第六章?lián)Q熱設(shè)備6.1概述6.2管殼式換熱器6.3塔設(shè)備6.4反應(yīng)設(shè)備金濤：1985年本科、1989年碩士、2000年博士、2003年博士后畢業(yè)于浙江大學(xué)化工機(jī)械專業(yè)。研究方向：故障診斷、計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用（優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真、CAD/CAE/CAM）地點(diǎn)：教四-108電話：87952821，E-mail:任課教師

什么是換熱設(shè)備？作用及應(yīng)用場合？換熱設(shè)備的類型？各種換熱設(shè)備的特點(diǎn)？如何設(shè)計(jì)及選用？未來發(fā)展？提出問題按作用原理或傳熱方式直接接觸換熱器蓄熱式換熱器間壁式換熱器中間載熱體式換熱器6.1.2換熱設(shè)備的分類及特點(diǎn)6.1概述直接接觸換熱器傳熱效率高、單位容積提供的傳熱面積大、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，但僅適合工藝上允許兩種流體混合的場合。熱流體冷流體熱流體冷流體6.1.2換熱設(shè)備的分類及特點(diǎn)6.1概述又稱混合式換熱器，它是利用冷、熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱的換熱器。如冷卻塔、氣壓冷凝器等。蓄熱式換熱器

又稱回?zé)崾綋Q熱器，它是借助于由固體（如固體填料或多孔性格子磚等）構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱器。若兩種流體不允許有混合，則不能采用蓄熱式換熱器。熱流體冷流體熱流體冷流體載熱體6.1.2換熱設(shè)備的分類及特點(diǎn)6.1概述中間載熱體式換熱器

這類換熱器是把兩個(gè)間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器，載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體，如熱管式換熱器。6.1.2換熱設(shè)備的分類及特點(diǎn)6.1概述間壁式換熱器管式換熱器板面式換熱器其他形式換熱器蛇管式換熱器套管式換熱器管殼式換熱器：應(yīng)用最廣纏繞管式換熱器沉浸式蛇管換熱器噴淋式蛇管換熱器螺旋板式換熱器：不易結(jié)垢板式換熱器板翅式換熱器：效率最高板殼式換熱器傘板式換熱器石墨、聚四氟乙烯、熱管換熱器這是什么？6.1.2換熱設(shè)備的分類及特點(diǎn)6.1概述螺旋管式換熱器

折流桿換熱器浮頭式外導(dǎo)流筒換熱器

U型管式換熱器折流桿換熱器6.1.2換熱設(shè)備的分類及特點(diǎn)6.1概述按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊造價(jià)低固定管板式承受較高壓力清洗、更換方便浮頭式U形管式填料函式釜式重沸器產(chǎn)生熱應(yīng)力溫差不大不易結(jié)垢清洗方便無熱應(yīng)力結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)高制造時(shí)密封要求高結(jié)構(gòu)簡單無熱應(yīng)力布管少報(bào)廢率高承壓能力強(qiáng)軸向自由伸縮無熱應(yīng)力產(chǎn)生泄露物料有限制結(jié)構(gòu)簡單承受高溫、高壓無熱應(yīng)力成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜清洗方便6.2.1基本類型6.2管殼式換熱器型式材料換熱管尺寸管排列形式及中心距管板管箱管束分程換熱管與管板連接平面形橢圓形蝶形管板結(jié)構(gòu)光管球形繞性薄管板強(qiáng)度脹強(qiáng)度焊管程結(jié)構(gòu)管板材料翅片管螺旋槽管螺紋管6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器脹焊并用單雙三弓形圓盤-圓環(huán)旁路擋板擋管殼體折流板或折流桿縱向隔板殼程結(jié)構(gòu)防短路結(jié)構(gòu)拉桿防沖擋板中間擋板6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器管板材料

選擇管板材料時(shí)，除力學(xué)性能外，還應(yīng)考慮管程和殼程流體的腐蝕性，以及管板和換熱管之間的電位差對腐蝕的影響。當(dāng)流體無腐蝕性或有輕微腐蝕性時(shí)，管板一般采用壓力容器用碳素鋼或低合金鋼板或鍛件制造。

