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1、管 殼 式 換 熱 器 1 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) l 類 型 管 殼 式 換 熱 器 按 其 結(jié) 構(gòu) 的 不 同 一 般 可 分 固 定 管 板 式 、 U 形 管 式 、 浮 頭 式 和 填 料 函 式 四 種 類 型 。 在 間 壁 式 換 熱 器 這 一 大 類 中 ， 應(yīng) 用 最 為 普 遍 、 研 究 得 最 多 的是 管 殼 式 換 熱 器 (也 稱 列 管 式 換 熱 器 )， 因 而 對 它 的 了 解 有 著 普 遍的 意 義 。 管 程 ： 管 內(nèi) 流 道 及 其 貫 通 處管 程 數(shù) ： 管 程 流 體 沿 換 熱 管 長 度 方 向

2、 往 返 次 數(shù) ；殼 程 ： 管 外 流 道 及 其 貫 通 處殼 程 數(shù) ： 殼 程 流 體 沿 殼 體 軸 向 往 返 次 數(shù) ； 1) 固 定 管 板 式 換 熱 器 結(jié) 構(gòu) ： 將 管 子 兩 端 固 定 在 位 于 殼 體 兩 端 的 固 定 管 板 上 ， 管 板 與殼 體 固 定 在 一 起 。特 點(diǎn) ：（ 1） 結(jié) 構(gòu) 比 較 簡 單 、 重 量 輕 ， 成 本 低 ， 在 殼 程 程 數(shù) 相 同 的 條 件下 可 排 的 管 數(shù) 多 ；（ 2） 殼 程 不 能 檢 修 和 清 洗 ， 因 此 ， 宜 于 不 易 結(jié) 垢 和 清 潔 的 流 體換 熱 ；（ 3） 當(dāng) 管 束

3、與 殼 體 的 溫 差 太 大 而 產(chǎn) 生 不 同 的 熱 膨 脹 時 ， 常 會 使管 子 與 管 板 的 接 口 脫 開 ， 從 而 發(fā) 生 流 體 的 泄 漏 。解 決 方 法 ： 在 外 殼 上 裝 設(shè) 膨 脹 節(jié) ， 減 小 但 不 能 完 全 消 除 溫 差 熱 應(yīng) 力 ，且 在 多 程 換 熱 器 中 ， 這 種 方 法 不 能 照 顧 到 管 子 的 相 對 移 動 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 具 有 膨 脹 節(jié) 的 固 定 管 板 式 換 熱 器 換 熱 管 束管 板 殼 體前 端 管 箱 后 端 結(jié) 構(gòu)折 流 板進(jìn) 出 口 接 管 膨 脹

4、 節(jié)管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 2) U形 管 式 換 熱 器 結(jié) 構(gòu) ： 管 束 由 U形 彎 管 組 成 ， 兩 端 固 定 在 同 一 塊 管 板 上 ， 彎 曲 端不 加 固 定 ， 每 根 管 子 可 自 由 伸 縮 ， 不 受 其 他 管 子 及 殼 體 的 影 響 。特 點(diǎn) ：（ 1） 在 需 要 清 洗 時 可 將 整 個 管 束 抽 出 ， 但 要 清 除 管 子 內(nèi) 壁 的 污垢 卻 比 較 困 難 ；（ 2） 因 為 彎 曲 的 管 子 需 要 一 定 的 彎 曲 半 徑 ， 因 而 在 制 造 時 需 用不 同 曲 率 的 模 子 彎 管

5、 ， 且 使 管 板 的 有 效 利 用 率 降 低 ；（ 3） 損 壞 的 管 子 也 難 于 調(diào) 換 ， U形 管 管 束 的 中 心 部 分 空 間 對 換熱 器 的 工 作 有 著 不 利 的 影 響 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 3) 浮 頭 式 換 熱 器 結(jié) 構(gòu) ： 兩 端 管 板 一 端 與 殼 體 用 法 蘭 固 定 聯(lián) 接 ， 稱 為 固 定 端 。 另 一端 管 板 不 與 殼 體 聯(lián) 接 而 可 相 對 于 殼 體 滑 動 ， 稱 為 浮 頭 端 。 由 于 浮頭 位 于 殼 體 內(nèi) 部 ， 故 又 稱 內(nèi) 浮 頭 式 換 熱 器 。特

6、 點(diǎn) ：（ 1） 管 束 的 熱 膨 脹 不 受 殼 體 的 約 束 ， 故 殼 體 與 管 束 之 間 不 會 因差 脹 而 產(chǎn) 生 熱 應(yīng) 力 ；（ 2） 在 需 要 清 洗 和 檢 修 時 ， 可 將 整 個 管 束 從 固 定 端 抽 出 ；（ 3） 浮 頭 蓋 與 管 板 法 蘭 連 接 有 相 當(dāng) 大 的 面 積 ， 使 殼 體 直 徑 增 大 ，在 管 束 與 殼 體 之 間 形 成 了 阻 力 較 小 的 環(huán) 形 通 道 ， 產(chǎn) 生 旁 流 。應(yīng) 用 ： 主 要 用 于 管 子 和 殼 體 間 溫 差 大 、 殼 程 介 質(zhì) 腐 蝕 性 強(qiáng) 、 易 結(jié)垢 的 場 合 。 由 于

7、 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 金 屬 消 耗 多 ， 應(yīng) 用 受 到 一 定 限 制 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 4) 填 料 函 式 換 熱 器結(jié) 構(gòu) ： 使 一 端 管 板 固 定 、 而 另 一端 管 板 可 在 填 料 函 中 滑 動 ， 即 將浮 頭 露 在 殼 體 外 面 的 浮 頭 式 換 熱器 ， 所 以 又 稱 外 浮 頭 式 換 熱 器 。特 性 ：（ 1） 由 于 填 料 密 封 處 容 易 泄 漏 ，故 不 宜 用 于 易 揮 發(fā) 、 易 燃 、 易 爆 、有 毒 和 高 壓 流 體 的 熱 交 換 ；（ 2） 由 于 制 造 復(fù) 雜 ， 安

8、 裝 不 便 ，因 而 不 常 采 用 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) l 標(biāo) 準(zhǔn)國 家 標(biāo) 準(zhǔn) ： 鋼 制 管 殼 式 換 熱 器 (標(biāo) 準(zhǔn) 號 為 GBl51-89)最 新 標(biāo) 準(zhǔn) ： 管 殼 式 換 熱 器 (標(biāo) 準(zhǔn) 號 為 GBl51-1999)國 標(biāo) 適 用 范 圍 ：(1)公 稱 直 徑 2000mm； (2)公 稱 壓 力 35MPa；(3)公 稱 直 徑 (mm)和 公 稱 壓 力 (MPa)的 乘 積 104。行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) ： 浮 頭 式 換 熱 器 和 冷 凝 器 型 式 與 基 本 參 數(shù) ， 標(biāo) 準(zhǔn) 號 ： JB/T 4714-92；

