《核电站通用机械设备》第4章(热交换器)

1、第四章 热交换器第四章 热交换器4.1 热交换器的用途和类型4.2 列管式换热器的类型及工作特性 4.3 热交换器的传热方式、传热过程 及传热方程4.4 列管式热交换器工作参数的选择4.5 热交换器运行中的主要问题4.6 压水堆核电厂热交换器4.1.1 热交换器的用途4.1.2 热交换器的类型 4.1 热交换器的用途和类型定义：把一种介质的热量传给另一种介质的机械设备。功能：传递热量。典型设备：蒸汽发生器，低压、高压给水加热器，冷凝器，冷却器等。4.1.1 热交换器的用途4.1.2.1间壁式热交换器特点：冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量交换。主要形式：夹套式换热器蛇管式换

2、热器套管式换热器列管式换热器4.1.2 热换热器的类型 1.夹套式热交换器：结构：夹套安装在容器外部，夹套与器壁之间形成密封空间，为加热介质或冷却介质的通道。特点：传热系数较小，传热面受容器限制。适用范围：传热量不太大的场合。4.1.2.1间壁式热交换器1.夹套式热交换器：2.蛇管式热交换器：分类：沉浸式蛇管热交换器喷淋式热交换器优点：结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，能承受高压。缺点：容器体积较蛇管体积大得多，管外流体的传热系数 较小，总传热系数k值也较小。4.1.2.1间壁式热交换器4.1.2.1间壁式热交换器4.1.2.1间壁式热交换器3.套管式热交换器：结构：用管件将两种尺寸不同的标准管

3、连接成为同心圆的套管，然后用180的回弯管将多段套管串连而成，每一段套管称为一程，程数可根据传热要求而增减。每程的有效长度为46m。4.1.2.1间壁式热交换器3.套管式热交换器：优点：构造简单；耐高压；传热面积可增减；流速较大，双方流体逆流，利于传热。缺点：管间接头多，易泄漏；单位换热器长度具有的传热面积较小。在需要传热面积不太大而要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。4.1.2.1间壁式热交换器适用范围：气体冷却（有时兼作除尘、增湿或减温等）及蒸汽冷凝。特点：被冷凝（冷却）蒸汽直接与水（冷流体）接触换热，传热效果好。仅在允许冷、热流体互相混合时应用。4.1.2.2混合式热交换器

4、4.1.2.2混合式热交换器结构：内部装有固体填充物。冷、热流体交替流过蓄热器，利用固体填充物来积蓄和释放热量来换热。优点：结构简单，耐高温，多用于高温气体加热。缺点：设备体积庞大，不能完全避免两种流体混合，使用不多。4.1.2.3.蓄热式热交换器结构：一组长方形的薄金属板和垫圈平行排列、夹紧组装于支架上。4.1.2.4 板式热交换器优点：结构紧凑、单位体积传热面积大总传热系数K值高可调节传热面积检修、清洗方便。缺点：操作压强较低，一般低于15bar，最高不超过20bar操作温度不能太高，一般合成橡胶垫圈不超过130，压缩石棉垫圈低于250。4.1.2.4 板式热交换器4.2.1 固定管板式热

5、交换器4.2.2 U型管热交换器4.2.3 浮头式热交换器4.2 列管式换热器的类型及工作特性 结构：两端管板和壳体连接成一体。特点：结构简单，造价低廉。壳程不易检修和清洗；两流体的温差较大时，应考虑热补偿。使用工况：4.2.1 固定管板式热交换器4.2.1 固定管板式热交换器结构：管子弯成U型，管子两端固定在同一管板上。特点：结构简单，重量轻不受热膨胀限制管板的利用率差管内清洗困难，管内流体必须洁净。使用工况：高温和高压场合,核电站反应堆回路和汽轮机回路。4.2.2 U型管热交换器4.2.2 U型管热交换器结构：两端管板之一不与外壳固定连接，该端称为浮头。当管子受热（或受冷）时，管束连同浮头