當(dāng)流體腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，管板應(yīng)采用不銹鋼、銅、鋁、鈦等耐腐蝕材料。但對于較厚的管板，若整體采用價(jià)格昂貴的耐腐蝕材料，造價(jià)很高。工程上常采用不銹鋼+鋼、鈦+鋼、銅+鋼等復(fù)合板，或堆焊襯里。6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器管板結(jié)構(gòu)薄管板結(jié)構(gòu)形式（a）（b）（c）（d）6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器管板結(jié)構(gòu)

在滿足強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減少管板厚度。

薄管板是指相對采用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范（如GB151《管殼式換熱器》、美國管式換熱器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)TEMA）計(jì)算所得的管板厚度要薄的多的管板，一般厚度為8-20mm。

目前薄管板主要有平面形、橢圓形、蝶形、球形、撓性薄管板等形式，最為常用的是平面形薄管板。6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器1.強(qiáng)度脹

強(qiáng)度脹是指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的脹接。常用的脹接有非均勻脹接（機(jī)械滾珠脹接）和均勻脹接（液壓脹接、液袋脹接、橡膠脹接和爆炸脹接等）兩大類。

換熱管與管板連接是管殼式換熱器設(shè)計(jì)、制造最關(guān)鍵的技術(shù)之一，是換熱器事故率最多的部位。換熱管與管板連接的好壞，直接影響換熱器的使用壽命。

機(jī)械滾珠脹接是最早的脹接方法，目前仍大量使用。

強(qiáng)度脹接主要適用于設(shè)計(jì)壓力小于等于4.0MPa；設(shè)計(jì)溫度小于等于300oC；操作中無劇烈振動(dòng)、無過大溫度波動(dòng)及無明顯應(yīng)力腐蝕等場合。6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器2.強(qiáng)度焊

強(qiáng)度焊接是指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接。此法目前應(yīng)用較為廣泛。由于管孔不需要開槽，且對管孔的粗糙度要求布告，管子端部不需要退火和磨光，因此制造加工簡單。焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)。在高溫下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。

除有較大振動(dòng)及有縫隙腐蝕的場合，只要材料可焊性好，強(qiáng)度焊接可用于其他任何場合。管子與薄管板的連接應(yīng)采用焊接方法。6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器2.脹焊并用

采用脹焊并用，不僅能改善連接處的抗疲勞性能，而且還可消除應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕，提高使用壽命。因此，此法得到廣泛應(yīng)用。

脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動(dòng)和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需要用復(fù)合管板等的場合。

脹焊并用方法，從加工工藝看，主要有強(qiáng)度脹+密封焊、強(qiáng)度焊+脹接、強(qiáng)度焊+強(qiáng)度脹等幾種形式。6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器

折流板一般應(yīng)按等間距布置，管束兩端的折流板應(yīng)盡量靠近殼程進(jìn)、出口接管。折流板最小間距應(yīng)不小于殼體內(nèi)直徑的1/5，且不小于50mm；最大間距應(yīng)不大于殼體內(nèi)直徑。折流桿

折流板與支持板一般用拉桿和定距管連接在一起。

在大直徑的換熱器中，如折流板間距較大，容易形成“死區(qū)”。宜采用多弓形折流板。

新型管束支撐結(jié)構(gòu)——折流桿支撐結(jié)構(gòu)。該支撐結(jié)構(gòu)又折流圈和焊接在折流圈上的支撐桿（桿可以水平、垂直或其他角度）所組成。支撐桿可由圓鋼或扁鋼制成。一般4塊折流圈為一組。6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器防短路結(jié)構(gòu)（1）旁路擋板（2）擋管

擋管一般與換熱管的規(guī)格相同，可與折流板點(diǎn)焊固定，也可用拉桿代替。擋管應(yīng)每隔3-4排換熱管設(shè)置一根，但不應(yīng)設(shè)置在折流板缺口處。（3）中間擋板