9、固 定 管 板 式 換 熱 器 型 式 與 基 本 參 數(shù) ， 標(biāo) 準(zhǔn) 號 ： JB/T 4715-92； 立 式 熱 虹 吸 式 重 沸 器 型 式 與 基 本 參 數(shù) ， 標(biāo) 準(zhǔn) 號 ： JB/T 4716-92； U形 管 式 換 熱 器 型 式 與 基 本 參 數(shù) ， 標(biāo) 準(zhǔn) 號 ： JB/T 4717-92； 不 可 拆 式 螺 旋 板 換 熱 器 型 式 與 基 本 參 數(shù) ， 標(biāo) 準(zhǔn) 號 ： JB/T 4723-92 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 1： 平 蓋 ； 2： 平 蓋 管 箱 (部 件 )； 3： 接 管 法 蘭 ； 4： 管 箱 法 蘭

10、； 5： 固 定 管 板 ； 6： 殼 體法 蘭 ； 7： 防 沖 板 ； 8： 儀 表 接 口 ； 9： 補(bǔ) 強(qiáng) 圈 ； 10： 圓 筒 殼 體 ； 11： 折 流 板 ； 12： 旁路 擋 板 ； 13： 拉 桿 ； 14： 定 距 管 ； 15： 支 持 板 ； 16： 雙 頭 螺 柱 或 螺 栓 ； 17： 螺 母 ；18： 外 頭 蓋 墊 片 ； 19： 外 頭 蓋 側(cè) 法 蘭 ； 20： 外 頭 蓋 法 蘭 ； 21： 吊 耳 ； 22： 放 氣 口 ；23： 凸 形 封 頭 ； 24： 浮 頭 法 蘭 ； 25： 浮 頭 墊 片 ； 26： 無 折 邊 球 面 封 頭 ； 27：

11、 浮 頭 管板 ； 28： 浮 頭 蓋 (部 件 )； 29： 外 頭 蓋 (部 件 )； 30： 排 液 口 ； 31： 鉤 圈 ； 32： 接 管 ； 33：活 動 鞍 座 (部 件 )； 34： 換 熱 管 ； 35： 擋 管 ； 36： 管 束 (部 件 )； 37： 固 定 鞍 座 (部 件 )；38： 滑 道 ； 39： 管 箱 墊 片 ； 40： 管 箱 短 節(jié) ； 41： 封 頭 管 箱 (部 件 )； 42： 分 程 隔 板換 熱 器 中 主 要 部 件 名 稱管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 級 （ 或 級 ） 換 熱 器stst NNdLNAPP

12、DN （ 或 ）管 /殼 程 數(shù) ， 單 殼 程 只 寫 NtLN公 稱 長 度 （ m） , d換 熱 管 外 徑 （ mm）公 稱 換 熱 面 積 （ m2）管 /殼 程 設(shè) 計 壓 力 （ MPa） ， 壓 力 相 等 時 只 寫 Pt公 稱 直 徑 (mm)， 對 釜 式 重 沸 器 用 分 數(shù) 表 示 ，分 子 為 管 箱 內(nèi) 直 徑 ， 分 母 為 圓 筒 內(nèi) 直 徑第 一 個 字 母 代 表 前 端 管 箱 型 式 ， 第 二 個 字 母 代 表 殼 體 型 式 ，第 三 個 字 母 代 表 后 端 結(jié) 構(gòu) 型 式l 鋼 制 管 殼 式 換 熱 器 型 號 表 示 法 管 殼 式

13、 換 熱 器 主 要 組 合 部 件 有 前 端 管 箱 、 殼 體 和 后 端 結(jié) 構(gòu) (包 括管 束 )三 部 分 ， 三 部 分 的 不 同 組 合 ， 就 形 成 結(jié) 構(gòu) 不 同 的 換 熱 器 。管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) l 管 子 在 管 板 上 的 固 定 與 排 列 1) 管 子 在 管 板 上 的 固 定 原 則 ： 保 證 連 接 牢 固 ， 不 產(chǎn) 生 大 的 熱 應(yīng) 力 ；方 法 ： （ 1） 脹 接 ； （ 2） 焊

14、 接 ； （ 3） 脹 焊 并 用 ；脹 接 ： 基 本 連 接 方 式 ， 但 壓 力 溫 度 受 限 壓 力 低 于 4MPa， 溫 度 低 于 300oC焊 接 ： 在 高 溫 高 壓 下 能 保 持 連 接 的 緊 密 性 ， 對 管 板 孔 的 加 工 要求 較 低 ， 同 時 比 脹 管 的 工 藝 簡 便 。 適 用 高 溫 、 高 壓 、 易 爆 介 質(zhì) 缺 點(diǎn) ： （ 1） 在 焊 接 接 頭 處 的 熱 應(yīng) 力 可 能 造 成 應(yīng) 力 腐 蝕 和 破裂 ； （ 2） 在 管 孔 和 管 子 間 存 在 的 間 隙 處 也 可 能 產(chǎn) 生 間 隙 腐 蝕 。管 殼 式 換 熱

15、 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 2) 管 子 在 管 板 上 的 排 列 原 則 ： 要 保 證 管 板 有 必 要 的 強(qiáng) 度 ， 管 子 和 管 板 的 連 接 要 堅 固 和 緊 密 ； 設(shè) 備 要 盡 量 緊 湊 ， 以 便 減 小 管 板 和 殼 體 的 直 徑 ， 并 使 管 外 空 間的 流 通 截 面 減 小 ， 以 便 提 高 管 外 流 體 的 流 速 ； 制 造 、 安 裝 和 修 理 、 維 護(hù) 簡 便 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 等 邊 三 角 形 法 同 心 圓 法 正 方 形 法 等 邊 三 角 形 排 列 ： 傳 熱

16、 性 能 好 ， 但 流 動 阻 力 大 ；同 心 圓 排 列 ： 緊 湊 ， 布 管 均 勻 ， 但 制 造 和 裝 配 比 較 困 難 ；正 方 形 排 列 ： 清 洗 方 便 ， 流 動 阻 力 小 ， 但 傳 熱 性 能 差 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 組 合 排 列 ： 用 于 多 管 程 換 熱 器 中 ， 每 一 程 都 采 用 等 邊 三 角 形 排 列 ， 而在 各 程 相 鄰 管 排 間 ， 為 便 于 安 裝 隔 板 ， 則 采 用 正 方 形 排 列 。轉(zhuǎn) 角 排 列 ： （ 1） 流 體 流 動 方 向 與 三 角 形 一 邊 平

