管壳式换热器
管壳式换热器工作原理
管壳式换热器工作原理
管壳式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、电力、石油、冶金等工业领域。
它通过管壳两侧流体的热量传递，实现了热能的高效利用。
下面我们将详细介绍管壳式换热器的工作原理。
首先，管壳式换热器由壳体、管束、管板、管箱、管支撑、法兰、密封件等部件组成。
工作时，热源流体通过换热器的壳侧流动，被传热管束中的传热介质吸收热量，而冷却介质则通过管束内部流动，从而实现热量的传递。
其次，管壳式换热器的工作原理主要包括传热、流体运动和传热管束结构。
在传热过程中，热源流体和冷却介质在管束内外形成对流传热，同时通过管壁实现了传导传热。
流体的运动状态对传热效果也有着重要影响，合理的流体速度和流动方式能够提高传热效率。
此外，传热管束的结构设计也是影响换热器工作效果的重要因素，合理的管束布局和管子材质选择都能够影响传热效果。
最后，管壳式换热器在工作中需要注意一些问题。
首先是流体的流动状态，要保证流体在换热器内部的均匀分布，避免出现死角和局部过热。
其次是管束的清洁和维护，定期清洗管束表面的污垢，保持传热管的清洁度，以确保换热器的正常工作。
最后是对换热器的运行参数进行监测和调整，根据实际工况对换热器的进出口温度、压力等参数进行调整，以保证换热器的高效运行。
总之，管壳式换热器通过管束内外流体的热量传递，实现了热能的高效利用。
在工作中，合理的结构设计和运行参数调整都能够提高换热器的工作效率。
希望本文能够对大家对管壳式换热器的工作原理有所帮助。
管壳式换热器规格标准
管壳式换热器规格标准一、介绍管壳式换热器是一种非常常见的换热设备，可以广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业的热交换过程中。
在使用管壳式换热器之前，需要先了解它的标准尺寸，以便选择合适的型号。
二、管壳式换热器标准尺寸管壳式换热器的标准尺寸通常是按照壳体内径和管道外径计算的。
一般标准尺寸的管壳式换热器有以下规格：1. DN25/25，壳体内径为219mm，管道外径为25mm；2. DN32/25，壳体内径为273mm，管道外径为25mm；3. DN40/25，壳体内径为325mm，管道外径为25mm；4. DN50/25，壳体内径为426mm，管道外径为25mm；5. DN65/25，壳体内径为529mm，管道外径为25mm；6. DN80/25，壳体内径为630mm，管道外径为25mm；7. DN100/25，壳体内径为720mm，管道外径为25mm；以上标准尺寸仅供参考，实际情况还需根据具体使用要求进行选择。
三、注意事项在选择管壳式换热器之前，还需要注意以下事项：1. 确定换热器的流量和热载荷；2. 确认换热器的使用压力和温度范围；3. 根据流体特性和腐蚀情况选择合适的材质；4. 根据使用环境选择适当的防腐形式。
以上是关于管壳式换热器标准尺寸的介绍，希望能帮助您了解相关知识并选择合适的型号。
二、管壳式换热器国家标准规格1. 壳体尺寸壳体尺寸一般以壳体直径和长度表示。
国家标准中规定的壳体直径从50mm到5000mm不等，长度也有所不同，最长可达20m。
2. 管束数量管壳式换热器管束数量的多少直接决定了热交换的效率。
国家标准中规定管壳式换热器的管束数量应在1到12根之间，具体数量可根据使用条件及要求来进行选择。
3. 温度管壳式换热器的工作温度一般受制于材质、管束数量以及流体性质等多个因素。
国家标准中对于常用的曲率半径、沸点温度、加热量及换热系数等参数进行了规定。
4. 压力管壳式换热器的工作压力也是一个重要的参数。
管壳式换热器的工作原理及结构
管壳式换热器的工作原理及结构一、管壳式换热器的基本概念管壳式换热器是一种常见的换热设备，其主要由管束和外壳两部分组成。
其中，管束是由许多平行排列的管子组成，而外壳则是将这些管子包裹在一起的结构。
通过这种结构，管壳式换热器可以实现两种介质之间的热量传递。
二、工作原理1. 热媒流动原理在管壳式换热器中，介质A和介质B分别通过内部的管子和外部的壳体进行流动。
