 s w 1
比较q1与q2是否相等
最终求得壁温tw1=98 ℃,
13
第四节 管壳式热交换器的流动阻力计算
流动阻力产生的根源
流动阻力产生的条件 流动阻力大小的决定因素
黏 性 固体壁面 物理性质 流动状况 壁面因素
热交换器流动阻力分类
摩擦阻力 局部阻力
14
管程阻力
假设壁温时，假设值应接近α值大的那种流体的温度。 如果要考虑污垢热阻时，应该加入污垢热阻的因素。
方法
作图 牛顿迭代法。
11
在某一钢制立式管壳式热交换器中用饱和温度ts=111.38℃ 材料的导热系数λ=52w/(m ℃),管内溶液的平均温度t2=68 ℃, 换热系数α 2=3348w/(m2 ℃) 求蒸汽侧的管壁温度tw1。
第二章 管壳式热交换器
1
与换热系数有关的几个问题
定性温度
取法
流体的平均温度 壁面温度 流体和壁面的平均温度
分段
油类
高粘度流体
计算
流体进出口的 算数平均温度 卡路里 温度
2
卡路里 温度特点 卡路里
传热系数可以被视为常量 传热系数和平均对数平均温差的乘积等于 变化的传热系数和实际温差的乘积。
管壳式热交换器(PPT课件)
管外纵流条件下，管外传热系数为光管的1.6倍.
传递热量相同，泵功率相同，取代光管，节约材 料30%-50%
螺旋槽
主要用于强化管内气体或液体的传热，强化管内液
体的沸腾或管内外蒸气的冷凝，管内传热系数为光管 传热系数的1.5-2.0倍；管外传热系数为光管传热系数 的1.5倍.
缩放管
波纹管
波纹管优点
（4）填料函式换热器
填料函式换热器 1.纵向隔板；2.浮动管板；3.活套法兰；4.部分剪切环；5.填 料压盖；6.填料；7.填料函
填料函式密封
缺点：填料处易泄漏。 优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管
间清洗方便 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。
带膨胀节的固定管板式换热器 图7-3 带补偿器的固定管板式换热器
（2） U形管式换热器
U形管式换热器 1.中间挡板；2.U形换热管；3.排气口；4.防冲板；5.分程隔板
U形管式换热器
U型管式换热器 图7-6 U形管式换热器 优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。 缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。 适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、 腐蚀性大的物料。
第二章 管壳式热交换器
间壁式热交换器
管式热交换器
管壳式、套管式、螺旋管式等
板式热交换器
延伸表面热交换器
蓄热式热交换器
管壳式换热器
2.1 管壳式换热器的分类
基本类型 固定管板式换热器
U形管式换热器 浮头式换热器 填料函式换热器
（1）固定管板式换热器
管壳式换热器结构介绍 ppt课件
双弓形折流板：优点是压降低，更好的规避振动的问题；缺点是大的窗 口流动面积；设计要点：5%-30%的圆缺率，默认两排管重叠；适合场合 时振动和压力受限的换热器（相对于单弓形折流板来说）。
螺旋折流板：分为单螺旋折流板和双螺旋折流板优点是换热好，压降低， 流动均匀；缺点是制造困难；设计要点是螺旋角度5-45°，适合的场合 时压降受限，容易结垢的场合。
K型壳体：主要用于管程热介质，壳侧蒸发的工况，在废热回收条件下使 用。
X型壳体：冷热流体属于错流流动，其优点是压降非常小，当采用其他壳 体发生振动，且通过调整换热器参数无法消除该振动时可以使用此壳体 形式，其不足之处是流体分布不均匀，X型壳体并不经常使用。
在化工工艺手册中，I型壳体类型可EDR软件中的不是同一种壳体Байду номын сангаас 其形式见I1，它的使用方式仅有一种搭配，就是BIU，U型管换热器。
PPT课件
2
1、管壳式换热器结构介绍
管壳式换热器：是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间 壁式换热器，这种换热器结构较简单、操作可靠，可用各种结构材 料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用 最广的类型。（设计制造遵循标准：国外 TEMA ASME 国内 GB151、GB150）
F型壳体：适用于场地受限，需要双壳程的情况，比较适合于单相换热， 纯逆流换热，传热温差大；缺点是F型壳体有分程隔板，此处会发生漏流， 而且壳程进口与出口处的压差和温差都是最大的，会发生漏温且分程隔 板也容易发生变形。所以F型壳体适用于压差和温差都不大的情况下。
PPT课件
7
G型壳体：属于平行流换热器，该换热器的热流体出口温度可以比冷流体 出口温度低，适用于需要做壳侧强化的卧式热虹吸再沸器、冷凝器等。
螺旋折流板：分为单螺旋折流板和双螺旋折流板优点是换热好，压降低， 流动均匀；缺点是制造困难；设计要点是螺旋角度5-45°，适合的场合 时压降受限，容易结垢的场合。
