1、管壳式换热器的设计管壳式换热器的设计l 一、一、概述概述l 1.1 换热器的应用换热器的应用l 1.2 换热器的换热器的分类及其特点分类及其特点l 1.3 管壳式换热器的管壳式换热器的基本介绍基本介绍l 二、管壳式换热器设计参数、材料的二、管壳式换热器设计参数、材料的确定确定l 2.1 设计参数的确定设计参数的确定l 2.2 材料的选择材料的选择l 三、管板厚度的确定三、管板厚度的确定l 四、管壳式换热器结构设计四、管壳式换热器结构设计 4.1 换热管与管板连接结构换热管与管板连接结构 4.2 防冲板与导流筒的设置防冲板与导流筒的设置 4.3 折流板与支持板折流板与支持板 4.4 拉杆和定距管
2、拉杆和定距管 4.5 管板结构设计管板结构设计 4.6 换热管换热管 一、一、 概述概述l 1.1 换热器的应用换热器的应用l 使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。它是化工、炼油、动力、食品、轻工及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%-20%。l 在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的液体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上的需要。此外，换热设备也有回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。如：转化器夹套冷却水因带走设备的反应热后使其从进入时的温度60-80上升到近100 ，从夹套流出的热
3、水进入一个冷凝器，加热工业水，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。1.2 换热设备分类及其特点换热设备分类及其特点 在工业生产中由于用途、工作条件和物料的不同,出现了各种不同形式和结构的换热设备.1.2.1 按作用原理或传热方式分类1.2.1.1 直接接触式换热器: 这类换热器又称为混合式换热器,如我们公司凉水塔,它是利用冷、热流体直接接触面积，以达到充分换热，在设备中常放置填料和栅板。1.2.1.2 蓄热式换热器: 这类换热器又称为回热换热器,它是借助于固体(如固体填料或多孔性格)构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触,把热量从热流体传递给冷流体的换热器.。在换热
4、器内首先由热流体通过，把热量积蓄起来，然后由冷流体通过。 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。l 1.2.1.3 间壁式换热器l 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1.2.1.3.1 间壁式换热器分类 管式换热器、板式换热器及其它形式的换热器。 管式换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。
5、按传热管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。 其中管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。它占换热器总量的它占换热器总量的90%。它是典型的间壁式换热器。它是典型的间壁式换热器.1.3 管壳式换热器介绍l 管壳式换热器具有可靠性高，适应性广泛等优点，在各工业领域中得到最为广泛在应用。l 1.3.1 基本类型l 根据管壳式换热器的结构特点,可分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式沸器五类,如图示。l 1.3.1.1 固定管板式换热器固定管板式换热器l 固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊
6、接。l 1.3.1.1.1 优点：l 1）传热面积比浮头式换热器大20%-30%；l 2）旁路漏流较水；l 3）锻件使用较少；l 4）没有内漏。l 1.3.1.1.2 缺点：l 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）l 2）壳程无法机械清洗，不适用于壳程结垢的场合；l 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。l 1.3.1.1.3 适用的场合：l 1）设备需要尽少使用法兰密封面的场合；l 2）管壳程金属温差不是很大的场合
