板式换热器的优缺点-飞外

板式换热器的优缺点

1 板式换热器的优点

1) 传热系数高。板式换热器的流道小，板片是波形，截面变化复杂，使流体的流动方向和流速不断变化，增加了流体的扰动，因而能在很小的流速下达到紊流，具有较高的传热系数。特别适用于液一液换热及茹度较大的流体问换热。

2) 适应性大。可通过增减板片达到所需要的传热面积。一台换热器可分成几个单元，可适应同时进行几种流体间的加热或冷却。

3) 结构紧凑，体积小，耗材少。每立方米体积间的传热面积可达250 m2，每平方米传热面仅需金属15 kg左右。

4) 传热系数高和金属消耗少，使其传热有效度可达85% 一90% 以上。 5) 易于拆洗、修理。

6) 污垢系数小。由于流动扰动大，污垢不易沉积;所用板片材质较好，很少有腐蚀，这些都使其污垢系数值较小。

7) 板式换热器主要用金属板材，因而原材料价格比同种金属的管材要低廉。 2.2 板式换热器的缺点

1) 密封性较差，易漏泄。需常更换垫圈，较麻烦。 2) 使用压力受一定限制，一般不超过1MPa 3) 使用温度受垫圈材料耐温性能的限制。 4) 流道小，不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝。 5) 易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。 6) 流阻较管壳式为大。

板换作为换热器的一种，依靠水与翅片之间的热交换实现，其效率与水在翅片之间的流道中的流速及温差有很大关系。一旦流量变化，换热系数也随之变化，而且变化量很大。所以板换只能用在负荷（确切说是流量）稳定的系统中（定流量采暖系统就是典型应用）。而生活热水的流量在一天当中变化是相当剧烈的，因此极不适合采用板换。容积式换热器用于可以储存一定量的热水，可以在相当程度应付用户侧的流量变化。在计算上，板换选型按最大秒流量选，容积式按最大小时流量选。

容积式有一定的贮水容积，可以用来补充高峰时用水，而板式可能应按“即热式”来考虑。

板式换热器容积式换热器技术要求

一、 技术标准

投标产品应符合（但不仅限于）如下标准及现行国家、地方、厂家、各政府部门的各种规范、法规、规定中的相关要求：

1. GB16409-1996 板式换热器

2. GB150-98 钢制压力容器

3. GB151-89 钢制管壳式换热器

4. 压力容器安全检查规程（国家劳动总局颁发）

5. GB699-88 优质碳素结构钢技术条件

6. GB6654-96 压力容器用碳素钢及不同低合金钢热轧厚钢板

7. JB4701~4702-92 压力容器法兰

二、

1.

2.

3.

4. 板式换热器技术要求 采暖热负荷：高区供热负荷为5970KW，低区供热负荷为7613KW； 一次水供回水温度为125℃/65℃，二次水供回水温度85℃/60℃； 工作压力：高区1.6 MPa，低区1.0MPa； 材质要求：传热板片采用不锈钢SUS304，密封胶垫采用三元乙丙橡胶或等效的其他材料。

三、 立式即热式容积式换热器技术要求

1. 生活热水热负荷：高区生活热水负荷为2200KW，低区生活热水负荷为4000KW；

2. 一次水供回水温度：冬季125℃/65℃，夏季70℃/40℃；高低区生活热水供回水温度55℃/12℃；

3. 工作压力：高区1.6 MPa，低区1.0MPa；

4. 材质要求：壳体采用16MnR，换热管采用不锈钢波节管或性能等效的其他材料。

四、

1.

2.

3.

4. 设计选型参数（供参考） 高区采暖板式换热器，2台，F=45.65m2，Q=4179KW； 低区采暖板式换热器，2台，F=57.75m2，Q=5329KW； 高区立式即热式容积式换热器，2台，F=46m2，V=5m3； 低区立式即热式容积式换热器，3台，F=46m2，V=5m3；

五、 其他要求

1. 换热器的设计和制造采用的零件、标准件等均应按照国家标准和相关部标验收；

2. 供方应向需方提供有关换热器试验报告和完整的质量保证书；

3. 需提供选型报告，并提供换热器各组件的材质；

4. 供方提供的产品需确保能满足安装使用要求并能通过热力集团有关部门的验收。

螺旋板式换热器

一、概述：

螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。目前已广泛用于化工、石化、食品饮料、机械、集中供热、冶金、动力、船舶、造纸、纺织、医药、核工业和海水淡化及热电联产等工业领域，可满足各类冷却、加热、冷凝、浓缩、消毒和余热的回收等工艺的要求。

螺旋板换热器的结构及换热原理决定了其具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。两种介质的平均温差可以小至1℃，热回收效率可达99%以上。在相同压力损失情况下，螺旋板式换热器的传热是列管式换热器的3～5倍，占地面积为其1/3，金属耗量只有其2/3。因此，螺旋板式换热器是一种高效、节能、节约材料、节约投资的先进热交换设备。

二、工作原理：

螺旋板式换热器又称螺旋式换热器，是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。

如图，换热器由两块平行但其间焊有定距柱的金属板卷制而成, 由此构成一对同心且相邻的螺旋形流道, 流道截面为矩形。两种介质在其间的流动方式有:

