管壳式换热器的结构设计要点

原创 胡伟明  2020-11-02 20:56:00  阅读 45 次 评论 0 条
摘要:

管箱包括管箱短节和分层隔板(多程换热器)两部分。管箱短节结构设计要保证“最小内测深度”的要求。①轴向开口的单程管箱,不得小于接管内直径的1/3。②多程管箱,应保证两程间最小流通面积不小于1.3倍每程管子的流通面积。此外,短节筒体厚度必须满足刚度要求。分程隔板结构设计要点如下。①保证强度要求(承受两侧流体压差)和刚度要求。②水平分程隔板应开设Φ6mm的排净孔。③对于大直径和两侧流体温差很大时,宜设计为双层结构的分程隔板。④分程隔板下缘应与管箱密封面齐平。圆筒固定管板式换热器最小厚度应不小于6mm(

管箱

包括管箱短节和分层隔板(多程换热器)两部分。

管箱短节结构设计要保证“最小内测深度”的要求。

①轴向开口的单程管箱,不得小于接管内直径的1/3。

②多程管箱,应保证两程间最小流通面积不小于1.3倍每程管子的流通面积。此外,短节筒体厚度必须满足刚度要求。

分程隔板结构设计要点如下。

①保证强度要求(承受两侧流体压差)和刚度要求。

②水平分程隔板应开设Φ6mm的排净孔。

③对于大直径和两侧流体温差很大时,宜设计为双层结构的分程隔板。

④分程隔板下缘应与管箱密封面齐平。

圆筒

固定管板式换热器最小厚度应不小于6mm(高合金钢筒体不小于5mm-板制),圆筒的最小厚度随公称直径增大而增厚。

必须指出,圆筒的长度是在以换热管长度为标准长度的前提下按结构计算确定的,否则会造成换热管的不标准而带来材料的严重浪费。

接管

其结构设计应符合有关规定。此外,接管应与壳体表面齐平;接管应尽量沿壳体的径向或轴向设置,接管与外部管线可采用焊接连接;设计温度不低于300℃时,必须采用整体法兰;必要时可设置温度计口、压力表接口及液面计接口;对于不能利用接管(或接口)进行放气或排液的换热器,应在管程和壳程的最高点设置放气口,最低点设置排液口,其DNmin=20mm;立式换热器在需要时可设置溢流口。

换热管

U形弯管段的弯曲半径应不小于2倍管子外径。

如果需要,允许换热管拼接,但拼接焊缝不得超过1条(直管)或2条(U形管),且最小管长不得小于300mm。

管板

结构设计时必须注意与螺栓、螺母、垫片、管箱的正确、合理和可靠的结合,而且还要考虑为了强化传热而进行分程等方面的要求。

①管板上管孔的布置必须符合换热器标准排列形式的要求,即正三角形排列、转角正三角形排列、正方形排列、转角正方形排列等四种形式。

②管孔中心距一般不得小于1. 25倍的换热管外径,即t≥1. 25d0。对于分程隔板槽两侧相邻管孔中心距要求不小于t加上隔板槽宽度。

③布管区的最大直径必须小于布管限定圆的要求,以避免过分靠近壳壁而影响制造和安装。对于固定管板换热器或U形管换热器,设计时要限制管束最外层换热管外表面至壳体内壁的最短距离b3 =0. 25d0,且不小于8mm。

④分程隔板槽一般槽深不小于4mm;分程隔板槽的宽度一般为8~12mm。分程隔板槽拐角处的倒角为45°,倒角的宽度b为分程垫片的圆角半径R加1~2mm。如疏忽常常会造成不能安装和泄漏。

⑤管板与圆筒、管箱短节的连接形式必须考虑壳程压力的大小、管板是否兼作法兰、介质的性质和有无间隙腐蚀存在。尤其要注意如下几点矗

a.当壳程压力ps>1.0MPa时,要采用“变角接为对接”的结构形式,以改善受力条件。

b.当壳程介质可能存在间隙腐蚀时,则不可采用衬环进行焊接,因为焊接后的衬环恰好与壳壁形成间隙而造成腐蚀。

⑥多管程的管板前端与后端的结构绝不相同,有多种类型可供选择。管程分程应注意如下几点。

a.应尽可能使各管程的管数大致相等。   

b.使分程隔板槽形状简单,密封长度较短。


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