17、行 的 轉(zhuǎn) 角 等 邊 三 角 形 排列 ； （ 2） 流 體 的 流 動 方 向 與 正 方 形 一 條 對 角 線 垂 直 的 轉(zhuǎn) 角 正 方 形 排 列 3) 管 間 距 兩 根 管 子 中 心 線 的 距 離 稱 為 管 間 距 ， 其 大 小 主 要 與 管 板 強(qiáng) 度和 清 洗 管 子 外 表 所 需 間 隙 、 管 子 在 管 板 上 的 固 定 方 法 等 有 關(guān) 。 采 用 焊 接 時 ， 管 間 距 太 小 ， 焊 縫 太 近 ， 就 不 能 保 證 焊 接 質(zhì) 量 采 用 脹 管 時 ， 過 小 的 管 間 距 會 造 成 管 板 在 脹 接 時 由 于 擠 壓 力的 作

18、 用 而 產(chǎn) 生 變 形 ， 失 去 了 管 板 與 管 子 之 間 的 連 接 力 。 對 于 多 管程 分 程 隔 板 處 的 管 間 距 ， 最 小 應(yīng) 為 管 間 距 加 隔 板 槽 密 封 面 的 寬 度管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 換 熱 管 外 徑 10 14 19 25 32 38 45 57最 小 管 間 距 s 13-14 19 25 32 38 45 57 72分 程 隔 板 槽 處 管 間 距 l g 25 32 38 44 52 60 68 80注 ： 當(dāng) 管 間 需 要 機(jī) 械 清 洗 時 ， 相 鄰 管 間 的 凈 空 距 離 (s-

19、d)不 宜 小 于 6mm， 對于 外 徑 為 10mm和 14mm的 換 熱 管 的 中 心 距 分 別 不 得 小 于 17mm和 21mm； 外 徑 為 25mm的 換 熱 管 ， 當(dāng) 用 轉(zhuǎn) 角 正 方 形 排 列 時 ， 其 分 程 隔 板 槽 兩 側(cè) 的 管 間距 應(yīng) 為 32mm 32mm正 方 形 的 對 角 線 長 ， 即 sn=45.255mm。 4) 布 管 限 定 圓 按 在 管 子 排 列 方 式 照 上 述 方 法 時 ， 換 熱 器 管 束 外 緣 直 徑 受 圓 筒內(nèi) 徑 的 限 制 ， 因 此 在 設(shè) 計 時 要 將 管 束 外 緣 置 于 布 管 限 定 圓

20、 之 內(nèi) ， 布管 限 定 圓 直 徑 DL值 的 大 小 按 結(jié) 構(gòu) 型 式 而 異 。對 于 固 定 管 板 式 、 U形 管 式 換 熱 器 32bDD iL 式 中 ， b3為 固 定 管 板 式 、 U形 管 式 換 熱器 管 束 最 外 換 熱 管 表 面 至 殼 體 內(nèi) 壁 的 最短 距 離 ， 通 常 情 況 下 b 3 0.25d， 且 不 小于 10 mm； 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) l 管 板作 用 ： （ 1） 固 定 換 熱 管 束 ； （ 2） 分 隔 管 殼 程 流 體 ；型 式 ： 常 用 圓 形 平 板 ， 也 有 彈 性 管

21、 板管 孔 ： 排 列 方 式 同 換 熱 管 ， 孔 徑 略 大 于 換 熱 管 ； 管 孔 數(shù) =換 熱 管 數(shù) +假 管 數(shù) +拉 桿 數(shù)厚 度 ： 按 強(qiáng) 度 理 論 計 算 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 管 板 與 管 子 用 脹 接 法 連 接 時 ， 管 板 的 最 小 厚 度 (不 包 括 腐 蝕 裕量 )按 下 表 規(guī) 定 ； 當(dāng) 用 焊 接 法 連 接 時 ， 最 小 厚 度 除 滿 足 要 求 外 還 要滿 足 結(jié) 構(gòu) 和 制 造 的 要 求 。換 熱 管 外 徑 10 14 19 25 32 38 45 57管 板 最 小 厚 度 用 于

22、煉 油 工 業(yè) 及 易 燃 易 爆有 毒 介 質(zhì) 等 嚴(yán) 格 場 合 20 25 32 38 45 57用 于 無 害 介 質(zhì) 的 一 般 場 合 10 15 20 24 26 32 36 對 于 U形 管 式 、 浮 頭 管 式 等 設(shè) 備 ， 為 使 殼程 便 于 清 洗 ， 常 將 管 板 夾 在 殼 體 法 蘭 和 管 箱 法蘭 之 間 構(gòu) 成 可 拆 連 接 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 管 板 和 殼 體 的 連 接 ： 有 可 拆 和 不 可 拆 兩 種 。 固 定 管 板 式 換 熱 器 常 用 不 可 拆 連 接 ， 兩 端 的 管 板 直

23、接 焊 于 外殼 上 并 延 伸 到 殼 體 周 圍 之 外 兼 作 法 蘭 ， 拆 下 管 箱 即 可 檢 修 脹 口 或清 掃 管 內(nèi) 污 垢 。 把 管 板 焊 在 殼 體 內(nèi) 不 兼 作 法 蘭 的 結(jié) 構(gòu) 用 得 較 少 。 管 板 與 殼 體 的 可 拆 連 接 管 板 與 殼 體 的 不 可 拆 連 接 l 分 程 隔 板 目 的 ： 將 換 熱 器 的 管 程 分 為 若 干 流 程 ， 提 高 流 速 ， 增 大 傳 熱 系 數(shù)原 則 ： （ 1） 每 一 程 管 數(shù) 大 致 相 等 ； （ 2） 分 程 隔 板 的 形 狀 簡 單 ，（ 3） 密 封 長 度 盡 可 能 短

24、 。常 用 程 數(shù) ： 根 據(jù) GBl51-1999規(guī) 定 ， 常 用 程 數(shù) 有 1、 2、 4、 6、 8、10、 12等 七 種 程 數(shù) 。 分 程 方 法 ： 平 行 分 程 法 和 丁 字 形 分 成 法 從 熱 膨 脹 角 度 出 發(fā) ， 在 考 慮 分 程 時 ， 最 好 使 相 鄰 程 間 平 均 壁溫 之 差 不 超 過 28 ， 因 此 就 由 平 行 隔 板 和 丁 字 形 隔 板 所 組 成 的 四流 程 換 熱 器 而 論 ， 平 行 隔 板 要 優(yōu) 于 丁 字 形 隔 板 ， 因 為 在 采 用 丁 字形 隔 板 時 ， 最 冷 和 最 熱 的 流 程 是 緊 挨

