固定管板式换热器
固定管板式换热器型式与基本参数
【固定管板式换热器型式与基本参数】【导读】换热器作为石油、化工、电力等工业生产中常用的热交换设备，承担着热能的传递和交换任务。
在众多换热器型式中，固定管板式换热器因其结构简单、制造安装方便、适用范围广泛等特点而备受关注。
本文将对固定管板式换热器的型式与基本参数进行深入探讨，以帮助读者全面理解和掌握这一重要的工业设备。
【1】描述固定管板式换热器的结构固定管板式换热器，是指换热管束和管板为一个整体且不可拆卸，且支撑件与壳体之间是固定的结构。
其主要结构包括壳体、管板、管束、管束固定件等部件。
管束通过管板固定在换热器的两端，实现热媒的交换。
【2】分析固定管板式换热器的型式固定管板式换热器通常分为单级和多级两种型式。
单级换热器适用于对热媒温差要求不高的场合，而多级换热器则适用于热媒温差较大的场合，其优势在于能够有效利用热能。
【3】展示固定管板式换热器的基本参数固定管板式换热器的基本参数包括换热面积、设计压力、设计温度等。
其中，换热面积是衡量换热器换热性能的重要指标，设计压力和设计温度则直接关系到设备的安全运行。
【4】总结与回顾通过本文的介绍，读者了解了固定管板式换热器的结构、型式和基本参数。
在实际工程应用中，根据不同的工艺条件和要求，选择合适的固定管板式换热器至关重要。
为了确保换热器的安全稳定运行，我们还需要仔细考虑和掌握其设计参数，从而实现高效的热能传递和利用。
【5】个人观点和理解作为一名专业的文章写手，我个人认为固定管板式换热器在工业生产中具有非常重要的地位。
其结构简单、可靠性高，在石油、化工等行业的热能传递中发挥着不可替代的作用。
然而，在选择和使用固定管板式换热器时，我们需要充分了解其型式和参数，才能确保其安全、高效地运行。
通过今天的阅读，希望读者已经对固定管板式换热器的型式与基本参数有了更深入的理解。
在今后的工作中，希望大家能在实践中不断积累经验，提高对这一重要设备的运用水平。
【感谢您的阅读，如果对固定管板式换热器还有任何疑问，欢迎交流讨论。
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是一种常见的热交换设备，用于实现液体或气体之间的换热。
它由一系列固定板和管组成，通过热传导和流体流动实现换热。
在设计固定管板式换热器时，需要考虑多个因素，包括换热器的尺寸、材料选择、流体流动方式和传热效率等。
换热器尺寸的设计是非常重要的，它需要考虑到操作条件、流体性质和换热要求等因素。
首先，需要确定换热器的热负荷，即需要传递的热量。
这可以通过计算换热介质的流量和温度差来确定。
然后，需要根据流体的物理性质和处理工艺的要求来确定管道的直径和长度。
还需要考虑到管道的材料和壁厚，以确保换热器的强度和耐腐蚀性。
材料选择是设计固定管板式换热器时必须考虑的关键因素之一、流体的性质和处理工艺的要求将决定所选材料的类型。
一般来说，换热器需要使用耐腐蚀性能较好的金属材料，如不锈钢、钛合金或镍合金。
这些材料具有优异的耐腐蚀性和热传导性能，可以保证换热器的稳定运行和长寿命。
流体的流动方式对固定管板式换热器的设计和性能有着重要的影响。
常见的流动方式有串行流动和并行流动。
在串行流动中，冷却介质和加热介质依次流经每个管道，产生较大的温度差，提高传热效率。
而在并行流动中，冷却介质和加热介质在各自的管道中平行流动，温度差较小，但流动阻力较小。
在设计过程中，需要综合考虑流体流动方式和传热效率，选择适当的布局方式。
传热效率是固定管板式换热器设计的关键指标之一、传热效率受到多个因素的影响，包括流体的流速、温度差、换热面积和传热系数等。
为了提高传热效率，可以采取一些措施，如增加换热面积、增大换热器的流速或优化流体流动方式。
此外，还可以通过增加换热器的传热系数，如增加表面的粗糙度或使用传热增强器等来提高传热效率。
在设计固定管板式换热器时，还需要考虑到其他一些因素，如换热器的密封性能、安装维护的便捷性和成本等。
密封性能是确保换热器正常运行的重要因素之一，需要选择适当的密封材料和密封方式。
安装维护的便捷性可以减少操作和维护的成本，提高设备的可靠性和可用性。
四管程固定管板式换热器设计
四管程固定管板式换热器设计
在四管程固定管板式换热器的结构设计中，关键的参数包括板的间距、导流板的宽度以及进出口的位置等。
其中，板的间距可以根据流体的流量
和传热强度进行选择，一般来说，板间距越小，传热效果越好。
而导流板
的宽度则可以根据流体的特性来确定，以达到流体均匀分布的目的。
进出
口的位置则需要根据流体的流向和流速进行合理安排，以确保流体能够均
匀进出，并减小压力损失。
在四管程固定管板式换热器的应用中，最常见的是用于两种介质之间
的换热。
例如，常用于石油化工领域的热水和原油之间的换热。
此外，四
管程固定管板式换热器还可以用于液体与气体之间的换热，如空气与水蒸
汽之间的换热，以及流体与固体之间的换热等。
总的来说，四管程固定管板式换热器是一种设计灵活、换热效率高的
换热设备。
通过合理的设计原理和结构设计，可以使得换热器具有更好的
热量平衡和流阻平衡性能。
在实际应用中，它可以广泛应用于各种工业领域，提高生产效率和产品质量。
固定管板式换热器工作原理
固定管板式换热器工作原理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、石油、电力、制药等工业领域。
它通过管道中的流体与外界介质之间的换热，将热量传递到管道中的流体中，以实现物料的加热或冷却。
下面我们将详细介绍固定管板式换热器的工作原理及其结构特点。
一、固定管板式换热器的工作原理固定管板式换热器是通过管道中的流体与流经管道外表面的介质之间的热量传递实现热交换的设备。
其工作原理主要包括传热传质原理和流体动力学原理两个方面。
