浅析管壳式换热器工艺设计

管壳 式换热器就是 指以封 闭在壳 体中管束 的壁面作为传 热面的 间壁 式换 热器， 也 叫做列管式换热器 。具有操作可靠 、 结构 简单 、 清洗 方便 、 生产成本较低 、 易于制造 、 选材范 围广 、 适应性强 、 能适应 高温高 压等特点 ， 是现阶段 在能源 、 石 油、 化工等很 多工业 部门 中应用最广 的 换 热器类 型 当今科学 技术的 日新月异 对换热 器提出了新的要求 ． 使 得管壳式换热器 在应用实践 和设计理念上都 面临一系列 新的机遇 和 挑战 ． 本研究 主要 从管壳式换热 器工艺设计 的原理人手 ． 重点分析 了 管壳式换热器的工艺设 计 、 设计中应注意的问题 以及设计原理 与方法 研究 ． 促使管壳式换热器在 ２ １ 世纪的今天充满 生机 与活力 。 产生一定影响 ．在一定程度上会影响到管壳换热器 的开孔 补强效果 只有在钢材 的厚度负偏差小于 ０ ． ２ ５ ｍｍ．且 不超 过实际厚度 的 ６ ％时 ． 钢材厚度 的负偏差值才可 以省略不计 ‘ ３ － ２ 划类 、 程数 问题 受我国国内配件 实际配套 能力较低 的影 响 ． 现阶段存在 的对于 工 艺性能的结构要求远远不能满足工 艺要求 在进行管壳 换热器 压力 腔 管理过程中 ． 没有 严格按 照每个 压力腔各 自的类 别而分别提 出设计 要 求和制造技术要求 ． 在进行压力 腔类 别划定 时 ． 没有严格 按照压力 腔 的设计压力 以及压力腔 的几 何容积进行 取值 ．使得管 壳换热器在划 类、 管程分程方面存在很 大的问题 １ 管壳式换 热器 的基本概 ３ ＿ ３ 热处理问题 首先 ．在管壳换热器的浮头盖以及管箱 的热处理方面存在 问题 ． １ ． １ 管壳式换热器的概念 管箱 和管箱的 管壳式换热 器是一种在轻 工 、 化工 、 石油 、 能源 、 制药等工业生 产 没有对低合金钢或者碳钢制的焊有分程隔板的浮头盖 、 ／ ３ 圆筒 内径 的管箱进行热处 理工作 。其次 ， 冷 轧的强 中广泛运用的 ． 以封闭在壳体中管柬的壁面作为传热面 的间壁式换 热 侧 向开孔超过 １ 器． 又 叫做列管式换热器 。这种管壳式换热器结构简单 由壳体 、 管板 、 化换热管缺少必要的热处理工作 ．因此不能提高钢管 的耐应力 腐蚀 传热管束 、折流板以及管箱等部件组成 管壳式换热器操作方便 、 可 最后 ．黄铜 等有色金属冷轧 的强化换热 管同样缺少 必要的热处 理工 作。 靠、 适合在高压及高温下使用 ， 是 目前应用最广的一种换热器类型。 ３ ． ４ 标准未 明确的几个问题 １ ． ２ 管壳式换热器的工作原理 管壳换热器设计 中尚存很多标准未明确的问题 。首先 ， 现阶段存 管壳式换 热器 的工 作原理是通过换 热器来完 成液体汽化 成蒸 汽 只是简单 的提供 了几种 或者蒸汽冷凝成液体 、 低温流体加热或者高温流体玲却 等过程中间的 在 的垫 片设计标准 中给 出的常用的垫片性能 ． 不能完全 满足实际的垫 热量传递 ． 管壳式换热器 的壳体 以圆筒形为主 ． 内部装有 管束 ， 并且其 新材料 的垫片系数 以及 比压力数值 以供参考 ． 现存 的 Ａ型和 Ｂ型两种钩圈各 自 存 在优缺点 ． 没 两端 固定在管板上 ， 分 为两 种换热流体 ： 一种 ． 是 管程流体 ， 是 指流体 片设计要求 。其 次 ， 最后 ． 就是在设计压力较高的情况下 ． 标准 中 在管 内流 动： 一种 ． 是壳程流体 ， 是指流体在管外流动 。 与此 同时 ， 壳体 有严格 的使用设计标准 。 内通常装有若干 挡板 ．不仅 可以使流体按规定 路程多次横 向通过管 要求 的换热器 中的浮头法兰和钩 圈外径 已经不 能满足螺柱 直径的不 束， 还 能提 高壳程 流体速度 ， 增 强流体湍流程度 ． 提 高管外流体的传热 断增大 的需求