25、著 的 。 安 裝 ： 焊 接 在 管 箱 上 ， 在 管 板 上 設(shè) 分 程 隔 板 槽 ， 槽 的 寬 度 、 深 度及 拐 角 處 的 倒 角 等 均 有 具 體 規(guī) 定 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 常 見 管 板 分 程 布 置 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) l 折 流 板 和 支 持 板作 用 ： （ 1） 使 流 體 橫 掠 管 束 ， 增 大 傳 熱 系 數(shù) ； （ 2） 支 撐 管 束 ； （ 3） 防 止 管 束 振 動 和 彎 曲 。 常 用 形 式 ： （ 1） 弓 形 折 流 板 ， （ 2） 盤 環(huán) 形

26、 (或 稱 圓 盤 一 圓 環(huán) 形 )折 流 板 ， （ 3） 扇 形 折 流 板 ， （ 4） 管 孔 形 折 流 板 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 在 弓 形 折 流 板 中 ， 流 動 死 區(qū) 較 小 ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 因 而 用 得 最 多 ；盤 環(huán) 形 結(jié) 構(gòu) 比 較 復(fù) 雜 ， 不 便 清 洗 ， 一 般 用 在 壓 力 較 高 和 物 料 比 較 清潔 的 場 合 ； 扇 形 和 管 孔 形 的 應(yīng) 用 較 少 。 弓 形 折 流 板 切 口 方 向 ： 臥 式 換 熱 器 分 為 缺 口 上 、 下 方 向 交 替 排列 （ 水 平 切 口

27、） 和 缺 口 左 、 右 方 向 交 替 排 列 （ 垂 直 切 口 ） 兩 種 當(dāng) 流 過 殼 程 的 全 是 氣 相 或 液 相 的 清 潔 物 料 時 ， 宜 用 水 平 切 口 。臥 式 換 熱 器 、 冷 凝 器 和 再 沸 器 ， 當(dāng) 殼 程 是 氣 、 液 相 共 存 或 液 體 中帶 有 固 體 的 物 料 時 ， 宜 用 垂 直 切 口 。 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 弓 形 折 流 板 尺 寸 ： 缺 口 大 小 （ 高 度 h） 和 板 間 距 B弓 形 折 流 板 的 排 列 缺 口 大 小 ： 按 切 去 弓 形 弦 高 占 殼 體

28、內(nèi) 徑 百 分 比 （ h/Di） 來 確 定 單 相 換 熱 ： h/Di=(20-25)% 殼 程 蒸 發(fā) ： h/Di=45% 殼 程 冷 凝 ： h/Di=(25-45)%。 相 鄰 兩 折 流 板 距 離 B： 間 距 小 ， 可 保 證 流 體 橫 掠 管 束 ， 提 高 換 熱系 數(shù) 。 但 若 過 小 ， 又 會 增 加 流 動 阻 力 ， 難 于 檢 修 和 清 洗 ； 間 距 過 大 ，則 流 體 難 于 垂 直 流 過 管 束 ， 使 換 熱 系 數(shù) 下 降 。 為 了 保 證 設(shè) 計 的 合 理 性 ， 弓 形 折 流 板 的 間 距 一 般 不 應(yīng) 小 于 殼 體內(nèi)

29、徑 的 1/5， 且 不 小 于 10 mm， 最 大 則 不 超 過 下 表 的 規(guī) 定 ， 且 不 超過 殼 體 內(nèi) 徑 。 換 熱 管 外 徑 10 14 19 25 32 38 45 57 最 大 無 支 撐 跨 距 800 1100 1500 1900 2200 2500 2800 3200 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 折 流 板 厚 度 ： 為 了 防 振 、 并 能 承 受 拆 換 管 子 時 的 扭 拉 作 用 ， 折 流板 須 有 一 定 厚 度 。 一 般 情 況 下 至 少 比 管 壁 厚 一 倍 ， 最 薄 約 3mm，按 GB 151-

30、1999中 具 體 規(guī) 定 執(zhí) 行 。折 流 板 的 固 定 ： 兩 種 方 式（ 1） 拉 桿 +定 距 管 對 于 管 子 外 徑 大 于 或 等 于 19mm的 管 束 ， 折 流 板 的 安 裝 固 定 通過 拉 桿 和 定 距 管 來 實(shí) 現(xiàn) 。 拉 桿 是 一 根 兩 端 皆 帶 螺 紋 的 長 桿 ， 一 端擰 入 管 板 ， 折 流 板 穿 在 拉 桿 上 ， 各 折 流 板 之 間 則 以 套 在 拉 桿 上 的定 距 管 來 保 持 板 間 距 離 ， 最 后 一 塊 折 流 板 用 螺 母 擰 在 拉 桿 上 緊 固 。拉 桿 應(yīng) 盡 量 均 布 于 管 束 的 外 邊

31、緣 ， 但 對 于 大 直 徑 的 換 熱 器 ， 在 布管 區(qū) 內(nèi) 或 靠 近 折 流 板 缺 口 處 也 應(yīng) 布 置 適 當(dāng) 數(shù) 量 的 拉 桿 。（ 2） 直 接 焊 接 ： 對 于 管 子 外 徑 小 于 或 等 于 14mm的 管 束 可 把 折 流板 焊 在 拉 桿 止 ， 此 時 則 不 需 定 距 管 。管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 折 流 板 的 安 裝 和 固 定 管 殼 式 換 熱 器 的 類 型 、 標(biāo) 準(zhǔn) 與 結(jié) 構(gòu) 拉 桿 的 直 徑 及 數(shù) 量 ： 建 議 的 拉 桿 直 徑 和 數(shù) 量 如 下 表 所 示 。 在保 證 大 于 或

32、等 于 表 中 所 示 拉 桿 總 截 面 積 的 條 件 下 ， 拉 桿 的 直 徑 和 數(shù)量 可 以 變 動 ， 但 其 直 徑 不 得 小 于 10mm， 數(shù) 量 不 得 少 于 4根 。 換 熱 管 外 徑 10 14 19 25 32 38 45 57拉 桿 直 徑 10 12 12 16 16 16 16 16拉 桿 直 徑 0.7， l/d24的 管 內(nèi) 層 流 、 過 渡 流 與 湍 流 時 的 強(qiáng) 制 對 流換 熱 ， 可 按 下 圖 查 取 jh值 后 ， 計 算 換 熱 系 數(shù) 。 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 l 管 外 （ 殼 程 ） 換 熱 系 數(shù) 對

33、 于 具 有 弓 形 折 流 板 的 情 形 ， 采 用 的 比 較 多 的 方 法 是 貝 爾 法 ， 其中 心 內(nèi) 容 是 首 先 假 定 全 部 殼 程 流 體 都 以 錯 流 形 式 通 過 理 想 管 束 ， 求 得理 想 管 束 的 傳 熱 因 子 ， 然 后 根 據(jù) 換 熱 器 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 及 操 作 條 件 的 不 同 ，引 入 各 項(xiàng) 校 正 因 子 修 正 。 為 此 ， 先 分 析 殼 程 流 體 流 動 過 程 。 通 過 殼 程 的 各 股 流 路 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 流 路 A： 由 于 管 子 與 折 流 板 上 的 管 孔 間 存 在