1、均为螺旋形流动(全逆流) , 主要用于液体的加热及冷却过程（I型，见图9)；

2、两种介质分别为螺旋流和轴向流(90°错流) , 主要用于冷凝、气体冷却、热虹吸和重沸器（II型，见图10)；

3、一种为介质螺旋流, 另一种为轴向与螺旋流的组合,主要用于蒸汽冷凝, 特别适用于冷凝液和非冷凝液需要低温冷却的场合。

三、型式分类：

1、I型：

我国现在使用的螺旋板式换热器有三种基本的结构型式, 最普遍应用的为“I”型, 通常称为不可拆式，如图1。它的螺旋通道两端均为焊接密封, 不能进行机械清洗, 但由于它具备传热性能好、密封可靠、金属消耗量少、加工方便等优点, 所以在同类设备中推广最快。

2、II型及其衍生

“II” 型设备为可拆式, 如图2, 两螺旋通道分别为一端敞开, 一端为焊接密封。敞开的通道端用平板盖加像胶垫 或石棉橡胶垫 来密封, 这与“I”型设备相比，除了增加平板盖、垫片、法兰、紧固件外, 还需对螺旋通道的端面进行机械加工, 以保证平板盖的密封。

也可将设备设计成一端为“I” 型, 而另一端为“II” 型, 如图3, 即一个螺旋通道的两端均为焊接密封, 另一个螺旋通道一端为焊接密封一端为敞开。

选用“II” 型设备是为了要进行机械清洗, 但在实际操作中即使是把封头拆下来也很难进行机械清洗, 因为螺旋通道的间距很小, 并且通道内均布着定距柱定距泡。“II”型设备比“I” 型设备金属消耗量高25~40% , 加工工时高60%, 成本高60%以上。

从密封性能来看“II” 型设备易产生外漏与短路。外漏系指介质漏到大气中来。短路是在平板盖有变形的情况下介质不在设备内旋转, 直接通过垫片与螺旋体端面的间隙由里圈跑到外圈（或反之） , 这样传热效果就受到影响。

。

3、III型

国内还生产过“ 皿” 型设备, 如图4。它是由4张钢板同时卷制而成, 一个螺旋通道的两端完全焊死, 而另一个通道的两端则全敞开。一种介质走螺旋通道而另一介质走轴向直道。它适用于纯蒸汽冷凝的条件。

这种结构螺旋通道的进出口阻力很大, 并且内积存杂质不易吹出，所以推广很慢。

四、 四种应用类型

1、液体-液体

作为最普遍的一种类型螺旋式换热器可以用于液体和液体。气体和气体以及气体和液体的热交换。热侧液体从换热器中间的入口进入后进入后向侧边流出，冷侧液体从换热器旁边的入口进入后中间流出，由于逆流的缘故，两种液体产生了高效率的热交换。在低温差也可以有效应用。根据使用的不同可以分为立式和卧式或任何其他可能设定的方向。

2、蒸发器或冷凝器

这种类型适用于流体在真空或低压状态下的在沸器和蒸发器。其原理是可以扩大蒸发部分的横截面，降低高度。尽管体积大，氮气体的流速能得以适当保存，摩擦力及旋转压力损失被减至最小，也可以多台并联或串联使用。

最合适于大量气体（在低压或真空状态下）及气体/气体或其他/液体混合物的冷凝处理。热侧液体从换热器上部的入口进入后垂直流向下部。冷的液体从换热器旁边的入口进入后通过螺旋通道向侧边上部流出，在通常情况下采用立式，但是根据用户的不同也可以采用其他形式。

3、液体-蒸汽

该类换热器的核心设计师为了均匀地将一种气体分布于敞开的螺旋通道内，在气体一侧的罩盖的宽法兰能防止气体通道的方向转向外侧，不冷凝的成分在流经较小的通道后冷却水一起形成逆流，在流过外部螺旋通道，冷却水进入主体的入口后流入中心，再通过底盖上的出口排放，可控低温流过外部螺旋通道，可控低温（局部）冷却当进行真空条件下的冷凝时能产生最佳效果。

4、顶部冷凝器

顶部冷凝器在蒸汽流入的入口连接部分大小可根据连接螺旋板式换热器仪器出口大小，无需其他排管作业的情况下可直接安装在各种塔装置和反应器的上端。

五、 性能特点

1、传热效率高（性能好）

一般认为螺旋板式换热器的传热效率为列管式换热器的3倍。等截面单通道不存在流动死区，定距柱及螺旋通道对流动的扰动降低了流体的临界雷诺数，水-水换热时螺旋板式换热器的传热系数最大可达3000W/（㎡·K）。

2、传热温差小

螺旋板式换热器由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果，进行余热回收，充分利用低温热能。

3、不易结垢和堵塞

无死角的单通道能使液体分布均匀并能使污垢减至最少，即使粘贴在内壁，也因流遗产生分离现象（自洁），流体的湍流、剪切，使化学清洗非常有效，因此含有淤泥的流体也可以使用。有自清刷能力，因其介质呈螺旋型流动，污垢不易沉积；清洗容易，可用蒸汽或碱液冲洗。若使用机械清洗，由于系统的短小，用高压水洗甚为有效。