7、；l 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l 浮头式换热器的典型结构见图示，两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会主生热应力。l 浮头式换热器的特点：l 1.3.1.2.1 优点：优点：l 1)管束可以抽出，以方便清洗管程、壳程；l 2)壳程壁与管壁不受温差限制；l 3)可在高温、高压下工作，一般温度T450，P 6.4MPa;l 4)可用于结垢比较严重的场合;l 5)可用于管程腐蚀场合.l 1.3.1.2.2 缺点缺点:l
8、1)浮头端易发生内漏;l 2)金属材料耗量大,成本高20%;l 3)结构复杂.。l 1.3.1.2.3 可用的场合：可用的场合：l 1）管壳程金属温差很大场合；l 2）壳程介质易结垢要求经常清洗的场合；1.3.1.3 U形管式换热器l U形换热器的典型结构如图。这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。l 由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最内层管层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形式成短路，对传热不利。当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U形管才便于更换，内层换热管
9、坏了不能更换，只能堵死，而坏一根U形相当于坏两根管，报废率较高。l 1.3.1.3.1 优点：优点：l ）管束可抽出来机械清洗；l ）壳体与管壁不受温差限制；l ）可在高温、高压下工作，一般适用于T500，P 10MPa;l 4)可用于壳程结垢比较严重的场合;l 5)可用于管程易腐蚀场合.l 1.3.1.3.2 缺点缺点:l 1)在管子的U型处易冲蚀,应控制管内流速;l 2)管程不适用于结垢较重的场合;l 3)因死区较大,只适用于内导流筒;l 4)单管程换热器不适用;l 1.3.1.3.3 可用的场合可用的场合:l 1)管程走清洁流体;l 2)管程压力特别高;l 3)管壳程金属温差很大,固定管
10、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l 2.1 设计参数l 是指用于确定换热器施工图设计、制造、检验及验收的参数。 它主要包括设计压力P、设计温度T、厚度、焊接接头系数、试验压力PT、公称直径DN、公称长度LN、换热面积A、容器类别等。l 2.1.1 设计压力：l 指设定的换热器管、壳程顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不得低于工作压力。l 我们常取1.1倍最高工作压力。l 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、
11、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。l 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。l 2.1.2 设计温度 l 设计温度-指换器在正常情况下，设定的元件的金属温度，设计温度与设计压力一起作为设计载荷。设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。对于0以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温
12、度。l 元件的金属温度可用传热计算求得，或在已使用的同类容器上测定，或按内部介质的温度确定，我们通常取设备内部介质温度作为设计温度。l 在任何情况下，金属元件的表面温度不得超过金属材料的允许使用温在任何情况下，金属元件的表面温度不得超过金属材料的允许使用温度。度。l 2.1.3 厚度2.1.3.1 计算厚度- 按规范的公式计算得到的厚度。2.1.3.2 设计厚度-设计时必须考虑腐蚀裕量C2，计算厚度与腐蚀裕量之和为设计厚度。2.1.3.3 名义厚度-设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格厚度（钢材生 产有厚度负偏差C1是因生产厂家按一定规格的厚度生产）。2.1.3.4 有效厚度-名
13、义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。l 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,。表二表二: :公称直径公称直径400-700400-700700-700-100010001000-1000-150015001500-1500-200020002000-2000-26002600浮头式，浮头式，U U形管式形管式8 81010121214141616固定式管板固定式管板6 68 8101012121414注：表中数据包括厚度附加量注：表中数据包括厚度附加量C2C2（按（按1mm1mm考虑）未考虑厚度负偏差考虑）未考虑厚度负偏差