34、 間 隙 ， 而 折 流 板前 后 又 存 在 壓 差 所 造 成 的 泄 漏 ， 其 隨 管 外 壁 的 結(jié) 垢 而 減 小 。 此 流路 降 低 了 主 流 速 度 ， 故 對 傳 熱 不 利 。 流 路 B： 橫 向 流 過 管 束 的 主 流 路 ， 對 傳 熱 和 阻 力 影 響 最 大 。 流 路 C： 管 束 最 外 層 管 子 與 殼 體 間 存 在 間 隙 而 產(chǎn) 生 的 旁 路 。 此旁 路 流 量 可 達(dá) 相 當(dāng) 大 的 數(shù) 值 。 設(shè) 置 旁 路 擋 板 ， 可 改 善 此 流 路 對 傳熱 的 不 利 影 響 。 流 路 E： 由 于 折 流 板 和 殼 體 內(nèi) 壁

35、間 存 在 一 定 間 隙 所 形 成 的 漏 流 ，它 不 但 對 傳 熱 不 利 ， 而 且 會 使 溫 度 發(fā) 生 相 當(dāng) 大 的 畸 變 ， 特 別 在 層流 流 動 時 。 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 流 路 F： 因 為 安 置 分 程 隔 板 而 使 殼 程 形 成 了 不 為 管 子 所 占 據(jù) 的通 道 ， 若 用 來 形 成 多 管 程 的 隔 板 設(shè) 置 在 主 橫 向 流 的 方 向 上 ， 將 會 造成 一 股 (或 多 股 )旁 路 。 此 時 常 在 旁 通 走 廊 中 設(shè) 置 一 定 量 的 假 管 。 主 要 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 計 算 (1) 總

36、 管 數(shù) nt： 從 圖 紙 上 讀 出 。管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 pssc s/DhDN 21(2) 錯 流 區(qū) 管 排 數(shù) Nc： 最 好 從 圖 紙 讀 出 ， 否 則 按 下 式 估 算 ：(3) 兩 折 流 板 頂 部 間 錯 流 面 積 占 總 面 積 的 百 分 數(shù) Fc： 2 22 sinwgc R AF R 2 2 21 2 sin arccos 2arccoss s ss s sD h D h D hD D D (4) 錯 流 區(qū) 內(nèi) 管 子 數(shù) 占 總 管 數(shù) 的 百 分 數(shù) Fc LsLsLsc D hDarccosD hDarccossinD hD

37、F 222221 (7) 一 塊 折 流 板 上 管 子 和 管 孔 之 間 的 泄 漏 面 積 1 12tb o tb c tA d F n 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 s Lbp cD D BF A(6) 錯 流 面 積 中 旁 流 面 積 所 占 分 數(shù) Fbp s L F Fbp cD D N l BF A 若 有 F流 路 存 在 時 ， 則管 程 隔 板 所 占 的 通 道 數(shù) (F流 路 數(shù) ) F流 道 凈 寬 度tb=dHdo, dH為 管 孔 直 徑(5) 每 一 缺 口 內(nèi) 的 有 效 管 排 數(shù) Ncw， 由 圖 確 定 ， 或 按 下 式 計 算 pc

38、w s/h.N 80 (11) 折 流 板 數(shù) 目 1b LN B 1i ob L B BN B 或管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 sbsssb DharccosDDDA 212 (8) 折 流 板 外 緣 與 殼 體 內(nèi) 壁 之 間 的 泄 漏 面 積 Asb折 流 板 直 徑(9) 流 體 通 過 缺 口 的 流 通 面 積 Ab（ 前 以 計 算 出 ） 41 / 22 bw t c o sAD n F d D (10) 缺 口 的 當(dāng) 量 直 徑 Dw (用 于 Re100的 情 況 )進(jìn) 口 段 折 流 板 到 管 板 距 離 出 口 段 折 流 板 到 管 板 距 離

39、由 下 圖 查 出 在 換 熱 器 中 心 線 處 ， 假 定 殼 程 流 體 全 部 錯 流 流 過 管束 ， 在 此 理 想 管 束 中 純 錯 流 時 的 柯 爾 本 傳 熱 因 子 jH 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 計 算 殼 程 換 熱 系 數(shù) 的 貝 爾 法 折 流 板 缺 口 校 正 因 子 jc： 由 下 圖 查 取 jc是 Fc的 函 數(shù) ， 對 于 缺 口 處 不 排 管 的 結(jié) 構(gòu) ， jc=1。管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 折 流 板 泄 漏 影 響 校正 因 子 j1管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 即 A和 E流 路 的 影響

40、 ， 其 為 Asb/(Asb+Atb)及 (Asb+Atb)/Ac的 函 數(shù) 。由 由 圖 查 取 。 管 束 旁 流 影 響 校 正 因 子 jb 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 其 是 Fbp和 Nss/Nc （ Nss為 每 一 錯 流 區(qū) 內(nèi) 旁 路 擋 板 對 數(shù) ， Nc為 錯 流 區(qū) 內(nèi) 管 排 數(shù) ） 的 函 數(shù) 。 由 下 圖 查 取 。 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 換 熱 器 進(jìn) 、 出 口 段 折 流 板 間 距 不 等 時 的 校 正 因 子 js 1 11 1 n ni obs i ob B BN B Bj B BN B B 式 中 ，

41、當(dāng) Re100時 ， n=0.6， 當(dāng) Re100時 ， n=1/3。 o H c l b sj j j j j j 計 算 殼 程 傳 熱 因 子 jo l 與 換 熱 系 數(shù) 計 算 有 關(guān) 的 幾 個 問 題 (1) 定 性 溫 度管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 式 中 ， Ft取 值 如 下 ： 殼 側(cè) 流 體 被 管 側(cè) 的 水 冷 卻 時 ， Ft=0.3； 殼 側(cè) 流 體 被 管 程 的 水 蒸 汽 加 熱 時 ， F t=0.55； 殼 側(cè) 和 管 側(cè) 均 為 油 時 ， Ft=0.45； 粘 度 在 10-3 Pas以 下 的 低 粘 性 液 體 ， Ft=0.5