6、可以自由伸缩，与外壳的膨胀无关。特点：可补偿热膨胀；结构复杂，造价高。4.2.3 浮头式热交换器4.2.3 浮头式热交换器4.6.1蒸汽发生器4.6.2低压给水加热器4.6.3高压给水加热器4.6.4冷凝器4.6压水堆核电厂热交换器4.6.1蒸汽发生器4.6.1.1蒸汽发生器的功能为发电机汽轮机组提供饱和蒸汽。压水堆核电厂一回路中一般有三台蒸汽发生器，分别安装在三条环路中，每台蒸汽发生器按照满功率运行时传递三分之一的反应堆热功率设计。4.6.1.2 立式U形管式蒸汽发生器的结构与工作原理1.结构与部件分上、下两部分，下部直径较小(D下 = 3446mm)为蒸发段，其中装有19的U形管4474根

7、以及管板、支撑板、管束围板、流量分配挡板等；上部直径比较大(D上=4484mm)为汽水分离段，内装旋流叶片式(离心式)汽水分离器及人字形机械挡板式干燥器。4.6.1.2 立式U形管式蒸汽发生器的结构与工作原理2.工作原理一回路冷却剂从蒸汽发生器底部，球形封头的一侧的入口引入进口水室，再进入管板下表面U形管内，上升至倒置U形管顶，再折返沿U形管束的另一半下降回到球形封头出口水室引出，通过一回路压力管经主泵去反应堆吸收热量后，再去循环回到进水口室。 二回路的给水，被加热、沸腾、蒸发，重复循环上述过程。4.6.2低压给水加热器利用低压缸抽汽加热主凝结水。由四级加热器组成。4.6.3高压给水加热器结构

8、：卧式U型管式汽水热交换器加热器直径2.37m，长度12.917m。 U型加热管为不锈钢管，管数为2258根，管板为碳钢，管束与管板连接采用先焊后胀。两端封头均为蝶形封头。筒体内还有防冲板、管束支撑板、防震杆等换热器辅助部件。4.6.3高压给水加热器工作原理：利用汽轮机抽汽加热高压给水，保证进入蒸汽发生器的给水水温。高压加热器的加热介质分别为蒸汽和疏水凝结液。在同一筒体内，用壳程纵向隔板分成两个加热区，上部为蒸汽加热区，下部为疏水凝结液加热区。高压给水走管内，下进上出。加热蒸汽走管间，上进、下排冷凝液。疏水凝结液走下部管间，与高压给水成逆流走向，右进左排。4.6.3高压给水加热器4.6.4 凝

9、汽器（冷凝器）结构：每台机组配三台凝汽器，布置在机房底层。每台凝汽器有两组单流程管束，为卧式单程管板式换热器。原理：循环冷却水（海水）由入口水室下端的进水暗渠引入，经管板走管内至出口水室再从出口水室下端排至排水暗渠。被冷凝的蒸汽走管间，自上而下，冲刷冷却水管束的同时，冷凝成凝结水，经集水箱除氧浅盘流入热井。4.6.4 凝汽器（冷凝器）功能：汽轮发电机组提供一经济背压，并且使机组在所 规定的冷却水 温度范围和运行条件下，安全可靠的运行；满足机组要求的热力性能，冷凝所有进入凝结器的蒸汽，保持凝结水质，提供所需的凝结水量。4.3.1 热交换器传热的基本方式4.3.2 换热器的传热过程4.3.3 热交

10、换器的传热方程4.3.4管壳程流体阻力的计算4.3.5热交换器的热力设计步骤4.3 热交换器的传热方式、传热过程 及传热方程4.3.1 热交换器传热的基本方式传热的基本方式：1.热传导；2.对流传热。4.3.1.1 热传导（又称导热）若物体上的两部分间连续存在着温差，则热将从高温部分自动地流向低温部分，直至整个物体的各部分温度相等为止。4.3.1.2 对流传热流体中质点发生相对位移而引起的热交换。对流传热仅发生在流体中，它与流体的流动状况密切相关。对流传热时，伴随着流体质点间热传导。工程中讨论的对流传热，多指热由流体传到固体壁面（或反之）过程。4.3.1 热交换器传热的基本方式4.3.2 换热

11、器的传热过程4.3.3.1 热传导方程傅立叶定律： (4-1)式中:Q导热速率,即单位时间内传导的热,W；S等温面面积,m2； b壁面厚度,m； Tw冷热壁面温差,； 导热系数,W/（m2）。4.3.3 热交换器的传热方程 (4-2)式中: dQ局部对流传热系数,W； dS微元传热面积,m2； T换热器任一截面上流体的平均温度,; Tw换热器任一截面上与流体接触一侧壁面的温 度,; 比例系数,又称局部对流传热系数,W/ (m2)4.3.3.2 对流传热速率方程牛顿冷却定律： (4-3)式中：平均对流传热系数, W/(m2); S总传热面积，m2； t流体与壁面之间的平均温差, 。4.3.3.2

