列管式换热器结构设计
说明列管式换热器的基本结构。
说明列管式换热器的基本结构。
列管式换热器是一种常用的换热设备，用于在两种流体之间进行热交换。
它包括一个装有若干列相互平行的管子的管壳，流体在这些管子内循环。
列管式换热器的基本结构如下：
1. 管壳：这是换热器的外壳，用于安装管子和支撑结构。
2. 管子：管子是换热器的核心部分，流体在管子内进行循环。
管子可以是圆
管或扁平管，也可以是其他形状。
3. 传热介质：传热介质是换热器中的流体，负责在两种流体之间进行热交换。
传热介质可以是水、油或其他流体。
4. 进出口：进出口是换热器的流体进出的地方，一般分别为两个端口。
5. 内外网：内网和外网是换热器的两个部分，分别装有流体。
内网的流体为
传热介质，外网的流体为要进行热交换的流体。
6. 支撑结构：支撑结构是换热器的辅助部分，起到支撑作用。
支撑结构可以
是支撑架、支脚或其他形式。
总的来说，列管式换热器是一种常用的换热设备，它由管壳、管子、传热介质、进出口、内外网和支撑结构等部分组成。
列管式换热器可以用于在两种流体之间进行热交换，并且具有较高的换热效率。
它的结构简单，易于操作和维护，因此在工业、建筑、交通等领域广泛应用。
钢制列管式固定管板换热器结构设计手册
钢制列管式固定管板换热器结构设计手册钢制列管式固定管板换热器是一种常用于工业领域的换热设备，其结构设计对于提高换热效率、保障设备安全运行至关重要。
本文将介绍钢制列管式固定管板换热器的结构设计手册的相关参考内容。
1. 设计基础要求：- 换热器用途和换热工质- 设计温度和压力范围- 换热量要求- 设计使用年限和设备可靠性要求- 设备安装场地和空间限制- 其他特殊要求2. 结构设计参数：- 选用的材料及其特性，包括管束材质、管板材质、壳体材质等- 设计温度和压力- 设备尺寸，包括壳体直径、管板尺寸、管束排列方式等- 固定方式，包括支撑脚、支撑架、法兰连接等- 管束层数和间距- 管板孔径和布置方式- 密封方式，包括管束端面密封、管板与壳体密封等3. 结构设计计算：- 壳体结构计算，包括壳体强度、刚度和稳定性的计算- 管板结构计算，包括管板的强度和刚度计算- 法兰连接的设计计算，包括法兰的选用、垫片的选择和紧固件的确定- 管束计算，包括管束的换热面积、水力直径和流体阻力的计算- 管束与管板的连接方式，包括焊接、胀接等的设计计算4. 结构设计图纸：- 设备的总装图，包括壳体、管板、支撑架的布置- 管束图纸，包括管束的排列方式、管束间距和管束尺寸等 - 管板图纸，包括管板孔径和布置的尺寸5. 结构设计技术要点：- 管板与壳体之间的密封设计，包括选用合适的密封材料和密封方式- 管束的固定方式，包括管束支撑架的设计和管束端部与管板的固定- 设备的排污和排气设计，以确保设备的正常运行和使用- 设备的检修和维护设计，包括与其他设备的连接和维护通道的设置以上所提到的内容是钢制列管式固定管板换热器结构设计手册中的一些相关参考内容。
在实际设计过程中，需要根据具体的应用要求和实际情况进行细化和调整。
同时需要参考相应的设计规范和标准，以确保设备的安全性、可靠性和经济性。
列管式换热器的基本结构
列管式换热器的基本结构下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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列管式换热器设计
列管式换热器设计列管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药等行业中。
本文将从列管式换热器的设计原理、设计步骤和设计考虑因素三个方面进行详细介绍。
一、设计原理列管式换热器是通过管内的换热流体和管外的换热流体之间的换热传递来实现热量的传递。
它的基本原理是利用换热流体在管内和管外的对流，通过管壁的传导传热作用，使热量从高温流体传递给低温流体。
二、设计步骤1.确定换热器的使用条件：包括换热流体的性质、入口温度、出口温度等。
