双管板换热器的设计应用.pdf

第39卷第4期
石油化工设备
2010年7月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
July. 2010
文章编号:1000-7466(2010)04-0074-04
双管板换热器的设计应用
李宁
佛山市化机设备工程有限公司,广东佛山528031)
摘要:从用途、结构及设计制造等方面论述了双管板换热器需要注意的一些问题,并同单管板换热
器进行了简单对比。结果表明,双管板换热器管程、壳程间泄漏量会更少且受力状況也更好。
关键词:换热器;双管板;制造;应用
中图分类号:TE965;TQ050.3
文献标志码:B
Application of Heat Exchanger with Double Tube-sheets
g
(Foshan Chemical Machinery Equipment Engineering Co. Ltd, Foshan 528031, China
Abstract: Compared with heat exchanger with single tube-sheet, some mention problems of the
heat exchangers with double tube-sheets were discussed by analyzing application, structure, de-
sign and manufacturing. The result shows that the leakage of the tube and shell of heat exchanger
with double tube-sheets was lower, and higher force on support.
Key words: heat exchanger; double tube-sheets; manufacture; application
在石油、化工、治金、电力、轻工、食品等行业中,
换热器是一种实现物料之间热量传递而被普遍应用
换热管
的工艺设备。在生产中为了防腐蚀、防污垢,或出于
工艺和劳动保护、安全等方面的要求,一些换热设备
常采用双管板结枃来解决问题。在某些特殊要求的
工艺场合,双管板换热器作为比单管板换器更可靠
的换热器结构形式,可以更好地推广应用。但首要
管程管排液口壳程管板壳程
管箱
前提是其制造的质量问题,尤其是换热管的质量,以
a)整体结构
保证双管板换热器在使用中不出现换热管壁破裂的
情况
换热管
双管板换热器典型结构示意图见图1。图1中,
换热管的端部有1块管板,称为外侧管板,也就是管
程管板,兼作设备法兰,其分别与换热管及管箱法兰
相连接。在距换热管端部比较近的位置还有1块管
板,称为内侧管板,也就是壳程管板,其分别与换热管
売程管板壳程
管箱
及壳程相连接。外侧管板与内侧管板之间有一定的
管程管板
距离,这部分空间可以用一个短节跟外界隔离,组成
)敞开结构
个不承受压力的隔离腔,也可以是敞开结构。
图1双管板结构示图
收稿日期:2010-02-08
作者筒介:李守(1985-),男,东佛山人,助理工程师,从事压力容器设计工作
第4期
李宁:双管板换热器的设计应用
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双管板换热器应用场合[…2
化工生产中的设备投资多是一次性,其性能如
何将直接影响到整个装置能否长周期运行。因此,
(1)换热器两程之间介质混合后会产生严重后笔者建议在双管板换热器的下管板与管束能采用焊
果的场合:①有腐蚀及有毒的场合。管侧与壳侧的接时应尽量采用焊接,特别是在间隙G不是很大的
流体不接触时不会产生腐蚀或中毒现象,但当管、壳情况下,胀焊并用后使用效果更佳。
程的两种流体相混合后会引起严重腐蚀或中毒。②
防爆场合。当管、壳程两种流体相混(接触)后,会引
双管板換热器的制造
起燃烧及爆炸。③对设备造成污垢的场合。当管
双管板换热器制造过程中,关键要控制4块管
壳程两种流体相混合,会形成如树脂状物质或聚合板的同轴度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直
物。④有不良化学反应的场合。在管、壳程两种流度,从而提高整个设备的制造质量、保障换熱管与管
体接触后,使一种化学反应受到限制或不产生反应板的连接性能以及确保壳程侧管板与换热管连接的
或者产生不良反应,污染产品,使产品质量下降。
拉脱力和密封性检验
2)管、壳程间介质压差很大的场合。设计时在3.1売体
内外管板之间的空腔中加入一种介质,来减小管、壳
严格控制有关几何尺寸和方位。错边量、棱角
程间介质的压差,这是采用双管板结构型式的主要度、无损检测、周长、圆度和直线度按文献[]规定执
目的。
行,壳体长度按图样规定。检查壳体两端面平行度
2双管板换热器的相关计算
与壳体轴线的垂直度,在两端面标出对称的十字中
对于普通双管板结构,钻孔产生的错位以及受的轴线(该标记线是组对双管板的基准之一)。用与
到工作温度的影响,将通过两管板之间适当的间距
折流板外径相等的圆盘模板工装预先检测壳体的内
来控制。在换热管产生備移的情况下,不仅要保证
径与直线度,以确保折流板外径和壳体内壁有一定
换热管强度,且不能影响换热管与管板连接处的紧
的间隙,使管束能顺利地装入壳体
密性。2块管板间隙G可通过下式计算3
3.2管板及折流板
G=[(Ed。△)/(0.27o:)]2
采用数控钻床钴孔,严格控制管孔直径、垂直度
其中ム=(DomL/2)La(tな2ーt)-a,(ーt)
式中,d为换热管外径,△为换热管的偏移,Don及管孔间距。为便于穿管,管板和折流板的钴孔方
为最外圈换热管的外切圆直径,mm;E为换热管的向应与穿管方向保持一致。按图样和文献[4]规定
弹性模量,σ、为换热管的屈服强度,MPa;t2为管程
对单块管板的管孔进行检验,特别是内侧管板管孔
管板的温度,为壳程管板的温度,为制造环境内不允许存在贯通性的螺旋形或纵向条痕。
的温度。C;a,为管程管板的线膨胀系数,a。为壳程
将2组双管板分別按钻孔方向登置后找同心,
管板的线膨胀系数,1/C。
用换热管逐孔预穿。将折流板叠置钻孔,按钻孔方
由上式可见,对于某一换热器而言,当管子的中向逐块做顺序号和正、反面的标记。每块折流板正
心距和排列方式确定后,最外圏换热管的外切圆尺反面的管孔均要仔细倒角,清除毛刺以防止穿管时
寸就一定,按照上式就能算出间隙G值。
损伤管子的外表面。把双管板和折流板按钴孔的方
中心距的大小按照壳程管板与管子连接方式的向顺序叠置,用换热管逐孔预穿
不同而不同,采用强度胀接时的中心距可以参照33双管板预装
GB151-1999管壳式换热器》中的有关规定4。
清除管孔内和管板面的毛刺、铁屑、锈斑及油污
当管板与管子采用焊接时,换热管中心距需要加大,等影响胀接质量的异物。将每组双管板用定位筋板
否则因焊条角度不合适将难以焊接,甚至无法焊接,连接成一个整体,调整每组双管板的同轴度、平行度
焊接质量也更是无从谈起。双管板换熱器的壳程管和扭曲度,用换热管逐孔预穿之后,按焊接工艺分别
板与管子焊接后会使管子的中心距增加,从而