其中，介质A通常为高温流体，而介质B则为低温流体。
当两种介质在内外两侧经过时，由于存在温度差异，会发生热量传递。
2. 热媒传递原理在介质A和介质B之间进行热量传递时，主要有三个过程：对流传热、传导传热和辐射传热。
其中，对流传热是最主要的一种方式。
3. 工作过程在工作过程中，高温流体通过内部的管子进入到换热器中，并沿着管子表面流动。
同时，低温流体从外部的壳体进入到换热器中，并沿着管子外表面流动。
在这个过程中，高温流体和低温流体之间进行了热量传递，使得高温流体的温度降低，而低温流体的温度升高。
三、结构特点1. 管束结构管束是管壳式换热器的主要组成部分之一。
在管束中，许多平行排列的管子被固定在两个端盖板上，并通过密封垫圈与外壳连接。
由于管子间距离较小，因此可以有效地增加热量传递面积。
2. 壳体结构外壳是管壳式换热器的另一个重要组成部分。
它通常由两个半球形或长方形壳体组成，并通过法兰连接。
在使用过程中，外壳起到保护内部管束不受损坏的作用。
3. 密封结构为了保证介质A和介质B之间不发生混合，在管壳式换热器中需要设置密封结构。
这种密封结构通常采用密封垫圈或波纹垫片等材料制成，可以有效地防止介质泄漏。
4. 清洗结构由于管壳式换热器在使用过程中会产生一定的污垢和腐蚀物，因此需要定期进行清洗。
为了方便清洗，管壳式换热器通常设置有进出口和排污口等结构。
四、应用领域管壳式换热器广泛应用于化工、石油、制药、食品等领域中。
在这些领域中，管壳式换热器可以实现高效的热量传递，提高生产效率，并减少能源消耗。
管壳式换热器的设计
管壳式换热器的设计管壳式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于石油化工、冶金、电力、制药、食品等行业。
它由壳体、管束、管板、管箱等组成，能够有效地将两种介质之间的热量传递。
下面将从换热原理、设计要求和结构设计等方面进行详细介绍。
一、换热原理管壳式换热器通过管壳两侧的介质进行热量传递。
其中，一个介质在管内流动，被称为"壳侧流体"，另一个介质在管外流动，被称为"管侧流体"。
壳侧流体通过壳体流动，而管侧流体则通过管束流动。
热量传递主要通过壳侧流体和管侧流体之间的传导和对流传热方式进行。
二、设计要求1.热量传递效果好：要求在换热器内两种介质之间实现高效的热量传递，以满足工艺要求。
2.压力损失小：为了保证介质流动的稳定性和降低能源消耗，设计时需要尽量减小换热器内的动能损失。
3.适应不同工艺条件：换热器的设计要能适应不同的流量、温度和压力等工艺条件的变动。
4.安全可靠：要求在设计中考虑到换热器的安全性和可靠性，尽量减少故障率。
三、结构设计1.壳体：壳体是换热器的外壳，一般采用钢质材料制造。
壳体的选择应考虑到介质的性质、压力和温度等参数，并采取相应的增强措施。
2.管束：管束是由多根管子组成的，一般采用金属材料或塑料制造。
管束的设计要考虑到介质对管材的腐蚀性、温度和压力等参数，同时也要考虑到换热面积的要求。
3.管板：管板位于管束两端，起到支撑和固定管束的作用，一般采用钢质材料制造。
管板的设计要考虑到壳侧和管侧流体的流动特性，并采用合适的孔洞布置，以保证流体的均匀流动。
4.管箱：管箱是安装在管板上的设施，主要用于集流壳侧流体并将其引导出换热器。
管箱的设计应考虑到壳侧流体的流动特性和流量等参数，以实现流体的顺畅流动。
在设计过程中，需要进行换热器的热力计算和结构力学计算，以确定壳体、管束和管板等部件的尺寸和选材。
同时，还需要根据不同工艺和使用条件的要求，进行热交换面积的计算和确定。
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。
换热器的种类及应用
换热器的种类及应用换热器是一种用于传热的设备，广泛应用于化工、电力、冶金、石油等行业。
根据传热方式和工作原理的不同，换热器可以分为多种类型。
1. 管壳式换热器：管壳式换热器是最常见的换热器之一。
它由管束和外壳组成，热媒通过管束流动，被换热的物质则在外壳中流动，通过管壳内外流体的对流和传导传热，实现换热过程。
管壳式换热器广泛应用于化工、冶金等行业的蒸发、冷凝、汽化、加热等工艺中。
