浅析管壳式换热器工艺设计.docx

浅析管壳式换热器工艺设计【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促使管壳式换热器在21世纪的今天充满生机与活力。1管壳式换热器的基本概1.1管壳式换热器的概念管壳式换热器是一种在轻工、化工、石油、能源、制药等工业生产中广泛运用的以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热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、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。1.2管壳式换热器的工作原理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或者蒸汽冷凝成液体、低温流体加热或者高温流体冷却等过程中间的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流体是以方便清洗为主。2管壳换热器的工艺设计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。现阶段我国已经建立相关种类的换热器标准建立并完善了换热器在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而另一端管板则是与壳体固定的能够确保在两种介质的温差较大时管束和壳体之间不存在温差应力。其次管壳式换热器的浮头端能更易于管束插入或抽出壳体被设计为可拆结构这种设计不仅能够保证管束能在设备内自由移动还能确保浮头部分在进行安装、清洗以及检修的时候更加的方便。3管壳换热器设计中需要注意的问题3.1存在钢板、钢管负偏差问题一般情况下管壳换热器设计中经常存在钢板、钢管负偏差问题必须要给予足够的重视一旦存在这种负偏差的问题就很容易导致管壳换热器开孔补强不足。钢管负偏差问题主要分为两大类：首先管壳换热器设计中管束存在级别问题这会对管板和折流板管孔之间的公差精度产生一定影响。其次换热管的材质的不同也会对管孔公差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0.25mm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。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没有对低合金钢或者碳钢制的焊有分程隔板的浮头盖、管箱和管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱进行热处理工作。其次冷轧的强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