2.确定换热器的换热面积：根据换热流体的热负荷和传热系数来计算所需的换热面积。
3.选择管子的尺寸和材料：根据换热流体的性质和流量来选择合适的管子尺寸和材料。
4.确定管子的数量和布置方式：根据换热面积和换热流体的流量来确定管子的数量和布置方式，一般采用多行多列的方式。
5.设计管束的尺寸：根据换热面积和管子的数量来确定管束的尺寸，包括管束的直径、长度和布置方式等。
6.计算换热器的传热系数：根据换热面积、流体的性质和传热方式来计算换热器的传热系数。
7.计算换热器的压降：根据流体的流量、管束的阻力和流体的性质来计算换热器的压降。
8.进行换热器的热力学计算：包括换热器的热力学效率、有效传热面积和温差效益等。
三、设计考虑因素1.热负荷：根据换热流体的热负荷来确定换热器的换热面积和管子的数量。
2.材料选择：根据换热流体的性质和工艺要求来选择合适的材料，包括管子的材料和管壳的材料。
3.温度差：根据换热流体的温度差来确定管束的数量和换热器的传热系数。
4.流体压降：根据流体的流量和管束的阻力来计算换热器的压降，并确定合适的管束布置方式和管束的尺寸。
5.清洗和维护：考虑到换热器的清洗和维护，要选择易于清洗和维护的结构设计。
综上所述，列管式换热器的设计是一个复杂的工程，需要考虑多个因素。
设计者需要根据具体的使用条件和要求来确定换热器的换热面积、管子的尺寸和材料、管束的数量和布置方式等。
同时，还需要计算换热器的传热系数、压降和热力学参数等。
化工原理课程设计_列管式换热器
iii 列管式换热器的设计和选用的计算步骤总结
设有流量为mh的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷 却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。由此已知条件可 算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。根据传 热速率基本方程
Q KAtm
当Q和△tm已知时，要求取传热面积A必须知K，则是由传热面积A的大小 和换热器结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已 知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。
冷流体 水 水 水 水 水 气体 水 水 水沸腾 轻油沸腾 重油沸腾
传热系数 K/(W· m² · K-1)
850～1700 340～910 60～280 17～280 1420～4250 30～300 455～1140 60～170 2000～4250 455～1020 140～425
2、平均温度差
Ps ——壳程总阻力损失，
P0
——流过管束的阻力损失，
——流过折流板缺口的阻力损失， Fs-壳程阻力结垢校正系数，对液体可取Fs=1.15， 对气体或可凝蒸汽取Fs=1.0；
Ns-壳程数；
管束阻力损失 折流板缺口阻力损失
NB —— 折流板数目；
NTc——横过管束中心的管子数
对于三角形排列的管束，
③接管尺寸
换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算
Vs--流体的体积流量，m3/s； u --接管中流体的流速，m/s。
流速u的经验值为: 对液体：u=1.5～2 m/s； 对蒸汽：u=20～50 m/s； 对气体：u=(15～20)p/ρ； 式中p为压强，单位为atm ； ρ为气体密度，单位为kg/m3
5、流体出口温度的确定
若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，则不存在 确定流体两端温度的问题。若其中一流体仅已知进口温度，则
列管式换热器的设计
物性数据ρ２＝879 kg/m3
CP2＝1.813 kJ/kg·K
μ2＝4.4×10-4N·S/m2
λ2= =1.384×10-4kW/m·K
2、水蒸汽（下标1表示）的物性数据
定性温度 蒸汽压力200Kpa下的沸点为Ts＝119.6℃