14、l 对于高合金钢圆筒的最小厚度应不小于下表（三）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:l 从表（二）、表（三）中可以看出：换热器壳体的最小厚度比容从表（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：器最小壁厚要厚，原因是：l 1）设备的刚度问题，考虑换热设备常检修、清洗）设备的刚度问题，考虑换热设备常检修、清洗;l 2）考虑到卧式容器支座有应力集中的问题）考虑到卧式容器支座有应力集中的问题;l 3) 当管程压力高于壳程的压力时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
15、将壳程的试验压力提高来作，其取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）。生的应力是否小于许用应力）。表三公称公称直径直径400-500400-500500-700500-700700-700-100010001000-1000-150015001500-1500-2000S2000S2000-2000-26002600最小最小厚度厚度3.53.54.54.56 68 810101212l 2.1.4 焊接接头系数焊接接头系数l 在
16、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l 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：l 100%无损检测 =1.00l 局部无损检测 =0.85l 单面焊
17、对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板)l 100%无损检测 =0.9l 局部无损检测 =0.8l 2.1.5 压力试验压力试验l 2.1.5.1 试验介质l 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。l 奥氏体不锈钢制容器用水进行试验后应将水渍清除干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超过25mg/L。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。l 2.1.5.2 试验压力l 试验压力的最低值按下述规定，试验压力
18、的上限应满足应力校核的限制。l 2.1.5.2.1 内压换热器l 液压试验 PT=1.25P/ tl 气压试验 PT=1.15P/ tl PT-试验压力,MPal P-设计压力, MPal -换热器元件材料在试验温度下的许用应力, MPal t-换热器元件材料在设计温度下的许用应力, MPa。l 注：注：1、换热器如规定了最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工、换热器如规定了最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替设计压力作压力代替设计压力P。l 2、换热器各元件（圆筒、封头、膨胀节、管板、浮头法兰、球冠性封头、换热器各元件（圆筒、封头、膨胀节、管板、浮头法兰、球冠性封头及坚固件等
19、及坚固件等)所用材料不同时，应取各元件材料所用材料不同时，应取各元件材料/ t比值中的最比值中的最小者。小者。l 2.1.5.2.2 外压和真空换热器l 液压试验压力 PT=1.25P l 气压试验压力 PT=1.15Pl PT-试验压力,MPal P-设计压力, MPal 2.1.5.2.3 压力试验前的应力校核压力试验前的应力校核l 压力试验前，应校核圆筒和封头的应力。压力试验前，应校核圆筒和封头的应力。l 圆筒应力：T= PT（Di+e）/2el 椭圆形封头应力： T= PT（Di+0.5e）/2el Di- 圆筒或椭圆形封头的内直径,mml PT -圆筒或椭圆形封头的试验压力, MPa
20、l T -试验压力下圆筒或椭圆形封头的应力, MPal e-圆筒或椭圆形封头的有效厚度,mm.l T应分别满足下列条件:l 液压试验时, T0.9 sl 气压试验时, T0.8 sl 式中：S-圆筒或封头材料在试验温度下的屈服点或0.2%屈服强度, ;l 在换热器技术参数表中应注意壳程和管程水压试验和气密性试验压力的填写。l 当壳程压力高于管程压力时，壳程和管程的试验压力各自按前面规定取值。当介质为极度和高度危害介质时，气密性压力取设计压力值。l 当壳程压力低于管程压力时，为了检查换热管焊接接头，应提高壳程试验压力，试验压力值取管程试验压力，同时应校核壳程一次薄膜应力。当壳程一次薄膜应力不能满