K型壳体：主要用于管程热介质，壳侧蒸发的工况，在废热回收条件下使 用。
X型壳体：冷热流体属于错流流动，其优点是压降非常小，当采用其他壳 体发生振动，且通过调整换热器参数无法消除该振动时可以使用此壳体 形式，其不足之处是流体分布不均匀，X型壳体并不经常使用。
在化工工艺手册中，I型壳体类型可EDR软件中的不是同一种壳体Байду номын сангаас 其形式见I1，它的使用方式仅有一种搭配，就是BIU，U型管换热器。
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1、管壳式换热器结构介绍
管壳式换热器：是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间 壁式换热器，这种换热器结构较简单、操作可靠，可用各种结构材 料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用 最广的类型。（设计制造遵循标准：国外 TEMA ASME 国内 GB151、GB150）
F型壳体：适用于场地受限，需要双壳程的情况，比较适合于单相换热， 纯逆流换热，传热温差大；缺点是F型壳体有分程隔板，此处会发生漏流， 而且壳程进口与出口处的压差和温差都是最大的，会发生漏温且分程隔 板也容易发生变形。所以F型壳体适用于压差和温差都不大的情况下。
PPT课件
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G型壳体：属于平行流换热器，该换热器的热流体出口温度可以比冷流体 出口温度低，适用于需要做壳侧强化的卧式热虹吸再沸器、冷凝器等。
2022管壳式换热器精选ppt
管壳式换热器
类型
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。
管壳式换热器
类型
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 10000W/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。
管壳式换热器
安装要点 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。 为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。 换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。 挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。
强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。
并不得小于0.2m。 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。
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
针对冷却塔防腐问题，传统 方法以补焊为主，但补焊易使管 板内部产生内应力，难以消除， 可能造成冷却塔管板焊缝再次渗 漏。现西方国家多采用高分子复 合材料的方法进行保护。其具有 优异的粘着性能及抗温、抗化学 腐蚀性能，在封闭的环境里可以 安全使用而不会收缩，特别是良 好的隔离双金属腐蚀和耐冲刷性 能，从根本上杜绝了修复部位的 腐蚀渗漏，为冷却塔提供一个长 久的保护涂层。
管壳式换热器设计和选型PPT课件
一般流体易结垢液体易结垢液体气体气体流速流速ms管程管程0530105030053010503002150530150215053015管壳式换热器中丌同粘度液体的常用流速管壳式换热器中丌同粘度液体的常用流速液体粘度液体粘度mpas150015005005001001003535150015005005001001003535最大流速最大流速06075111518060751115182424表表3管壳式换热器中易燃易爆液体的安全允许速度管壳式换热器中易燃易爆液体的安全允许速度液体名称液体名称乙醚二硫化碳苯乙醚二硫化碳苯甲醇乙醇汽油甲醇乙醇汽油丙酮丙酮安全允许速度安全允许速度ms10第12页共28页33管子的规栺和管间距管子的规栺和管间距管子规格管子规格的选择包括管径和管长
②管间距管子的中心距 称为管间距，管间距小， 有利于提高传热系数，且设备紧凑。但由于制造 上的限制。常用对比关系见表4。
表4管壳式换热器外径与中心距 的关系 换热管外径 ， mm 10 14 19 25 32 38 45 57 换热管中心距 ， mm 14 19 25 32 40 48 57 72
第13页/共28页
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管壳式换热器的设计与选型 换热器的设计是通过计算，确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关