在U形管式換熱器中設(shè)置，中間擋板一般與折流板點(diǎn)焊固定，中間擋板的數(shù)量不宜多于4塊。6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)6.2管殼式換熱器管板設(shè)計(jì)思路1.管板彈性分析，將換熱器分解成封頭、法蘭、管板、螺栓、墊片等元件組成的彈性系統(tǒng)，各元件之間的相互作用用內(nèi)力表示，管板簡化為彈性基礎(chǔ)上的等效均質(zhì)圓平板。但忽略管束對管板轉(zhuǎn)角的約束作用2.危險(xiǎn)工況，殼程壓力和管程壓力不能同時(shí)作用時(shí)。3.管板應(yīng)力校核4.管板應(yīng)力調(diào)整5.管板計(jì)算軟件6.2.3管板設(shè)計(jì)6.2管殼式換熱器薄管板設(shè)計(jì)1.薄管板主要載荷由管壁與殼壁的溫度差決定，流體壓力引起的應(yīng)力與撓度相對來說是不大的。中低壓條件的薄管板厚度可直接查表或通過規(guī)范計(jì)算得到。2.因?yàn)楸」馨灞旧淼膭偠刃?，載荷主要由管子承擔(dān)，需要驗(yàn)算管子的穩(wěn)定性?？蓽p小折流板或支持板的間距。6.2.3管板設(shè)計(jì)6.2管殼式換熱器6.2.3管板設(shè)計(jì)6.2管殼式換熱器降低由于管束和殼體間熱膨脹差所引起的管板應(yīng)力、換熱管與殼體上的軸向應(yīng)力以及管板與換熱管間的拉脫力。起到補(bǔ)償軸向變形的作用。

根據(jù)設(shè)計(jì)條件、換熱器各元件的實(shí)際應(yīng)力狀況，判斷是否需要膨脹節(jié)。參見GB16749《壓力容器波形膨脹節(jié)》。6.2.4膨脹節(jié)設(shè)計(jì)6.2管殼式換熱器膨脹節(jié)的作用2.是否設(shè)置膨脹節(jié)的判斷3.膨脹節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算流體誘導(dǎo)振動(dòng)（1）卡曼旋渦（2）流體彈性振動(dòng)（3）湍流顫振（4）聲振動(dòng)（5）射流轉(zhuǎn)換2.管子固有頻率

3.防振措施（1）改變流速；（2）改變管子固有頻率；（3）增設(shè)消聲板；（4）抑制周期性旋渦；（5）設(shè)置防沖板或?qū)Я魍病?.2.5管束振動(dòng)與防止6.2管殼式換熱器6.2.6設(shè)計(jì)方法和工藝計(jì)算6.2管殼式換熱器換熱器設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是參數(shù)選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳熱計(jì)算及壓降計(jì)算等。設(shè)計(jì)主要包括殼體型式、管程數(shù)、換熱管類型、管長、管子排列、管子支承結(jié)構(gòu)（如折流板結(jié)構(gòu)等）、冷熱流體的流動(dòng)通道、工藝設(shè)計(jì)和封頭、殼體、管板等零部件的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。

換熱器的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的不同可分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩種，包括計(jì)算換熱面積和選型兩個(gè)方面。6.2管殼式換熱器（1）計(jì)算換熱器的熱負(fù)荷Q（2）確定冷熱流體物性參數(shù)（3）初選換熱器的尺寸規(guī)格（4）計(jì)算管程壓降與傳熱系數(shù)（5）計(jì)算殼程壓降與傳熱系數(shù)（6）計(jì)算總傳熱系數(shù)K、校核傳熱面積（7）對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評估及優(yōu)化

6.2.6設(shè)計(jì)方法和工藝計(jì)算換熱面積計(jì)算

在管殼式換熱器的設(shè)計(jì)中，確定了一種換熱器的結(jié)構(gòu)形式后，首先必須確定的一個(gè)重要因素是有效換熱面積，換熱面積的多少?zèng)Q定了換熱器的大小。如果換熱面積太小，使工藝過程不能實(shí)現(xiàn)，使換熱器介質(zhì)出口溫度不能得到有效控制。如果換熱面積太大，不僅造成材料的浪費(fèi)，增加投資，而且增大了換熱器的體積，使其占據(jù)過多的空間。

計(jì)算換熱面積的一個(gè)重要參數(shù)是總傳熱系數(shù)，它包括冷熱介質(zhì)的給熱系數(shù)、介質(zhì)的污垢系數(shù)和金屬壁的傳熱系數(shù)。其中計(jì)算較為復(fù)雜的是介質(zhì)的給熱系數(shù)。介質(zhì)的給熱系數(shù)不僅與介質(zhì)的物性有關(guān)，而且與介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)是由換熱器的結(jié)構(gòu)決定的，如果換熱器的結(jié)構(gòu)作很小改動(dòng)，將引起介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)作較大的變化。在一個(gè)換熱器中，同一種介質(zhì)的溫度是不斷變化的，所以在換熱器中的不同位置，同一種介質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)因溫度的不同而不同。在實(shí)際計(jì)算中，往往將一種介質(zhì)分成許多個(gè)溫度區(qū)域，在不同的溫度區(qū)域，對介質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)作相應(yīng)的計(jì)算。在換熱器的設(shè)計(jì)過程中，換熱面積的確定是最為關(guān)鍵的一步，它不僅需要計(jì)算方法正確嚴(yán)密，而且各種參數(shù)必須十分精確。