12、 对流传热速率方程 换热器的传热速率与流体流经位置有关。牛顿冷却定律可用下式表示: (4-4) (4-5)式中:Si ,dSo换热器管内外表面积,m2 ；i ,o换热器管内外流体对流传热系数, W/(m2)；t 换热器管外任一截面流体平均温度, ；tw换热器管外与流体接触任一截面壁面温度, 。4.3.3.2 对流传热速率方程假设热交换器绝热良好，热损失可以忽略，则单位时间内热流体放出热量等于冷流体中吸收热量。Q=Wh(Hh1-Hh2)= Wc(Hc2-Hc1) (4-6)式中:Q换热器热负荷(传热速率),kJ/h；Wh ,Wc流体质量流量,kg/h;H单位质量流体的焓,kJ/kg。4.3.3.

13、3 能量衡算方程1.热交换器两流体无相变,流体比热不随流体温度变化时，或可取平均温度下的比热：Q=Whcph(T1-T2)=Wccpc(t2-t1) ( 4-7 )式中:cp流体平均定压比热,kJ/(kg )； t冷流体温度,；T热流体温度,。4.3.3.3 能量衡算方程2.若热交换器的热流体有相变,如饱和蒸汽冷凝：Q=Wh=Wccpc(t2-t1) (4-8)(4-8)式的应用条件为冷凝液在饱和蒸汽温度下离开换热器。若低于饱和蒸汽温度 :Q=Wh+cph(Ts-T2)=Wccpc(t2-t1) (4-9)式中:cph冷凝液的比热, kJ/(kg ) 。3.换热器在换热过程中考虑热量损失 :Q

14、=(1-x%)Whcph(T2-T1)=Wccpc(T1-T2) (4-9a)4.3.3.3 能量衡算方程换热器中任一截面间壁两侧流体的传热速率方程可仿照对流传热速率方程表示 dQ=K(T-t)dS=KtdS (4-10)上式为换热器总传热速率方程式。表明总传热系数在数值上等于单位温差下的热通量。式中：K换热器局部总传热系数, W/(m2) ； T, t换热器任一截面上冷、热流体的平均温度,。4.3.3.4. 总传热速率方程dQ=Ki(T-t)dSi=Ko(T-t)dSo=Km(T-t)dSm （4-11）式中: Ki、Ko、Km基于管子内壁表面积、外壁表面积、内外平均面积的总传热系数， W/

15、(m2);Si、So、Sm 管子内壁表面积、外壁表面积、内外平均面积，m2。dQ、(T-t)与所选择的基准面无关，式中：do ,di ,dm管子内径、外径和内外径的平均 直径，m。4.3.3.4. 总传热速率方程总传热速率微分方程式，积分后才有意义。积分的结果是用换热器的平均温度差来代替局部温度差。对总传热速率微分方程式积分，必须作如下规定：传热为稳定传热；冷、热流体的比热为常量换热器总传热系数为常量换热器热量损失可不计4.3.3.5 平均温度差1.恒温传热时的平均温度差：特点：冷、热流体的温度均不沿管长变化，两者间的温度差处处相等。因此，对总传热速率微分方程积分后可得：Q=KS(T-t)=K

16、St (4-13)2.变温传热下的平均温度差：逆流和并流时的平均温度差：4.3.3.5 平均温度差4.3.3.5 平均温度差4.3.3.5 平均温度差逆流、并流换热分析：并流和逆流传热在进出口温度不变, 逆流的平均温度差tm比并流的大。在换热器传热量Q和总传热系数相同情况下,采用逆流操作可以节省传热面积S。在热流体经释热后的出口温度不作规定时，逆流传热的出口温度可以降到冷流体的进口温度，充分利用热流体的热量，降低热流体流量，降低运行成本。一般情况，传热过程采用逆流优于并流。4.3.3.5 平均温度差错流和折流时的平均温差：特点：在列管式热交换器中，流体为复杂的多流程流动或是互相垂直的交叉流动根