尺寸，以完成生产中所要求的传热任务。
第Hale Waihona Puke 页/共28页第8页/共28页
• 1．设计的基本原则 （1）流体流径的选择流体流径的选择是指在管程和
壳程各走哪一种流体，此问题受多方面因素的制约， 下面以固定管板式换热器为例，介绍一些选择的原 则:
（2）流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热 系数、流动阻力及换热器结构等方面。 流速↑加大对流传热系数，减少污垢的形成，使 总传热系数增大； 但同时使流动阻力加大，动力消耗增多； 选择高流速，使管子的数目减小，对一定换热面 积，不得不采用较长的管子或增加程数，管子太 长不利于清洗，单程变为多程使平均传热温差下 降。
②管间距管子的中心距 称为管间距，管间距小， 有利于提高传热系数，且设备紧凑。但由于制造 上的限制。常用对比关系见表4。
表4管壳式换热器外径与中心距 的关系 换热管外径 ， mm 10 14 19 25 32 38 45 57 换热管中心距 ， mm 14 19 25 32 40 48 57 72
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管壳式换热器的设计与选型 换热器的设计是通过计算，确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关
尺寸，以完成生产中所要求的传热任务。
第Hale Waihona Puke 页/共28页第8页/共28页
• 1．设计的基本原则 （1）流体流径的选择流体流径的选择是指在管程和
壳程各走哪一种流体，此问题受多方面因素的制约， 下面以固定管板式换热器为例，介绍一些选择的原 则:
（2）流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热 系数、流动阻力及换热器结构等方面。 流速↑加大对流传热系数，减少污垢的形成，使 总传热系数增大； 但同时使流动阻力加大，动力消耗增多； 选择高流速，使管子的数目减小，对一定换热面 积，不得不采用较长的管子或增加程数，管子太 长不利于清洗，单程变为多程使平均传热温差下 降。
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1
一、 概述
1.1 换热器的应用
使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热 设备。它是化工、炼油、动力、食品、轻工及其它
许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂 中，换热设备的投资约占总投资的10%-20%。
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量
由温度较高的液体传递给温度较低的流体，使流体
6
1.3.1.1.2 缺点： 1）不适用于换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差很大的场
合，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；（为了减少 热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件．如： 设置膨胀节．来吸收热膨胀差） 2）壳程无法机械清洗，不适用于壳程结垢的场合； 3）管子腐蚀后造成连同壳体报废，壳体部件寿命决定于 管子寿命，故设备寿命相对较低。 1.3.1.1.3 适用的场合： 1）设备需要尽少使用法兰密封面的场合； 2）管壳程金属温差不是很大的场合； 3）壳程流体清洁，无需经常抽出管束清洗的场合。
2
1.2 换热设备分类及其特点
在工业生产中由于用途、工作条件和物料的不同,出现了 各种不同形式和结构的换热设备. 1.2.1 按作用原理或传热方式分类 1.2.1.1 直接接触式换热器:
这类换热器又称为混合式换热器,如我们公司凉水塔,它是利 用冷、热流体直接接触面积，以达到充分换热，在设备中常 放置填料和栅板。 1.2.1.2 蓄热式换热器:
1.2.1.3.1 间壁式换热器分类 管式换热器、板式换热器及其它形式的换热器。
管式换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热 管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热 器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。
其中管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。 它占换热器总量的90%。它是典型的间壁式换热器.
