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固定管板式换热器的结构设计摘要换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。
换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。
其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。
固定管板式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。
这类换热器具有结构简单、紧凑、可靠性高、适应性广的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。
固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。
固定管板式换热器主要由壳体、换热管束、管板、前端管箱（又称顶盖或封头）和后端结构等部件组成。
管束安装在壳体内，两端固定在管板上。
管箱和后端结构分别与壳体两端的法兰用螺栓相连，检修或清洗时便于拆卸。
换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修清理方便等等。
一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生，要求在设计时精心考虑各种问题.准确的热力设计和计算，还要进行强度校核和符合要求的工艺制造水平。
关键词：换热器；固定管板式换热器；结构；设计The Structural Design of Fixed Tube Plate Heat ExchangerAuthor : Chen Hui -juanTutor : Li HuiAbstractHeat exchanger is one of the most important equipments which is used in the fields of chemical, oil, power, metallurgy, transportation, national defense industry. Its right setting and the improvements of performance play an important role in the rationality o technology, economy, energy utilization and saving, which has a very important impact on the national economy.The type of heat exchanger is various, the different use occasions and the purpose is are commonly used for the tube shell type structure, because of its simple structure, low cost and wide selection, easy to clean, strong adaptability, themost widely used in various industry departments.Fixed tube plate heat exchanger is a kind of typical structure of tube and shell heat exchanger, also is a kind of heat exchanger is applied more widely. This kind of heat exchanger has simple and compact structure, high reliability, the characteristics of wide adaptability, and the production of low cost, wide range of selection of materials, heat exchange surface cleaning more convenient. Fixed tube plate heat exchanger can operate under high pressure and temperature, therefore, the heat exchanger in high temperature and high pressure and large in its possession of absolute advantage. Fixed tube plate heat exchanger is mainly composed of shell, heat exchange tube bundle, tube plate, the front tube box (also known as the roof or head) and the back-end structure parts. Tube bundle is installed on both ends of casing, which is fixed on the tube plate. Tube box and the back-end respectively connected to theflange bolts at the ends of the shell structure, maintenance or cleaning for easy disassembly. The merits of the heat exchanger design ultimately depends on whether applicable, economic, safe, flexible and reliable running, convenient maintenance cleaning, etc. A high heat transfer efficiency, compact, low cost, safe and reliable production of heat exchanger, requires carefully considered in the design of all sorts of problems. The accurate thermal design and calculation, but also for intensity and conform to the requirement of process manufacturing level.Keywords: Heat exchanger,Fixed tube plate heat exchanger, Structure,Design目录1 绪论.......................................... 错误!未定义书签。