換熱器的分析計(jì)算過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的計(jì)算過程，往往須不斷地調(diào)整換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。而管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)很多，其中一項(xiàng)的改變將會使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生很大變化，所以需要不斷的反復(fù)，不僅要使換熱面積滿足需要，而且還應(yīng)兼顧到其它許多因素，例如介質(zhì)阻力情況等等。管束振動(dòng)分析對于管殼式換熱器，一個(gè)容易被忽視的問題是換熱管的振動(dòng)。而換熱管束的振動(dòng)往往是換熱管破壞的主要原因，使換熱器過早報(bào)廢。

引起換熱管振動(dòng)的因素很多，也較復(fù)雜。當(dāng)介質(zhì)流量接近使換熱管產(chǎn)生共振的臨界流量時(shí)，將引起換熱管束產(chǎn)生較大的振動(dòng)。另外換熱器內(nèi)部介質(zhì)的局部湍流、渦流也會引起換熱管振動(dòng)。

換熱管振動(dòng)的位置較廣，可以是某兩個(gè)折流板間的所有換熱管同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，或只有幾排換熱管產(chǎn)生振動(dòng)。也可能是在介質(zhì)進(jìn)口或出口端的某些換熱管產(chǎn)生振動(dòng)。總之，換熱管的振動(dòng)可能發(fā)生在換熱管束的任何一處或多處。

換熱器的管束振動(dòng)分析，就是要確定換熱管的振動(dòng)位置以及振動(dòng)性質(zhì)，了解引起換熱管產(chǎn)生振動(dòng)的原因，從而消除換熱管的振動(dòng)。消除換熱管振動(dòng)的方法有很多，可以通過改變換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸來改變換熱管束的固有頻率或流體的流動(dòng)狀態(tài)，從而消除換熱管的振動(dòng)?；蛘咴趽Q熱管束的振動(dòng)部位增加局部支撐板，來約束換熱管的振動(dòng)。換熱器網(wǎng)絡(luò)分析

在一個(gè)工程系統(tǒng)中，往往不是對單一的某臺換熱器進(jìn)行分析，常常是對由多個(gè)換熱器組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合計(jì)算，其間還有一些其它設(shè)備（例如：閥門、混合、分離等設(shè)備）。下圖為一個(gè)簡單的換熱器網(wǎng)絡(luò)。對一個(gè)換熱器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)進(jìn)行綜合的考慮并進(jìn)行系統(tǒng)的分析。換熱器強(qiáng)度計(jì)算

確定了換熱器的結(jié)構(gòu)及尺寸以后，必須對換熱器的所有受壓元件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。因?yàn)楣軞な綋Q熱器一般用于壓力介質(zhì)的工況，所以換熱器的殼體大多為壓力容器，必須按照壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，對于鋼制的換熱器，我國一般按照GB150<<鋼制壓力容器>>標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者美國ASME標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于其它一些受壓元件，例如管板、折流板等，可以按照我國的GB151<<管殼式換熱器>>或者美國TEMA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于其它材料的換熱器，例如鈦材、銅材等應(yīng)按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

下面提供一氮?dú)饫鋮s器的受壓元件強(qiáng)度計(jì)算，以供參考。該換熱器為U形管式換熱器，殼體直徑500mm，管程設(shè)計(jì)壓力3.8MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力0.6MPa。詳細(xì)強(qiáng)度計(jì)算如下：計(jì)算過程1.殼程筒體強(qiáng)度計(jì)算

2.前端管箱筒體強(qiáng)度計(jì)算3.前端管箱封頭強(qiáng)度計(jì)算4.后端殼程封頭強(qiáng)度計(jì)算5.管板強(qiáng)度計(jì)算6.管程設(shè)備法蘭強(qiáng)度計(jì)算7.接管開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算分析實(shí)例