1. 传热传质原理固定管板式换热器的传热传质主要通过管道中的流体和管子外表面的介质之间的热量传递来实现。
当热源流体从入口流入换热器，流体中的热量会通过管壁传递到外部的介质中，实现热量的传递。
冷却介质也会流经管子的外表面，吸收热量，以实现冷却或加热的目的。
2. 流体动力学原理流体在换热器中流动时，会形成流场，其流动状态会影响热传递效率。
通过设计合理的管板结构和流体分布方式，可以优化流场，使流体在换热器内部均匀流动，从而提高换热效率。
固定管板式换热器通过流体与介质之间的热量传递和优化流动状态，实现热量的传递和能源的有效利用。
二、固定管板式换热器的结构特点固定管板式换热器具有以下几个显著的结构特点：1. 管板结构合理固定管板式换热器中的管板结构设计合理，能够保证管道布置合理，使流体与介质之间的热量传递效率最大化。
2. 热交换效率高相比其他类型的换热器，固定管板式换热器能够实现高效的热量传递，热交换效率高，能够满足工业生产对换热效率的要求。
3. 维护方便固定管板式换热器的结构简单，维护方便，能够降低维护成本和维护难度。
4. 适用范围广泛固定管板式换热器可以适用于各种介质的热交换，包括液体、气体等不同形式的流体，适用范围广泛，适合不同的工业应用。
固定管板式换热器具有结构合理、热交换效率高、维护方便和适用范围广泛等特点，是一种非常重要的工业换热设备。
通过对其工作原理和结构特点的深入了解，可以更好地应用于工业生产实践中，提高生产效率和资源利用率。
四种换热器的结构特点及优缺点
四种换热器的结构特点及优缺点3、四种换热器的结构特点及优缺点。
（1）固定管板式换热器组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。
结构特点：管板与壳体之间采用焊接连接。
两端管板均固定，可以是单管程或多管箱，管束不可拆，管板可延长兼作法兰。
优点：结构简单，制造方便，在相同管束情况下其壳体内径最小，管程分程较方便。
缺点：壳程无法进行机械清洗，壳程检查困难，壳体与管子之间无温差补偿元件时会产生较大的温差应力，即温差较大时需采用膨胀节或波纹管等补偿元件以减小温差应力。
（2）浮头式换热器组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等。
结构特点：一端管板与壳体固定，另一端管板（浮动管板）与壳体之间没有约束，可在壳体内自由浮动。
只能为多管程，布管区域小于固定管板式换热器，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。
优点：不会产生温差应力，浮头可拆分，管束易于抽出或插入，便于检修和清洗。
缺点：结构较复杂，操作时浮头盖的密封情况检查困难。
（3）U形管式换热器组成：管箱、管板、U形换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。
结构特点：只有一个管板和一个管箱，壳体与换热管之间不相连，管束能从壳体中抽出或插入。
只能为多管程，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。
总重轻于固定管板式换热器。
优点：结构简单，造价较低，不会产生温差应力，外层管清洗方便。
缺点：管内清洗因管子成U形而较困难，管束内围换热管的更换较困难，管束的固有频率较低易激起振动。
（4）填料函式换热器组成：管箱、管板、管束、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、填料函等。
结构特点：一侧管箱可以滑动，壳体与滑动管箱之间采用填料密封。
管束可抽出，管板不兼作法兰。
优点：填料函结构较浮头简单，检修清洗方便；无温差应力，（具备浮头式换热器的优点，消除了固定管板式换热器的缺点）。
缺点：密封性能较差，不适用于易挥发、易燃、易爆和有毒介质。
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。
固定管板换热器
以醚化19-E-1008为例 碳四 王云飞
1概述
▪ 固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于 其结构简单，运用比较广泛。
▪ 固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递 的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、 电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设 备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的 40%左右，占总投资的30%-45%。随着节能技术 的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高 温和低温热能回收带来了显著的经济效益。
▪ 4管束分程
▪ 在管子内流动的流体从管子的一端到另一 端，成为一管程
6 壳程结构
▪ 1 壳体 ▪ 壳体一般是一个圆筒，在峭壁上焊有接管，
供壳程流体进入和排出用，为防止进口流 体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和振动， 在壳程进口接管处常装有防冲挡板，或缓 冲板
▪ 2 折流板
▪ 设置折流板的目的是为了提高壳程流体的 流速，增加湍动程度，并使壳程流体垂直 冲刷管束，已改善传热，增大壳程流体的 传热系数，同时减少结垢。常用的形式有 弓形和圆盘-圆环形
▪ 3换热管
▪ 换热管形式除光管外，换热管还可以采用 各种各样的强化传热管，如翅片管，螺旋 管、螺纹管等。
