管壳式换热器设计.pptx

一、概述1.2换热设备分类及其特点蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面大，故较适合用于气-气热交换的场合。如：空气预热器。1.2.1.3间壁式换热器这类换热器又称为表面式换热器。它是利用间壁（固体壁面）将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样，如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。1.2.1.3间壁式换热器1.3管壳式换热器介绍1.3.1.1.2缺点：1）不适用于换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差很大的场合，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；（为了减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件．如：设置膨胀节．来吸收热膨胀差）2）壳程无法机械清洗，不适用于壳程结垢的场合；3）管子腐蚀后造成连同壳体报废，壳体部件寿命决定于管子寿命，故设备寿命相对较低。1.3.1.1.3适用的场合：1）设备需要尽少使用法兰密封面的场合；2）管壳程金属温差不是很大的场合；3）壳程流体清洁，无需经常抽出管束清洗的场合。1.3.1.2浮头式换热器4)可用于结垢比较严重的场合;5)可用于管程腐蚀场合.1.3.1.2.2缺点:1)浮头端易发生内漏;2)金属材料耗量大,成本高20%;3)结构复杂.。1.3.1.2.3可用的场合：1）管壳程金属温差很大场合；2）壳程介质易结垢要求经常清洗的场合；1.3.1.3U形管式换热器1.3.1.3.1优点：１）管束可抽出来机械清洗；２）壳体与管壁不受温差限制；３）可在高温、高压下工作，一般适用于T≤500℃，P≤10MPa;4)可用于壳程结垢比较严重的场合;5)可用于管程易腐蚀场合.1.3.1.3.2缺点:1)在管子的U型处易冲蚀,应控制管内流速;2)管程不适用于结垢较重的场合;3)因死区较大,只适用于内导流筒;4)单管程换热器不适用;1.3.1.3.3可用的场合:1)管程走清洁流体;2)管程压力特别高;3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法满足要求的场合.二、管壳式换热器的设计参数及材料对于同时受管、壳程压力作用的元件，仅在能保证管、壳程同时升、降压时，才可以按压差设计，否则应分别按管、壳程工作压力确定设计压力，并应考虑可能存在的最苛刻的管、壳程压力组合。按压差设计时，压差的取值还应考虑在压力试验过程中，可能出现的最大压差值。真空换热器真空侧的设计压力按承受外压考虑，当装有安全控制装置（如真空泄放阀）时，设计压力取1.25倍最大内外压力差,或0.1MPa两者中的较低值;当没有安全控制装置时，取0.1MPa。真空换热器非真空侧，同时受管、壳程压力作用的元件，其设计压力应为内压侧和真空侧设计压力之和。圆筒的厚度应按GB150-1998第5章计算,但碳素钢和低合金钢圆筒的最小厚度应不小于如下表(二)中的规定,。对于高合金钢圆筒的最小厚度应不小于下表（三）中的规定:从表（二）、表（三）中可以看出：换热器壳体的最小厚度比容器最小壁厚要厚，原因是：1）设备的刚度问题，考虑换热设备常检修、清洗;2）考虑到卧式容器支座有应力集中的问题;3)当管程压力高于壳程的压力时,为达到水压试验的有效性，确保管子连接与管板连接的严密性，通常将壳程的试验压力提高来作，其取值与管程试验压力一样。（但是必须首先核算壳体在试验压力下时产生的应力是否小于许用应力）。2.1.4焊接接头系数在压力容器制造中，焊接是很重量的一环。在焊接过程中往往会产生一些缺陷，如未焊透、裂纹、夹渣、咬边等，这会引起应力集中。焊接中形成焊缝热影响区晶粒粗大，使母材强度或塑性下降，制造中焊缝错边量、余高等的超标引起了附加应力。焊缝设计不合理使焊接工艺和焊缝检验困难，影响焊缝质量。因此焊缝往往成为容器强度比较薄弱的环节。为弥补焊缝对容器整体强度的削弱，在强度计算中引入焊接接头系数。焊接接头系数φ根据受压元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100%无损检测φ=1.00局部无损检测φ=0.85单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板)100%无损检测φ=0.9局部无损检测φ=0.82.1.5压力试验2.1.5.1试验介质A、液压试验时一般用水作为试验介质，需要时也可采用不会导致发生危险的其他液体。奥氏体不锈钢制容器用水进行试验后应将水渍清除干净，当无法达到这一要求时，应控制水中氯离子的含量不超过25mg/L。B、气压试验所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气也可是其他惰性气体。2.1.5.2试验压力试验压力的最低值按下述规定，试验压力的上限应满足应力校核的限制。2.1.5.2.1内压换热器液压试验PT=1.25P［σ］/［σ］t气压试验PT=1.15P［σ］/［σ］tPT--------试