2. 板式换热器：板式换热器采用多层波纹板组成，通过多个波纹板的叠加形成通道，在通道内实现换热。
板式换热器具有换热效率高、紧凑、易于清洗等优点，被广泛应用于空调、制冷、化工、食品加工等领域。
3. 管束式换热器：管束式换热器由多根平行布置的管子组成，通过管子内的热媒与外壳中的被换热物质进行换热。
管束式换热器适用于高温、高压、粘稠液体的换热过程，常用于石油、化工等行业。
4. 螺旋板换热器：螺旋板换热器采用螺旋板作为热传输面，通过螺旋板的内外壁形成两个流通通道，通过流体在螺旋板内外壁之间交替流动，实现换热。
螺旋板换热器具有高换热效率、低压降等优点，广泛应用于化工、制药等行业。
5. 空气冷却器：空气冷却器以空气作为冷却介质，通过与被冷却物质接触，将被冷却物质的热量传递给空气，使其冷却。
空气冷却器广泛应用于电力、化工等行业中的冷却系统，如发电厂中的冷却塔、汽车发动机中的散热器等。
6. 管式加热器：管式加热器是一种通过将热媒加热后传递给被加热物质，实现加热的设备。
管式加热器应用于化工、电力等行业中需要对物质进行加热的工艺中，如石油精制中的加热炉、电站中的锅炉等。
总之，换热器可以根据不同的换热原理和应用场景，分为管壳式换热器、板式换热器、管束式换热器、螺旋板换热器、空气冷却器和管式加热器等多种类型。
这些换热器在不同的工业领域中发挥着重要作用，提高了能源利用效率，降低了设备运行成本，促进了工业生产的发展。
管壳式换热器标准
管壳式换热器标准
管壳式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。
为了确保管壳式换热器的安全运行和有效性，相关部门制定了一系列的标准，以规范其设计、制造、安装和维护。
本文将就管壳式换热器标准进行介绍和解析。
首先，管壳式换热器的设计和制造需要符合国家标准和行业规范。
在设计阶段，需要考虑到介质的性质、流体参数、换热面积、
传热系数等因素，以确保换热器的性能满足工艺要求。
同时，制造
过程中需要严格按照相关标准进行，保证设备的质量和可靠性。
其次，管壳式换热器的安装和调试也需要按照标准进行操作。
安装过程中，需要确保设备的水平度和垂直度符合要求，管道连接
牢固，密封性良好。
在调试阶段，需要进行介质流动、温度、压力
等参数的检测和调整，以确保换热器的正常运行。
此外，管壳式换热器的维护和保养也是非常重要的。
相关标准
规定了设备的定期检查、清洗、更换零部件等内容，以延长设备的
使用寿命，保证其安全运行。
在维护过程中，需要严格按照标准操作，杜绝违规操作和安全隐患。
总之，管壳式换热器标准的制定和执行，对于保障设备的安全
性和可靠性具有重要意义。
只有严格遵守标准要求，才能确保管壳
式换热器在工业生产中发挥良好的换热效果，为生产提供可靠保障。
在实际操作中，我们需要深入了解管壳式换热器标准的内容，
严格执行标准要求，加强设备管理和维护，提高设备的运行效率和
安全性。
同时，也需要加强对标准的宣传和培训，提高操作人员的
标准意识和技能水平，为管壳式换热器的安全运行保驾护航。
管壳式换热器
管/壳程设计压力（MPa），压力相等时只写Pt 公称直径(mm)，对釜式重沸器用分数表示， 分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径
第一个字母代表前端管箱型式，第二个字母代表壳体型式， 第三个字母代表后端结构型式
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
粘度在10-3 Pa·s以下的低粘性液体，Ft=0. 应用虎克定律，可分别求出管子所受的压缩力和壳体所受的拉伸力。 拉杆是一根两端皆带螺纹的长杆，一端拧入管板，折流板穿在拉杆上，各折流板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间距离，最后 一块折流板用螺母拧在拉杆上紧固。 折流板泄漏校正系数Rl 折流板厚度：为了防振、并能承受拆换管子时的扭拉作用，折流板须有一定厚度。 旁路挡板的安装：旁路挡板厚度一般与折流板厚度相同，可将它嵌入折流板槽内，并点焊在每块折流板上。 