▪ 换热管排列形式 排列形式主要有三角形、 正方形和转角正三角形、转角正方形。正 三角形排列形式可以在同样的管板面积上 排列最多的管数，故用的最普遍，但管外 不易清洗
换热管排列形式
▪ 本换热器排列形式为转角正方形
须在壳体上设置膨胀节； ▪ 2、易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏； ▪ 3、壳程无法机械清洗； ▪ 4、管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低。
▪ 此换热器为1壳程4管程 ▪ 管程流体走向由下至上（红色） ▪ 壳程流体走向由上至下（黄色）
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沈阳化工大学学士学位论文
目录
3.3 筒体内径的确定 ....................................13 3.4 筒体壁厚的确定 ....................................14 3.5 筒体水压试验 ......................................15 3.6 封头形式的确定 ....................................15 3.7 管箱短节壁厚计算 ..................................16 3.8 管箱水压试验 ......................................17 3.9 容器法兰的选择 ....................................17 3.10 管板尺寸的确定及强度计算 .........................18 3.11 是否安装膨胀节的判定 .............................30 3.12 防冲板尺寸的确定 .................................30 3.13 折流板尺寸的确定 .................................31 3.14 各管孔接管及其法兰的选择 .........................31 3.15 开孔补强计算 .....................................35 3.16 支座的选择及应力校核 ............................38
1
沈阳化工大学学士学位论文
综述
向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方 形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方 形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。 流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。图示 为最简单的单壳程单管程换热器 , 简称为 1-1 型换热器。为提高管内流体速度 , 可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部 分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也 可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程 与多壳程可配合应用。 1.2 管壳式换热器类型 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： 1.固定管板式换热器 管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单 , 但只适 用于冷热流体温度差不大 , 且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大 而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。 2.浮头式换热器 管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力 ; 且整个 管束可从壳体中抽出 , 便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结 构比较复杂，造价较高。 3.U 型管换热器 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. 填料函式换热器 在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。 由于用填料函式密封结构，使得管束在课题轴向可以自由伸缩，不回产生壳壁 与管壁变形差引起的热应力。其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节 省材料，造价较低，且管束从壳体内可以抽出，管内管间都能进行清洗，维修 方便。
沈阳化工大学
本科生毕业设计
题
院 专 班
目： 流量为 310t/h 四管程固定管板式换热器
系： 业： 级： 机械工程学院 过程装备与控制工程 2006-03
学生姓名： 指导教师： 龚斌
设计提交日期： 2010 年 06 月 25 日 设计答辩日期： 2010 年 06 月 29 日
毕 业 设 计 任 务 书
26-球冠形封头 27-浮动管板 28-浮头盖 29-外头盖
32-接管 33-活动鞍座 34-换热管 35-挡管 36-管束 37-固定鞍座 38-滑道 39-管箱垫片 40-管箱圆筒 41-封头管箱 42-分程隔板
壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷 热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程 流体。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。挡板可提 高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横
日
系
主
任：
签字
2009 年 6 月
日
沈阳化工大学学士学位论文
摘要
摘
要
本设计是四管程固定管板式换热器， 是目前应用最为广泛的换热器。 本台换热器主要完成的是水蒸气-水之间的热量交换，设计压力为管程 1.43MPa，壳程 0.825MPa，工作温度管程 80℃，壳程 168℃，设计温度 管程 100℃， 壳程 200℃， 管程介质为 1.3MPa 的水， 壳程介质为 0.75MPa 的水蒸气，传热面积为 256m2，采用 Φ25×2.5×4500 的无缝钢管换热， 则可计算出 716 根换热管，DN=1000mm 的圆筒。本台换热器的管板延 长兼做法兰，管板与换热管的连接方式为焊接，因管板上的应力较多， 且内外温度有一定的差值，因此，对管板强度的校核是一个重点，也是 一个难点，本文按照弹性支撑假设对管板进行设计和校核的。 固定管板式换热器的优点是： 结构简单、 紧凑， 能承受较高的压力， 造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换；这种换热器使用 于壳侧介质清洁且不宜结垢，并能进行清洗管束，壳程两侧温差不大或 者温差较大但壳侧压力不高的场合。
机械工程学院 过程装备与控制工程专业 2006-03 班 学生：
毕业设计题目：流量为 310t/h 四管程固定管板式换热器
毕业设计内容： 1、相关文献检索并翻译 2、设计计算书一份 3、绘制施工图，折合 A1 号图四张
毕业设计专题部分：
指 导 教 师：
签字
2009 年 6 月
日
教研室主任：
签字
2009 年 6 月
四、附录英文文献原文及翻译 ..............................43
参考文献....................................................55
沈阳化工大学学士学位论文
综述
一．换热器综述 管壳式换热器简介
管壳式换热器 (shell and tube heat exchanger) 又称列管式换热器。 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。 1.1 管壳式换热器结构 管壳式换热器主要由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部 件组成。其结构简图如下：
沈阳化工大学学士学位论文
目录
目 录
一、换热器综述 ...............................................1 1.1 管壳式换热器结构 ..................................1 1.2 管壳式换热器类型 ..................................2 1.3 管壳式换热器强化传热 ..............................3 1.4 换热器的防腐措施 ...................................4 1.5 管壳式换热器的发展前景 .............................4 二、传热工艺计算 .............................................6 2.1 原始数据 ...........................................6 2.2 定性温度及确定其物性参数 ...........................6 2.3 传热量与水蒸气流量计算 .............................6 2.4 有效平均温差计算 ...................................7 2.5 管程换热系数计算 ...................................8 2.6 管程结构初步设计 ...................................8 2.7 壳程换热系数计算 ...................................9 2.8 传热系数计算 ......................................10 2.9 管壁温度计算 ......................................10 2.10 管程压降计算 .....................................10 2.11 壳程压降计算 .....................................11 三、结构设计计算 ............................................13 3.1 换热管材料及规格的选择和根数的确定 ................13 3.2 布管方式的选择 ....................................13
1-平盖 2-平盖管箱 3-接管法兰 4-管箱法兰 5-固定管板 6-壳体法兰 7-防冲板 9-补强圈 10-壳体 11-折流表 12-旁路挡板 13-拉杆 14-定距管 15-支持板
8-仪表接口 பைடு நூலகம்6-双头螺柱或螺栓
17-螺母 18-外头盖垫片 19-外头盖侧法兰 24-浮头法兰 25-浮头垫片