4、散热损失小

热流体可以通过中心接管直接进入螺旋板式换热器的内部 ，且两侧螺旋通道端面易于采用保温措施，使换热器散发于环境的热损失很小。

5、结构紧凑

高性能的、紧凑型设计结构，单位体积的传热面积比管壳式换热器大得多，并能节省空间，降低安装成本。

6、温差应力小

若传热系数为定值，冷热流体温度沿螺旋板板长方向呈线性变化。由于螺旋通道为一整体，内部不存在温度的突变区，螺旋板的热胀冷缩量就被螺旋体的通道间隙均匀吸收、当冷热流体的温差达到200摄氏度左右，螺旋板式换热器仍然不需要设置热胀冷缩所需要的零部件。

7、运行可靠性强

不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性，保证两种工作介质不混合。

8、阻力小

在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。比较低的压力损失，处理大容量蒸汽或气体；介质走单通道，允许流速比其他换热器高。

9、可多台组合使用

单台设备不能满足使用要求时，可以多台组合使用，但组合时必须符合下列规定：并联组合、串联组合、设备和通道间距相同。混合组合：一个通道并联，一个通道串联。

10、承压能力和直径受限制（弱点）

螺旋体的设计既要保证承受内压时的强度，又要保证承受外压时的刚度。尽管螺旋体的内部焊有很多定踞柱，提高了螺旋体的承压能力，但螺旋版的直径较大，厚度较小，每一圈均承受压力，当两通道的压差达到一定程度时（也即达到或接近临界压力时），螺旋板就会被压瘪而丧失稳定性。目前，各国生产的螺旋板式换热器的最高工作压力为4.0MPa。当设计压力超过1.6MPa时，螺旋体的最大直径也限于2000mm左右。

11、检修难度大（弱点）

螺旋板式换热器虽然不易泄漏，但对于不可拆螺旋板式换热器，由于结构上的限制，一旦产生泄漏就很难查找和维修，往往只能整台报废。因此对具有腐蚀性介质时，应选用耐腐蚀性能好的材料。

六、主要设计参数：

1.螺旋板式换热器的公称压力规定为0.6、

1、1.6、2.5Mpa（即原

6、

10、

16、25kg/cm）（系指单通道的最大工作压力）试验压力为工作压力的1.25倍。

2.螺旋板式换热器与介质接触部分的材质，碳素钢为Q235A、Q235B，不锈钢为SUS

321、SUS30

4、316L。其它材质可根据用户要求选定。

3.允许工作温度：碳钢为-20-350℃，不锈钢为-20-350℃ 4.选用设备时，应通过适当的工艺计算，使设备通道内的液体达到湍流状态（一般液体速度≥0.5m/s；气体≥10m/s）

5.设备可卧放或立放，但用于蒸汽冷凝时只能立放。 6.用于烧碱行业必须进行整体热处理，以消除应力。

7.当通道两侧流量值差较大时，可采用不等间距通道来优化工艺设计。

七、现状与发展

1、国内外发展现状 最近几十年来螺旋板式换热器的发展很快，主要表现在：板式换热器的种类越来越多，技术性能越来越好，应用范围越来越广。据统计,在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右。上个世纪70年代初发生的世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。进入21世纪后，大量的强化传热技术应用于工业装置，换热器产业在技术水平上获得了快速提升，板式换热器日渐崛起。如兰石换热设备公司板式换热器成功进入国内核电建设项目常规和核岛领域，并陆续将板式换热器用于大乙烯项目、钛白粉生产线等领域。现在国际上应用较多的螺旋板式换热器是一种高效节能的热交换设备。具有占地面积少、安装方便、价格便宜、传热效率高的优点。广泛应用于石油、化工、冶金、制药、食品加工、城市采暖等各行业。

2、我国螺旋板式换热器的发展趋势

在我国使用螺旋板式换热器是从五十年代开始，当时主要用于烧碱厂中的电解液加热和浓碱液冷却。六十年代，我国机械制造部门设计、制造了卷制螺旋板的专用卷床，使卷制的工效提高了几十倍，为推广应用螺旋板式换热器制造了良好的条件。自1968年第一机械工业部在苏州召开的螺旋板式和固定管板式换热器系列审查会议后，国内已有很多家制造厂生产了这种换热器，在我国得到了迅速的推广应用。 随着全球能源形势的日趋紧张，常规能源的日益减少，节能降耗越来越受到人们的重视。我国明确提出，在“十一五”期间单位GDP能源消耗要比“十五”期末降低20％，为此全国各行各业广泛开展了“节能降耗”工作。螺旋板式换热器在工业生产中是调节工艺介质温度以满足工艺需求以及回收余热以实现节能降耗的关键设备，其换热性能和动力消耗关系到生产效率和节能降耗水平，其重量和造价决定了整个生产系统的投资。因此，换热器的强化传热、降低流阻以及提高综合性能一直是国内科研人员和工程技术人员研究的热点，也取得了大量科研成果。目前，先进的热交换技术已在能源、动力、化工、石油、冶金、核能、制药、轻工、纺织及航空航天等领域得到广泛应用。