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1.3 管壳式换热器介绍 管壳式换热器具有可靠性高，适应性广泛等优点，在各工
业领域中得到最为广泛在应用。 1.3.1 基本类型 根据管壳式换热器的结构特点,可分为固定管板式、浮
头式、U形管式、填料函式和釜式沸器五类,如图示。 1.3.1.1 固定管板式换热器 固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。 1.3.1.1.1 优点： 1）传热面积比浮头式换热器大20%-30%； 2）旁路漏流较水； 3）锻件使用较少； 4）没有内漏。
9
1.3.1.3 U形管式换热器
U形换热器的典型结构如图。这种换热器的结构特点是， 只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在 同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管 有温差时，不会产生热应力。
由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最 内层管层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形 式成短路，对传热不利。当管子泄漏损坏时，只有管束外 围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只 能堵死，而坏一根U形相当于坏两根管，报废率较高。
1.2.1.3 间壁式换热器 这类换热器又称为表面式换热器。它是利用间壁（固体壁
面Hale Waihona Puke 将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量 由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器 是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样， 如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。
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1.2.1.3 间壁式换热器
温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上
的需要。此外，换热设备也有回收余热、废热特别
是低位热能的有效装置。如：转化器夹套冷却水因 带走设备的反应热后使其从进入时的温度60-80℃ 上升到近100 ℃，从夹套流出的热水进入一个冷凝 器，加热工业水，从而提高热能的总利用率，降低 燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。
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1.3.1.3.1 优点： １）管束可抽出来机械清洗； ２）壳体与管壁不受温差限制； ３）可在高温、高压下工作，一般适用于T≤500℃，P ≤10MPa; 4)可用于壳程结垢比较严重的场合; 5)可用于管程易腐蚀场合. 1.3.1.3.2 缺点: 1)在管子的U型处易冲蚀,应控制管内流速; 2)管程不适用于结垢较重的场合; 3)因死区较大,只适用于内导流筒; 4)单管程换热器不适用; 1.3.1.3.3 可用的场合: 1)管程走清洁流体; 2)管程压力特别高; 3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法满
≤6.4MPa;
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4)可用于结垢比较严重的场合; 5)可用于管程腐蚀场合. 1.3.1.2.2 缺点: 1)浮头端易发生内漏; 2)金属材料耗量大,成本高20%; 3)结构复杂.。 1.3.1.2.3 可用的场合： 1）管壳程金属温差很大场合； 2）壳程介质易结垢要求经常清洗的场合；
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1.3.1.2 浮头式换热器
浮头式换热器的典型结构见图示，两端管板中只有一端与 壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头 由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可 从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会 主生热应力。
浮头式换热器的特点： 1.3.1.2.1 优点： 1)管束可以抽出，以方便清洗管程、壳程； 2)壳程壁与管壁不受温差限制； 3)可在高温、高压下工作，一般温度T≤450℃，P
这类换热器又称为回热换热器,它是借助于固体(如固体 填料或多孔性格)构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触, 把热量从热流体传递给冷流体的换热器.。在换热器内首先由 热流体通过，把热量积蓄起来，然后由冷流体通过。
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蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面大，故 较适合用于气-气热交换的场合。如：空气预热器。
管壳式换热器的设计
一、概述
1.1 换热器的应用 1.2 换热器的分类及其特点 1.3 管壳式换热器的基本介绍
二、管壳式换热器设计参数、材料的确定
2.1 设计参数的确定 2.2 材料的选择
三、管板厚度的确定 四、管壳式换热器结构设计
4.1 换热管与管板连接结构 4.2 防冲板与导流筒的设置 4.3 折流板与支持板 4.4 拉杆和定距管 4.5 管板结构设计 4.6 换热管
一、 概述
1.1 换热器的应用
使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热 设备。它是化工、炼油、动力、食品、轻工及其它
许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂 中，换热设备的投资约占总投资的10%-20%。
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量
由温度较高的液体传递给温度较低的流体，使流体
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1.3.1.1.2 缺点： 1）不适用于换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差很大的场
合，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；（为了减少 热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件．如： 设置膨胀节．来吸收热膨胀差） 2）壳程无法机械清洗，不适用于壳程结垢的场合； 3）管子腐蚀后造成连同壳体报废，壳体部件寿命决定于 管子寿命，故设备寿命相对较低。 1.3.1.1.3 适用的场合： 1）设备需要尽少使用法兰密封面的场合； 2）管壳程金属温差不是很大的场合； 3）壳程流体清洁，无需经常抽出管束清洗的场合。
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1.2 换热设备分类及其特点
在工业生产中由于用途、工作条件和物料的不同,出现了 各种不同形式和结构的换热设备. 1.2.1 按作用原理或传热方式分类 1.2.1.1 直接接触式换热器:
这类换热器又称为混合式换热器,如我们公司凉水塔,它是利 用冷、热流体直接接触面积，以达到充分换热，在设备中常 放置填料和栅板。 1.2.1.2 蓄热式换热器:
1.2.1.3.1 间壁式换热器分类 管式换热器、板式换热器及其它形式的换热器。
管式换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热 管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热 器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。
其中管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。 它占换热器总量的90%。它是典型的间壁式换热器.