换热器的结构管壳式换热器就是具有换热管和壳体的一种换热设备，换热管与管板连接，再用壳体固定。
按其结构型式，主要分为：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器、方形壳体翅片管换热器等。
详细结构如下：固定管板式换热器：固定管板式换热器结构如上图所示，换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。
换热管可为光管或低翅管。
其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。
其缺点是壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不能走壳程。
壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时，可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力浮头式换热器浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。
壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。
浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。
这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。
浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况, 所以装配时一定要注意密封性能U形管式换热器上图为双壳程U形管式换热器。
U形管式换热器是将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。
由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。
因U形管式换热器仅有一块管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清洁且不易结垢。
U形管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。
壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程（如图中所示）。
填料函式换热器上图为填料函式双管程双壳程换热器，填料函式换热器的换热管束可以自由滑动，壳侧介质靠填料密封。
对于一些壳体与管束温差较大，腐蚀严重而需经常更换管束的换热器，可采用填料函式换热器。
管板式换热器结构分析及改进张学青(广东省博罗九能高新技术工程有限公司，广东博罗516100)工程技术睛蜀本文概括地介绍了管板式换热器的结构及其特点。
根据分析研究结果，在原换热器结构设计的基础上，通过分析原来管扳式换热器的优缺点．合理的提出了采用减少管板厚度、在管板兼法兰和壳体问增加筋板等措施，陇进设计了换热器。
对该换热器重新进行分析和枝核，该设计完全满足要求，并可以将其应用于工程实际中。
瞎键词管栖武缺热器；结构分析；改进设计换热器是一种实现物科之间热量传递的节能工艺设备，在炼油、化工装置中换热器占总数量的40％左右，占总投资的35-450／0。
近年来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。
换热设备是合理利用与节约现有能源、开发新能源的关键设备。
当今世界，现有能源以石由、天然气等为主，其储量难以满足工业及人们生活日益增长的需要。
从上个世纪七十年代能源危机开始，如何合理利用现有能源及开发新能源己成为世界性的研究课题。
在生产中大部分燃烧释放的能量是通过换热设备传递的，换热器的合理设计、性能改善将直接关系着现有能源的合理利用。
同时，可供开发的新能源如核能、太阳能、地热能等，要提供给工业及生活使用，需要大量符合使用要求的各式换热器。
1管板式换热器结构分析及其特点1．1管板式换热器的基本结构管壳式换热器主要包括固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式等结构。
根据介质的种类、压力、温度、污垢，以及管板与壳体的连接方式、换热管的形式与传热条件、造价和维修检查情况等，结合各种结构形式的特点选择、设计和制造各种管板式换热器。
管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。
管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板E，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在—起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。
换热器管子和管板焊接接头浅见分析史建涛(江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院,江苏苏州215128)摘要:通过对管板换热器设计参数、介质特性、使用环境以及承载情况的分析研究,比较不同焊缝接头形式以及焊接工艺过程的选择对最终焊接质量的影响,同时阐述了合理的焊缝检验工艺对于确保在焊接前、焊接过程中以及焊接完成之后保证焊接质量的重要意义,总结出管板换热器管子和管板焊接接头在制造过程中的关键控制点。
关键词:管板换热器;焊接接头;焊接质量;焊接检验工艺管板换热器是利用传热原理,通过对冷、热物料与被加热或冷却的介质进行逆向流动,即热交换,从而达到物料被冷却或加热作用[1]。
由于其结构简单,制造成本低,能得到较小的壳体直径,管程可分成多样,壳程也可用纵向隔板分成多程,规格范围广,可用作蒸发器、加热器、冷凝器和冷却器等,在工程中应用十分广泛。
作者在参与某德国U公司石化项目过程中,有幸作为现场监造到广东省茂名重力石化机械制造厂进行制造过程的质量监检。
由于此项目合同中要求设计由德国公司负责,图纸细化则由CPM(重力石化机械制造厂简称)完成,且CPM负责全程的制造质量,而且该德国公司此次采购的主要设备为管板式换热器, 设计中采用了德国公司的企业标准,因此对于制造厂而言,要准确理解德国公司的企业标准,并且利用现有的设备及人员完成不同于国标要求的石化设备相应难度加大。
而在管板换热器的制造过程中,换热管与管板的连接是整个制造过程中的关键环节。
1 管子-管板连接型式换热管与管板的连接方式有胀接、焊接、胀焊并用等型式。
常用的工艺制造方法有强度胀接、贴胀、强度焊以及密封焊。
