換熱器課件2011[1].11.10

1、化工設(shè)備：化工設(shè)備： 換換 熱熱 器器 1.定義：是實現(xiàn)將熱能從一種流體轉(zhuǎn)至另一種流 體的設(shè)備，是許多工業(yè)部門的通用設(shè)備。 一、換熱器的分類一、換熱器的分類 2.換熱器的分類 （1）換熱器的種類很多，就換熱原理來分，可以分為三 大類 間壁式換熱器：冷、熱流體被固體傳熱表面隔開，而 熱量的傳遞通過固體傳遞面而進行。 直接接觸式換熱器：冷、熱流體直接接觸進行熱量交 換。 蓄熱式換熱器：冷、熱流體交替通過傳熱表面，冷流 體通過時貯存冷量，熱流體通過時取走冷量。 T t 間壁式 t T 直接接觸式 熱流體 蓄熱式 直接接觸式換熱器（混合式換熱器） 蓄熱式換熱器 冷流體冷流體 冷流體冷流體 熱流體熱流體

2、 熱流體熱流體 （2）按工藝功能分類 （1）冷卻器：冷卻工藝物流的設(shè)備。冷卻劑有水、氨、氟利昂 等。 （2）加熱器：加熱工藝物流的設(shè)備。加熱介質(zhì)有水蒸汽、導熱 油、熔鹽等。 （3）再沸器：用于蒸發(fā)蒸餾塔底部的物料設(shè)備；分熱吸式和動 力循環(huán)式再沸器。 （4）冷凝器：蒸餾塔頂物流的冷凝或者反應(yīng)器冷凝循環(huán)回流的 設(shè)備。 （5）蒸發(fā)器：專門用于蒸發(fā)溶液中水分或者溶劑的設(shè)備。 （6）過熱器：對飽和蒸汽再加熱升溫的設(shè)備。 （7）廢熱鍋爐：由工藝的高溫物流或者廢氣中回收其熱量而產(chǎn) 生蒸汽的設(shè)備。 （8）換熱器：兩種不同溫位的工藝物流相互進行熱交換能量的 設(shè)備。 二、間壁式換熱器的類型 間壁式換熱器間壁式換熱

3、器 管式換熱器管式換熱器 板式換熱器板式換熱器 翹片式換熱器翹片式換熱器 沉浸式蛇管換熱器沉浸式蛇管換熱器 噴淋式噴淋式蛇管蛇管換熱器換熱器 套管換熱器套管換熱器 列管式換熱器列管式換熱器 固定管板式固定管板式 U型管型管 浮頭式浮頭式 填料函式填料函式平板式換熱器平板式換熱器 螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器 夾套式換熱器夾套式換熱器 板翹式換熱器板翹式換熱器 翹片管換熱器翹片管換熱器 蛇管式換熱器蛇管式換熱器 (一一) 管式換熱器管式換熱器 管式換熱器雖然在換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性和單位傳熱 面積的金屬消耗量等方面都不如其它新型換熱器，但 它具有結(jié)構(gòu)堅固、可靠、適應(yīng)性強、易于制造、能承 受較高的操

4、作壓力和溫度等優(yōu)點。在高溫、高壓和大 型換熱器中，管式換熱器仍占絕對優(yōu)勢，是目前使用 最廣泛的一類換熱器。 沉浸式蛇管換熱器沉浸式蛇管換熱器 噴淋式噴淋式蛇管蛇管換熱器換熱器 套管換熱器套管換熱器 列管式換熱器列管式換熱器 固定管板式固定管板式 U型管型管 浮頭式浮頭式 管式換熱器的類型管式換熱器的類型 填料函式填料函式 蛇管換熱器蛇管換熱器 1.蛇管式換熱器蛇管式換熱器 蛇管式換熱器是由金屬或非金屬管子，按需要彎曲成蛇管式換熱器是由金屬或非金屬管子，按需要彎曲成 所需的形狀，如圓形、螺旋形和長的蛇形管。它是最早所需的形狀，如圓形、螺旋形和長的蛇形管。它是最早 出現(xiàn)的一種換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單