42、。 1 1 1 1m tt t F t t 2 2 2 2m tt t F t t 對 熱 流 體 對 冷 流 體 (2) 定 性 尺 寸 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 U/Ad e 4 努 塞 爾 準(zhǔn) 則 、 雷 諾 準(zhǔn) 則 等 的 定 義 式 中 ， l為 定 性 尺 寸 。 通 常 是選 取 對 流 體 運(yùn) 動 或 傳 熱 發(fā) 生 主 導(dǎo) 影 響 的 尺 寸 作 為 定 性 尺 寸 。 例 如 ，在 圓 管 內(nèi) 的 換 熱 過 程 取 管 子 內(nèi) 徑 di， 在 管 外 強(qiáng) 迫 流 動 換 熱 時 取 管子 外 徑 do， 而 對 非 圓 形 管 道 則 取 其 當(dāng) 量 直

43、 徑 de。 在 一 般 情 況 下 ，當(dāng) 量 直 徑 的 定 義 為 ： 式 中 ， A為 流 體 的 流 通 截 面 積 ； U為 濕 周 邊 或 熱 周 邊 長 ， 在 計 算 阻力 時 ， 它 是 全 部 潤 濕 周 邊 ； 在 傳 熱 計 算 時 ， 是 參 與 傳 熱 的 周 邊 。 在 應(yīng) 用 準(zhǔn) 則 方 程 式 時 ， 還 應(yīng) 注 意 當(dāng) 量 直 徑 的 取 法 是 否 有 特 別的 說 明 。 (3) 粘 度 修 正 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 在 某 些 準(zhǔn) 則 方 程 式 中 ， 為 了 考 慮 非 等 溫 流 動 和 熱 流 方 向 對 換熱 的 影 響

44、 ， 常 乘 有 (f/w)n或 (Prf/Prw)m因 子 的 修 正 項(xiàng) ， 或 者 在 準(zhǔn) 則方 程 式 中 的 Pr項(xiàng) 對 加 熱 和 冷 卻 采 用 不 同 的 指 數(shù) 。 此 修 正 項(xiàng) 的 計 算 ，往 往 由 于 壁 溫 未 知 而 要 用 試 算 法 ； 但 也 可 取 近 似 值 ： 液 體 被 加 熱 時 ， 取 (f/w)0.141.05 液 體 被 冷 卻 則 取 (f/w)0.140.95 對 氣 體 ， 若 也 用 (f/w)0.14因 子 來 校 正 ， 則 不 論 加 熱 或 冷 卻 ，均 可 取 ( f/w)0.141。 (4) 同 時 存 在 對 流 換

45、熱 與 輻 射 換 熱 的 處 理 如 果 需 要 考 慮 流 體 與 壁 面 之 間 的 輻 射 換 熱 ， 可 將 其 并 入 對 流換 熱 ， 用 總 換 熱 系 數(shù) 來 處 理 。 這 時 ， 把 總 換 熱 系 數(shù) 寫 成 ：c r Q F t l 壁 溫 的 計 算 選 擇 換 熱 器 的 類 型 和 管 子 材 料 以 及 考 慮 熱 膨 脹 補(bǔ) 償 時 均 需 知 道壁 溫 。 在 一 般 情 況 下 ， 壁 溫 可 通 過 下 面 的 公 式 確 定 ： 放 熱 側(cè) 壁 溫 ： 吸 熱 側(cè) 壁 溫 ： 1 1 ,1 1 ,11 11 1w s m st t K r t t q

46、 r 2 2 ,2 2 ,22 21 1w s m st t K r t t q r 管 殼 式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 由 此 可 見 ， 要 事 先 知 道 換 熱 系 數(shù) 才 能 計 算 壁 溫 ， 而 在 某 些 情 況下 （ 例 如 蒸 汽 凝 結(jié) 和 自 然 對 流 換 熱 ） 又 要 在 已 知 壁 溫 的 條 件 下 才 能把 換 熱 系 數(shù) 計 算 出 來 。 于 是 工 程 上 一 般 采 用 試 算 法 對 壁 溫 和 換 熱 系 數(shù) 進(jìn) 行 同 步 計 算 ， 過 程 如 下 ：式 中 ， q為 單 位 面 積 傳 熱 量 ， 且 K和 h應(yīng) 以 同 一 基 準(zhǔn)

47、 表 面 計 算 。 假 定 一 側(cè) 壁 溫 （ 例 如 tw1） 求 該 側(cè) 換 熱 系 數(shù) （ 1） 計 算 該 側(cè) 單 位 面 積 傳 熱 量 (q1)： q1=h1(t1tw1) 根 據(jù) 壁 面 熱 阻 rw計 算 另 一 側(cè) 壁 溫 （ tw2） ： q1=(tw1tw2)/rw 計 算 出 另 一 側(cè) 的 換 熱 系 數(shù) 2 計 算 另 一 側(cè) 的 單 位 面 積 傳 熱 量 (q2)， 即 q2=2(tw2t2)。 如 果 假 定 的 壁 溫 正 確 ， 則 應(yīng) 有 q1= q2。 否 則 ， 應(yīng) 重 新 假 定 壁溫 ， 直 至 q1與 q2基 本 相 等 為 止 。 管 殼

48、式 換 熱 器 的 傳 熱 計 算 4 管 殼 式 換 熱 器 的 流 動 阻 力 計 算 換 熱 器 中 的 流 動 阻 力 可 分 兩 部 分 ， 即 ： 流 體 與 壁 面 間 的 摩 擦 阻 力 ，由 于 方 向 改 變 或 速 度 突 然 改 變 所 產(chǎn) 生 的 局 部 阻 力 。 管 殼 式 換 熱 器 的 管 程 阻 力 和 殼 程 阻 力 必 須 分 別 計 算 。 如 果 阻 力 過大 ， 超 過 允 許 的 范 圍 時 ， 則 需 修 改 設(shè) 計 。換 熱 器 的 操 作 壓 力 (Pa) 允 許 的 壓 降 (Pa)P105（ 表 壓 ） P=0.1PP=0.5PP5 1

49、04管 殼 式 換 熱 器 允 許 壓 降 換 熱 器 管 程 阻 力 包 括 沿 程 阻 力 、 回 彎 阻 力 和 進(jìn) 、 出 口 連 接 管 阻 力三 部 分 ， 即 Nrit PPPP l 管 程 阻 力 計 算 沿 程 阻 力 Pi計 算 式 ： 22ti ii wLP d r 24 2ti i ii wLP f d r 或 管 殼 式 換 熱 器 的 流 動 阻 力 計 算 140.wi / 250.wi / 當(dāng) Re2100時進(jìn) 、 出 口 連 接 管 阻 力 計 算 式 ： 21.5 2 nN wP r 摩 擦 系 數(shù) 摩 擦 因 子粘 度 校 正 因 子回 彎 阻 力 計 算