17、据安德伍德和鲍曼的图算法，平均温度差tm=ttm 式中: tm按逆流算出平均温度差，； t温差校正系数。其中t=f(P,R)温度校正系数值可根据P和R两因数从图查得。4.3.3.5 平均温度差1.换热器中总传热系数K的数值范围：特点：主要取决于流体物性、换热器操作条件以及换热器类型等因素，K取值范围很大，在设计换热器时可在换热器的有关手册中查找。2.总传热系数K值的计算：两流体通过管壁的传热包括以下过程。热流体在流动过程中把热量传给管壁的对流传热；通过管壁的热传导；热量由管壁另一侧传给冷流体的对流传热。4.3.3.6 总传热系数K4.3.3.6 总传热系数K （4-21）当管壁和污垢热阻可忽略

18、时，简化为:若i0,则 K0由此可知，当两个对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高对流传热系数较小一侧的值。若两侧值相差不大时，必须同时提高两侧的值，才能提高K值。4.3.3.6 总传热系数K4.3.4管壳程流体阻力的计算(了解)1.管程流体阻力： (进、出口阻力可忽略不计)式中：p1，p2分别为直管及弯管中因摩擦阻力引起的压降；F结构校正因素，对于252.5的管子，取1.4，对 192的管子，取1.5；N管程数；N壳程数；直管段压降：弯管段压降：其中： 流体阻力摩擦因子；L管长， m；管内径，m；u管内流速， m/s；流体密度， kg/m3。2. 壳程流体阻力：p1流体横过管束的压

19、降；p2流体通过折流板缺口的压降；F壳程压降结构校正因素，对液体，取1.15，对气体和蒸汽取1.0；4.3.4管壳程流体阻力的计算(了解)2. 壳程流体阻力：F管子排列方法对压降的校正因素，正三角排列取0.5，正方形转角45 取0.4，正方形排列取0.3，壳程流体的摩擦系数，Re500时,=5.0Re0.223；u横过管束中 心线的管子数，正三角排列时，正方型排列时；N折流板数；h折流板间距, m；u按壳程流通截面积计算的流速, 4.3.4管壳程流体阻力的计算(了解)应用基本的传热学、流体力学及换热器结构的基本知识，合理选择换热器的参数及结构，同时进行换热器的传热计算和压降计算。设计计算：根据

20、生产要求的热负荷，确定热交换器的传热面积；校核计算：计算给定热交换器的传热量，流体的流量或温度等；两者都是以热交换器的传热速率方程和能量平衡为计算基础的。4.3.5热交换器的热力设计步骤计算步骤：1.试算并初选设备结构：确定流体在热交换器中的流动途径；根据传热任务计算热负荷；确定流体在热交换器两端的温度，选择列管式热交换器的形式，计算定性温度，并确定在定性温度下流体的性质；计算平均温度差，并根据温度差校正系数不小于0.8的原则决定壳程数；依据总传热系数经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系K选数值；由总传热速率方程 ，初步算出传热面积，并决定热交换器的基本尺寸。4.3.5热交换器的热力设计

21、步骤2.计算管、壳程压降：根据初定的热交换器规格，计算管、壳程流体的流速和压降，检查计算是否合理和满足工艺要求，若不符合要求，要调整流速，再确定管程数和折流板间距，或选择另一种规格的热交换设备，重新计算压降直至满足要求为止。3.核算总传热系数：计算管壳程对流传热系数和，确定污垢热阻R及R ，在计算总传热系数K计值，若K计K选 =1.151.25，则初选的热交换设备合适，否则另选K选值，重复以上计算步骤，直至满足要求为止。4.3.5热交换器的热力设计步骤4.4.1热交换器的工作条件及运行参数的选择4.4.2热交换器结构部件的选择4.4列管式热交换器工作参数的选择4.4.1.1流程顺序选择1.并流

22、流程：平均温差较小，传热面积变大，设备变大，不经济，尽量不采用。2.逆流流程：组合平均温差较大，传热面积变小，设备变小，较经济，优先采用。4.4.1热交换器的工作条件及运行参数的选择3.折流流程：简单折流：仅管程流体反复折流，称多管程换热器；复杂折流：管程、壳程均有折流。当折流平均温差校正系数0.8，就需增加壳程折流，或多台换热器串联使用，使传热过程更接近于逆流。又称多壳多管程换热器。4.4.1热交换器的工作条件及运行参数的选择介质流速：流速高，换热系数大，利于减缓或抑制污垢形成；压降大，能耗增加，介质对传热面冲蚀加剧，压降增长速率远远超过换热系数增长速率。影响因素：流体性质、传热系数、输送泵