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1.3 管壳式换热器介绍 管壳式换热器具有可靠性高，适应性广泛等优点，在各工
业领域中得到最为广泛在应用。 1.3.1 基本类型 根据管壳式换热器的结构特点,可分为固定管板式、浮
头式、U形管式、填料函式和釜式沸器五类,如图示。 1.3.1.1 固定管板式换热器 固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。 1.3.1.1.1 优点： 1）传热面积比浮头式换热器大20%-30%； 2）旁路漏流较水； 3）锻件使用较少； 4）没有内漏。
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1.3.1.3 U形管式换热器
U形换热器的典型结构如图。这种换热器的结构特点是， 只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在 同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管 有温差时，不会产生热应力。
由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最 内层管层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形 式成短路，对传热不利。当管子泄漏损坏时，只有管束外 围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只 能堵死，而坏一根U形相当于坏两根管，报废率较高。
1.2.1.3 间壁式换热器 这类换热器又称为表面式换热器。它是利用间壁（固体壁
面Hale Waihona Puke 将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量 由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器 是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样， 如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。
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1.2.1.3 间壁式换热器
温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上
的需要。此外，换热设备也有回收余热、废热特别
是低位热能的有效装置。如：转化器夹套冷却水因 带走设备的反应热后使其从进入时的温度60-80℃ 上升到近100 ℃，从夹套流出的热水进入一个冷凝 器，加热工业水，从而提高热能的总利用率，降低 燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。
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1.3.1.3.1 优点： １）管束可抽出来机械清洗； ２）壳体与管壁不受温差限制； ３）可在高温、高压下工作，一般适用于T≤500℃，P ≤10MPa; 4)可用于壳程结垢比较严重的场合; 5)可用于管程易腐蚀场合. 1.3.1.3.2 缺点: 1)在管子的U型处易冲蚀,应控制管内流速; 2)管程不适用于结垢较重的场合; 3)因死区较大,只适用于内导流筒; 4)单管程换热器不适用; 1.3.1.3.3 可用的场合: 1)管程走清洁流体; 2)管程压力特别高; 3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法满
≤6.4MPa;
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4)可用于结垢比较严重的场合; 5)可用于管程腐蚀场合. 1.3.1.2.2 缺点: 1)浮头端易发生内漏; 2)金属材料耗量大,成本高20%; 3)结构复杂.。 1.3.1.2.3 可用的场合： 1）管壳程金属温差很大场合； 2）壳程介质易结垢要求经常清洗的场合；
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1.3.1.2 浮头式换热器
浮头式换热器的典型结构见图示，两端管板中只有一端与 壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头 由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可 从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会 主生热应力。
浮头式换热器的特点： 1.3.1.2.1 优点： 1)管束可以抽出，以方便清洗管程、壳程； 2)壳程壁与管壁不受温差限制； 3)可在高温、高压下工作，一般温度T≤450℃，P
这类换热器又称为回热换热器,它是借助于固体(如固体 填料或多孔性格)构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触, 把热量从热流体传递给冷流体的换热器.。在换热器内首先由 热流体通过，把热量积蓄起来，然后由冷流体通过。
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蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面大，故 较适合用于气-气热交换的场合。如：空气预热器。
管壳式换热器的设计
一、概述
1.1 换热器的应用 1.2 换热器的分类及其特点 1.3 管壳式换热器的基本介绍
二、管壳式换热器设计参数、材料的确定
2.1 设计参数的确定 2.2 材料的选择
三、管板厚度的确定 四、管壳式换热器结构设计
4.1 换热管与管板连接结构 4.2 防冲板与导流筒的设置 4.3 折流板与支持板 4.4 拉杆和定距管 4.5 管板结构设计 4.6 换热管