5、和操作方便等優(yōu)點。出現(xiàn)的一種換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單和操作方便等優(yōu)點。 根據(jù)管外流體根據(jù)管外流體冷卻方式冷卻方式的不同，蛇管式換熱器又分為沉的不同，蛇管式換熱器又分為沉 浸式和噴淋式。浸式和噴淋式。 （1）沉浸式蛇管換熱器）沉浸式蛇管換熱器 沉浸式蛇管換熱器沉浸式蛇管換熱器 沉浸式蛇管換熱器沉浸式蛇管換熱器 蛇管沉浸在盛有流體的容器內(nèi)，一種流體在容器中流動，另一種流體在 蛇管內(nèi)流動，兩者通過蛇管壁進行換熱。 蛇管多以金屬管子彎繞而成，或由彎頭、管件和直管連接組成，也可制 成適合不同設(shè)備形狀要求的蛇管。使用時沉浸在盛有被加熱或被冷卻介 質(zhì)的容器中，兩種流體分別在管內(nèi)、外進行換熱。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，

6、造價低廉，操作敏感性較小，管子可承受較大的流體 介質(zhì)壓力。 缺點：管外流體的了流速很小，因而傳熱系數(shù)小，傳熱效率低，需要的 傳熱面積大，設(shè)備顯得笨重。沉浸式蛇管換熱器常用于高壓流體的冷卻， 以及反應(yīng)器的傳熱元件。 使用：沉浸在盛有被加熱或被冷卻介質(zhì)容器中，兩種流體分別在管內(nèi)、 外進行換熱。 (2)噴淋蛇管式換熱器噴淋蛇管式換熱器 噴淋蛇管式換熱器噴淋蛇管式換熱器 將蛇管成排的固定在鋼架上，被冷卻的流體在管內(nèi)流動，冷 卻水由管排上方的噴淋裝置均勻淋下。 優(yōu)點：與沉浸式相比，噴淋式蛇管換熱器主要優(yōu)點是管外流 體的傳熱系數(shù)大，且便于檢修和清洗。管外流體的傳熱系數(shù) 大，且便于檢修和清洗。 缺點：是占地

7、較大，水滴濺灑到周圍環(huán)境，且噴淋不易均勻。 冷卻水用量較大，有時噴淋效果不夠理想。 冷溶液進 冷溶液出 熱溶液進 2.套管式換熱器 熱溶液出 套管式換熱器原理套管式換熱器原理 以同心套管中的內(nèi)管作為傳熱元件的換熱器。兩種 不同直徑的管子套在一起組成同心套管，每一段套管 稱為“一程”，程的內(nèi)管（傳熱管）借U形肘管，而 外管用短管依次連接成排，固定于支架上。熱量通過 內(nèi)管管壁由一種流體傳遞給另一種流體。通常，熱流 體（A流體）由上部引入,而冷流體（B流體）則由下 部引入。套管中外管的兩端與內(nèi)管用焊接或法蘭連接。 內(nèi)管與U形肘管多用法蘭連接,便于傳熱管的清洗和增 減。每程傳熱管的有效長度取47米。這

8、種換熱器傳 熱面積最高達18平方米，故適用于小容量換熱。當內(nèi) 外管壁溫差較大時,可在外管設(shè)置U形膨脹節(jié)或內(nèi)外管 間采用填料函滑動密封，以減小溫差應(yīng)力。管子可用 鋼、鑄鐵、陶瓷和玻璃等制成，若選材得當，它可用 于腐蝕性介質(zhì)的換熱。 套管式換熱器按流體流動方式有順流和逆流兩種套管式換熱器按流體流動方式有順流和逆流兩種 優(yōu)點：適當選擇兩管的管徑，兩流體均可得到較高的流速，且兩流體 可以為布置為逆流和順流。另外，套管式換熱器構(gòu)造較簡單，能耐高 壓，傳熱面積可根據(jù)需要增減，應(yīng)用方便。 缺點：管間接頭多，易泄露，占地較大，單位傳熱面消耗的金屬量大。 因此它較適用于流量不大，所需傳熱面積不多而要求壓強較高的