物性数据ρ１＝1.1273 kg/m3
γ１＝2206.4 kJ/kg
蒸汽体积流量V＝Gν＝0.564×0.903＝0.510 m3/s
取蒸汽流速u’＝20 m/s
＝0.180m＝180mm
选用无缝热轧钢管（YB231-64）Φ194×6mm，长200mm。
3、冷凝水排出口
选用水煤气管 即Φ42.25×3.25mm，长100mm。
（七）、校核流体压力降
1、管程总压力降
1、列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的一种换热器，它的结构简单、坚固、容易制造、材料范围广泛，处理能力可以很大，适应性强。但在传热效率、设备紧凑性、单位传热面积的金属消耗量等方面还稍次于其他板式换热器。此次设计所采用的固定管板式换热器是其中最简单的一种。
2、由于水蒸汽的对流传热系数比苯侧的对流传热系数大得多，根据壁温总是趋近于对流传热系数较大的一侧流体的温度实际情况，壁温与流体温度相差无几，因此本次设计不采用热补偿装置。
实际管数n＝NT－NTb－n3＝169－23＝146根，每程73根排列管
实际流速
m/s
与初假设苯的流速u’2=0.55m/s相近，可行。
3、换热器长径比
符合要求（ ）
（五）、校核计算
1、校核总传热系数K值
（1）管内对流传热系数α2
W/m2·℃
（2）管外对流传热系数α1
式中：n为水平管束垂直列上的管数，n＝7；
化工原理课程设计---列管式换热器的设计
化工原理课程设计---列管式换热器的设计列管式换热器是一种常用的换热器类型，其结构简单、传热效率高、维修方便等优点使其在工业生产中得到广泛应用。
该换热器由多个平行排列的管子组成，热流体和冷流体分别流过管内外，通过管壁传递热量，实现热量交换。
根据不同的流体流动方式，列管式换热器又可分为纵向流式和横向流式两种形式。
其中，横向流式换热器传热效率更高，但结构较为复杂，维修难度较大，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
浮头式换热器的特点是管板和壳体之间没有固定连接，只有一个浮头，管束和浮头相连。
浮头可以在壳体内自由移动，以适应管子和壳体的热膨胀。
这种结构适用于温差较大或壳程压力较高的情况。
但是，由于管束和浮头的连接是松散的，因此需要注意防止泄漏。
U型管式换热器：U型管式换热器的管子呈U形，两端分别焊接在管板上，形成一个U型管束。
壳体内的流体从一端进入，从另一端流出，管内的流体也是如此。
这种结构适用于流体腐蚀性较强的情况，因为管子可以很容易地更换。
多管程换热器：多管程换热器是将管束分成多个组，每组管子单独连接到管板上，形成多个管程。
这种结构可以提高传热效率，但也会增加流体阻力。
因此，需要根据具体情况来选择多管程的数量。
总之，列管式换热器是一种广泛应用于化工及酒精生产的换热器。
不同的结构适用于不同的工艺条件，需要根据具体情况来选择合适的换热器。
在使用过程中，需要注意保养和维护，及时清洗和更换损坏的部件，以保证换热器的正常运行。
换热器的一块管板与外壳用法兰连接，另一块管板不与外壳连接，这种结构称为浮头式换热器。
浮头式换热器的优点是管束可以拉出以便清洗，管束的膨胀不受壳体约束，因此在两种介质温差大的情况下，不会因管束与壳体的热膨胀量不同而产生温差应力。
但其缺点是结构复杂，造价高。
填料式换热器的管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也较低。
但壳程内介质有外漏的可能，因此不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
钢制列管式固定管板换热器结构设计手册
钢制列管式固定管板换热器结构设计手册钢制列管式固定管板换热器是一种常见的换热设备，常用于化工、石油、制药等行业中的热交换过程。
下面是钢制列管式固定管板换热器结构设计手册的相关参考内容：一、引言1.1 设计目标：介绍钢制列管式固定管板换热器的设计目标，包括换热效率、压降、耐压能力等。