第三个字母代表后端结构型式 管壳式换热器主要组合部件有前端管箱、壳体和后端结构(包括管束)三部分，三部分的不同组合，就形成结构不同的换热器。 当设备上无安装折流板的要求(如冷凝换热)时，应该安装一定数量的支持板，用来支撑换热管，防止它产生过大挠度。 解决方法：在外壳上装设膨胀节，减小但不能完全消除温差热应力，且在多程换热器中，这种方法不能照顾到管子的相对移动。 管壳式换热器的热补偿问题 具有膨胀节的固定管板式换热器 公称直径(mm)，对釜式重沸器用分数表示， 14因子来校正，则不论加热或冷却，均可取(mf/mw)0. 此修正项的计算，往往由于壁温未知而要用试算法； 显然，长管不便于拆换和清洗，增加程数则使构造复杂，并在无相变的换热器中引起平均温差的降低。 （3）当管束与壳体的温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开，从而发生流体的泄漏。 （1）传热面一定时，增加管长可使换热器直径减小，从而使换热器的成本有所降低。 (8) 折流板外缘与壳体内壁之间的泄漏面积Asb 管长应选用标准值：GBl51-1999推荐换热管长度为：l000、1500、2000、2500、3000、4500、6000、7500、9000、12000 mm等
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④型式: ⑶布管:
光管
翅片管（在给热系数低侧）
强化传热管 螺旋槽管
螺纹管
①管子在管板上的排列
30° 60°
90°
45°
p
正三角形: 最普遍/布管多/声振小/管外流体扰动大→传热好 但不易清洗； 转角三角形: 易清洗，但传热效果不如正三角形 正方形及转角正方形: 管外清洗方便/但排管比三角形少 18
6
过程设备设计
(3)U形管式: 图6-13(c) 结构: 管被弯成U形 / 只有一块管板，管束两端固定在同一 管板上 / 管束可自由伸缩
U形管
（ C） BIU U形 管 式 换 热 器
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特点: 不产生σ△t / 结构简单 / 造价低 / 管束可抽出→管外清洗方便 缺点: 管束对管板无支撑作用，所需管板厚 / 管内清洗不便 / 常振动 / 管板布管少，管板利用率低 / 管外流体常短路 / 内层损坏不易更换，堵管后管子报废率高
管程
壳程
（ a) BEM立 式 固 定 管 板 式 换 热 器
管程
12
1.管程结构 (1)管束分程(分程隔板): ①条件:当换热器所需换热面↑，而管子又不能太长时，
就要
管数n ↑ (v↓ ) 为使管内v↑→提高传热效果→需分程
②管程数: 一般有1，2，4，6，8，10，12等七种, 最简单、 最常用的是单管程。
8
(4)填料函式: 图6-13(d)(外浮头式)
过程设备设计
结构: 浮头伸出壳外 / 浮头与壳体间用填料密封 填料函式密封
(d) AFP填 料 函 双 壳 程 换 热 器
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特点: 管束自由伸缩→管壳间不产生σ△t / 较浮头式结构 简单 / 加工制造方便 / 检修清洗容易，填料处泄漏 能及时发现 缺点: 壳程有外泄可能，故壳程p↓/ 使用温度受填料性能 限制→t不可太高 / 不易处理易挥发，易燃，易爆， 有毒及贵重介质 适用: p ↓ ，D ↓ ，生产中不是为了消除σ△t，而是为了便于 清洗壳程才用这类换热器。现在已很少采用。
③隔板布置方式 平行布置法 T形布置法 (表6-2)
④分程的要求: a.避免流体温差较大的两部分管束紧邻 b.程与程之间温差不宜过大, 不超过20℃ c.应尽可能使各管程的换热管数大致相同 d.分程隔板槽形状简单, 密封面长度较短
13
隔板
14
过程设备设计
表6-2 管束分程布置图
管程数 流动顺序 管箱隔板 介质返回 侧隔板 图序 a b c d e f g 1 2
2.基本类型: 刚性结构—固定管板式 按结构特点 带膨胀节的固定管板式 t 具有温度补偿装置 浮头式 使受热部分自由伸缩 U形管式 填料函式 t 0 (1)固定管板式：图6-13(a)