9、場合。 Cold fluid Hot fluid Cold fluid Hot fluid 套管式換熱器套管式換熱器 x T Th (Hot) Tc (cold) T1 T2 x T Th Tc T1 T2 順流順流逆流逆流 dq i T o T h dT c dT T In Out dq i T o T h dT c dT T InOut (1)順流和逆流是兩種極端情況，在相同的進出口溫度下，逆順流和逆流是兩種極端情況，在相同的進出口溫度下，逆 流的流的 最大，順流則最小；最大，順流則最?。?(2)順流時順流時 ，而逆流時，而逆流時， 則可能大于則可能大于 ，可見，逆，可見，逆 流布置時的換

10、熱最強。流布置時的換熱最強。 (3)一臺換熱器的設(shè)計要考慮很多因素，而不僅僅是換熱的強弱。比一臺換熱器的設(shè)計要考慮很多因素，而不僅僅是換熱的強弱。比 如，逆流時冷熱流體的最高溫度均出現(xiàn)在換熱器的同一側(cè)，使得如，逆流時冷熱流體的最高溫度均出現(xiàn)在換熱器的同一側(cè)，使得 該處的壁溫特別高，可能對換熱器產(chǎn)生破壞，因此，對于高溫換該處的壁溫特別高，可能對換熱器產(chǎn)生破壞，因此，對于高溫換 熱器，又是需要故意設(shè)計成順流；熱器，又是需要故意設(shè)計成順流； m t hc tt c t h t 套管式換熱器的特點 優(yōu)點優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單，可利用標準管件。結(jié)構(gòu)簡單，可利用標準管件。 兩種流體都可在較高溫度和壓兩種流體都可在

11、較高溫度和壓 力下?lián)Q熱，傳熱系數(shù)大。力下?lián)Q熱，傳熱系數(shù)大。 傳熱面積可根據(jù)需要增減。傳熱面積可根據(jù)需要增減。 缺點缺點 單位換熱面積金屬耗量大，單位換熱面積金屬耗量大， 價格較高。價格較高。 檢修、清洗不便。檢修、清洗不便。 3.管殼式換熱器管殼式換熱器(列管式換熱器) 管殼式換熱器 管殼式換熱器是目前用得最為廣泛的一種換熱器，主要是由殼體、傳 熱管束、管板、折流板和管箱等部件組成，殼體多為圓筒形，內(nèi)部放 置了由許多管子組成的管束，管子的兩端固定在管板上，管子的軸線 與殼體的軸線平行。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱 為管程流體;另一種在管外流動，稱為殼程流體。為了增加殼程流體的 速

12、度以改善傳熱，在殼體內(nèi)安裝了折流板。折流板可以提高殼程流體 速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。 流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。 圖示為最簡單的單殼程單管程換熱器,簡稱為1-1型換熱器。為提高管內(nèi) 流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣 流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。 同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次 通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。 優(yōu)點優(yōu)點 結(jié)構(gòu)堅固，對壓力和溫度的結(jié)構(gòu)堅固，對壓力和溫度的 適用范圍大。適用范圍大。 管內(nèi)清洗方便，清潔流

13、體宜管內(nèi)清洗方便，清潔流體宜 走殼程。走殼程。 處理量大。處理量大。 缺點缺點傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、 單位換熱面積的金屬耗單位換熱面積的金屬耗 量等不如新型換熱器。量等不如新型換熱器。 管殼式換熱器管殼式換熱器 管殼式換熱器的類型管殼式換熱器的類型 由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度 也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力， 導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體 溫度差超過50時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應(yīng) 力。根據(jù)所采用的補償措施，管殼式換熱器根據(jù)應(yīng)用條件不同 可分為以下幾種主要類型： 固定管板式換熱器固定管

