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(共31张PPT)
2 化工设备结构与管道
2.1 换热器
换热器——换热设备。
石油、化工生产中，对流体加热或冷却，以及液体汽化或蒸汽冷凝等过程，都需要交换热量，因而都需要换热器。
换热器的种类主要有两大类，一类是板式换热器，另一类是管式换热器。
其中，列管式（管壳式）使用最多。
对于列管式，学习任务：——
换热器的作用？
列管式换热器的工作原理？特点？
列管式换热器的类型？
各类列管式换热器的结构？
为维护检修列管式换热器作技术准备
2．1．1 列管式换热器的基本结构形式
主要有管箱、管板、壳体、换热管、折流板及附件等。A、B两流体通过管壁换热。
注意：复习和应用制图技术中的剖视图
化工设备视图多数采用剖视
2.1.2列管式换热器的主要类型
由于管束、管板和壳体的结构和连接方式不同，列管式换热器可分为固定管板式、浮头式、填料函式和U型管式四种。
固定管板式是最基本的结构形式。
南京化工职业技术学院化工实训基地现场直立安装的换热器
有外部保温层
换热器穿过二楼楼板且安装在二楼楼板上
2.1.2.1固定管板式换热器——基本型，应用广
优点：结构紧凑、简单、造价低 ；同壳径内换热管数多；管内清洗方便；更换、维修管子方便
缺点：管外清洗困难（壳程流体宜清洁）；可能产生较大的“温差应力”（管束、壳体、管板被“固定”联接在一起，管、壳程介质温差较大时，换热管与壳体的温差也可能增大，使二者的热膨胀伸长量不同，但不能自由伸长，从而有“温差应力”存在。改进办法之一：设置膨胀节。
2.1.2.2浮头式换热器
如果管束能“自由浮动”，则管壳之间的温差应力无从产生。于是产生了“浮头式”换热器。
2.1.2.3填料函式换热器
其结构与浮头式换
热器相似，只是浮头伸
到了壳外，且浮头与壳
体之间采用了“填料函”
式密封，所以，又可称
为外浮头式换热器。
2.1.2.4 U型管式换热器
只有一块管板，换热管弯成U型，两端固定在同一块管板上；管束可以抽出来，因而管外清洗方便。
2.1.3列管式换热器的结构
2.1.3.1换热管——主要换热元件
通过管壁的内外面进行传热。管子直径、长度、数量和材料是影响换热管传热的几个因素。换热所需要的传热面积决定了管子的数量、长度和直径。
小直径管子，换热器单位体积内的换热面积大，设备紧凑，传热系数高，但制造麻烦，管内容易结垢，清洗不便，多用于清洁的流体。
大直径的管子管内清洗较方便，多用于粘性大或较污浊的流体。
换热管在管板上的排列：
常用正六角形（或称正三角形）。
另有正方形和同心圆。
这是哪一种排列？
与工学交替的同学亲切交流
2.1.3.2管子与管板的连接方式
管子在管板上的连接是列管式换热器制造中的关键部位。常用的有焊接、胀接和胀焊结合等方法。
（1）焊接——应用日渐广泛
它连接可靠，具有良好的
“气密性”，承受压力的能力高，
且在高温高压下也能保证连接
的紧密性和抗拉脱能力。为了
保证焊接质量，管板孔边上应
开斜口，称为“焊接坡口”。
（2）胀接
管子伸进管板孔后，用胀管器挤压伸入管子的端部，使管端产生“塑性变形”，同时使管板产生“弹性变形” ,这时管端直径增大，紧贴在管板孔壁上。当取出胀管器，管板孔弹性收缩，使管板与管子间产生一定的挤压力而紧紧贴合在一起。
（3）胀焊并用
单独采用胀接或焊接都有一定的局限性，当胀、焊结构不能满足要求时，可采用胀焊结合的结构形式。胀焊并用有两种形式：一种是强度胀加密封焊，另一种是强度焊加密封胀。
2.1.3.3管板与壳体的连接
（1）不可拆连接结构
固定管板式换热器两端管板通常直接焊在壳体上，并兼作“法兰” 。
管板也可不兼作法兰，如图2-11所示。
（2）可拆连接结构
浮头式、U型管式及填料函式换热器有一块管板是刚性固定的，为了能使管束从壳体中抽出进行清洗，将固定端管板做成可拆连接，即将管板夹于壳体法兰与管箱法兰之间 。
2.1.3.4管箱、折流板、支持板及拉杆
管箱位于换热器的两端，将管程流体均匀分布到各换热管中，或把汇集起来一起送出；在多管程换热器中，管箱还起到分隔管程，改变流向的作用。
横向折流板——垂直于壳体轴线安装的挡板，它可以提高壳程内流体的流速，增加介质的湍流程度，提高传热效率；另外它还起到支撑管束的作用。
常用：单弓形、双弓形和三弓形。
另一种折流板：圆环形
在列管式换热器中，折流板和支持板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。
2.1.3.5壳程接管
壳程流体进出口，对换热器的传热效率和换热管的使用寿命有很大影响。尤其液相流体进出口速度较高或流体内夹杂有固体颗粒时，会剧烈冲刷换热管。为了克服这一现象，可在入口处装设缓冲挡板和缓冲接管等。
2.1.4.其它类型的换热器
（1）套管式换热器
由两种大小不同的标准管连接或焊接而成的同心圆套筒，根据换热要求，可适当增减套筒的数目来组成换热器。每一段套筒称为一程，每程的内管依次与下一程的内管用U形短接管连接；外管之间也用管子连接。
（2）翅片管式换热器
翅片管式换热器的特
点是换热管内外有许
多金属翅片，以增加
传热速度。
翅片管轧片机正在工作
翅片管
（3）螺旋板式换热器
由两块薄金属板位于中心的一块挡板上，并卷成螺旋形而构成，因而在换热器内构成两条螺旋形通道，分别走两冷、热两股流体。

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