3
焊在 管板上 形成 管束 管子、管板、壳体不可拆的刚性结构 结构: 焊在 壳体上 管板
特点: 管子、管板、壳体三者刚性连接/结构简单、紧凑/ 造价便宜/应用较广 缺点: 管外不能机械清洗 / 当Δt ↑→ 由于刚性连接
t
适用: Δt↓ (管子—壳体) 为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元 件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。
4
过程设备设计
(2)浮头式: 图6-13(b)（内浮头式） 结构: 一块管板与壳体螺栓固定 另一块管板相对于壳体自由移动→ t 0
原防壳程流体短路
②管心距:保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和刚度 影响因素有: 结构紧凑性 / 传热效果 / 清洗难易 取值: t≥1.25d0 (保证管桥强度和清洗通道) 表6-1 常用换热管中心距/mm 换热管外径 do 换热管中心距
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过程设备设计
(5)釜式重沸器: 图6-13(f) 结构: 管束可以浮头式，U形管，固定管板式 / 壳体上部 设置一个蒸发空间 特点: 根据管束形式而定
蒸发空间
(f)
管束可以为浮头式、U形管式和固定管板式结构
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过程设备设计
二、结构设计
管程—与管束中流体相通的空间 壳程—换热管外面流体及相通空间
②管内流速: 使管内流体→达湍流, 提高传热效果 通常液体v=0.3～2m/s 气体v=8～25m/s ③结构尺寸: a.外径×壁厚 φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管
φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管 b.标准管长: 1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m
注意: 考虑d、l→对换热器造价的影响。 如有可能，应选取多个d和l进行方案比较， 以确定最佳参数。
1 2 1 2 3 4 1 4
4
2 3 1 2 4 3 2 5 1 6 3 4
6
2 1 3 4 6 5
流向
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⑤分程隔板与管板的连接形式:
隔板密封面通常10mm;
对卧式换热器:设置φ6mm的排液孔,
其位置按具体情况而定
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⑵换热管
p 金属 : 碳钢/低合金钢/不锈钢/铜/钛 选 ①材料: 据流体 t 管材 非金属:石墨/陶瓷/聚四氟乙烯 腐蚀性
第六章 换热设备
6.1 6.2 概述 管壳式换热器
过程设备设计
6.3
6.4
余热锅炉
传热强化技术
1
6.2
管壳式换热器
特点：结构坚固，弹性大，可靠性高，使用范围广， 使用经验丰富→仍占主导地位。
一、结构型式： 1.
总 体 结 构
壳体 主体 封头 管板 管束 分程隔板 提高管程流体传热效果 折流板 使壳程流体 v 提高传热效果且支承管束 拉杆、定距管 固定折流板和支承板 附件 支座 膨胀节 降低 t (挠性构件) 接管 2 检查孔
浮头端
浮头端可自由伸缩，无热应力
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特点: 管壳间不产生σ△t / 管束可自由抽出，便于清洗管 内外及拆修 / 相对填料函式能在较高的工作压力和 浓度下工作。 缺点: 结构复杂 / 金属消耗量大 / 造价高（比固定式高约20%） / 在浮头处发生内漏无法检查 适用: 管、壳Δt↑ / 介质易结垢需清洗的场合