换热设备的传热机理

1、151 概述一，换热设备的传热机理 传热系数K; 随着给热系数、导热系数的升高而升高 给热 导热 给热热流体 管外壁 管内壁 冷流体1.换热设备的类型 .直接接触式 ： .蓄热式 ： .间接式 ：二、各类换热设备的结构类型及特点 15.1 概述2. 管式换热器的类型 a ，蛇管换热器 b ，螺旋管式换热器 c ，套管式换热器 d , 热管式换热器 e ， 管壳式（动画1、动画2、动画3、动画4） f ， 带扩张表面的管式换热器 g ， 非金属管换热器 用于腐蚀介质的换热器二、各类换热设备的结构类型及特点 15.1 概述3.板式换热器的类型 a、板式换热器 b、螺旋板换热器 c、板壳式换热器 d

2、、板翅式换热器二、各类换热设备的结构类型及特点 15.1 概述15.2 管壳式换热器的结构设计一.组成动画图 二，换热管与管板的连接 1换热管 （1）作用 构成传热面的元件 （2）规格 （3）形状 光，翅，螺纹 （4）选材原则 按介质，P，T，腐蚀性等 2. 换热管与管板的连接方法; 胀接法、焊接法、胀焊并用 3. 管板 （1）作用; a、分隔管、壳程； b、固定换热管 （2）开孔类型; （3）开孔尺寸 a、 数量 正 按表查取 b、 其余 作图法 （4）管板与壳体的连接形式 a、可拆 l b、不可拆三， 管程与壳程的分程1，管程的分程 （1）原因：为了防止长管离有较大的扰曲，保证传热面积A

3、（2）分程原则：各程管数相同 ； 分程槽结构简单，密封面小 . （3）分程数 1 、2 、4 、6 、8 、10 、12 （4）分程隔板要求 2，管程分程 （1）原因 增加平均温差，增大平均传热效率 （2）类型 单层; E型 ； 双层; F、G、H三，管板 1 作用：（1）排布换热器； （2）避免冷，热流体混合2 管板上的排管方式 （1）正三角形 （2）正方形 （3）转角三角形 （ 4） 转角正方形 3 布管数量 a. 单程; 三角形排列 见表163 b. 多程; 用作图法 4 孔中心距S ; 5 管板于壳体的连接方式 （1） 按拆卸方式 a 固定式管板 b 可拆式 浮头 U型管 填料式换热器

4、 （2） 按结构分 a 固定管板 b 浮头四， 换热器的其他零部件结构 1 管箱 （1）作用 将流体均匀分布于管束内，或收集流体 （2）结构1 2 拆流板 （1）拆流板的作用 . 增加传热面积 . 支撑换热器（2）拆流板的类型; .单弓 . 双弓 . 三重弓（3）拆流板的尺寸; （4）拆流板的安装要求; . 间距 ; 缺口布置 ; 卧式换热器：缺口上、下布置 少量流体时，缺口向上，下方开液 少量气体时，缺口向下，上方开气空 气液共存时，左右缺口，上下开孔 动画3 拉杆，定距管 （1）作用 固定拆流板和支持板 （2）结构 4 拆流杆 （1）结构 （2）特点： 消除横向流动， 压力差减小，无热死区

5、，结垢速率减小，方便维修. 管壳式换热器管壳式换热器 的强度计算的强度计算15-3一.壳体与管箱壁厚的计算1.设计参数; Pc ,T ,t , DN2.计算方法;3.min的规定;二.管板强度计算1.影响管板受力的因素： 介质压力 孔对管板的削弱 管束对管板的支承 温差对管板的影响 管板周边支承作用的影响 其它2.管板厚度的确定; 计算厚度;按GB151规定方法计算 min 按GB151规定 厚度n . min取大值 .壳程槽深与C2取大值 .管程槽深与C2取大值并圆整到标准厚度管壳 CCC122n三.温差应力1.温差应力产生的原因2.温差应力的危害3.温差应力 温差轴向力F1 定义;由于T使

6、壳体、管子被拉长、压缩的总拉伸（压缩）力,称之温差轴向力F1. 大小; LAEAEAEAEFssttsstte)(1)()(0定距管数ndAntnttnnisDA)(其中；温差应力大小; 管子的温差应力ttAF11壳体的温差应力scAF11性质;为拉应力为压应力则时若为压应力管子的为拉应力壳体的则时若1tc1ctt1c1, ct4.影响温差应力的因素; T愈大.则温差应力愈大。 At/Ac愈大,则温差应力愈大。5.消除温差应力的方法 （1）目的是解决 ; 壳体与管束膨胀的不一致性。 消除壳体与管束间的刚性约束。 使壳体与管束都能自由胀、缩。 （2）工程上常采用的措施： 降低壳体与管束的温差。

