且不小于 50mm管式换热器

　　大大学学 112Mio 2.134 浙工大机械学院化机所 大大学学 (heattransfer equipment) 直接接触 蓄热式间壁式 直接接触式 分类 按冷热流体间热量交换方式 （混合式） P171,172 大大学学 间壁式换热器 根据传热面的结构不同可分为：管式、板面式和其他型式。 管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等； 板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等； 其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气LENGQUEQI等。 P222 大大学学 间壁式换热器 套管换热器的优点是构造简单， 内管能耐高压，适用于流量不大 、传热面积要求不大但压强要求 较高的场合 间壁式换热器（稍后介绍） P223 大大学学 夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。这种换热器主要用于反应过程的加热或冷却。结构简单 、传热面较小，且传热系数不高 P222 大大学学 沉浸式蛇管换热器 蛇管式换热器：以蛇形管作为传热元件的换热器，分为沉浸式、喷淋式 P222 大大学学 喷淋式蛇管换热器 便于检修，传热效果较好。缺点是喷淋不易均匀 P223 大大学学 壳管式换热器 大大学学 壳管式换热器 10 大大学学 P223,22411 大大学学 大大学学 13 大大学学 14 大大学学 15 大大学学 固定管板式换热器 P224 固定管板式换热器：管子的两端分别固定在与壳体焊接的两块管板上 ，管束、管板与 壳体成为一个不可拆的整体（清洗问题），管壁与壳壁温度不同，二者线膨胀不同， 又因整体是固定结构，必产生热应力，常用“膨胀节”结构进行热补偿 结构简单紧凑,往往是管板兼法兰。适用于管、壳程温差不大或管、壳程温差大, 但压力不高,壳程介质干净或虽结垢,但通过化学清洗能清除的场合 16 大大学学 浮头式换热器 浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮 动，壳体和管束对膨胀是自由的，故 当两张介质的温差较大时，管束和壳 体之间不产生温差应力 结构复杂，内浮头密封困难,锻件多,造价较高 适用于管、壳程温差大但工作压力不超过10ＭＰａ的工况 P224 17 大大学学 适用于高温和高压场合，其主要不足之处是管内清洗不易，制造困难P225 18 大大学学 壳管式换热器壳程流动情况 理想错流+理想平行流 泄漏（管-折流板间隙）+短路（管束-壳体） 降低传热速率、压降 19 大大学学 折流板型式（弓形折流板、圆环形折流板、螺旋折流板等） P226 20 大大学学 21 大大学学 22 大大学学 折流杆换热器 P234 23 大大学学 P234 24 大大学学 1、折流板一般应等距布置，尽量靠近壳程进出口接管。 2、折流板小间距应不小于壳体内直径的1/5，且不小于 50mm，间距应不大于壳体内直径。 3、折流板管孔与换热管间隙、折流板与壳体内壁间隙不能太 大或太小。 4、弓形折流板缺口弦高一般取（0.20-0.45）D ，通常取0.25D 5、支持板形状与尺寸按折流板设计。 折流板的布置原则 25 大大学学 DN500mm时，设一对旁路挡板。 DN=500mm~1000时，设两对旁路挡板。 DN1000mm时，设三对旁路挡板。 防短路结构 26 大大学学 每隔3~4排换热管设置一根挡管， 大大学学 中间挡板一般与折流板点焊固定， 其数量不宜多于4块。 28 大大学学 壳管式换热器传热系数 29 大大学学 Q——单位时间内的传热量，W SF——管外污垢系数，W/m SF——管外污垢层两侧的传热温差，C Q——单位时间内的传热量，W ——管外液膜两侧的传热温差，C壳管式换热器传热系数 1.管外膜换热系数2.管外污垢系数 3.管壁换热系数Q——单位时间内的传热量，W ——管壁两侧的传热温差，C30 大大学学 Q——单位时间内的传热量，W ——管内液膜两侧的传热温差，C壳管式换热器传热系数 Q——单位时间内的传热量，W TF——管内污垢系数，W/m TF——管内污垢层两侧的传热温差，C 5.