50、 式 ： 24 2 tr twP Zr 管 程 數(shù) 管 內(nèi) 流 動 時 的 摩 擦 系 數(shù) . e-絕 對 粗 糙 度 ； d-管 徑 管 殼 式 換 熱 器 的 流 動 阻 力 計 算 l 殼 程 阻 力 計 算 流 動 特 點(diǎn) ：（ 1） 流 體 流 過 管 束 的 流 動 有 加 速 、 方 向 等 變 化 ， 相 同 雷 諾 數(shù) ，殼 程 摩 擦 系 數(shù) 大 于 管 程 摩 擦 系 數(shù) ；（ 2） 殼 程 的 壓 降 可 通 過 折 流 板 控 制 ；（ 3） 殼 程 流 體 流 過 管 束 時 的 流 路 復(fù) 雜 。 管 殼 式 換 熱 器 的 流 動 阻 力 計 算計 算 基 礎(chǔ)

51、： 廷 克 爾 流 路 分 析 ； 計 算 方 法 ： 貝 爾 計 算 法(1) 計 算 每 一 理 想 錯 流 段 阻 力 Pbk 2 0.1424 /2 s cbk k wcG NP f A r 殼 程 流 體 質(zhì) 量 流 量理 想 管 束 的 摩 擦 系 數(shù) 管 殼 式 換 熱 器 的 流 動 阻 力 計 算 理 想 管 束 的 摩 擦 系 數(shù) fk (2) 計 算 每 一 理 想 缺 口 阻 力 Pwk 管 殼 式 換 熱 器 的 流 動 阻 力 計 算2226 s cw s swk o b cwb cG N l GP s d A ADA A rr 當(dāng) Re100時 2 2 00.62

52、 swk cwb cGP NA A r 當(dāng) Re100時(3) 泄 漏 、 旁 路 ， 以 及 進(jìn) 、 出 口 段 折 流 板 間 距 不 同 影 響 校 正 折 流 板 泄 漏 校 正 系 數(shù) Rl 旁 路 校 正 系 數(shù) Rb 進(jìn) 、 出 口 段 折 流 板 間 距 不 同 對 阻 力 影 響 校 正 系 數(shù) Rs：12 n ni os B BR B B sccwbbkwkbbbkbs RNNRPRPNRPNP 121 1 管 殼 式 換 熱 器 的 流 動 阻 力 計 算當(dāng) Re100時 ， n=1.6當(dāng) Res時 ， 管 子 受 到 壓 縮 ， 被 壓 縮 量 為 (t)。 而 殼 體

53、 受 到 拉 伸 ，被 拉 伸 量 為 (s)。 應(yīng) 用 虎 克 定 律 ， 可 分 別 求 出 管 子 所 受 的 壓 縮 力和 殼 體 所 受 的 拉 伸 力 。 顯 然 ， 這 兩 個 力 應(yīng) 相 等 ， 即 2t t tF LE f 2s s sF LE f 由 此 可 得 sstt ossowt fEfE ttttF 112 管 壁 壓 應(yīng) 力 ： tt f/F2殼 壁 拉 應(yīng) 力 ： ss f/F2故 由 溫 差 產(chǎn) 生 的 軸 向 應(yīng) 力 ttss ossowtsttts fEfE ttttEEf ttss ossowsststt fEfE ttttEEf 管 殼 式 換 熱 器

54、 的 熱 補(bǔ) 償 問 題 若 殼 體 膨 脹 量 大 于 管 子 ， 則 殼 體 軸 向 合 成 應(yīng) 力 ： 管 子 軸 向 合 成 應(yīng) 力 ：p ts s s p tt t t p ts s s p tt t t 若 管 子 膨 脹 量 大 于 殼 體 ， 則 殼 體 軸 向 合 成 應(yīng) 力 ： 管 子 軸 向 合 成 應(yīng) 力 ： 拉 脫 力 在 壓 力 與 溫 差 的 聯(lián) 合 作 用 下 ， 管 子 所 產(chǎn) 生 的 應(yīng) 力 為 t， 則 管 子拉 脫 力 q為 若 計 算 出 的 拉 脫 力 超 過 允 許 范 圍 ， 則 需 采 取 相 應(yīng) 措 施 以 減 小 拉脫 力 ， 例 如 對

55、固 定 管 板 式 無 膨 脹 節(jié) 的 換 熱 器 ， 就 需 采 用 膨 脹 節(jié) ， 對于 已 帶 膨 脹 節(jié) 的 ， 則 增 加 膨 脹 節(jié) 的 波 數(shù) 或 改 用 強(qiáng) 度 較 高 的 材 料 制 作 膨 脹 節(jié) 以 減 薄 膨 脹 節(jié) 之 厚 度 。 t iofq d l單 管 管 壁 橫 截 面 積 脹 接 深 度 或 焊 接 高 度 管 殼 式 換 熱 器 的 熱 補(bǔ) 償 問 題 l 熱 補(bǔ) 償 的 措 施 一 般 情 況 下 ， 當(dāng) 管 子 與 殼 體 用 同 種 材 料 ， 在 殼 壁 與 管 壁 的溫 差 大 于 50oC時 ， 就 要 考 慮 熱 補(bǔ) 償 ， 以 解 決 膨

56、脹 的 差 異 。 其 措施 主 要 是 從 工 藝 和 結(jié) 構(gòu) 兩 方 面 著 手 ， 采 取 的 方 法 有 減 小 管 子 與 殼 體 的 溫 差 由 于 管 壁 溫 度 總 是 接 近 于 換 熱 系 數(shù) 大的 流 體 的 溫 度 ， 因 此 可 將 換 熱 系 數(shù) 大 的 流 體 走 殼 程 ， 當(dāng) 殼 體 溫度 低 于 管 束 溫 度 時 ， 對 殼 體 進(jìn) 行 保 溫 可 減 小 管 子 與 殼 體 的 溫 差 。 采 用 膨 脹 節(jié) 膨 脹 節(jié) 的 作 用 主 要 是 補(bǔ) 償 軸 向 位 移 ， 它 的 特 點(diǎn) 是受 軸 向 力 后 容 易 變 形 ， 從 而 降 低 殼 體

57、和 管 子 的 溫 差 應(yīng) 力 。 使 管 束 和 殼 體 均 能 自 由 膨 脹 這 種 方 法 能 較 好 地 消 除 熱 應(yīng) 力 ，例 如 U形 管 式 換 熱 器 、 填 料 函 式 換 熱 器 、 浮 頭 式 換 熱 器 均 具 有這 種 作 用 。管 殼 式 換 熱 器 的 熱 補(bǔ) 償 問 題 彈 性 管 板 補(bǔ) 償 對 于 高 溫 高 壓 換 熱 器 的 管 板 ， 其 強(qiáng) 度 要 求 與 減小 熱 應(yīng) 力 的 要 求 是 矛 盾 的 ， 減 小 管 板 厚 度 能 減 小 管 板 冷 、 熱 兩面 的 熱 應(yīng) 力 ， 但 卻 受 強(qiáng) 度 要 求 限 制 。 對 于 固 定 管