7、采用挠性构件；膨胀节。 使壳,管能自由变形 。 四流体压力引起的轴向力及应力计算1流体压力引起的轴向力 设;管壁上的轴向力F2 壳体上的轴向力F3（1）壳体、管壁共同承担的轴向力Q 32222424FFPndDPdnPPQcitttc作用于板上的轴向力作用与板上的轴向力顶盖上的轴向力（2）F2、F3的大小 QAEAEAEFFQFttsstt223QAEAEAEFFQFttssss3322流体压力引起的轴向应力; scttAFAF32223.流体和温差压力作用下的应力评定评定的目的 ; 拉脱力q 拉脱力q产生的原因 q的大小 其中;a是单根换热管的截面积 dLaqtttda)(L 是焊角高度或胀

8、接长度评定条件 轴向应力应满足的条件 ttttAFF221 tcscAFF231 拉脱力q应满足的条件 qdlaqt 当 时，为避免管子失稳，应满足 ;0tcvt五 膨胀节 1设置膨胀节的条件 则采用膨胀节中有一项不符合时当评定条件,22crttcctttqq2膨胀节的结构类型 （1）平板焊制式 （2）U形膨胀节 （3）夹套式 3各种膨胀节的特点及用途 （1）平板焊接式 特点：简单，制造方便 用途：常压、低压 （2）U形节 特点： 简单，用量大，可制成单波、多波. 用途：广泛 （3）夹套式 特点： 复杂，具有加强性能 用途：高压（1）材料、尺寸，按JB/T4731规定取（2）计算 按 GB15

9、0-89的标准释义规定（3）结构要求 U形膨胀节与壳体的连接，一般采用对接。 卧式设备的膨胀节，在安装位置的最低点开排净孔。 当 mm 时，在壳体一侧按1：3的斜度削薄。 为降低膨胀节的磨损，可设内筒。 4膨胀节的设计3节n 管壳式换热器管壳式换热器 的强度计算的强度计算15-3一.壳体与管箱壁厚的计算1.设计参数; Pc ,T ,t , DN2.计算方法;3.min的规定;二.管板强度计算1.影响管板受力的因素： 介质压力 孔对管板的削弱 管束对管板的支承 温差对管板的影响 管板周边支承作用的影响 其它2.管板厚度的确定; 计算厚度;按GB151规定方法计算 min 按GB151规定 厚度n

10、 . min取大值 .壳程槽深与C2取大值 .管程槽深与C2取大值并圆整到标准厚度管壳 CCC122n三.温差应力1.温差应力产生的原因2.温差应力的危害3.温差应力 温差轴向力F1 定义;由于T使壳体、管子被拉长、压缩的总拉伸（压缩）力,称之温差轴向力F1. 大小; LAEAEAEAEFssttsstte)(1)()(0定距管数ndAntnttnnisDA)(其中；温差应力大小; 管子的温差应力ttAF11壳体的温差应力scAF11性质;为拉应力为压应力则时若为压应力管子的为拉应力壳体的则时若1tc1ctt1c1, ct4.影响温差应力的因素; T愈大.则温差应力愈大。 At/Ac愈大,则温

11、差应力愈大。5.消除温差应力的方法 （1）目的是解决 ; 壳体与管束膨胀的不一致性。 消除壳体与管束间的刚性约束。 使壳体与管束都能自由胀、缩。 （2）工程上常采用的措施： 降低壳体与管束的温差。 采用挠性构件；膨胀节。 使壳,管能自由变形 。 四流体压力引起的轴向力及应力计算1流体压力引起的轴向力 设;管壁上的轴向力F2 壳体上的轴向力F3（1）壳体、管壁共同承担的轴向力Q 32222424FFPndDPdnPPQcitttc作用于板上的轴向力作用与板上的轴向力顶盖上的轴向力（2）F2、F3的大小 QAEAEAEFFQFttsstt223QAEAEAEFFQFttssss3322流体压力引起

12、的轴向应力; scttAFAF32223.流体和温差压力作用下的应力评定评定的目的 ; 拉脱力q 拉脱力q产生的原因 q的大小 其中;a是单根换热管的截面积 dLaqtttda)(L 是焊角高度或胀接长度评定条件 轴向应力应满足的条件 ttttAFF221 tcscAFF231 拉脱力q应满足的条件 qdlaqt 当 时，为避免管子失稳，应满足 ;0tcvt五 膨胀节 1设置膨胀节的条件 则采用膨胀节中有一项不符合时当评定条件,22crttcctttqq2膨胀节的结构类型 （1）平板焊制式 （2）U形膨胀节 （3）夹套式 3各种膨胀节的特点及用途 （1）平板焊接式 特点：简单，制造方便 用途：常压、低压 （2）U形节 特点： 简单，用