管壳式换热器内部结构

xxxxxxx化学工程学院化工专业 课程设计成绩卧室容器设计0.075:1Ⅰ2019670000000鞍座Ⅱ6000.4750.70.530.77400220180370400400400400变换气半水煤气Q245R10.85110545000.670.97偏差为接管法兰标准abcdPN10 DN150 HG/T 20592密封面型式变换气进口平面平面平面平面PN10 DN150 HG/T 20592变换气出口PN10 DN125 HG/T 20592PN10 DN125 HG/T 20592半水煤气进口半水煤气出口2Q245R2Q245R2 Q245R拉杆Ø1062022022Q245R228888Q345R缠绕垫片2右管板δ=4492664312022026.32Q245R3030abcd2821.37000000000000

月　中国化工贸易　

Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｅｍｉ￣ａ１］＇ｌａｄｅ　迭备　

管壳式换热器的工作原理及结构　

王晶晶　

（大庆炼化公司炼油二厂加氢改质车间车间）　

随着科技高速发展的今天，换热器已广泛应用国内各个生产领域，　

换热器跟人们生活息息相关。换热器顾名思义就是用来热交换的机械　

设备。换热器是一种非常重要的换热设备，能够把热量从一种介质传　

递给另一种介质，在各种工业领域中有很广泛的应用。尤其在化工、　

能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。换热器能够充分　

利用工业的二次能源，并且能够实现余热回收和节能。换热器分为很　

多类型，管壳式换热器是很普遍的一种。管壳式换热器的传热强化技　

术主要包括管程和壳程的传热强化研究。本文对管壳式换热器的原理　

进行简单介绍。　

一、管壳式换热器的工作原理　

管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热　

流体之间通过管壁进行换热的换热器。管壳式换热器作为一种传统的　

标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装　

置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝　

对优势。通常的工作压力可达４兆帕，工作温度在２００℃以下，在个　

别情况下还可达到更高的压力和温度。一般壳体直径在１８００毫米以　

下，管子长度在９米以下，在个别情况下也有更大或更长的。　

工作原理和结构图ｌ【固定管板式换热器】为固定管板式换热器的　

构造。Ａ流体从接管１流入壳体内，通过管间从接管２流出。Ｂ流体　

从接管３流入，通过管内从接管４流出。如果Ａ流体的温度高于Ｂ流　

体，热量便通过管壁由Ａ流体传递给Ｂ流体；反之，则通过管壁由Ｂ　

流体传递给Ａ流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通　

过壳程的流体称为壳程流体（Ａ流体）。管子和管箱以内的区域称为管　

程，通过管程的流体称为管程流体（Ｂ流体）。管壳式换热器主要由管箱、　

管板、管子、壳体和折流板等构成。通常壳体为圆筒形；管子为直管或　

Ｕ形管。为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管　

２００２年第２３卷第５期　化学工业与工程技术　・　３９　・　

管壳式换热器的结构设计　

唐淑萍　

（南化公司催化剂厂．江苏南京　２１００４８）　

［摘要］主要介绍了管壳式换热器的结构设计情况。　

［关键词］换热器；结构设计；管板；强度　［中图分类号］　Ｉ＇ＱＯ５１．５　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００６—７９０６（２００２）０５—００３９－－０３　

在换热设备中，应用最广泛的是管壳式换热器，　

它具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适用性较　

强，处理能力大，能承受高温和高压等特点。管壳式　

换热器的结构设计，必须考虑诸多因素，如：材料、压　

力、温度、壁温差、结垢情况、流体性质以及检修与清　

理等。在工程设计中，要按其特定的条件进行设计，　

以满足工艺上的要求。　

１　管壳式换热器的形式及结构　

管壳式换热器的形式大致分为固定管板式、釜　

式浮头式及Ｕ形管式等几种。最常见的是固定管　

板式。该换热器主要由管箱、筒体、管板、列管、折流　

板、拉杆、定距管以及其他附属零部件组成，见图ｌ。　

图ｌ　管壳式换热器的结构形式　、　—　ｐ　．０、＇　、＇　、ｕ‘　’ｌ　ｃ　～　～　ｌ，　．～　’　本文介绍管板及管板与其他部件的连接和折流　

板结构形式。　

１．１　管　板　

１．１．１管板受力分析　

管板是一个被密布的管孔削弱的圆平板，被支　

承在由管束构成的弹性基础上，该平板二侧作用有　

均布载荷。由于管子的端部是刚性固定在管板上，　

当管板受介质压力作用产生弯曲变形时，管束中每　

根管子亦要发生轴向变形，这样管板将受到每根管　

子的弹性反力ｕ　。　

管板、管束及壳体均是刚性连接，壳体管束的热　

变形及由介质压力引起的壳壁伸缩会受到管束和管　

板的约束，从而使管板受到壳体作用的力和力矩。　

当管板兼作法兰时，除管板对法兰有加强作用　

外，法兰力矩反过来使管板产生附加力矩。　

［收稿日期］２００２—０５—２Ｏ　

［作者简介］唐淑萍（１９６５一），女．安徽宿县人．１９８７年毕业于　郑州工学院化工系化工机械专业．工程师。　

课 程 设 计

6104.3吨/年热水的管壳式换热器设计

姓 名 郭宁

院 系 食品工程学院

专 业 热能与动力工程

年 级 热能本1201

学 号 ***********

指导教师 邹欣华

2015年 1月 20 日

目录

绪论................................................................ 1

1设计任务 .......................................................... 1

2换热器设计方案的确定 .............................................. 1

2.1确定流体的流量、压力、温度、热负荷........................... 1

2.2管壳等材料的选择............................................. 1

3换热器热力计算 .................................................... 1

3.1流体物性数据................................................. 1

3.2传热温差..................................................... 2

3.3传热面积..................................................... 2

4换热器结构设计 .................................................... 2

4.1管数和管程数和管束的分程、管子的排列的确定................... 3