58、板 還 必 須 同 時考 慮 溫 差 應(yīng) 力 、 管 板 本 身 的 軸 向 和 徑 向 溫 差 應(yīng) 力 以 及 管 板 的 機(jī)械 強(qiáng) 度 要 求 。 因 而 ， 出 現(xiàn) 了 一 些 彈 性 管 板 的 新 型 結(jié) 構(gòu) ， 有 利 于承 壓 能 力 、 且 可 利 用 其 彈 性 變 形 來 吸 收 部 分 熱 膨 脹 差 。 高 壓 橢 圓 管 板 撓 性 管 板 管 殼 式 換 熱 器 的 熱 補(bǔ) 償 問 題 雙 套 管 溫 度 補(bǔ) 償 在高 溫 高 壓 換 熱 器 中 ， 也有 采 用 插 入 式 的 雙 套 管溫 度 補(bǔ) 償 結(jié) 構(gòu) ， 如 圖 所示 。 管 程 流 體 出 入 口 與

59、一 個 環(huán) 形 空 間 相 連 接 ，使 外 套 管 內(nèi) 流 體 與 殼 程流 體 的 溫 差 減 小 ， 具 有與 U形 管 式 換 熱 器 相 類似 的 補(bǔ) 償 能 力 ， 完 全 消除 熱 應(yīng) 力 。 雙 套 管 補(bǔ) 償 結(jié) 構(gòu) 管 殼 式 換 熱 器 的 熱 補(bǔ) 償 問 題 一 般 的 設(shè) 計 程 序 如 下 ： 1. 根 據(jù) 設(shè) 計 任 務(wù) 搜 集 有 關(guān) 的 原 始 資 料 ， 并 選 定 換 熱 器 的 型 式 等 。原 始 資 料 應(yīng) 包 括 ： 流 體 的 物 理 化 學(xué) 性 質(zhì) (如 結(jié) 垢 性 、 腐 蝕 性 、爆 炸 性 、 化 學(xué) 作 用 等 )， 流 體 的 流 量

60、 、 壓 力 、 溫 度 、 熱 負(fù) 荷 ，設(shè) 備 安 裝 場 所 的 限 制 ， 材 質(zhì) 的 限 制 ， 壓 降 的 限 制 等 等 。 2. 確 定 定 性 溫 度 ， 并 查 取 物 性 數(shù) 據(jù) ； 3. 由 熱 平 衡 計 算 熱 負(fù) 荷 及 熱 流 體 或 冷 流 體 的 流 量 ；4. 選 擇 殼 體 和 管 子 的 材 料 ； 5. 選 定 流 動 方 式 ， 確 定 流 體 的 流 動 空 間 ；6. 求 出 平 均 溫 差 ；7. 初 選 傳 熱 系 數(shù) K， 并 初 算 傳 熱 面 積 F；7 管 殼 式 換 熱 器 的 設(shè) 計 程 序 8. 設(shè) 計 換 熱 器 的 結(jié) 構(gòu)

61、 (或 選 擇 標(biāo) 準(zhǔn) 型 號 的 換 熱 器 )， 包 括 ： 選 取 管 徑 和 管 程 流 體 流 速 確 定 每 程 管 數(shù) 、 管 長 、 總 管 數(shù) 確 定 管 子 排 列 方 式 、 管 間 距 、 殼 體 內(nèi) 徑 和 連 接 管 直 徑 等 確 定 殼 側(cè) 程 數(shù) 及 縱 向 隔 板 數(shù) 目 、 尺 寸 ， 或 折 流 板 的 數(shù) 目 、 間距 、 尺 寸 等 殼 程 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 。 在 這 一 步 中 最 好 通 過 草 圖 確 定 有關(guān) 數(shù) 據(jù) 和 傳 熱 面 積 F” (F”一 般 與 F不 會 正 好 相 等 )。9. 管 程 換 熱 計 算 及 阻 力 計 算 。

62、 當(dāng) 換 熱 系 數(shù) 大 子 初 選 傳 熱 系 數(shù) 且 壓降 小 于 允 許 壓 降 時 ， 才 能 進(jìn) 行 下 一 步 計 算 ， 否 則 要 重 選 K， 并調(diào) 整 結(jié) 構(gòu) 。10. 殼 程 換 熱 計 算 。 根 據(jù) 采 用 的 結(jié) 構(gòu) ， 假 定 壁 溫 和 計 算 換 熱 系 數(shù) ，若 不 合 理 則 應(yīng) 調(diào) 整 殼 程 結(jié) 構(gòu) 直 至 滿 意 為 止 。 管 殼 式 換 熱 器 的 設(shè) 計 程 序 11. 校 核 傳 熱 系 數(shù) 和 傳 熱 面 積 。 根 據(jù) 管 、 殼 程 換 熱 系 數(shù) 及 污 垢 熱阻 、 壁 面 熱 阻 等 ， 算 出 傳 熱 系 數(shù) K及 傳 熱 面

63、積 F。 要 求 由 結(jié)構(gòu) 計 算 確 定 的 傳 熱 面 積 F 比 計 算 出 的 所 需 傳 熱 面 積 F大10% 20 時 ， 才 認(rèn) 為 滿 足 要 求 。12. 核 算 壁 溫 。 要 求 與 假 定 的 壁 溫 相 符 。13. 計 算 殼 程 阻 力 ， 使 之 小 于 允 許 壓 降 ， 若 壓 降 不 符 合 要 求 ， 要調(diào) 整 流 速 或 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 。 14. 對 換 熱 器 的 零 部 件 進(jìn) 行 強(qiáng) 度 計 算 。 例 如 殼 體 壁 厚 ， 管 板 、 封 頭和 法 蘭 厚 度 、 尺 寸 ， 支 座 型 式 和 尺 寸 ， 螺 釘 大 小 和 個 數(shù) 等 等 。15. 核 算 管 、 殼 熱 應(yīng) 力 和 管 子 接 口 處 的 拉 脫 力 ， 考 慮 熱 補(bǔ) 償 措 施 并校 核 振 動 。16. 繪 正 式 圖 紙 、 編 寫 材 料 表 等 。 管 殼 式 換 熱 器 的 設(shè) 計 程 序 以 上 步 驟 可 視 具 體 情 況 作 適 當(dāng) 調(diào) 整 ， 對 設(shè) 計 結(jié) 果 應(yīng) 進(jìn) 行 分 析 ， 甚 至 對 幾 個 方 案 進(jìn) 行 比 較 ， 因 此 設(shè) 計 過 程 是 相 當(dāng) 復(fù) 雜 費(fèi) 時 的 。