3、所面临的问题

我国目前的最好水平与国外的差距仍然很大，同时又面临以下问题：

（1）如何进一步提高承压能力

如何进一步提高螺旋板式换热器的承压能力，以使应用范围更为广泛。提高承压能力的途径可采用增加螺旋板厚度、增加定距柱的数目或提高板材的强度（亦即选用质量较好有一定塑性且强度高的钢材）。但如采用增加板厚的方法，则势必要求提高卷板机的能力，这样消耗的功率相应增加，还会给制造工艺带来困难，并使成本提高。目前提高其承受能力的办法主要以改进结构和选用较好的材料。

（2）焊接问题

因为奥氏体不锈钢的导热系数较小，而膨胀系数大，在焊接的过程中，如果工艺不当会产生较大的变形，引起较大的法兰平面度，不是加工余量大就是余量不足造成报废。因为焊接中焊缝较长，对焊接的工艺要求很高，否则会造成泄漏。

（3）不易检修

螺旋板式换热器不易检修，尤其是内部板出现问题时极难修理.有些厂把设备两端焊缝全部车掉.重新将板展平补焊后再卷制.这样做消耗的工时太大.因选用螺旋板式换热器防腐是十分重要的。这对螺旋板式换热器的发展造成了很大的局限性。

（4）污垢对传热系数的影响

目前国内对螺旋板式换热器的垢层热阻还没有成熟的计算公式，在设计计算时，需要先选一垢层热阻（或选一污垢系数），需参照管壳式换热器的污垢系数，选取略小于管壳式换热器的污垢系数的数据，但这样做无疑增大了螺旋板式换热器的设计误差，造成质量性能上的下降。

（5）质量亟待提高 根据国家对螺旋板式换热器进行的统检结果看,我国螺旋板式换热器与当前国内实际需要和国外产品相比,差距不小,产品质量亟待提高。企业的产品质量意识淡薄，由于市场对螺旋板式换热器的需求量增大,带动了生产企业的发展,尤其是小型个体、私营企业数量猛增，这一供需的变化势必使一些企业不能保证换热器的质量问题。

六、实物实例：

苏州金星通用机械厂专业生产“超大型、高清洁”的不可拆式和可拆式螺旋板式换热器，适用于碳钢、不锈钢、钛材等各种材料的螺旋板式换热器。企业拥于一支集四十余年开发经验的队伍，技术力量雄厚，质量保证体系健全，测试手段完善，曾为宝钢做过替代进口的螺旋板式换热器和四通道螺旋板式换热器，现在为了适应市场需要，开发了大型螺旋板生产线，同时保证用户特殊的高清洁要求，无焊渣，能生产板宽2米直径2.5米的大型螺旋板换热器。 设备有纵剪、扳边、压鼓或螺柱焊、通道旋转自动焊。自动翻遍，端面焊接可以进行翻转。

螺旋板式换热器通过多年实践使用证明，的确是一种高效换热设备，它适用于化工、石油、溶剂、医药、食品、 轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业中应用。螺旋板式换热器生产按JB/T4751-2003《螺旋板式换热器》标准设计、制造。螺旋板通道采用扳边氩弧焊，“定距柱”焊接工艺为电容蓄电接触器碰焊点提高了内在和外表的质量。

参考文献：

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固定管板式换热器

内容提要：换热器是用于物料之间进行热量传递的过程设备。通过这种设备使物料能达到指定的温度以满足工艺的要求。在目前大型化工及石油化工装置中，采用各种换热的组合，就能充分合理地利用各种等级的能量，使产品的单位能耗降低，从而降低产品的成本已获得好的经济效益。因而，在大型化工及石油化工生产过程中，换热器得到越来越广泛的应用。在化工厂中，换热器所占比例也有了明显提高，成为最重要的单元设备之一。

绪论

许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%-20%；在炼油厂中，约占总投资的35%-40%。在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量又温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程上的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热特别是低位热能的有效装置。例如，烟道气，高炉炉气，需要冷却的化学反应工艺气等的余热，通过余热锅炉可生产压力蒸汽，作为供热，供气，发电，和动力的辅助能源，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。

一、 设计压力的确定

压力为压力容器的设计载荷之一，其值不低于最高工作压力。最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。设计压力应视内压和外压容器分别取值。

当内压容器上装有安全泄放装置时，其设计压力应根据不同形式的安全泄放装置确定。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不应低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05-1.10倍；装设爆破片时，设计压力不得低于爆破片的爆破压力。

对于盛装液化气体的容器，由于容器内介质压力为液化气体的饱和蒸汽压，在规定的装量系数范围内，与体积无关，仅拒绝于温度的变化，故设计压力与周

1 围的大气环境温度密切相关。此外还要考虑容器外壁有否保冷设施，可靠的保冷设施能有效地保证容器内温度不受大气环境温度的影响，即设计压力应根据工作条件下可能达到的最高金属温度确定。

计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力加上液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。

二、 设计温度

设计温度也为压力容器的设计载荷条件之一，它是指容器在正常情况下，设定元件的金属温度。当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度；当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最低温度。GB150规定设计温度等于或低于-20℃的容器属于低温容器。元件的金属温度可以通过传热计算或实测得到，也可按内部介质的最高温度确定，或在基准上增加（或减少）一定数值。