14、板式換熱器; ; 浮頭式換熱器浮頭式換熱器; ; U U形管式換熱器形管式換熱器; ; 填料函式換熱器填料函式換熱器; ; 管殼式換熱器的主要組合部件管殼式換熱器的主要組合部件 在GB151中，將管殼式換熱器的主要 組合部件分為前端管箱，殼體和后端結(jié) 構(gòu)(包括管束)三部分。 殼體 同TEMA相比，我國的G13 151增加了U型管換熱器的殼 體(I),增加了外導流筒結(jié)構(gòu)(o)，在釜式重沸器(K)中增加了 雙管束型式，取消了穿流殼體(全錯流X) 在選擇殼體型式時，一般來說，E型殼體是單程殼體， 經(jīng)濟上便宜，通常熱效率最高，即它的平均傳熱溫度差修 正系數(shù)(MTD-F系數(shù))最大，不過，對于管側(cè)多程的換

15、熱器， 若平均傳熱溫度差修正系數(shù)較低，以至需要兩個E型殼體 串聯(lián)時，那么可以采用更為經(jīng)濟的一個F型殼體(兩流程殼 體)，然而，F(xiàn)型殼體的縱向折流板受到流體與熱量泄漏的 限制，所以必須仔細設(shè)計與制造。同時在拆卸或更換管束 方面，該殼休也存在較多的間題。假如殼側(cè)壓降受到限制， 流量較大時，可以采用分流式的S型殼體，不過熱效率會 有損失(平均傳熱溫度差修正系數(shù)較低)。也可以采用G型 和H殼體中的對(雙)分流式殼體。 前端管箱前端管箱 前端管箱有兩種基本型式:即封頭管箱和平蓋管箱。封頭 管箱(E)一般是在管側(cè)流體較清潔的情況下使用。該種管 箱接頭較少，但是當清潔或檢查管子時，則需要拆開連接 管的接頭。

16、平蓋管箱(A)可以是可拆式的也可以是與管板 做成一個整體的(C)。該種管箱具有可拆卸式的蓋板，可 以不用拆開連接管的接頭就能接近傳熱管。 管箱型式管箱型式 后端結(jié)構(gòu) 固定式管板(L, M或N)是剛性構(gòu)件，殼體與管束外圈管子之間存在很小 的間隙。由于殼體的材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，因而將殼體與管子 之間的溫差限制在中等程度范圍(粗略估計，通常認為應(yīng)在50內(nèi))。 如果殼體具有膨脹節(jié)，那么就可以將這一溫差的限制提高。該類換熱 器可以具有任意數(shù)目的管側(cè)流程。不過，只能使用化學方法清洗管側(cè)。 另外，還可以更換其中的個別傳熱管。此類換熱器的成本較低，只比 u型管換熱器的成本稍高一點。 U型管束(U)結(jié)構(gòu)很

17、簡單，只需一塊管板，沒有膨脹節(jié)，而且易于拆卸， 不過，不能夠更換單根管子(管程數(shù)目為偶數(shù))，管側(cè)彎頭的清洗較困 難。此類換熱器的成本最低。 填料函式浮頭(P)是為解決溫差膨脹而設(shè)計的。使用該種結(jié)構(gòu)可以不受 管程數(shù)目的限制。即使密封墊片或填料出現(xiàn)泄漏，殼流與管流仍可以 不混合。不過，此種管箱要求管束與殼體間存在較大間隙，因而最好 在折流板邊緣設(shè)有密封墊圈，國內(nèi)在山西和四川都有這種從法國和德 國引進的結(jié)構(gòu)，華南理工大學化機所在武漢和山東也都設(shè)計了這種結(jié) 構(gòu)，效果較好。這種換熱器的成本較高。 鉤圈式浮頭(S)中，管板夾在可拆卸的剖分環(huán)和蓋板之間。管板直徑比 殼體直徑還大。這種結(jié)構(gòu)允許殼體與管束之間存