23、特性及传热壁材质和结构。一般来说壳程流速约为管程流速一半。4.4.1.2介质流速和允许压降选择介质 管程流速/(m/s)壳程流速/(m/s)循环水120,51.5新鲜水0.81.50.51.5低粘度油0.81.80.41.0高粘度油0.51.50.30.8气体530215流速换热器内常用流速范围4.4.1.2介质流速和允许压降选择系统的合理压降运行状况运行压力/bar合理压降/bar负压运行00.981p/10低压运行0.9811.668p/21.66810.7910.343中压运行10.79130.4110.3431.76630.44179.4610.6872.453允许压降：影响因素：系统

24、内的运行压力水平，运行状态设计原则：尽可能减小系统的局部流阻，以便在系统合理压降下有条件提高管壳程内介质流速，强化换热，节省投资。 4.4.1.2介质流速和允许压降选择温度交叉4.4.1.3介质温度和换热终温确定参考原则：热端温差不小于20；冷端温差不小于5；冷却器或冷凝器中初温应高于被冷却流体的凝固点；含不凝性气体介质冷凝时，冷却剂终温要求比被冷凝气体露点低5；从经济性考虑，空冷换热器热流体出口和空气入口间温差不小于20；多管程换热器应避免出现温度交叉现象，必要时可加大较小一端 温压至20以上或采用多台单程串接方案。3.折流流程：温压：温差形成的推动力。平均温压：冷、热流体平均温度差引起的压

25、力。设计原则流体的热容量：热容量小，换热过程中温度变化快，温度曲线较陡，平均温差较小，热容量大，换热过程温度变化慢，温度曲线较平，平均温差较大，热容量无限大流体温度不变，两流体热容量均为无限大时有最大平均温差；4.4.1.4平均温压换热流程的安排：例：1-2型热交换器先顺流后逆流更接近逆流，冷流体终温高于热流体，总平均温压较大，不发生温度交叉；多热源的利用：同时存在多个温度不同的热源时，应按温度高低采用逐级加热系统可得较高的平均温压，并使低温热源得到有效利用。4.4.1.4平均温压总原则：利于传热，减小压力损失、材料消耗，降低成本，经济，安全，检修清洗方便。一般情况：流量小或粘度大的流体走壳程

26、；刚性结构的换热器，若两换热流体温差很大，宜使换热系数大者走管程；4.4.1.5流径选择与外界温差大的流体走管程，与外界温差小的走壳程；饱和蒸气宜走壳程，不清洁流体宜走管程；有毒介质宜走管程，采用双套管走内管； 容许压降较小者走壳程；高温、高压或腐蚀性强流体宜走管程。4.4.1.5流径选择4.4.2.1换热管束1.换热管：管型：光管：应用普遍，价廉，易于制造、安装、检修、清洗；翅片管：节约材料、能源，壳程换热系数小。管径：尽可能用标准管径。小管径：单位传热面积大，结构紧凑，金属耗量小，传热系数高；大管径：流阻小，便于清洗，用于粘度大或污浊流体。4.4.2热交换器结构部件的选择管长：长度大，单位

27、传热面积材料耗量低，过长不利于清洗和安装，一般取6米以下，最长不超过12米，尽量用标准管。管子材质：常用材料：碳钢、不锈钢、铝、黄铜及其合金、铜镍合金、镍、蒙乃尔合金、钛、石墨、玻璃等及其他特殊材料；为满足介质工作压力、温度、化学兼容性、腐蚀性等工艺要求，采用复合管。4.4.2.1换热管束2.换热管束的排列：要求：均匀、紧凑、易于清扫、满足整体结构要求。排列方式：正三角形排列:布管紧凑，节约管板面积，传热系数较高，便于管板划线及钻孔，管间不易清洗；用于壳程介质污垢少，不需机械清洗，允许压降较高的场合；转角正三角形排列：传热系数比正三角形排列略低，高于正方形，应用条件与正三角形一样，利于清洗；4