设计温度与设计压力存在对应关系。当压力容器具有不同的操作工况时，应按最苛刻的压力与温度的组合设定容器的设计条件，而不能按其在不同工况下各自的最苛刻条件确定设计温度和设计压力。

三、厚度及厚度附加量的设计

设计时要考虑厚度附加量C由钢材的厚度负偏差C1和腐蚀裕量C2组成，C=C1+C2 ,不包括加工减薄量C3。

计算厚度（δ）是按有关公式采用计算压力得到的厚度。 设计厚度（δd）系计算厚度与腐蚀裕量之和。

名义厚度（δn）指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。

有效厚度（δe）为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材负偏差。

腐蚀裕量主要是防止容器受压元件由于均匀腐蚀，机械磨损而导致厚度消弱减薄。与腐蚀介质直接接触的筒体，封头，接管，等受压元件，均应考虑材料的 2 腐蚀裕量。腐蚀裕量一般可根据钢材在介质中的均匀腐蚀速率和容器的设计寿命确定。在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，C2 不小于1mm；对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取C2=0。

四、焊接接头系数

通过焊接制成的容器，焊缝中可能存在夹渣，未熔透，裂纹，气孔等焊接缺陷，且在焊缝的热影响区很容易形成粗大晶粒而使母材强度或塑性有所降低，因此焊缝往往成为容器强度比较薄弱的环节。为弥补焊缝对容器整体的强度削弱，在强度计算中需引入焊接接头系数。焊接接头系数表示焊缝金属与母材强度的比值，反映容器强度受削弱的程度。

五、许用应力

许用应力是容器壳体，封头等受压元件的材料许用强度，取材料强度失效判据的极限值与相应的材料设计系数之比，设计时必须合理的选择材料的许用应力，采用过小的许用应力，会使设计的部分过分笨重而浪费的材料，反之则使部件过于单薄而容易破损。

材料强度失效判据的极限值可以用各种不同的方式表示，如屈服点s，抗拉强度b，持久强度D，蠕变极限n等。应根据失效类型来确定极限值。

在蠕变温度以下通常取材料常温下最低抗拉强度b，常温或设计温度下的屈服点或st三者除以各自的材料设计系数后所得到的最小值，作为压力容器受压元件设计时的许用应力，即按下式取值 []=min{

bsst}，也即是说设,,nbnsns计受压元件时，以抗拉强度和屈服点同时来控制许用应力。因为对韧性材料制作的容器，按弹性失效设计准则，容器总体部位的最大应力强度应低于材料的屈服点，故许用应力应以屈服点为基准。目前在压力容器设计中，不少规范同时用抗拉强度作为计算许用应力的基准，其目的是为能在一定程度上防止断裂失效。

当碳素钢和低合金钢的设计温度超过420℃，铬钼合金钢的设计温度高于450℃，奥氏体不锈钢设计温度高于550℃时，有可能产生蠕变，因而必须同时

tt考虑基于高温蠕变极限n或持久强度D的许用应力。

材料设计系数的一个强度保险系数，主要是为了保证受压元件强度有足够的安全储备量，其大小与应力计算的精确性，材料性能的均匀性，载荷的确切程度，制造工艺和使用管理的先进性以及检验水平等因素有着密切关系。材料设计系数数值的确定，不仅需要一定的理论分析更需要长期实践经验积累。近年来，随着生产的发展和科学研究的深入，对压力容器设计，制造，检验和使用的认识日益全面，深刻，材料设计系数也逐步降低。例如，20实际50年代中国取nb≥4.0，ns≥3，0，而现在则为nb≥3.0，ns≥1.6. GB150给出了钢板，钢管，锻件以及螺栓材料在设计温度下的许用应力同时也列出了确定钢材许用应力的依据。螺栓的许用应力应根据材料的不同状态和直径大小而定。为保证螺栓法兰连接结构的密封性，必须严格控制螺栓的弹性变形。一般情况下，螺栓材料的许用应力取值比其他受压元件材料低；同时为防止小直径螺栓在安装时断裂，小直径螺栓的许用应力也比大直径的低。

六、材料的选取

压力容器材料的选取，压力容器材料费用占总成本的比例很大，一般超过30%。材料性能对压力容器运行的安全性有显著的影响。选材不当，不仅会增加总成本，而且有可能导致压力容器破坏事故。因此，合理选材是压力容器设计的关键之一。压力容器用料多种多样，有钢，有金属，非金属，复合材料等，

压力容器用钢的基本要求是有较高的强度，良好的塑性，韧性，制造性能和与介质形容性。改善钢材性能的途径主要有化学成分的设计，组织结构的改变和零件表面改性。

（一）化学成分

钢材的化学成分对其性能和热处理有较大的影响。提高碳含量可能使强度 增加，但是可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹。因此，压力容器用钢的含碳量一般不大于0.25%。在钢中加入钒，钛，铌等元素，可提高钢的强度和韧性。