18、在較小的間隙。由于 浮頭定位的原因，其最小出口折流板的間距，與其他結(jié)構(gòu)相比也是最 大的。墊片損壞無法看見，所以會造成管程流體和殼程流體的混合。 為了拆卸管束或清洗管子，換熱器的兩端封頭都必須拆卸下來。清洗 的費用比可抽式浮頭(T)的清洗費用稍高一些。同時，換熱器的成本一 電相對高一些。 通過拆卸固定式封頭，可以將可抽式浮頭(T)從殼體上卸下來。由于浮 頭法蘭與殼體是通過螺栓連接的，因而管束與殼體之間的間隙很大， 必須加有旁路擋板。管程數(shù)為偶數(shù)。此外，密封墊片的泄漏會造成殼 程流體和管程流體的混合，而這從外部又看不出。該類換熱器的成本 相對高些。 帶有套環(huán)的填料函式浮頭(w)，其套環(huán)填料由后端封

19、頭的螺栓壓緊。 管束與殼體之間的間隙比較小。殼程可以是單流程的也可以是兩流程 的。即使殼程流體或管程流體出現(xiàn)泄漏，也會排到環(huán)境中去。不過， 在泄漏區(qū)域，兩種流體有可能混合。其管束的拆卸比較方便，但是由 于溫度變化劇烈，會導致填料壓得不緊，因而不推薦使用這種結(jié)構(gòu)。 此種結(jié)構(gòu)是所有浮頭結(jié)構(gòu)中成本最低的一種。由上述介紹可知，選用 不同的前端管箱，殼體結(jié)構(gòu)和后端結(jié)構(gòu)可以組合成不同類型的管殼式 換熱器。 后端結(jié)構(gòu)型式后端結(jié)構(gòu)型式 (1)固定管板式換熱器固定管板式換熱器 固定管板式換熱器固定管板式換熱器 1封頭；2法蘭；3排氣口；4殼體；5換熱管；6波形膨脹節(jié)；7折流 板（或支持板）；8防沖板；9殼程接管

20、；10管板；11管程接管；12隔板； 13封頭；14管箱；15排液口；16定距管；17拉桿；18支座；19墊片；20、 21螺栓、螺母 固定管板式換熱器固定管板式換熱器 固定管板換熱器的兩端管板，采用焊接方法與殼體連接固定，如圖上圖所示。 這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單;在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊;在有折流板 的殼側(cè)流動中，E旁路最小，管程可以分成任一偶數(shù)程數(shù)。由于兩個管板被換 熱管互相支撐，與其他管殼式換熱器相比，管板最薄，不僅造價低而且每根 管子內(nèi)側(cè)都能進行清洗。但殼側(cè)清洗較難，不能進行機械清洗，所以宜用于 不易結(jié)垢和清潔的流體。當管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹 時，常會使管子

21、與管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)泄漏。為此常在外殼上焊 一膨脹節(jié)，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，巨在多 程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。由此可見，這種換熱器 比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高以及殼程結(jié)垢不嚴重或能 用化學清洗的場合。由于此類換熱器集中了管殼式換熱器的優(yōu)點，因此應(yīng)用 相當廣泛。 固定管板式換熱器固定管板式換熱器 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力， 造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵 管或更換。 缺點：當管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹 系數(shù)相差較大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大 的熱應(yīng)力。 固定管板式換熱器 應(yīng)用：這種換熱器適用于殼