28、.4.2.1换热管束正方形和转角正方形排列：管间为直线通道，可用机械方法清洗，传热系数低于正三角形排列，转角正方形比正方形排列传热系数高，适用于流体压降小，管束可抽出清洗管间的场合；4.4.2.1换热管束组合排列管束同心圆排列同心圆式排列：小壳径时排列紧凑，靠近壁壳的地方布管均匀，介质不易短路；组合排列：用于多管程热交换器。4.4.2.1换热管束管外径/mm19253238 4557管间距/mm25324048 5770管板槽两侧管心距/mm3844526068803.管间距：换热管与管板用胀管法连接：管间距至少为管外径的1.25倍，以保证管间小桥在胀接时有足够的强度；换热管与管板用焊接法连接

29、：管间距可小一些，但要保证壳程清洗时有6mm的清洗通道，壳程用于蒸发过程时，为使气相更好的溢出，管间距可加大到1.5倍管外径。多管程热交换器在管板上应设分程管板槽，槽宽12mm，槽两侧管心距见下表：4.4.2.1换热管束管束安装转角4.管束安装转角：对卧式冷凝器，为减小液膜在列管上的包角，管板在装配时其轴线应与设备的水平轴线偏转一定角度，如图所示：正三角形排列：正方形排列：4.4.2.1换热管束5.管束分程：分程原则：采用偶数，每程管数相等，分程隔板形状简单，相邻程间跨成温度不超过20。分程方法：平行和T形两种，两者各有优劣。对4程管，前者在工艺安装采用换热器迭加时，接管方便，可使箱内放尽废液

30、，后者在制造上可与双程管板共用模板，可多排管子。分程隔板布置如图：4.4.2.1换热管束平行和t形分程法功能：固定换热管束，作为热交换器两端间壁将管壳程分开。1.管板管孔：管板孔径和允许误差：符合GB15189钢制管壳式换热器的相应规定。管孔数：其中，F总传热面积，m2; d管外径，m； L单程管长，m。根据管孔数，管间距及排列方式可以用作图法最后确定管数。4.4.2.2管板管板与壳体的不可拆连接2.管板的连接：管板与换热管的连接：胀接：用于设计压力不超过4MPa，设计温度在350以下，且无特殊要求的场合。焊接：只要材料允许，可用于任何场合，特别是高温、高压、易燃、易爆等运行条件。4.4.2.

31、2管板管板与壳体及管箱的连接：不可拆：用于固定管板式，两端管板直接焊于外壳上，并伸出壳体圆周外兼做法兰可拆：用于浮头式U形管式，壳程清洗方便，管板夹在壳程法兰和管箱法兰之间，高压热交换器管板与管箱筒体的连接为防止泄露而将管板或管箱焊成或锻成一体，如图所示：4.4.2.2管板管板与壳体的连接锻造与焊接管板3.管板的厚度：影响因素：材料强度，介质压力，温度，压差，温差，管子及外壳的固定方式。浮头式滑动管板，厚度满足密封性即可。换热管与管板胀接，要有足够的厚度防止接头处松脱，泄露和引起振动。换热管与管板焊接，最小厚度根据焊接工艺及管板焊接时变形情况确定。4.4.2.2管板4.薄管板(了解)：特点：带

32、有圆弧形结构，有利于增加承压能力，可利用弹性形变部分吸收热膨胀差值，有利于减小管板冷热面轴向温差应力。类型：椭圆形，碟形，球形。4.4.2.2管板椭圆形功能：管程流体进口均匀分流和出口汇流的空间，在多管程换热器中，还起改变流体流向的作用单程管箱：多程管箱：形式：平盖管箱，封头管箱。4.4.2.3管箱分隔板的双层结构隔板密封面削边多管程热交换器，按分程方法在管箱内放分程隔板， 换热器公称直径大于1500mm时，为增加分隔板的强度和传热效率，分隔板设计成双层结构，如图左所示双层结构存在隔热空间，能防止流体通过隔热板传热，分程隔板厚度大于10mm时，其密封面处应削边至10mm,如图右所示4.4.2.