强度胀接指为保证换热管与管板连接的密封性能以及抗拉脱强度的胀接;贴胀指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接;强度焊指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的焊接; 密封焊指保证换热管与管板连接密封性能的焊接[2]。
目前对常规的换热管通常采用“贴胀+强度焊”的模式;而重要的或使用条件苛刻的换热器则要求采用“强度胀+密封焊”的模式。
双管板换热器的结构设计双管板换热器在工业生产中普遍使用，做好其结构设计尤为重要。
本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，详细概述了双管板换热器的应用场合、结构和内外管板计算要点及内外管板间距的计算，并总结了设计中需要注意的问题，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
标签：双管板换热器；结构；设计要点引言在工业生产中，实现物料之间热量交换的节能设备统称为换热器，它广泛应用于国民经济的各个领域。
在生产中为了防止腐蚀和污染，以及满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，通常采用双管板换热器来解决。
而由于双管板换热器与一般的换热器相比结构较为复杂，因此在设计过程中各细节必须充分考虑，产品质量才能得到有效的保证。
1 应用场合双管板换热器分为整体式双管板、连接式双管板、分离式双管板3种形式。
双管板换热器主要用于当两程之间的物料相混后，将会产生严重后果，一般用于下列情况：（1）产生严重腐蚀；（2）使极毒流体波及到大面积的场合；（3）发生燃烧或爆炸；（4）产生聚脂状物质或聚合物，形成设备污垢；（5）使催化剂中毒，或使化学反应停止或反向进行，以致减少产量；（6）使产品不纯。
在这些情况下，尽管双管板换热器比普通单管板换热器投资费用大，为了确保安全，还是应考虑在管子两端或一端采用双管板的换热器，以防止壳程流体与管程流体之间的泄漏。
2 双管板换热器的结构所谓双管板换热器就是在换热器一端或两端设有一定间隙的双管板且两块双管板间用一段筒节相连。
最常见的结构示意图如图1所示。
隔离腔用于封闭相邻的内管板与外管板之间漏出的气（液）体，防止有毒气（液）体的外溢。
隔离腔最高和最低处需分别设置放空口和排净口，用于及时导出渗漏气（液）体。
换热器与管板的连接，通常外管板与换热管采用强度焊加贴胀，内管板与换热管采用强度胀接。
外管板采用强度焊加贴胀的目的是通过焊接结构来保证换热管与管板连接的密封性能以及抗拉脱强度，通过贴胀来消除换热管与管孔之间间隙。
钎焊式板式换热器钎焊式板式换热器（Brazed Plate Heat Exchanger, BPHE）是一种高效、紧凑和轻便的换热设备，在多个行业中被广泛应用。
它通过利用板与板之间的焊接且密封的接触，实现热量的传递和交换。
本文将详细介绍钎焊式板式换热器的工作原理、结构特点、应用领域以及优势。
一、工作原理钎焊式板式换热器的工作原理主要基于换热板之间的传热机制。
设备由许多平行排列的薄板组成，这些板之间靠钎焊工艺连接起来。
热交换液通过一侧的流道流动，而冷却液则通过另一侧的流道流动。
当两种液体在板的接触点相遇时，热量从高温液体通过板传递给低温液体，完成了热量的传递和交换。
二、结构特点1. 紧凑型设计：钎焊式板式换热器采用紧凑型设计，使得它占据的空间非常小，适用于有限空间的场合。
相比传统的换热设备，它的体积和重量更轻，更易于安装和维护。
2. 高效传热：由于板和板之间的焊接接触，可以实现更高的传热效率。
钎焊式板式换热器具有较高的热传导率和较低的热阻，从而提高了换热器的能效。
3. 强大的耐压性能：通过钎焊工艺连接的板式换热器具有强大的耐压能力，能够承受高压力和高温环境下的工作。
4. 可拆卸和可清洗的结构：钎焊式板式换热器的结构使得它非常容易拆卸和清洗。
这对于长期使用和维护非常重要，可以确保设备的正常运行。
三、应用领域钎焊式板式换热器在众多领域中都有广泛的应用。
它们常常被用于以下场合：1. 制冷与空调系统：用于冷却或加热制冷剂，实现冷热传递和温度控制。
2. 工业生产过程中的热能回收：用于回收污水、废气等中的热能，提高能源利用效率。
3. 化工工艺中的热量传递：可以在化工过程中实现热量的转移和控制，提高生产效率和产品质量。
4. 太阳能热水系统：用于实现太阳能收集器和储水器之间的热量传递和转换。
5. 锅炉和热水供应系统：用于加热水和提供热能，实现舒适的生活环境。
四、优势1. 高效节能：钎焊式板式换热器的高效传热性能可以显著提高换热效率，从而节省能源和减少运行成本。
固定管板式换热器的结构设计摘要换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。
换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。
其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。
固定管板式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。
这类换热器具有结构简单、紧凑、可靠性高、适应性广的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。
固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。
固定管板式换热器主要由壳体、换热管束、管板、前端管箱（又称顶盖或封头）和后端结构等部件组成。
管束安装在壳体内，两端固定在管板上。
管箱和后端结构分别与壳体两端的法兰用螺栓相连，检修或清洗时便于拆卸。
换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修清理方便等等。
一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生，要求在设计时精心考虑各种问题.准确的热力设计和计算，还要进行强度校核和符合要求的工艺制造水平。
