固定管板式换热器课程设计教学提纲

一 列管换热器工艺设计

1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数： 选用.5225⨯φ的换热管 则换热管数目：5.737019

.014.35.2110

A 0≈⨯⨯==

d l n p π根 故738=n 根

管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。

2、管子排列方式的选择

（1）采用正三角形排列

（2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm 。

表1.1 常用管心距

管外径/mm 管心距/mm 各程相邻管的管心距/mm

19 25 38 25 32 44 32 40 52 38 48 60

（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。不同的a 值时，可排的管数目见表1.2。具体排列方式如图1，管子总数为779根。

表1.2 排管数目

正六角形的数目a 正三角形排列 六角形对角线上的管数b 六角形内的管数 每个弓形部分的管数

第一列 第二列 第三列 弓形部分的管数

管子总数

1 3 7 7

2 5 19 19

3 7 37 37

4 9 61 61

5 11 91 91

6 13 12

7 127 7 15 169 3 1

8 187 8 17 217 4 24 241

9 19 271 5 30 10

21

301

11 23 397 7 42 439

12 25 469 8 48 517

13 27 547 9 2 66 613

14 29 631 10 5 90 721

15 31 721 11 6 102 823

16 33 817 12 7 114 931

17 35 919 13 8 126 1045

18 37 1027 14 9 138 1165

19 39 1411 15 12 162 1303

20 41 1261 16 13 4 198 1459

21 43 1387 17 14 7 228 1616

22 45 1519 18 15 8 246 1765

23 47 1657 19 16 9 264 1921

图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布

3、壳程选择

壳程的选择：简单起见，采用单壳程。

4、壳体内径的确定

换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。壳体的内径需要圆整成标准尺寸。以400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以50mm为进级档。

对于单管程换热器，壳体内径公式0

b

t+

-

D d

=

~

)3

2(

)1

(

式中，t 为管心距，单位mm ；0d 为传热管外径，单位mm 。 对于正三角形排列 n b 1.1=

将779=n 代入，得到 7.30≈b 取31， 5.7975.2)1(D 0=+-=d b t

结合换热管的排布图稍加圆整可选定mm 800D =

二 列管换热器零部件的工艺机构设计

1、折流板的设计

（1）、折流板切口高度的确定 经验证明，20%的切口最为适宜： 因此可取mm D h 1608002.02.0=⨯== 切口高度h 确定后，还用考虑折流板制造中，可能产生的管控变形而影响换热管的穿入，故应将该尺寸调整到使被切除管孔保留到小于1/2孔位。 验证：08.11)23(=⨯÷t h 不合适，调整为mm h 165=

（2）、确定折流板间距 初步取mm 1605

D B ==

圆整取mm B 200=

板数结合后边甲醇蒸汽进口管的位置，数目取10块

（3）、折流板的排列方式

水平切口用得最普遍，这种排列可造成流体激烈扰动，增大传热系数，甲醇流体也是清洁的，因此本设计采用水平缺口排列方式。

（4）、折流板与壳体间隙的选择

折流板与壳体的间隙依据制造安装条件，在保证顺利的装入前提下，越小越好，以减小壳程中旁路损失。折流板的最小外圆直径和下偏差见表2.1

表2.1 折流板外径/mm

公称直径DN

<400 >300，600≤ >600，900≤ >900，1300≤ >1300，1700≤ >1700，

2000≤ 折流板名义外径 DN2.5 DN3.5 DN4.5 DN6 DN8 DN9 折流板外径允许偏差 -0.5 -0.8 -1.2

根据上表可以选定折流板与壳体内径间的间隙为4.5mm 。

（5）、折流板厚度的确定

折流板厚度与壳体直径、换热管无支撑长度有关，其数值不得小于表2.2的规定。

表2.2折流板厚度

壳体公称直径DN 换热管无支撑长度

300≤

300> 600≤ 600> 900≤ 900>1200≤

1200>1500≤ 1500>

厚度

159-325 4 5 7 10 10 400-700 4 5 6 10 10 12 800-900 5 7 8 10 12 16 1000-1500 6 8 10 12 16 16 1600-2000

10

12

16

20

20

选定折流板的厚度为5mm

(6)、折流板的管孔确定

根据表2.3可得，管孔的直径为8.19φ，允许直径偏差为3.00

+

表2.3换热器折流板管孔尺寸及允许偏差/mm

换热管外径d 或无支撑跨距l 90032≤>l d 或 32900≤>d l 且

折流板管孔直径 8.0+d 4.0+d

管孔允许偏差

3.00

+

2、拉杆、定距管

（1）、拉杆的结构形式的确定

采用拉杆定距管的结构，拉杆一端用螺纹拧入管板，每两块折流板之间的间距用定距管固定，每根拉杆上最后一块折流板与拉杆用两个螺母锁紧固定。 （2）、拉杆直径和数量 按表2.4和表2.5选取。

在保证大于或等于表六所给定的拉杆总截面积的前提下，拉杆的直径和数量可以变动，但其直径不的小于10mm ，数量不少于4根。

表2.4拉杆直径/mm

换热管外径 10 14 19 25 32 38 45 57 拉杆直径 10 12 12 16 16 16 16 16

表2.5拉杆数量

拉杆直径/mm 公称直径DN/mm <400 400≥<700 700≥<900 900≥<1300 1300≥<1500 1500≥<1800 1800

≥<2000

10

4 6 10 12 16 18 24 12

4 4 8 10 12 14 18