21、足要求时，应采用气密性试验（用氨气），来检查换热焊缝。l 2.1.5.2.4 气密性试验l 介质的毒性程度为极度或高度危害或管、壳程介质互漏会产生严重危害时，应在压力试验合格后进行气密性试验。需作气密性试验时，试验介质和检验要求应在图样上注明。l 气密性试验压力通常取设计压力。气密性试验压力通常取设计压力。l 2.1.6 公称直径公称直径DNl （1）DN500mm，卷制圆筒，以圆筒内直径（）作为换热器公称直径；l （）400mm，以钢管外径（mm）作为换热器的公称直径；l （3）DN=450mm时，有卷制和钢管两种情况，此时可按前两种情况分别表示；l （4）公称直径一般以100mm进挡，也允
22、许50mm进挡，50mm进挡时，应注意与壳体圆筒相配的封头、法兰等标准零件系列尺寸的匹配l 2.1.7 公称长度公称长度l 以换热管的长度（）作为换热器的公称长度，换热管为直管时，取直管长度；换热管为形管时，取形管的直管长度l 2.1.8 换热面积换热面积l （）计算换热面积以换热管外径为基准，扣除深入管板内的换热管长度后，计算得到的面积（）；对于形管换热器，一般不包括形管弯段的面积，当需要把形管部份计入换热面积时，则应使形端的壳体进（出）口安装在形管末端以外，以消除形管末端流体停滞的换热损失。l （2）公称换热面积。经圆整后的换热面积（），一般修正间隔为0.5。l 2.1.9 容器的类别的确
23、定容器的类别的确定l （1）换热器的管程、壳程可分别确定类别，但换热器总的类别应取管程、壳程中的高者；l （2）管、壳程类别的确定按容规第6条的规定。l （3）管、壳程容积的确定。l A、管程的容积=换热器管箱容积+换热管的容积；l B、壳程的容积=壳程的全容积（不扣除壳程的内件所占用的容积）。2.2 材料l l用于制造换热器筒体及封头的钢板应符合GB150的规定;l用作换热器圆筒的钢素钢、低合金钢钢管应采用无缝钢管；l2.2.1 管板、平盖、法兰管板、平盖、法兰l 管板、平盖一般情况用锻件优于用钢板，但用锻件的成本要高很多，故在条件不苛刻时，用板材作管板、平盖依然很多。一般情况下满足下列要求
24、时应选择采用锻件：l1）厚度60mm的管板，宜采用锻件。 2）管板本身具有凸肩交与圆筒（或封头）对接连接时，应采用锻件 用于制造管板、平盖、法兰的钢锻件，其级别是低于JB4726和JB4728规定的级。当用钢板平制造管板、平盖、平焊法兰时应符合GB150的规定。 当用钢板制造长颈法兰时，必须符合下列要求： a）钢板不得有分层等到缺陷，且应按JB4730进行超声检测，质量等级不低于级； b）应沿钢板轧制方向切割板条，经弯制对焊成圆环，并使钢板表面成为环的柱面； C）圆环对接接头应采用全焊透结构； d） 圆环对接接头应经焊后热处理及100%射线或超声检测；按JB4730规定的射线检测级合格， 超声
25、检测级合格。 采用钢板作管板和平盖时，厚度大于50mm的20R、16Mn圆环对接接头应经焊后热处理及100%射线或超声检测；按JB4730规定R,应在正火状态下使用。l2.2.2 复合结构的管板、平盖复合结构的管板、平盖l 管板、平盖可采用堆焊轧制或爆炸复合结构、当管程压力不是真空状态时，平盖亦可采用衬层结构l 2.2.3 有色金属有色金属l 2.2.3.1 铝及铝合金：铝及铝合金：l 、设计参数；，269T 200 ；l B、在低温下，具有良好的塑性和韧性;l C、有良好的成型及焊接性能；l D、铝和空气中的氧快速生成三氧化二铝，故在空气和许多化工介质中有良好的耐蚀性。l 2.2.3.2 铜
26、和铜合金；铜和铜合金；l 2.2.3.3 钛和钛合金：钛和钛合金：l 、设计参数:P 35Pa, T 300 ;l B、密度小（4510Kg/m3），强度高（相当于20R）；l C、有良好的低温性能，可用到-269 ；l D、钛-钢不能焊，且铁离子对钛污染后会使耐腐蚀性能下降；l E、表面光滑，粘附力小，且表面具有不湿润性，特别适用于冷凝；l F、钛上具有强钝化倾向的金属，在空气或氧化性和中性水熔液中迅速生成一层稳定的氧化性保护膜,因而具有优异的耐蚀性能。l 2.2.4 2.2.4 换热管的材料换热管的材料 l A、钢制无缝管。（使用普通换热管制造的级管束，仅限于碳钢和低合金钢；不锈钢和有色金
27、属采用高精度、较高精度精度的换热管，因此全部为级。l B、奥氏体不锈钢焊管（不得用于极度危害介质）l 采用胀接时,要求换热管的硬度一般低于管板硬度.l 接管(或接管口)的一般要求:l a)接管宜与壳体内表面平齐;l b)接管应尽量沿换热器的径向或轴向设置;l C)设计温度高于或等于300C时,应采用对焊法兰;l d)必要时应设置温度计接口,压力表接口及液面计接口;l e)对于不能利用接管(或接口进行放气和排液的换热器,应管程和壳程的最高点设置放气口,最低点设置排液口,其最小公称直径为20mm;l f)立式换热器可设置溢流口.l 三、管板厚度的确定l 3.1 管板最小厚度的确定；l 3.1.1