這里為大家提供了一個(gè)實(shí)例，甲烷化爐進(jìn)出口換熱器。其管程介質(zhì)為脫碳?xì)?，溫度?0°C升高到315.6°C。殼程介質(zhì)為甲烷化氣，溫度由346.4°C降低到89.5°C。這臺換熱器計(jì)算較為復(fù)雜，介質(zhì)溫度梯度較大；管殼程介質(zhì)組分較多(其中包括氮?dú)?、氫氣、甲烷、氬氣、一氧化碳、水共六種組分)；換熱管較長，長度為12.5米；折流板數(shù)量較多，其數(shù)量為32塊；換熱管數(shù)目較多，其數(shù)目共為1787根。這臺換熱器在整個(gè)系統(tǒng)中十分重要，不僅要求具有良好的換熱效果，而且必須完全控制介質(zhì)阻力。由下面的分析報(bào)告可以看出，換熱面積的富裕量僅為7.8%,節(jié)約了投資成本，而且介質(zhì)阻力也在控制之下。從長期的實(shí)際運(yùn)行情況來看，此換熱器完全滿足工藝要求。請見下面的換熱器分析詳細(xì)數(shù)據(jù)。一.換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)

二.介質(zhì)組分?jǐn)?shù)據(jù)

三.物性數(shù)據(jù)

四.傳熱數(shù)據(jù)

五.介質(zhì)阻力分布及管束振動(dòng)分析點(diǎn)擊點(diǎn)擊點(diǎn)擊點(diǎn)擊點(diǎn)擊固定管板式換熱器

固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)如上圖所示，換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。換熱管可為光管或低翅管。其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，能得到較小的殼體內(nèi)徑，管程可分成多樣，殼程也可用縱向隔板分成多程，規(guī)格范圍廣，故在工程中廣泛應(yīng)用。

其缺點(diǎn)是殼側(cè)不便清洗，只能采用化學(xué)方法清洗，檢修困難，對于較臟或?qū)Σ牧嫌懈g性的介質(zhì)不能走殼程。殼體與換熱管溫差應(yīng)力較大，當(dāng)溫差應(yīng)力很大時(shí)，可以設(shè)置單波或多波膨脹節(jié)減小溫差應(yīng)力。返回點(diǎn)擊點(diǎn)擊點(diǎn)擊點(diǎn)擊U形管式換熱器

上圖為雙殼程U形管式換熱器。U形管式換熱器是將換熱管彎成U形，管子兩端固定在同一塊管板上。由于換熱管可以自由伸縮，所以殼體與換熱管無溫差應(yīng)力。因U形管式換熱器僅有一塊管板，所以結(jié)構(gòu)較簡單，管束可從殼體內(nèi)抽出，殼側(cè)便于清洗，但管內(nèi)清洗稍困難，所以管內(nèi)介質(zhì)必須清潔且不易結(jié)垢。U形管式換熱器一般用于高溫高壓情況下，尤其是殼體與換熱管金屬壁溫差較大時(shí)。

殼程可設(shè)置縱向隔板，將殼程分為兩程(如圖中所示)。返回點(diǎn)擊點(diǎn)擊方形殼體翅片管換熱器

1外形圖剖視圖

方形殼體翅片管換熱器的殼體為方箱形(如上圖所示)，其換熱管為帶翅片的翅片管。換熱管可為單排或多排換熱管。翅片材料可采用碳鋼、不銹鋼、鋁或銅材等。翅片的翅高、翅距和翅片厚度可根據(jù)實(shí)際工況而定。

這種形式的換熱器因?yàn)椴捎昧顺崞?，可大大?qiáng)化傳熱面積，所以特別適用于給熱系數(shù)較低的流體。殼程流通面積可設(shè)計(jì)較大，流動(dòng)阻力較小，所以對于壓力較低和對壓力降要求較小的流體特別適用。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常用這種換熱器來加熱或冷卻低壓空氣。

其缺點(diǎn)：因?yàn)闅んw為方箱形，雖然管程可承受高壓介質(zhì)，但殼程只能承受較低壓力的介質(zhì)。這種換熱器的金屬消耗量大，制造成本較高。