硫和磷是钢中最主要的有害元素。硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑料和 4 韧性降低。磷能使高钢的强度，使会增加钢的脆性，特别是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高钢材的纯净度，可提高钢材的韧性，抗中子辐照脆化能力，改善抗应变时效性能，抗回火脆化性能和耐腐蚀性能。因此，与一般结构钢相比，压力容器用钢对磷，硫，氢等有害杂质元素含量的控制更加严格。例如，中国压力容器用钢的硫和磷含量分别应低于0，020%和0.030%。随着冶炼水平的提高，目前已可将硫的含量控制在0.002%以内。

另外，化学成分对热处理也有决定性的影响，如果对成分控制不严，就达不到预期的热处理效果。

（二）力学与性能

由于载荷和应力状态的不同，以及钢材在受力状态下所处的工作环境的不同，钢材受力后所表现出的不同行为，称为材料的力学行为。例如，低碳钢拉伸试件缩颈中心部位处于三向应力状态，出现的是大体上与载荷方向垂直的纤维状断后，而边缘区域接近平面应力状态，产生的是与载荷成45°的剪切唇。因此，钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分，组织结构有关，而且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。

钢材的力学性能主要的表征强度，韧性，塑性变形能力的判据，是近些设计时选材和强度计算的主要依据。压力容器设计中，常用的强度判据包括抗拉强度b，屈服点s，持久强度D，蠕变极限n和疲劳极限1；塑性判据包括延伸率5，断面收缩率；韧性判据包括吸收功AKV，韧脆转变温度，断裂韧性等。

韧性对压力容器安全运行具有重要意义。在载荷作用下，压力容器中的缺陷常会发生扩展，当裂纹扩展到某一临界尺寸时将会引起断裂事故，此临近裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性。如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大，安全性也越高。因此，为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展，压力容器常选用韧性好的钢材。

（三）制造工艺性能

材料制造工艺性能的要求与容器结构形式和使用条件紧密相关。制造过程中进行冷卷，冷冲压加工的零部件，要求钢材有良好的冷加工成型性能和塑性，其延伸率5应在15%-20%以上。为检验钢板承受弯曲变形能力，一般应根据钢板的 5 厚度，选用合适的弯心直径，在常温下做弯曲角度为180°的弯曲实验。试样外表面无裂纹的钢材方可用于压力容器制造。

压力容器各零件间主要采用焊接连接，良好的可焊性是压力容器用钢一项极其重要的指标。可焊性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的可焊性主要取决于它的化学成分，其中影响最大的是碳含量。含碳量越低，越不容易产生裂纹，可焊性越好。

结论

通过这次对固定管板式换热器的设计，了解到了固定管板式换热器的基本组成和其内部的细节组成，并且设计计算了壳体，管箱等厚度等一系列计算。固定管板式换热器结构简单，紧凑，能承受较高的压力，造价低。但当壳体和管束的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，壳体和管束中会产生较大的热应力。所以设计了U行膨胀节来补偿。

近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进了其自身的发展。在换热器向高参数，大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。

参 考 文 献

[1]GB150-1998《钢制压力容器》［Ｍ］．北京：中国标准出版社．1998 [2]GB151-1999《管壳式换热器》［Ｍ］．北京：中国标准出版社．1999

6 [3]国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》［Ｍ］．北京： 中国劳动社会保障出版社．1999

[4] ]国家质量技术监督局GB-16749《压力容器波形膨胀节》［Ｍ］．北京： 中国标准出版社．1997

[5]丁伯民等编．《化工设计全书》［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，2003 [6]王绍良主编．《化工设备基础》［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，2002

[7]王宽福编．《压力容器焊接结构工程分析》［Ｍ］ 7

北京：化学工业出版社，

1998

固定管板式换热器的概述

换热器按照结构形式可分为：固定管板式换热器、浮头式换热器；U形管换热器；填料函式换热器。

固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单，运用比较广泛。

固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

结构原理

固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

一、固定管板式换热器的构成和特点

1、固定管板式换热器的构成

固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。

固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。

2、固定管板式换热器的特点

固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。

固定管板式换热器的特点是： ①、旁路渗流较小

②、锻件使用较少，造价低； ③、无内漏；

④、传热面积比浮头式换热器大20%～30%。

3、固定管板式换热器的缺点是：

①、壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t≤50℃,当t≥50℃时必须在壳 体上设置膨胀节；

②、易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏； ③、壳程无法机械清洗；

④、管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低；

3、固定管板式换热器的机械设计

固定管板式换热器的机械设计除了最关键的换热板片以外，还有两块墙板，我们称为框架板和压力板，框架板为外侧不可活动的墙板，压力板为换热板片另一侧的可用拉杆螺栓调整位置的墙板；数根拉杆螺栓，用来加紧框架板和压力板；立柱；上下导杆，连接在框架板和立柱之间，用来支撑并给压力板和换热半片导向；框架板和立柱上可安装底脚底脚，用于固定机器。除此以外，还可以有法兰，过滤器，温度计和压力计等一系列附件。

换热器的分类

二、间壁式换热器的类型

夹套式换热器 这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

沉浸式蛇管换热器 这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。

喷淋式换热器 这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动,冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。

套管式换热器 套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。

板式换热器 最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。长期在市场占据主导地位，但是其体积大，换热效率低，更换胶条价格昂贵（胶条的更换费用大约占整个过程的1/3-1/2）.主要应用于液体-液体之间的换热，行业内常称为水水换热，其换热效率在5000w/m2.K。