28、3.1.1 管板与换热管采用胀接连接时，管板的最小厚度min（不包括腐蚀量）按如下规定；l 1）用于易燃、易爆及的有毒介质等严格场合时，管板的最小 厚度应不小于换热管的外径d0；l ）用于一般场合时，管板的最小厚度应符合如下要求：l d0 25mm时 , min0.75 dol 25mm d0 50mm时 , min0.70dol d0 50mm时 , min 0.65dol 3.1.2 管板与换热管采用焊接连接时,管板的最小厚度应满足 结构设计和制造的要求,且不小于12mm.12mm. 3.2 复合管板复层最小厚度及相应的要求： （1）管板与换热管焊接连接的复合管板，其复层的厚度应不小于3m
29、m。对有耐腐蚀要求的复层，还应保证距复层表面深度不小于2mm的复层化学成分和金相组织符合复层材料标准的要求；l （2）采用胀接连接的复合管板，其复层最小厚度应不小于10mm，并应保证距复层表面深度不小于8mm的复层化学成分和金相组织符合复层材料标准的要求。l 3.3 管板有效厚度l 管板有效厚度系指务程分程隔板槽底部的管板厚度减去下列二者厚度之和：l 1）管程腐蚀裕量超出管程隔板槽深度的部分；l 2）壳程腐蚀裕量与管板在壳程侧的结构开槽深度的部分；四、管壳式换热器结构设计四、管壳式换热器结构设计l 管程-流体流经换热管内的通道及与其相贯通部分；l 壳程-流体流经换热管外的通道及与其相贯部份；l
30、 4.1 换热管与管板连接结构l 管板：管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管，将管程和壳程的流体分隔开来，以避免冷、热流体混合，并同时受管程、壳程压力和温度的作用。l 管板结构：当换热器承受高温、高压时，高温和高压对管板的要求是矛盾的。增大管板的厚度，可以提高承压能力，但当管板两侧流体温差很大时，管板内部沿厚度方向的热应力增大；减薄管板厚度，可以降低热应力，但承压能力降低。此外，在开车、停车时，由于厚管板的温度变化慢，换热管的温度变化快，在换热管和管板连接处会产生较大的热应力。l 当迅速停车或进气温度突然变化时，热应力往往会导致管板和换热管在连接处发生破坏。因此，在满足强度的前
31、提下，应尽量减少管板厚度。l 换热管与管板的连接质量是换热器质量的最重要的标志，换热器的失效绝大多数集中在管接头上，因此合理选用安全可靠的管接头型式，使用相应的加工设备与技术是换热器制造技术的关键。l 4.1.1 管接头的形式有以下几种：l 术语l 强度胀-指为保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接；l 强度焊-指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的焊接;l 密封焊-指保证换热管与管板连接的密封性能的焊接;l 贴胀-指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接.l 4.1.1.1 强度胀接胀接l 适用范围：适用范围：l 1）设计压力小于等于4MPa，设计温度300 ；l 2）操作中
32、无刷烈振动；l 3）无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀；l 胀接的一般要求：胀接的一般要求：l 1）换热管材料的硬度值一般须低于管板材料的硬度值；l 2）有应力腐蚀时，不应采用管端局部退火的方式来降低换热管的硬度.l 强度胀接的结构尽寸详见下GB151 P68-69;l 强度胀接的最小胀接长度L应取管板的名义厚度减去3mm或50mm二者的最小值;l 当有要求时,管板名义厚度减去3mm或50mm之间的差值可采用贴胀;或管板名义厚度减去3mm全长胀接.l 4.1.1.2 强度焊接焊接l 适用标准：适用标准：l 1）可用于标准规定的设计压力，但不适用于有较大振动及有间隙腐蚀的场合；l 4.1.1.3
33、 胀焊并用胀焊并用l 适用范围：适用范围：l 1）密封性能要求较高的场合；l 2）承受振动或疲劳载荷的场合；l 3）有间隙腐蚀的场合；l 4）采用复合管板的场合。l 4.2 防冲板和导流筒防冲板和导流筒l 4.2.1 防冲板防冲板l 当管程采用轴向入口或者换热管内流体流速超过3m/s，应设置防冲板，以减少流体的不均匀分布和对换热管端的冲蚀。l 防冲板结构尺寸：l 防冲板外表面到壳体内壁的距离h应不小于接管内径的1/4，其通道流通面积必须大于接管流通面积；l 防冲板的直径或边长，应大于接管外径50mm；l 防冲板最小厚度：碳钢为4.5mm,不锈钢为3mm;l 防冲板的固定形式固定形式：l a)防