在實(shí)際生產(chǎn)裝置中，為提高殼程的耐壓能力，往往將殼體做成圓形，而管束采用方形布管。結(jié)構(gòu)可參見附圖返回浮頭式換熱器

浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)如圖所示，其一端管板與殼體固定，而另一端的管板可以在殼體內(nèi)自由浮動(dòng)。殼體和管束對熱膨脹是自由的，故當(dāng)兩種介質(zhì)的溫差較大時(shí)，管束與殼體之間不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭端設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu)，使管束可以容易地插入或抽出，這樣為檢修和清洗提供了方便。這種形式的換熱器特別適用于殼體與換熱管溫差應(yīng)力較大，而且要求殼程與管程都要進(jìn)行清洗的工況。

浮頭式換熱器的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，而且浮頭端小蓋在操作時(shí)無法知道泄漏情況，所以裝配時(shí)一定要注意密封性能。返回點(diǎn)擊點(diǎn)擊填料函式換熱器

上圖為填料函式雙管程雙殼程換熱器，填料函式換熱器的換熱管束可以自由滑動(dòng)，殼側(cè)介質(zhì)靠填料密封。對于一些殼體與管束溫差較大，腐蝕嚴(yán)重而需經(jīng)常更換管束的換熱器，可采用填料函式換熱器。它具有浮頭換熱器的優(yōu)點(diǎn)，又克服了固定管板式換熱器的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于檢修清洗。

填料函式換熱器的缺點(diǎn)：使用直徑??；不適于高溫、高壓條件下；殼程介質(zhì)不適于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒等介質(zhì)。返回點(diǎn)擊點(diǎn)擊固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)二返回固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)三返回固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)四返回固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)一返回U形管結(jié)構(gòu)1返回U形管結(jié)構(gòu)2返回附圖左圖為一空氣段間冷卻器的剖視圖。該換熱器的管束采用方形排列的翅片管，管束長度為3.7m。為提高殼體的承壓能力，殼體采用圓筒形，直徑900mm。

換熱管為紫銅整體軋制翅片管，翅片外徑36mm，翅片根徑為20mm，換熱管內(nèi)徑16mm，翅片間距2.5mm，翅片厚度為0.5mm，換熱總面積為440m2。

空氣條件：

流量：30000Nm3/h

溫度：100-40oC

工作壓力：0.1MPa

壓降:150mm水柱

總熱負(fù)荷:597000kcal/h

返回浮頭結(jié)構(gòu)1返回浮頭結(jié)構(gòu)2返回填料函式換熱器結(jié)構(gòu)一返回填料函式換熱器結(jié)構(gòu)二返回第六章?lián)Q熱設(shè)備6.1概述6.2管殼式換熱器6.3余熱鍋爐6.4傳熱強(qiáng)化技術(shù)6.3余熱鍋爐余熱鍋爐——余熱鍋爐是利用工業(yè)生產(chǎn)中的預(yù)熱來生產(chǎn)蒸汽的一種換熱設(shè)備。廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金等工業(yè)部門。什么是鍋爐？6.3.1余熱鍋爐的作用滿足工藝生產(chǎn)的需要提高熱能總利用率，節(jié)約一次能源消耗消除環(huán)境污染，減少公害作用：燃煤鍋爐

燃油鍋爐

燃?xì)忮仩t

6.3.2余熱鍋爐的基本特點(diǎn)

與鍋爐基本相似，通常由省熱器、蒸發(fā)器和過熱器等部件組成。無燃燒裝置。結(jié)構(gòu)形式多種多樣熱源廣，介質(zhì)多種多樣，有些主體設(shè)備與輔助設(shè)備分散安裝在工藝流程的不同位置。操作不穩(wěn)定受到余熱源熱負(fù)荷波動(dòng)的影響。有些水側(cè)、氣側(cè)均處于高溫、高壓條件下。6.3余熱鍋爐

1.管殼式余熱鍋爐：由鍋筒、管子及金屬殼體組成。結(jié)構(gòu)緊湊、單位換熱面積的金屬消耗較少，適應(yīng)的介質(zhì)和操作條件較廣泛。2.煙道式余熱鍋爐：與燃燒爐類似。在硫酸工業(yè)應(yīng)用較廣。煙氣的含塵量高，受熱面磨損嚴(yán)重，腐蝕嚴(yán)重。6.3.3余熱鍋爐的基本結(jié)構(gòu)

6.3余熱鍋爐增加平均傳熱溫差——逆流流動(dòng)、多股流體流動(dòng)

擴(kuò)大換熱面積——小直徑管

提高傳熱系數(shù)——有