1.2 设计依据：列出设计所依据的国家标准、行业规范和相关技术要求。
二、钢制列管式固定管板换热器概述2.1 结构类型：介绍钢制列管式固定管板换热器的基本结构和组成部件，包括管束、固定管板、壳体等。
2.2 工作原理：详细描述换热器的工作原理，包括流体流动路径、热交换过程等。
2.3 应用范围：列举钢制列管式固定管板换热器的主要应用领域和工况条件。
三、设计计算3.1 换热器尺寸计算：以给定的换热面积和流体参数为基础，计算换热器的尺寸，包括壳体内径、管束长度等。
3.2 管板和管束的布置：设计管绞口的位置和数量，确定管束在壳体中的布置方式。
3.3 板间支撑：介绍板间支撑的设计原则和布置方式，确保管束的稳定性和承压能力。
3.4 温度和压力设定：根据工作条件和材料的耐受能力，确定换热器的设计温度和设计压力。
四、工艺流程和材料选型4.1 工艺流程：详细描述换热器的制造工艺流程，包括加工、焊接、组装等环节。
4.2 材料选型：介绍换热器壳体、管束、管板等主要部件的材料选型，考虑材料的耐腐蚀性、耐压能力和可焊接性。
五、结构设计5.1 壳体设计：包括壳体的结构类型、材料选型和强度计算等。
5.2 管束设计：确定管束的尺寸、材料选型和支撑方式，以确保管束在工作条件下的稳定性和换热效率。
5.3 固定管板设计：确定固定管板的尺寸、材料选型和布置方式，以保证管束和管板之间的紧密度和承压能力。
5.4 密封设计：考虑换热器在工作过程中的温度和压力变化，设计适当的密封装置，确保换热器的密封性能。
六、安全性分析和性能验收6.1 安全性分析：对换热器在不同工况下的安全性进行分析，包括压力容器强度计算、应力分析等。
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6、支持板 换热器壳程介质有相变时，无需设置折流板； 换热器无支承跨距超过表4-6规定时，应设置支持板； 浮头式换热器浮头端必须设置支持板，支持板可采
用加厚的环板。
三、拉杆、定距管
1、拉杆的结构形式 （1）采用全焊接方法 如图4-9（c）。 （2）拉杆定距管结构 最常见的形式如图4-9 （3）螺纹与焊接相结合如图4-9（a） （4）定距螺栓拉杆如图4-9（e）
平行于传热管的纵向隔板。如图4-2
防止短路的方式： 如图4-3所示： (a)为隔板直接与筒体内壁焊接，但必须考虑 到焊接的可能性；
（b）纵向隔板插入导向槽中；
(c)、(d)分别是单双向条形密封，防止间隙短 路，对于需要将管束经常抽出清洗者，采用此结构。
管板与隔板的连接形式
如图
(a)为隔板与管板焊接， (b)是隔板用螺栓联接在焊于管板的角铁上的可 拆结构.
3、分割流板
在壳体上有对称的两个进口及一个出口时，如图中
J型壳体
二 折流板或支撑板
几种常见的折流板形式见图4-5所示
1、弓形折流板的主要几何参数
弓形折流板引导流体以垂直方向横穿过管束，
能提供高度的湍动和良好的传热，主要几何参数是 切口尺寸h和挡板间距B.
在上述原则下确定的尺寸不是绝对的，应考虑制造、安 装及实际情况进行圆整及调节为适用于工程上尺寸。
2、接管直径的确定
管径的选择取决于：
1）适宜的流速处理量， 2）结构协调， 3）强度要求
在选取时常综合考虑如下几种因素： （1）使接管内的流速为相应管、壳程流速的1.2～ 1.4倍。 （2）在压降允许的条件下，使接管内流速为下值： 管程接管 ρv2〈3300kg/m.s2 壳程接管 ρv2 〈 2200kg/m.s2 （3）管、壳程接管内的流速参考表4-10、 表4-11选 取。
4、折流板厚度
折流板厚度与壳体直径、换热管有无支承长度有关,
其数值不得小于表4-3规定。 5、折流板的管孔 （1）折流板的管孔直径与公差按GB151规定：Ⅰ级换热 器，管孔直径与允许差按表4-4规定；Ⅱ级换热器按表4-
5规定。
（2）管孔中心距
折流板上管孔中心距见表4-7，公差为相邻两孔±0.03，
1、管程分程隔板
管程分程隔板是用来将管内流体分程，一个管程 意味着流体在管内走一次，管程分程隔板装置在管箱
内，根据所需分的程数的不同有不同的组合.