34、冲板的两侧焊在定距管或接杆上，也可同时焊在靠近管板的第一块折流板上；l b)防冲板焊在圆筒上；l c)用U形螺栓将防冲板固定在换热管上（绝不允许防冲板焊在换热管上）l 对于壳程侧蒸汽进口管可以是直管，也可以是喇叭形管，用导流挡板来起缓冲作用，导流挡板在喇叭入口内的焊接角度可按设计要求，在60-90度范围内选择.l 4.2.2 导流筒导流筒l 在立式换热器壳程中,为使气、液介质更均匀地流入管间，防止流体对进口处管束段的冲刷，免使进口端的换热管过早损环或壳程进出管距管板较远,流体停滞区过大,或管板容易过热,使壳程冷却介质均匀地与管板接触,从而对管板起冷却作用,提高传热效率,而采用导流筒结构.l 导
35、流筒有内导流筒与外导流筒两种形式。内导流筒的结构简单、制造方便，但它占据壳程空间，而使布管数相应减少。外导流筒是在进口处采用扩大环形通道，考虑到环形通道进口处的线速度较高，为保证气体沿圆周方向均匀的进入，导流筒应做成斜口形。l 内导流筒-导流筒外表面到壳体圆筒内壁的距离宜不小于接管外径的1/3。导流筒端部至管板的距离，应使该处的流通面积不小于导流筒的处侧流通面积。l 外导流筒-内衬筒表面到外导流筒的内表面间距为：l 接管外径d200mm时，间距不小于50mm；l 接管外径d200mm时，间距不小于75mm；l 立式外导流换热器，应在内衬筒下端开泪孔。l 4.3 折流板和支持板折流板和支持板l
36、常用的折流板和支持板的形式:弓形和圆盘-圆环形两种。弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形三种；单弓形折流板车缺口弦高h值，宜取0.20.45倍的圆筒内直径。l 折流板一般应按等间距布置,管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口接管。l 卧式换热器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口应消灭上下布置，若气体中含有少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口，若流体中含有少量气体时，则京戏在缺口朝下的折流板最高处开通气口。l 卧式换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质炎气、液相共存或液体中含有固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口。l 3）折流板的尺寸按GB151规定。l 4）折流
37、板间距）折流板间距：折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm；特殊情况下也可取较小的间距。l 5）最大无支撑跨距：据换热管外径确定；）最大无支撑跨距：据换热管外径确定；l 6）折流板或支持板的最小厚度）折流板或支持板的最小厚度据设备的公称直径，换热管无支撑距确定；l 7）折流板和支持板管孔）折流板和支持板管孔;l 8)支持板支持板l 当换热器不需设置折流板,但换热管无支撑跨距超过规定时,则应设置支持板,用来支撑换热管,以防止换热管产生过大的挠度。l 4.4 波形膨胀节波形膨胀节l 膨胀节：应安装于支座以下，对于压力大，膨胀节壁厚要求高，所以膨胀节不适用于压力太大的场合（压
38、力小于6.4MPa)l 在各种工况下进行管板计算，计算出壳体轴向应力、换热管的轴向应力、换热利害与管板之间的拉脱力，只要其中一个不以满足强度条件时，就需要设置膨胀节。l 4.5 支座支座l 换热器鞍式支座可按JB/T4712选用,耳式支座可按JB/T4725选用.l 1、鞍式支座在换热器上的布置应按下列原则确定;l a）当L3000mm时，取LB=（0.4-0.6)L;l b) 当L3000mm时，取LB=（0.5-0.7)L;l c) 尽量使Lc和Lc相近。l 注注:对于固定管板换热器鞍座的校算同时满足以下条件可用卧式容器中鞍座的计算方法:l 计算条件:l 1)载荷均匀;l 2)两鞍座相对于
39、跨中截面对称;l 3)容器的几何结构相对于鞍座几何必须对称;l 2、耳式支座在换热器上的布置应按下列原则确定；l 1）公称直径DN 800mm时，至少应安装两个支座，且应对称布置；l 2）公称直径DN 800mm时，至少应安装四个支座，且应对称布置；l 4.6 附件l 吊耳:质量大于30Kg的管箱及管箱盖宜设置吊耳.l 拉杆的布置l 拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支承点。l 拉杆的布置应根据折流板缺口位置以及折流板缺口与壳程进出管的相对位置定。l 设计中注意事项设计中注意事项：l 设置排气孔和排液孔，注意排气孔和排液孔与管板连接螺栓的位置，不要影响螺栓的拆卸；l 注意折流板缺口与进出管的相对位置，缺口应与进出管垂直；l 注意管壳层试验压力的确定；l 对于多管程换热器，注意分程隔板的设置与密封面l 的关系；l 注意考虑防冲板和膨胀节的设置
