列管式换热器的结构

目 录

一、 设计任务 ........................................................... 2

二、 概述与设计方案简介 ................................................ 3

2.1 概述 ............................................................... 3

2.2设计方案简介 ....................................................... 3

2.2.1 换热器类型的选择............................................ 3

2.2.2流径的选择 ................................................... 5

2.2.3流速的选择 ................................................... 5

2.2.4材质的选择 ................................................... 6

2.2.5管程结构 ..................................................... 6

2.2.6 换热器流体相对流动形式 ..................................... 6

三、工艺及设备设计计算 ................................................... 6

3.1确定设计方案 ....................................................... 7

3.2确定物性数据 ....................................................... 7

列管式换热器的设计

一、概述

在化工、石化、石油炼制等工业生产中，换热器被广泛使用。在一般化工的建设中，换热器约占总投资的11％。在炼油厂的常、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的20%。若按工艺设备重量统计，换热器在石油、化工装置中约占40%左右。

随着化工、石化、炼油工业的迅速发展，各种新型换热器不断出现，一些传统的换热器的结构也在不断改进、更新。今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性，不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。

换热器的类型很多．特点各异，分类方法也不尽相同。苦按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。技其结构类型分，有列管式、板式、螺旋板式、板翅式、板壳式利翅片管式等。若按传热原理和热交换方式分，有直接混合式、蓄热式和间壁式三类，列管式换热器是间壁式换热器的主要类型，也是应用最普遍的一种换热设备。

列管式换热器发展较早，设计资料和技术数据较完整．目前在许多国家中都已有系列化标准产品。虽然在换热效率、紧凑件、材料消耗等方面还不及一些新型换热器，但它具有结构简单、牢固、耐用，适应性强，操作弹性较大，成本较低等优点，因而仍是化工、石化、石油炼制等工业中应用最广泛的换热设备,也是各类换热器的主要类型。

二、列管式换热器的结构、固定及各种性能参数 1．列管式换热器的结构

列管式换热器主要由壳体、换热管束、管板(又称花板)、封头(又称端盖)等部件组成，图1—1为它的基本构型，此式为卧式换热器，除此之外还有立式的。在圆筒形的完体内装有换热管束，管束安装固定在壳体内两端的管板上。封头用螺钉与壳体两端的法兰连接，如需检修或清洗，可将封头盖拆除。

图1—1 列管式换热器的基本结构

冷、热流体在列管式换热器内进行换热时，一种流体在管束与壳体间的环隙内流动，其行程称为壳程；另一种流体在换热管内流动，其行程称为管程。管内流体每通过一次管束称为一个管程。如需要换热器较大传热面积时，则应排列较多的换热管束。为提高管程流体流速，强化传热，可将换热管分为若干组，使流体依次通过每组管子往返多次。流体的这种行程称为多管程。多管程虽有利于提高对流传热系数，但能量损失增加．操作费用增加，传热温度差减小，故管程也不宜过多，以2、4、6程最为多见。换热管束的表面积，即为换热器的传热而积。

列管式换热器的设计

列管式换热器的应用已有很悠久的历史。现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。同时板式换热器也已成为高效、紧凑的换热设备，大量地应用于工业中。为此本章对这两类换热器的工艺设计进行介绍。

列管式换热器的设计资料较完善，已有系列化标准。目前我国列管式换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制管壳式(即列管式)换热器”(GB151)标准执行。

列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。其中以热力设计最为重要。不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投人使用的换热器在检验它是否满足使用要求对，均需进行这方面的工作。

热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。

流动设计主要是计算压降，其目的就是为换热器的辅助设备——例如泵的选择做准备。当然，热力设计和流动设计两者是密切关联的，特别是进行热力计算时常需从流动设计中获取某些参数。

结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸，等等。

在某些情况下还需对换热器的主要零部件——特别是受压部件做应力计算，并校核其强度。对于在高温高压下工作的换热器，更不能忽视这方面的工作。这是保证安全生产的前提。在做强度计算时，应尽量采用国产的标准材料和部件，根据我国压力容器安全技术规定进行计算或校核(该部分内容属设备计算，此处从略)。

列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容：

①根据换热任务和有关要求确定设计方案；

②初步确定换热器的结构和尺寸；

③核算换热器的传热面积和流体阻力；

④确定换热器的工艺结构。

列管式换热器的基本知识

列管式换热器列管式换热器又称管壳式换热器，是目前石油化工生产中应用最广泛的一种换热器。它与其它换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构比较简单，处理能力大，适应性强，操作弹性大，尤其在高温、高压和大型装置中应用更为普遍。

列管换热器的构造原理：

列管换热器主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动。其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面为传热面。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还可迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。

列管换热器主要特点：

1．耐腐蚀性：聚丙烯具有优良的耐化学品性，对于无机化合物，不论酸，碱、盐溶液，除强氧化性物料外，几乎直到100℃都对其无破坏作用，对几乎所有溶剂在室温下均不溶解，一般烷、径、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使用。

2．耐温性：聚丙烯塑料熔点为164-174℃，因此一般使用温度可达110-125℃。

3．无毒性：不结垢，不污染介质，也可用于食品工业。

4．重量轻：对设备安装维修极为方便。

列管换热器应用范围：

本设备适用于在化工、轻工、冶金、制药、食品、化纤等工业中做各种用途的换热设备，尤宜于做冷凝器，代替原有的不锈钢，搪瓷、石墨、玻璃冷凝器。使用后效果显著。

无锡市凌云换热器有效公司是生产列管式换热器的专业厂家，多年来，在各大专院校、科研单位的鼎立相助和各用户单位的大力支持下，已形成了一定规模的换热器生产体系。该厂以优质的产品和完善的售后服务使企业树立了良好的形象，并得到广大用户的一致好评和信赖。