換熱器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要注意的幾個(gè)問題的論文

換熱器設(shè)計(jì)有關(guān)結(jié)構(gòu)要注意的幾個(gè)問題的論文

　　在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，設(shè)計(jì)人員是按照GB 151和GB150進(jìn)行設(shè)計(jì)的。但有些問題常常被忽視，需要設(shè)計(jì)者去注意。有關(guān)換熱器的管板材料、換熱管受壓失穩(wěn)長度的取值、隔板槽面積、U型管、液(氣)壓試驗(yàn)曾在相關(guān)書籍和文獻(xiàn)中大量講解、討論過。在本文，筆者從多年設(shè)計(jì)和審核圖紙經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，除上述問題以外有關(guān)結(jié)構(gòu)要注意的其它問題，特提出，望引起注意。

　　1 換熱器介質(zhì)的流向

　　(1)粘度高的介質(zhì)走殼程，可獲得較高的傳熱系數(shù);

　　(2)腐蝕介質(zhì)、高溫介質(zhì)、高壓氣體走管程，可少用不銹鋼、合金鋼;

　　(3)易生污垢的介質(zhì)走管程，可提高管內(nèi)流速，減少污垢，便于清理。

　　2 換熱管的排列形式

　　換熱管的排列形式有正三角形排列、轉(zhuǎn)角三角形排列、正方形排列、轉(zhuǎn)角正方形排列。

　　(1)正三角形排列：介質(zhì)流經(jīng)折流板缺口時(shí)垂直正對換熱管，沖刷換熱管外表面，介質(zhì)流動時(shí)形成湍流，對傳熱有利。因此，對無相變的換熱器，因其傳熱與介質(zhì)流動狀態(tài)關(guān)系不大，宜采用正三角形排列。正三角形排列用于殼程介質(zhì)較清潔、換熱管外不需清洗的場合。

　　(2)轉(zhuǎn)角三角形排列：介質(zhì)流經(jīng)折流板缺口時(shí)平行于三角形的一邊，介質(zhì)流動時(shí)有一部分是層流，對傳熱有不利影響。對有相變的換熱器，宜采用轉(zhuǎn)角三角形排列。

　　(3)正方形排列：介質(zhì)流經(jīng)折流板缺口時(shí)平行于正方形，介質(zhì)流動是層流，對傳熱有不利影響。正方形排列用于殼程介質(zhì)較臟、換熱管外需清洗的場合。

　　(4)轉(zhuǎn)角正方形排列：介質(zhì)流經(jīng)折流板缺口時(shí)垂直正對換熱管，沖刷換熱管外表面，直接流動時(shí)形成湍流，對傳熱有利。轉(zhuǎn)角正方形排列用于殼程介質(zhì)較臟、換熱管外需清洗的場合。

　　3 布管限定圓

　　布管限定圓是指換熱管外壁所限定圓直徑。布管限定圓使換熱管不要太靠近殼體，當(dāng)換熱管和殼體距離太近，液體流過此處阻力很大，使液體不經(jīng)過此處，從而減少傳熱面積。固定管板換熱器和U型管換熱器管束最外層換熱管外表面至殼體內(nèi)壁的最短距離為0.25d(d為換熱管外徑)，且不宜小于8mm。浮頭式換熱器要從結(jié)構(gòu)上考慮。

　　4 折流板布置

　　臥式換熱器殼程介質(zhì)為單相清潔流體時(shí)，折流板缺口應(yīng)水平上下布置，若氣體中含有少量液體時(shí)，則應(yīng)在缺口朝上的折流板的最低處開通液口，若液體中含有少量氣體時(shí)，則應(yīng)在缺口朝下的折流板最高處開通氣口。臥式換熱器、冷凝器和重沸器的殼程介質(zhì)為氣液共存或液體中含有少量固體物料時(shí)，折流板缺口應(yīng)垂直左右布置，并在折流板最低處開通液口。

　　5 換熱器分程隔板上應(yīng)設(shè)有小孔

　　換熱器分程隔板上應(yīng)設(shè)有小孔，通常為φ6小孔，開孔有三個(gè)作用：淚孔作用，用于排凈液體;平衡作用，用于平衡兩腔的壓力;排氣作用，用于液壓試驗(yàn)時(shí)排凈氣體。

　　6 立式固定管板換熱器的幾個(gè)問題

　　立式固定管板換熱器選用裙式支座或支腿，給下管箱的維護(hù)、檢修帶來很大的不便，當(dāng)下管板需要檢查或維修時(shí)，需要使用較大的起吊設(shè)備把管束吊起后才能進(jìn)行，大大增加了檢修時(shí)間和費(fèi)用。因而，應(yīng)盡量采用耳式支座并設(shè)置在殼程殼體上。

　　立式固定管板換熱器耳式支座的支承平面一般應(yīng)高于設(shè)備的重心和膨脹節(jié)，這樣可以提高設(shè)備的穩(wěn)定性，同時(shí)改善膨脹節(jié)受力。

　　立式固定管板換熱器的拉桿，應(yīng)在滿足組裝要求的前提下把固定端設(shè)置在上管板，而無論殼程介質(zhì)的進(jìn)口設(shè)置在上方還是下方。這時(shí)，拉桿處于最佳的受力狀態(tài)。

　　從結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)角度看，立式固定管板換熱器的殼程介質(zhì)宜上進(jìn)下出流動。目的是避免脈動向上的介質(zhì)與折流板向下的自重處于不平衡狀態(tài)，使折流板上、下振動，加重?fù)Q熱管的磨損。

　　7 重疊式換熱器的支座結(jié)構(gòu)

　　重疊式換熱器的支座設(shè)計(jì)可做如下特殊考慮：

　　(1)重疊式換熱器之間的支座應(yīng)設(shè)置調(diào)整高度用的墊板。

　　(2)支座底板至設(shè)備中心線的距離應(yīng)比接管法蘭密封面至設(shè)備中心線的距離至少小5mm。

　　(3)必要時(shí)對下部換熱器的支座和殼體進(jìn)行校核，其載荷除換熱器本身外，還應(yīng)加上上部換熱器的重量。

　　(4)當(dāng)重疊式換熱器重量較大時(shí)，可增加一組支座。

　　結(jié)語

　　通過對以上問題的討論，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，除要充分重視材料、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算和制造中的一些問題，有關(guān)換熱器的結(jié)構(gòu)也是不容忽視的，本文提到的問題同樣要注意，避免因結(jié)構(gòu)不合理引起一些問題，導(dǎo)致?lián)Q熱器不能達(dá)到預(yù)期的換熱或冷凝效果。

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