管内膜换热系数31 大大学学 壳管式换热器传热系数 将上述5个热阻相加，即为总传热热阻；将5层的传热温差相加即为总传热温差： 大大学学 几点讨论 热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层)，和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。 两个膜系数＋污垢系数如何取？（经验值/典型值/估计值）——膜系数取决于流体流速、物性、换热器几何结构； ——结垢与时间、流速、温度、及其他因素有关。 P226-228 33 大大学学 换热管的排列型式 正方形和转角正方形排列，能够使管间形成一条直线通道，便于机械清洗，一般用于易结垢流体、其管束可抽出管间清洗的场合 在管间距不变、壳体直径不变的情况下，三角形布置可容纳更多的换热管34 大大学学 35 大大学学 板式换热表面可紧密排列，各种板式换热器结构紧凑、耗材 少、传热系数大。 常见结构：板式换热器 ；螺旋板换热器 ；板翅式换热器； 板壳式换热器等 板式换热器 P231 36 大大学学 板式换热器 P232 由一组冲压出一定凹凸波纹（如人字形波纹）的长方形薄金属板平行排列，以密封及夹紧装置 组装于支架上构成。两相邻板片的边缘衬有垫片，压紧后可以达到对外密封的目的。操作时要 求板间通道冷、热流体相间流动，即一个通道走热流体，其两侧紧邻的流道走冷流体。 37 大大学学 板式换热器 传热系数高、结构紧凑、具有可拆结 （增减传热面积、检修、清洗都比较方便） 操作压强和温度不太高、处理量较小 38 大大学学 板翅换热器 P233 在两块平行的薄金属板之间，夹入波纹状或其它形状的金属翅片，并将两侧面 封死，即构成一个换热基本单元。将各 基本元件进行不同的叠积和适当的排列 ，并用钎焊固定，即可制成并流、逆流 或错流的板束（或称芯部）。我国目前 常用的翅片型式有光直型、锯齿形和多 大大学学 板翅换热器 传热系数高、结构紧凑 设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修困难平直型 锯齿形 大大学学 螺旋板换热器 P232 spiral heat exchanger 由两张平行的金属板卷制成两个螺旋形通道,冷热流体之间通过螺旋板壁进行换热的换热器。 传热系数高、结构紧凑、不易结垢和堵塞 体的速度较高，又有离心惯性力),宜处理悬浮 液及粘度较大的流体 常用的螺旋板换热器被焊成一体，一旦损坏，修理很困难 41 大大学学 强化管式换热器 P233 42 大大学学 强化管式换热器 翅片与管表面的连接应紧密，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效果43 大大学学 Q=KF 大大学学 1、增大传热面积 新型换热器 小直径管 翅片结构 45 大大学学 2、加大平均温差 46 大大学学 3、提高传热系数 选用导热系数 大的材料 扩展表面 管程分程 防止结垢并 及时除垢 有功传热强化 无功传热强化 47 大大学学 螺旋 大大学学 49 大大学学 50 大大学学 螺旋翅 大大学学 52 大大学学 53 大大学学 54 大大学学 55 大大学学 大大学学 采用折流杆代替 采用新型折流板结构 改变管子外形或 在管子外加翅片 大大学学 换热器的设计 工艺设计（传热计算、流动压降计算）1、计算热负荷；2、确定冷热流体物性参数；3、初选换热器尺寸；4、计算压 降与传热系数（管程、壳程）；5、计算总传热系数、校核换热面积；6、设计 结果评估及优化 结构设计（强度计算）1、管板强度计算；2、膨胀节；3、零部件结构优化设计；4、管束的振动与防 标准：GB151《管壳式换热器》，JB…工具：ProII、Aspen； HTRI、 B-JAC、HTFS ；SW6、Ansys 58 大大学学 （1）壳体和管箱的壁厚计算 （2）换热管与管板连接处的结构设计 （3）壳体与管板连接结构设计 （4）管板厚度计算 （5）折流板、支持板等零部件的结构设计 （6）换热管与壳体在介质压力和温差联合作用下的应力计算 （7）管子拉脱力和稳定性校核 （8）判断是否需要设置膨胀节，如果需要，则选择膨胀节的结构形式及基本尺寸； （9）膨胀节的应力计算及校核 （10）接管、法兰、支座等的选择；开孔补强设及计算等； （11）换热器的振动与防振 如果选用换热器，则应进行压力降、传热面积及温差应力校核等方面的计算。 补充：管壳式换热器的机械设计计算步骤
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