关键词：换热器；固定管板式换热器；结构；设计The Structural Design of Fixed Tube Plate Heat ExchangerAuthor : Chen Hui -juanTutor : Li HuiAbstractHeat exchanger is one of the most important equipments which is used in the fields of chemical, oil, power, metallurgy, transportation, national defense industry. Its right setting and the improvements of performance play an important role in the rationality o technology, economy, energy utilization and saving, which has a very important impact on the national economy.The type of heat exchanger is various, the different use occasions and the purpose is are commonly used for the tube shell type structure, because of its simple structure, low cost and wide selection, easy to clean, strong adaptability, themost widely used in various industry departments.Fixed tube plate heat exchanger is a kind of typical structure of tube and shell heat exchanger, also is a kind of heat exchanger is applied more widely. This kind of heat exchanger has simple and compact structure, high reliability, the characteristics of wide adaptability, and the production of low cost, wide range of selection of materials, heat exchange surface cleaning more convenient. Fixed tube plate heat exchanger can operate under high pressure and temperature, therefore, the heat exchanger in high temperature and high pressure and large in its possession of absolute advantage. Fixed tube plate heat exchanger is mainly composed of shell, heat exchange tube bundle, tube plate, the front tube box (also known as the roof or head) and the back-end structure parts. Tube bundle is installed on both ends of casing, which is fixed on the tube plate. Tube box and the back-end respectively connected to theflange bolts at the ends of the shell structure, maintenance or cleaning for easy disassembly. The merits of the heat exchanger design ultimately depends on whether applicable, economic, safe, flexible and reliable running, convenient maintenance cleaning, etc. A high heat transfer efficiency, compact, low cost, safe and reliable production of heat exchanger, requires carefully considered in the design of all sorts of problems. The accurate thermal design and calculation, but also for intensity and conform to the requirement of process manufacturing level.Keywords: Heat exchanger,Fixed tube plate heat exchanger, Structure,Design目录1 绪论.......................................... 错误!未定义书签。
列管式换热器管板接头焊接工艺改进列管式换热器是乙炔法生产聚氯乙烯旳关键设备，其中旳管子-管板接头在支行中由于应力和介质腐蚀旳共同作用，导致接头破损失效，阻碍了正常生产，针对这一问题，对结构设计和制造工艺、焊接工艺诸方面，进行了相应旳改进。
1换热器差不多结构及工况条件列管式换热器旳材质为16MnR，外形尺寸为φ2400mm*3000mm；换热管为φ57mm*3.5mm。
换热器壳体内装三块折流板，分上下两层冷却。
冷却介质软水，温度为90～100℃，工作压力为0.294MPa左右，管内介质为氯气、乙烯氯化氢，管内压力0.049MPa，温度为180～220℃。
2管板接头及其破损分析列管式换热器管子-连接通常采纳胀管方法或焊接方法，有旳设备只采取用机械胀管或液压胀管方法。
机械胀管方法易使胀接不匀，一旦管子-管板连接失效，再用胀管来修复就十分困难。
液压胀管时，换热管不容易产生“过胀”，也可不能产生“窜动”，因此连接区内应力分布均匀。
连接旳可靠性较机械胀接要好。
液压胀接对加工精度要求严格。
关于密布旳接头，要保证100%胀接成功，也有一定旳困难，假如失效，再胀接修复也较为因难。
管子-管板焊接连接是稳妥而可靠旳工艺方法。
焊接时焊缝不易出现裂纹、气孔及夹渣等缺陷，接头具有足够旳强度、塑性和良好旳密封性、耐蚀性，通常出现失效几率专门小。
因此，焊接方法在管子-管板制造中得到广泛应用。
采纳管子-管板以胀管工艺和焊接新工艺，使接头性能更加可靠。
3结构设计改进通常根椐材质、制造工艺及产品旳技术条件，管子-管板连接选用不同旳接头形式。
常用旳接头形式见图1：当管板比较薄时，多采纳1a形式，连接焊缝呈环状；当管板较厚板时，采纳1b形式，连接焊缝呈环形角焊缝；而关于厚板及导热较好旳铝、铜及其合金管子-管板，那么多采纳1c形式。
本换热器管采纳b形式接头。
在满足产品技术条件前提下，选用了手工电弧焊方法。
严格操纵装配尺寸及焊角尺寸。
4管子-管板接头焊接工艺〔1〕管孔加工：依照GB151规定进行，确保管孔加工尺寸旳公差与精度；〔2〕折流板与管板组装：先将折流板与管板固在一起进行加工，再将它们拆开。