22、側(cè)介質(zhì)清潔且不易 結(jié)垢并能進行清洗，管、殼程兩側(cè)溫差不大或 溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。為減少熱應(yīng) 力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件 伯膨脹節(jié)、撓性管板等人來吸收熱膨脹差。 補償方式：補償圈(或稱膨脹節(jié))這種補償方法 簡單，但不宜用于兩流體的溫度差太大(應(yīng)不大 于70)和殼方流體壓強過高(一般不高于6atm) 的場合。 固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu) l 封頭封頭 （JB/T 4746 2002)鋼制壓力容器用封頭）鋼制壓力容器用封頭） 固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu) 殼體及其與管板的連接殼體及其與管板的連接 在殼程進口接管處常裝有防沖板或稱緩沖板。在殼程進口接管處常裝有防沖板或稱緩沖板。 進口接管

23、及防沖板的布置進口接管及防沖板的布置 在固定管板式中，兩端管板均與殼體采用焊接連接、且在固定管板式中，兩端管板均與殼體采用焊接連接、且 管板兼作法蘭用，在浮頭式、管板兼作法蘭用，在浮頭式、U U形管式及填料函式換熱器中形管式及填料函式換熱器中 采用可拆連接，將管板夾持在殼體法蘭和管箱法蘭之間。采用可拆連接，將管板夾持在殼體法蘭和管箱法蘭之間。 管板與殼體連接結(jié)構(gòu)管板與殼體連接結(jié)構(gòu) 折流板 除非考慮壓降、管子振動或管子支撐和強化傳熱 間題，要求采用弓形折流板、盤環(huán)形折流板、折 流桿或是弓形缺口處無管子的結(jié)構(gòu)外，一般都采 用圓缺形折流板(又稱弓形折流板)。 折流板可以改變殼程流體的方向，使其垂直于

24、 管束流動，并提高流速，從而增加流體流動的湍 流程度，獲得較好的傳熱效果。當殼程進行蒸發(fā)， 冷凝操作時或者管程傳熱膜系數(shù)很低時，殼程折 流板的效果就不很明顯，主要起管子支承作用， 有時可以不要折流板;對于帶有不凝性氣體的冷凝 操作時，采用不等距的折流板可改善傳熱效果。 折流板的型式 折流板的型式可分為圓缺形(弓形)折流板、 盤環(huán)形折流板、孔式折流板和折流圈(又稱 折流桿)。 弓形折流板弓形折流板 圓盤圓盤- -圓環(huán)形折流板圓環(huán)形折流板 折流板缺口尺寸折流板缺口尺寸 折流板的固定折流板的固定 折流板的固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的。折流板的固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的。 拉桿結(jié)構(gòu)拉桿結(jié)構(gòu) （2

25、） 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 1防沖板；2折流板；3浮頭管板；4鉤圈；5支耳 浮頭式換熱器 浮頭式換熱器 管束一端的管板可自由浮動，完 全消除了熱應(yīng)力;且整個管束可從殼體中抽出, 便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較 廣。 優(yōu)點：管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力； 缺點：結(jié)構(gòu)復雜，造價比固定管板式換熱器高， 設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭小蓋在操作 中無法檢查，制造時對密封要求較高。 適用于殼體和管束之間溫差較大或殼程介質(zhì)易 結(jié)垢的場合。 浮頭結(jié)構(gòu)示意圖浮頭結(jié)構(gòu)示意圖 浮頭式重沸器浮頭式重沸器 1 1偏心錐殼；偏心錐殼；2 2堰板；堰板；3 3液面計接口液面計接

26、口 （3） U U形管式換熱器形管式換熱器 U U形管式換熱器形管式換熱器 1 1中間擋板；中間擋板；2 2U U形換熱管；形換熱管；3 3排氣口；排氣口；4 4防沖板；防沖板；5 5分程隔板分程隔板 U形管式換熱器 U型管換熱器 每根換熱管皆彎成U形，兩端分 別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的 隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了 熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，但管程不易清洗。 缺點：由于受彎管曲率半徑的限制，其換熱管 排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利 用率較低，殼程流體易形成短路，對傳熱不利。 當管子泄漏損壞時，只有管束外圍處的U形管 才便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能

