管壳式换热器课件
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第十七章管壳式换热器(shellandtubeheatexchange)本章重点讲解内容:(1)熟悉管壳式换热器的整体结构及其类型;(2)熟悉主要零部件的作用及适用场合;(3)熟悉膨胀节的功能及其设置条件。
第一节总体结构管壳式换热器又称列管式换热器,是一种通用的标准换热设备。
它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点,应用最为广泛,在换热设备中占据主导地位。
管壳式换热器是把换热管束与管板连接后,再用筒体与管箱包起来,形成两个独立的空间。
管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程(tube-side);管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程(shell-side)。
一种流体在管内流动,而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过,为了保证壳程流体能够横向流过管束,以形成较高的传热速率,在外壳上装有许多挡板。
以下结合不同类型的管壳式换热器介绍其相应的总体结构。
1、固定管板换热器其由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。
结构特点为:两块管板分别焊于壳体的两端,管束两端固定在管板上。
换热管束可做成单程、双程或多程。
它适用于壳体与管子温差小的场合。
图1固定管板换热器结构示意图优点:结构简单、紧凑。
在相同的壳体直径内,排管数最多,旁路最少;每根换热管都可以进行更换,且管内清洗方便。
缺点:壳程不能进行机械清洗;当换热管与壳体的温差较大(大于50°C)时产生温差应力,需在壳体上设置膨胀节,因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。
固定管板式换热器适用于壳方流体清洁且不易结垢,两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。
2、浮头式换热器浮头式换热器适用于壳体和管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。
结构特点是两端管板之一不与壳体固定连接,可在壳体内沿轴向自由伸缩,称为浮头。
图2浮头式换热器结构示意图优点:当换热管与壳体有温差存在,壳体或换热管膨胀时,互不约束,不会产生温差应力;管束可从壳体内抽出,便于管内和管间的清洗。
GB151-1999 管壳式换热器GBl51―1999《管壳式换热器》规定了管壳式换热器在设计、制造、检验要求。
1 GBl51适用范围1.1 适用参数GBl51规定了标准的适用参数范围见表1.1。
表中同时列出了国外常用管壳式换热器的标准。
表1.1 适用参数范围标准DN (mm) PN (MPa) DN·PN 注GB 151 ≤2600 ≤35 ≤17500 (1)TEMA ≤2540(100”)≤20.684(3000psi)≤17500(100000)(2)ASMEⅧⅠ没有具体参数规定,主要提供了U型和固定管板的设计计算规则。
UHX篇API660ISO 16812 没有具体参数规定,体现用户对换热器的要求。
(1)GB 151中1.2:超出上述参数范围的换热器也可参照本标准进行设计与制造。
(2)TEMARCB-1.11 规定这些参数的意图是限定壳壁最厚约为3(76mm)、双头螺栓的最大直径为4″(102mm)。
是对换热器制造商的要求。
(3)上述各标准,均适用于固定、U形、浮头、填函式换热器。
(4)TEMA将换热器按使用场所分为三级,“R”---用于石油及一般工艺过程的严格要求场合;“C”---用于工业及一般工艺过程的中等要求场合;“B”---用于化工过程场合标准限定最大设计参数范围是为了避免过于笨重的、结构上的不合理设计。
对于超出上述参数范围的换热器,特别是工程中可能遇到的中、低压大直径(超过DN2600mm)换热器,作为设备整体在结构尺寸合理设计的前提下完全可以应用标准给出的设计原则。
对于管壳式换热器的关键零部件管板的设计计算,GB 151对管板进行了尽可能详尽的力学分析,从本质上讲可以认为就是一种分析设计方法,只是为了能够利用图表公式进行计算在公式推导过程中作了某些简化和结构参数的限定,完全可以用于更大设计参数的管板设计。
仅对管板等个别零部件进行应力分析计算并不等于对换热器进行“应力分析设计”。
GB151-1999 管壳式换热器GBl51―1999《管壳式换热器》规定了管壳式换热器在设计、制造、检验要求。
1 GBl51适用范围1.1 适用参数GBl51规定了标准的适用参数范围见表1.1。
表中同时列出了国外常用管壳式换热器的标准。
表1.1 适用参数范围标准DN (mm) PN (MPa) DN·PN 注GB 151 ≤2600 ≤35 ≤17500 (1)TEMA ≤2540(100”)≤20.684(3000psi)≤17500(100000)(2)ASMEⅧⅠ没有具体参数规定,主要提供了U型和固定管板的设计计算规则。
UHX篇API660ISO 16812 没有具体参数规定,体现用户对换热器的要求。
(1)GB 151中1.2:超出上述参数范围的换热器也可参照本标准进行设计与制造。
(2)TEMARCB-1.11 规定这些参数的意图是限定壳壁最厚约为3(76mm)、双头螺栓的最大直径为4″(102mm)。
是对换热器制造商的要求。
(3)上述各标准,均适用于固定、U形、浮头、填函式换热器。
(4)TEMA将换热器按使用场所分为三级,“R”---用于石油及一般工艺过程的严格要求场合;“C”---用于工业及一般工艺过程的中等要求场合;“B”---用于化工过程场合标准限定最大设计参数范围是为了避免过于笨重的、结构上的不合理设计。
对于超出上述参数范围的换热器,特别是工程中可能遇到的中、低压大直径(超过DN2600mm)换热器,作为设备整体在结构尺寸合理设计的前提下完全可以应用标准给出的设计原则。
对于管壳式换热器的关键零部件管板的设计计算,GB 151对管板进行了尽可能详尽的力学分析,从本质上讲可以认为就是一种分析设计方法,只是为了能够利用图表公式进行计算在公式推导过程中作了某些简化和结构参数的限定,完全可以用于更大设计参数的管板设计。
仅对管板等个别零部件进行应力分析计算并不等于对换热器进行“应力分析设计”。