为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛.。

目前，由于我国新版GMP的推出，板式换热将逐渐退出食品，饮料，制药等卫生级别高的行业。

管壳式换热器 管壳式(又称列管式) 换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束或者螺旋管，,管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程一般为直径16mm 20mm或者25mm三个型号，管壁厚度一般为1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。进口换热器，直径最低可以到8mm，壁厚仅为0.6mm。大大提高了换热效率，今年来也在国内市场逐渐推广开来。管壳式换热器，螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，最大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换热领域的广泛应用。最大换热效率可以达到14000w/m2.k，大大提高生产效率，节约成本。

同时，由于管壳式换热器多为金属结构，随着我国新版GMP的推出，不锈钢316L为主体的换热器，将成为饮料，食品，以及制药行业的必选。

双管板换热器 也称P型换热器，是在管壳式换热器的两头各加一个管板，可以有效防止泄漏造成的污染。现在国产品牌较少，价格昂贵，一般在10万元以上，进口可以到几十万。符合新版GMP规定，虽价格昂贵，但决定其市场广阔。

混合式换热器 混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。

按照用途的不同，可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型： (1)冷却塔(或称冷水塔) 在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。

(2)气体洗涤塔(或称洗涤塔)

在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，目前在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用! (3)喷射式热交换器

在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。

(4)混合式冷凝器

这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。

蓄热式换热器 蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。

蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。 陶瓷换热器 陶瓷换热器是一种新型的列管式高温热能回收装置，主要成份为碳化硅，可以广泛用于冶金、机械、建材、化工等行业，直接回收各种工业窑炉排放的850－1400℃高温烟气余热，以获得高温助燃空气或工艺气体。

研制成的这种装置的换热元件材料系一种新型碳化硅工程陶瓷，它具有耐高温和抗热冲击的优异性能，从 1000 ℃ 风冷至室温，反复50 次以上不出现裂纹；导热系数与不锈钢等同；在氧化性和酸性介质中具有良好的耐蚀性。在结构上成功地解决了热补偿和较好地解决了气体密封问题。该装置传热效率高，节能效果显著，用以预热助燃空气或加热某些过程的工艺气体，可节约一次能源，燃料节约率可达30 %－55%，并可强化工艺过程，显著提高生产能力。

陶瓷换热器的生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷换热器放置在烟道出口较近，温度较高的地方，不需要掺冷风及高温保护，当窑炉温度1250-1450℃时，烟道出口的温度应是1000-1300℃，陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃，将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，这样直接降低生产成本，增加经济效益。

陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，因为它较好地解决了耐腐蚀，耐高温等课题。它的主要优点是：导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。

发展历史

板式换热器 二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。 板面式换热器 60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。 混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。

蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面，从而进行热量交换的换热器，如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。

间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。

间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。

换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。

在完成同样传热量的条件下，采用逆流可使平均温差增大，换热器的传热面积减小；若传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。

当冷、热流体两者或其中一种有物相变化(沸腾或冷凝)时，由于相变时只放出或吸收汽化潜热，流体本身的温度并无变化，因此流体的进出口温度相等，这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。除顺流和逆流这两种流向外，还有错流和折流等流向。

在传热过程中，降低间壁式换热器中的热阻，以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层)，和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。

增加流体的流速和扰动性，可减薄边界层，降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会使能量消耗增加，故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。为了降低污垢的热阻，可设法延缓污垢的形成，并定期清洗传热面。

一般换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；铜、铝及其合金多用于制造低温换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外，有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等。