33、3管箱1.结构型式：传热计算前确定。2.选择要求：刚度、强度、稳定性、耐久性、密封性好、节约材料及制造、安装、运输、维修方便。4.4.2.4壳体3.强度计算：壁厚: 式中:壳体壁厚，mm； 设计压力，MPa； 壳体内径，mm; t设计温度下材料的许用应力，MPa； 考虑腐蚀等因素的壁厚附加量，mm； 焊缝系数，按设计规定选取。4.4.2.4壳体为保证壳壁具有必要的刚度，壳体最小厚度不得低于下表中所列数值公称直径40070080010001100150016002000浮头式U形管式8101214固定管板式6810124.4.2.4壳体碳素钢或低合金钢壳体及管箱短节的最小厚度（单位：mm）内径：

34、式中: S任两个换热管中心距，一般取s=(1.251.5)d； nc 不同排列形式的换热管数。例：正三角形：nc=1.1 (n)0.5; 正方形：nc=1.1 9(n)0.5; 最后根据D选择一个尺寸相近的标准壳内径；内径校核：一般LD 为46；卧式和小直径热交换器可取610。4.4.2.4壳体4.壳体的分程：分程影响：壳程流体流速增加，强化传热；纵向隔板结构复杂，壳程流速增加压降提高。使用条件：壳侧传热系数小于管侧，而壳侧流量小，用最小折流板间距不能改善传热状况；壳侧污垢热阻小，换热热阻称控制热阻，壳侧可利用压降较大，又较容易焊接纵向隔板。4.4.2.4壳体1.折流板型式：作用：加大紊流有利

35、传热，支撑管束防止振动及弯曲。型式：螺旋形、管孔形、盘环形、圆缺形4.4.2.5折流板和支承板管孔式折流板盘环形折流板4.4.2.5折流板和支承板螺旋形：用于壳程流体含固体颗粒场合，可防固体颗粒沉积管孔形：圆管上钻有全部管孔，管孔比管径大1.6mm3.2mm,壳程流体在管孔和折流板间环隙流过，对管子支撑作用小，易引起管束振动 破坏，流阻大；盘环形：圆盘和圆环从同一圆板上切割下来，并沿管束相间排列，流体在热交换过程中较均匀，圆环后容易沉积沉淀物，要求流体清洁度高，若有惰性气体或溶解性气体放出，圆环上部不能有效排出，若有冷凝液生成，圆环下部又无较大开口无法排出，实际应用较少。4.4.2.5折流板和

36、支承板2.圆缺形拆流板(弓形折流板)：圆缺切口布置方式:水平方向：使流体剧烈扰动，增加传热，用于无相变流体，当液体中含有少量气体或汽体时，应在折流板上方开小孔，当气流中夹带液体时，在下方开孔，排气或泄液孔均会造成流体旁通泄漏。垂直方向：便于气液流动，用于卧式冷凝器和气液两相流动场合。倾斜方向：用于管束呈正方形排列，倾斜45布置的折流板。可增加流体紊流程度，利于传热。4.4.2.5折流板和支承板a.横缺形折流板 b.竖缺形折流板4.4.2.5折流板和支承板3.支承板：作用：支承换热管束；卧式换热器中起折流板作用。当卧式换热器在工艺上无折流板要求时，为便于支承管束，防止其下垂和振动，常设置弓形或半

37、圆形支承板。每个支承板只能支撑半数管子，必须交错排列，采用垂直切口。4.4.2.5折流板和支承板1.接管或接口种类：管、壳程流体进出口管，在壳体和管箱底部设排液管，上部设排汽管，壳侧设安全阀接口及仪表和取样管接口，立式热交换器设溢流口。2.管、壳程进出、口接管：水平布置不利于管程流体均匀分布，使部分换热管不能很好发挥作用，甚至会因流速过低而发生堵塞现象，进口接管布置在底部，出口接管在顶部，使管程流体由下向上流动。4.4.2.6进、出口接管及防冲导流装置几种布置方案的比较图中a，b把防冲挡板两侧焊在定距管上，c把防冲板焊在壳体上；防冲挡板3.防冲与导流：设置原因：壳程流体在入口处横向冲刷管束，对管束产生磨蚀，诱导振动。当流速高，特别是含有固体颗粒或气流中含有高速液滴及饱和蒸汽时尤为严重。功能：减缓壳程流体对管束的冲击和磨蚀分散进入流体，均布于管束上迫使流体通过因壳程进出口距管板较远而可能产生的流动滞止区域换热面积利用更充分。种类：防冲挡板；导流