27、 堵死，而壞一根U形管相當于壞兩根管，報廢 率較高。 U形管式換熱器 結(jié)構(gòu)特點：只有一塊管板，管束由多根U 形管組成，管的兩端固定在同一塊管板， 管子可以自由伸縮。當殼體與U形換熱管 有溫差時，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。 優(yōu)點：U形管式換熱器結(jié)構(gòu)比較簡單、 價格便宜，承壓能力強。 U形管式換熱器 應(yīng)用：適用于管、殼壁溫差較大或殼程 介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮 頭式和固定管板式的場合。特別適用于 管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、 腐蝕性大的物料。 （4） 填料函式換熱器填料函式換熱器 填料函式換熱器填料函式換熱器 1 1縱向隔板；縱向隔板；2 2浮動管板；浮動管板；3 3活套法蘭；活套法蘭；4

28、4部分剪切環(huán)；部分剪切環(huán)； 5 5填料壓蓋；填料壓蓋；6 6填料；填料；7 7填料函填料函 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu) 管殼式換熱器流體的流程管殼式換熱器流體的流程 一種流體走管內(nèi)、稱為管程，另一種流體走管外、稱為殼程。管內(nèi)一種流體走管內(nèi)、稱為管程，另一種流體走管外、稱為殼程。管內(nèi) 流體從換熱管一端流向另一端一次，稱為一程；對流體從換熱管一端流向另一端一次，稱為一程；對U U形管換熱器，管內(nèi)形管換熱器，管內(nèi) 流體從換熱管一端經(jīng)過流體從換熱管一端經(jīng)過U U形彎曲段流向另一端一次，稱為兩程形彎曲段流向另一端一次，稱為兩程. . 換熱管及其在管板上的排列換熱管及其在管板上的排列 換熱管在管

29、板上的排列形式有換熱管在管板上的排列形式有正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、 正方形和轉(zhuǎn)角正方形正方形和轉(zhuǎn)角正方形等等 換熱管的排列形式換熱管的排列形式 管板和管子的連接管板和管子的連接 管板和管子的連接方式有脹接和焊接，對于高溫高壓下管板和管子的連接方式有脹接和焊接，對于高溫高壓下 常采用脹、焊并用的方式。常采用脹、焊并用的方式。 脹接脹接 脹接適用于換熱管為碳鋼，管板為碳鋼或低合金鋼，設(shè)脹接適用于換熱管為碳鋼，管板為碳鋼或低合金鋼，設(shè) 計壓力不超過計壓力不超過4MPa4MPa、設(shè)計溫度不超過、設(shè)計溫度不超過350350，且無特殊要求，且無特殊要求 的場合。的場合。 焊接焊接

30、碳鋼或低合金鋼，溫度在碳鋼或低合金鋼，溫度在300300以上，大都采用焊接連以上，大都采用焊接連 接接。 管板與換熱管的焊接連接管板與換熱管的焊接連接 管箱管箱 換熱器管內(nèi)流體進出口的空間稱為管箱換熱器管內(nèi)流體進出口的空間稱為管箱 管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。 管箱結(jié)構(gòu)形式管箱結(jié)構(gòu)形式 1 1隔板；隔板；2 2管板；管板；3 3箱蓋箱蓋 折流板及支撐板折流板及支撐板 折流板的作用折流板的作用 引導殼程流體反復地改變方向作錯流流動或其他形式的引導殼程流體反復地改變方向作錯流流動或其他形式的 流動，并可調(diào)節(jié)折流板間距以獲得適宜流速，提