应使各程管子数目大致相等，形式要简单，焊缝 尽量少，密封长度要短，温度不超过28℃左右为宜。
（1）分程隔板结构
分程隔板应采用与封头、管箱短节同等材料，除密封
拉杆的结构形式（图4-9）
2、拉杆直径、数量和尺寸 （1）拉杆直径和数量 按表4-7和表4-8选取
（2）拉杆尺寸
按图4-10和表4-9决定 （3）拉杆布置 应尽量均匀布置在管束要作用：
为防止壳程物料从这些旁路大量短路，在管边缘的
适当位置安装旁路挡板和在分程部位的适当的地方安 装假管或带定距管的拉杆来增大旁路的阻力，迫使物 料通过管束进行换热。
l
4.接管位置最小尺寸 带补强圈 无补强圈
如图
L1≥B/2+（b-4）+C； L1≥ d0/2+（b-4）+C；
管箱接管最小尺寸见图4-17按下式估算： 带补强圈 L2≥B/2+hf+C； 无补强圈 L2≥ d0/2+ hf+C
5、接管法兰的要求： （1）凹凸或榫槽密封面的法兰，密封面向下，一般 应设计成凸面或榫面，其他朝向，则设计成凹面或榫 面。
1、切口高度h按20%（或25%）Di确定后还考虑折流板制造
中，可能产生的管口变形。 2、间距B=（1/5～1）Di之间确定、从最小50mm起按50mm， 100mm，200mm，300mm，450mm，600mm圆整。
3、由工艺条件决定管内流体给热系数αi很小而管外 α0又很大时，这时就没有必要通过减少间距B来提 高壳程的给热系数α0 4、折流板一般应使靠近管板的第一块或最后一块折 流板尽可能靠近壳程进、出口接管，靠近管板的折 流板与管板间距离如图4-7所示:
防冲板的安装形式（图4-15）
五、接管
1、接管的一般要求： （1）接管不应凸出壳体内表面
（2）接管应尽量沿径向或轴向布置
（3）设计温度在3000C以上时， （4）用整体法兰。对利用接管仍不能放气和排液，应设置 放气口 （5）操作允许时，接管与外部管线的连接也可采用焊接。
（6）必要时可设置温度计接口、压力表及液面计接口。
2、弓形折流板排列方式确定 （1）水平切口（图a、b，缺口上下布置） （2）垂直切口（图c，缺口左右布置） （3）倾斜切口（图4-5a，缺口倾斜布置） （4）双弓形缺口与双弓形板交替（图4-5b）
3、折流板与壳程间隙
折留板与壳程间隙依据制造安装调节，在保证顺利装
入的前提下，越小越好，一般浮头式和U型管式换热器 可允许比固定管板式大1mm，折流板外圆直径和下偏差 见表4-2。
第三章 列管换热器结构设计
目录 第一节 列管式换热器零部件的工艺结构设计 第二节 列管式换热器机械结构设计 第三节 其他结构设计 第四节 列管式换热器机械设计
第五节 设计示例
第一节 列管式换热器零部件的工艺结构设计
一、分程隔板
在换热器中，要提高流体的给热系数，常采用
隔板来增加程数以提高流体速度。
2、防冲板
（1）防冲板的用途及其设置条件 用途： 为了防止壳程物料进口流体对换热管表面的直接冲刷， 引起侵蚀及振动。
设置条件：
对有腐蚀或磨蚀的气体和蒸汽应设置防冲板。 对于流体物料，当其值超过下列值，设置防冲板。 ① 非腐蚀、非磨蚀的单相流体ρv2>2230kg/m.s2 ② 其他流体、包括沸点下的流体，其中 ρv2>740kg/m.s2
面外，应满焊于管箱上。设计时要求管箱隔板的密封面与 管箱法兰密封面，管板密封面与分程槽面必须处于同一基
准面。
（2）分程隔板厚度及有关尺寸 当承受脉动流体或隔板压差很大时，隔板的厚度应适 当增厚,当厚度大于10mm的分程隔板，在距端部15mm处开 始削成楔形，使端部保持10mm。
2、纵向隔板
在壳侧介质流量较小的情况下，在壳程内安装一