列管式换热器的结构设计

　　摘要：工业设计中列管式换热器具有不可替代的作用，同时伴随着科学技术的发展在迎合世界主流的基础上各种换热器也争先涌现，然而换热器的结构设计却是一个复杂的过程，从管束、盖板、各部位技术条件等等都需要有大量计算和安排作为支撑。本文则以相关技术理论作为支持对换热器的结构设计提出一二，希望能够获得对换热器结构设计更加深刻的认知。

　　关键词：列管式换热器;结构设计;传热系数

　　一、设计的既定假设条件

　　1.对甘油和冷却水的要求

　　在设计中甘油和冷却水是最基本的材料，为使此次设计能达到一个较好的效果，本文对甘油和冷却水的条件进行了如下假设：

　　1.1对甘油的要求

　　1.1.1处理量： 10～15kg/s

　　1.1.2压强降：<101.3kPa

　　1.1.3流入管口温度：100～120℃

　　1.1.4流出管口温度：40～50℃

　　1.2对冷却水的要求

　　1.2.1压强降：<101.3kPa

　　1.2.2流入管口温度：20～25℃

　　1.2.3流出管口温度：30～35℃

　　2.设计中应完成的任务

　　需完成设计任务如下：

　　按照设计的既定条件选用合适的换热器型号，测算压力降和换热面积是否符合要求，完成壳体和管道以及壳体和管板之间的连接设计，计算出折流板的数目等。

　　3.设计中应遵循的原则

　　3.1符合操作及工艺的要求

　　3.2符合经济的实际要求

　　3.3符合安全生产要求

　　二、设计流程

　　1.管束和管壳的分程设计

　　1.1管束分程

　　一般情况下，换热器内部管束的增加会导致传热系数以及管内流速的降低，此时我们可以对管束分程。也就是说，可以在换热器管箱内安置隔板，需要注意的是要避免温差应力。

　　1.2壳程分程

　　在本文中，考虑到制造过程中的一些阻碍，管束分程<2。

　　2.传热管的选择

　　在本文设计中所设定的换热器传热系数是不高的，因此选择异型管对传热进行加强，从而令传热膜的相关系数提高。关于管子选择方面应以当前我国现有管长规则作为参照物，避免相关浪费。

　　3.传热管的布置

　　换热器结构设计中，需要对管子进行排列设计，需要在换热器截面上安排紧致且均匀，同时对流体的性质以及制造方面也要充分考虑到。管子可以具体按照三角形形状进行排列，三角形排列紧密且紧凑是很好的排列方式。

　　4.管板的选择

　　换热管和分隔管程、壳程这些如果不固定那就可能会导致一些事故，因此可以选择管板来对其固定。管板材料的选择需要抗腐蚀材料，此外，可以选择用薄型管板来承受高温高压，还可以致使相关温差应力的作用降低以及承受高压以及满足机械应力的要求。

　　5.傳热管和管板的连接

　　当我们将固定管板式列管式换热器的连接处要承受住一定轴向力考虑在内时，可以选择一些焊接措施这样就可以避免因温差变化大所导致的热应力令管子分离的事故发生。

　　6.折流板的设计

　　关于折流板，我们先要考虑到如何令对流传热系数提高从而令传热效果更加优越，此时我们需要将折流板纳入设计思路中。一般情况下，圆缺形挡板很容易形成死区，同时反而产生流体阻力，对传热并不利。一般而言切口的高度和直径的比为：0.15～0.45，其中0.20和0.25两种比较常见。经计算切去的圆缺的高度为270mm，折流板数为29。

　　7.壳体直径和厚度的设计

　　基于计算出的管数、管径、管中心距和管子的实际排列方法等，并用作图法确定壳体的内径。为了将管子均匀排列，防止流体走‘短流”，可适当增减一些管子。

　　8.固定管子的方法

　　通常情况下采取焊接和胀接的方式将管子固定在管板上。选择这些方法的原则就是必须保证管子和管板能够牢固地连接在一起并且使得连接处不产生泄漏。

　　9.材料的选择

　　换热器材料的选择不可随便选，必须充分考虑到换热器所处的环境，以及流体腐蚀性等。一般材料并不具备优越的机械性能以及抗腐蚀性，因此处于腐蚀性流体中很容易毁坏。对此，材料的选择是非常关键的。

　　三、总结

　　换热器其实在我们生活中是很常见的，为了更加符合现代社会的需求，本文对其结构设计进行探讨，提高认识。

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文章名称： 列管式换热器的结构设计

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