分 系数 管板上 的散热管通 常分为等边三 角形 或正方形两 种排列方 ４ 管壳换热器 的设计原理与方法研究 式． 前者排列方式使 得散热管之 间彼此排列 紧凑 ． 进而增大 了管外流 １ Ｃ ｏ ｌ ｂ ｕ ｍ２ Ｄ ｏ ｎ ｏ ｈ ｕ ｅ 法 体湍动程度和传 热分 系数 而正 方形排 列方式则 主要适用于易结垢 的 ４． 流体 是以方便清洗 为主 受管壳式 换热器 壳侧 的流动 和传热 过程 比较复 杂的影 响 １ ９ ３ ３ 年Ｃ ｏ ｌ ｂ ｕ ｒ ｎ提出以理想管排数据为基础 的壳侧传 热系数计 算关联式 ． ２ 管壳换热器 的工艺设计 但 是由于换热器 中流体 的传热 与流动 阻力是 同时进 行着的 ． 二者之 间 彼此相互制约 ． 存 在一定 缺陷。 于是 １ ９ ４ ９年 ． Ｄ ｏ ｎ ｏ ｈ ｕ ｅ 对 Ｃ ｏ ｌ ｂ ｕ ｍ 的关 随着科学技术 的不断快速发 展 ． 以及我 国经济 的迅速 发展 ． 越来 在设计计算 中将换热器 中流体 的传 热与流动阻 力作 越多的新工艺 、 新 材料 、 新结 构的各种不 同型式不同种 类的换热器逐 联式进行了修 正 ． 提出 了完整 的管壳 式换热器综 合设计方 法 ， 也被 叫 渐涌现出来 ， 以满足在能源 、 石油 、 化工等很多工业部 门中的应用 。现 为一个整体考虑 ． ｏ ｌ ｂ ｕ ｒ ｎ ２ Ｄ ｏ ｎ 的换热器标 准 ． 建立并 完善了换热器在 做 Ｃ ． ２ Ｋ ｅ ｍ 法 设 计或选型时应满足合理地实现所 规定的工艺条件 ． 使得现有 的管壳 ４ 在Ｃ ｏ ｌ ｂ ｕ ｒ ｎ ２ Ｄ ｏ ｎ ｏ ｈ ｕ ｅ 法 的基础上 ． Ｋ ｅ ｒ ｎ同时将 传热 温度分 布 、 壳 式换热器 的设计 技术更具科 学性 ． 在结 构上安全可靠 ． 在操作上也是 管程流动 、 污垢 及结构等 问题作为一个设计 整体来处理 ． 这种设 便于操作 、 维修和安装 ， 并且在价钱上也符合基本要求 ， 能够得 到广泛 程 ２ 也被称之为 Ｋ ｅ ｒ ｉ ｌ ｌ 法 的应用 。 首先 ， 管壳式换热器一端的管板在壳体内是可以 自由浮动的 ， 计对于管壳式换热器研发很有价值 ．
【 摘 要】 作 为一种传统的标准换热设备 ， 管壳式换热器在能源、 石油、 化工等很 多工业部 门中被 大量使 用， 应 用十分广 泛， 并占 有 一定的主 导地位 。随着工业化的 不断发展和进步 ， 工业装置也逐渐向大型化和高效率化发展 ， 使得 换热器的发展 也不断的大型化 ， 这就 对大型换热器的 产 品质量 、 系统 的经 济性 、 能量利 用效率等工 艺设计方 面的要求越来越严格。本研 究主要 从管壳式换热器工艺设计 的原理入 手， 重点分析 了管 壳式换热器的工艺设计 、 设计 中应注意的 问题 以及设计原理与方法研 究。 【 关键词 】 管壳式换 热器； 工艺设计 ； 注意事项 ； 研究进展
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉ ｆ ￣Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
第０ １ 期
山东 工 业 技 术
２ ０ １ ４ 年
浅析管壳式换热器工艺设计
谢 学坚 （ 佛 山神 威 热交换 器 有 限公 司 。 广东 佛 山 ５ ２ ８ ０ ０ ０ ）