31、高傳熱效率。流動，并可調(diào)節(jié)折流板間距以獲得適宜流速，提高傳熱效率。 另外，折流板還可起到支撐管束的作用。當工藝上無安裝折另外，折流板還可起到支撐管束的作用。當工藝上無安裝折 流板的要求，而管子比較細長時，應(yīng)考慮有一定數(shù)量的支撐流板的要求，而管子比較細長時，應(yīng)考慮有一定數(shù)量的支撐 板，以便于安裝和防止管子變形過大。板，以便于安裝和防止管子變形過大。 l 折流板和支撐板：可分為橫向和縱向兩種，前者是流體橫過管束流動；折流板和支撐板：可分為橫向和縱向兩種，前者是流體橫過管束流動； 后者則使管間的流體平行流過管束。后者則使管間的流體平行流過管束。 折流板的折流板的 分類分類 常用折流板有弓形、圓盤常用

32、折流板有弓形、圓盤- -圓環(huán)形、帶扇形切口三種；圓環(huán)形、帶扇形切口三種； l 折流板和支撐板和支撐板的固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的。拉桿折流板和支撐板和支撐板的固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的。拉桿 是兩端皆有螺紋的長桿，一端擰入管板，折流板就穿在拉桿上，各板是兩端皆有螺紋的長桿，一端擰入管板，折流板就穿在拉桿上，各板 之間則以套在拉桿上的定距管來保持板間距離。之間則以套在拉桿上的定距管來保持板間距離。 旁路擋板 當殼體與管束之間存在較大間隙時，如浮 頭式、U型管式和填料函式換熱器，可在管 束上增設(shè)旁路擋板防止流體短路，迫使殼 程流體通過管束進行熱交換 管殼式換熱器的標準管殼式換熱器的標準 G

33、B151G殼式換熱器管殼式換熱器 是由國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的關(guān)于管殼式換熱器的國家標是由國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的關(guān)于管殼式換熱器的國家標 準。該標準是管殼式換熱器設(shè)計和制造的主要依據(jù)。準。該標準是管殼式換熱器設(shè)計和制造的主要依據(jù)。 標準代號為標準代號為JBJBT4714T4714472047209292 該標準對浮頭式換熱器和冷凝器、固定管板式換熱器、該標準對浮頭式換熱器和冷凝器、固定管板式換熱器、 立式熱虹吸式重沸器及立式熱虹吸式重沸器及U U形管式換熱器的具體結(jié)構(gòu)形式、基形管式換熱器的具體結(jié)構(gòu)形式、基 本參數(shù)及其組合都作了具體的規(guī)定本參數(shù)及其組合都作了具體的規(guī)定( (定

34、型定型) )。 換熱器的表示方法 在我國GB 151規(guī)范中，對換熱器型號的表示方法是參照美國TEM11 規(guī)范用三個英文字母來表示換熱器的三個主要組成部分的結(jié)構(gòu)型式， 以表達換熱器的整體結(jié)構(gòu)型式。其表示方法如下: 在下述表示方法中，DN為換熱器的公稱直徑，對卷制圓筒為圓筒內(nèi) 徑，對鋼管制圓筒為鋼管外徑。A為換熱器的公稱換熱而積，它是以 換熱管外徑為基礎(chǔ)，扣除伸人管板內(nèi)的換熱管長度后，計算得到的管 束外表面積經(jīng)圓整后得到的計算換熱面積。LN為公稱長度，它是指換 熱管的長度。換熱管為直管時，取直管長度，換熱管為U型管時，指 U型管的直管段長度。S表示換熱管管材(只限于鋁、鈦)，P1/P2為 管/殼程設(shè)計壓力，而設(shè)計壓力是指在相應(yīng)的設(shè)計溫度下，用以確定換 熱器圓筒厚度及其他受壓元件厚度的壓力。一般取略高于工作壓力。 工級管束是指采用較高級、高級冷拔換熱管，適用于無相變傳熱和易 產(chǎn)生振動的場合。Q級管柬為采用普通級冷拔換熱管，適用于重沸、 冷凝傳熱和無振動的一般場合。、級管束只限于碳鋼和低合金鋼。 其表示方法如下: 換熱器的型號換熱器的型號 DN - A- - -或或 管束的級別管束的級別 管程管程/ /殼程數(shù)，單殼程時