译文

Fixed tube sheet heat exchanger overview Heat exchanger according to the structure can be divided into: fixed tube sheet heat exchanger, the heat exchangers; U shape tube heat exchanger; stuffing box type heat exchanger. Fixed tube sheet heat exchanger by both the shell and tube sheet. Because of its simple structure, more extensive use. Fixed tube sheet heat exchanger is a kind of implementation of heat transfer between material of energy-saving equipment, is in the oil, chemical, petrochemical, metallurgical, power, light industry, food industry universal application of a process equipment. In oil refining, chemical equipment heat exchanger total equipment number about 40%, accounting for a total investment of 30%-45%. In recent years, with the development of energy saving technology, applied domain expands ceaselessly, use of heat exchanger in high temperature and low temperature heat recovery to bring significant economic benefits. Structure principle Fixed tube sheet heat exchanger tube side and a shell side, flowing of fluid with different temperature, heat transfer through the heat exchange is completed. When the two fluid temperature difference larger, in order to avoid high temperature stress, usually in the proper position on the shell, a compensation coil ( expansion joint). When the shell and tube bundle heat expansion at the same time, compensation ring slow elastic deformation to compensate for the temperature stress caused by thermal expansion. One, fixed tube sheet heat exchanger structure and characteristics 1, fixed tube sheet heat exchanger. Fixed tube sheet heat exchanger is composed of a tube box, shell, tube sheet, pipe and other parts, the structure is compact, exhaust pipe is more, in the same diameter larger, manufacture is simple. Fixed tube sheet heat exchanger structure is arranged in a shell tube, both ends of the pipe bundle by welding or expansion method will pipe fixed on the tube plate, both ends of the tube plate and shell are welded together, shell import and export pipe is directly welded on a casing, pipe plate outer circumference and the cover flange bolts the import and export of pipe, tube and head directly welded together, the tube bundle heat exchanger tube length according to a plurality of baffle. This kind of heat exchanger tubes can be divided into any number of partition process. In 2, the characteristics of fixed tube sheet heat exchanger Fixed tube sheet heat exchanger has the advantages of simple structure, low manufacturing cost, convenient cleaning pipe, tube can be divided into a plurality of process, the shell can be divided into two, wide range of specifications, it is widely used in engineering. Shell cleaning difficulties, for dirty or corrosive medium is used. When the expansion difference is bigger, can be arranged in the casing expansion joint, due to reduced pipe, shell and the thermal stress caused by temperature difference. Fixed tube sheet heat exchanger is characterized by: The smaller, bypass seepage II, forgings use less, low cost; Thirdly, no inner leakage; The heat transfer area ratio, heat exchangers 20% ~ 30%. In 3, the disadvantage is the fixed tube sheet heat exchanger: First, shell and tube wall temperature difference, shell and tube wall temperature is t = 50 C, when t > = 50 DEG C must be in the shell body setting expansion joint; The difference in temperature, easy to produce, the tube plate and the tube head is easy to produce thermal stress damage; The shell can not, mechanical cleaning; The pipe corrosion, together with the shell scrap, the service life of the equipment is low; In 3, the mechanical design of fixed tube sheet heat exchanger Fixed tube sheet heat exchanger design except for the most critical heat exchanger plate outside, still have two sides, we called the frame plate and the pressure plate frame plate, lateral not movable wall plate, pressure plate heat exchanger plate on the other side of the tie rod bolt to adjust the position of the wall panels can be used; a plurality of tie rod bolt, used to intensify the frame plate and the pressure plate; column; the upper and lower guide rod, connection on the frame plate and between the uprights, used to support and to the pressure plate and the heat transfer piece guide; the frame plate and the upright post can be installed on the bottom of the soles of their feet, used for fastening machine. In addition, can also have a flange, filter, a thermometer and a pressure gauge and a series of accessories. Heat exchanger classification In two, dividing wall type heat exchanger type Jacket type heat exchanger of the exchanger is arranged in the outer wall of the container jacket made of simple structure; however, the heating surface by the container wall, heat transfer coefficient is not high. In order to improve the heat transfer coefficient and the kettle liquid is heated evenly, the kettle stirrer. When the jacket cooling water is injected into or no phase change heating agent, also in the clamping sleeve arranged helical baffles or other additional turbulent measures, in order to improve the jacket side heat transfer coefficient heat transfer surface. As a complement deficiency, also can be in the interior of the autoclave fitted snake tube. A clamping sleeve type heat exchanger used in the reaction process of heating and cooling. Submerged coil heat exchanger in this heat exchanger is the metal pipe winding into various and container which is adapted to the shape, and immersed in a liquid contained within the container. The snake tube heat exchanger has the advantages of simple structure, can bear high pressure, corrosion-resistant materials available; the disadvantage is that the liquid in the container turbulent degree low, outer tube heat transfer coefficient is small. To enhance the heat transfer coefficient, the inner container may be mounted stirrer. Spray type heat exchanger this heat exchanger is the heat exchange tube rows over the steel frame, the hot fluid flows in tube, the cooling water from the top shower shower uniformly, so called spray type cooler. Spray type heat exchanger tube is a layer of turbulent degree higher liquid membrane, outer tube heat transfer coefficient more immersive increases a lot. In addition, the heat exchanger is placed in the air flow, cooling water evaporation also take part of heat, can rise to reduce the temperature of cooling water, thereby increasing the heat transfer impetus role. Therefore, and immersion, spray type heat exchanger of heat transfer effect is greatly improved. Sleeve type heat exchanger tube type heat exchanger is composed of different diameter tubes made of concentric sleeves, and by U shaped elbow connected. In this heat exchanger, a fluid inside the tube, another kind of fluid go ring gap, both can get a higher flow rate, the heat transfer coefficient. In addition, in the casing heat exchanger, two kinds of fluid for pure countercurrent, logarithmic mean driving force of the larger. Casing heat exchanger has the advantages of simple structure, can withstand the high pressure, the application is convenient ( may need to increase or decrease the number of tube sections ). Especially due to casing heat exchanger at the same time with a large heat transfer coefficient, heat transfer of large driving force and can bear high pressure and strong advantages, in the super high pressure process (such as operating pressure of 3000 high pressure polyethylene production process ) used in the heat exchanger is almost entirely sleeve type. Plate heat exchanger is the most typical shell-and-tube heat exchangers, its application in the industry has a long history, and is still in the dominant position in all heat exchanger. The main structure comprises a heat exchanger plate and plate between the adhesive tape. In the long-term market dominant position, but the large volume, low heat exchange efficiency, to replace the rubber strip is expensive ( tape replacement costs about the process of 1 / 3-1 / 2 ). Mainly used in liquidwater heat exchanger applications. The maximum heat exchange efficiency can reach 14000W / m2.k, greatly improve the production efficiency, save cost. At the same time, as a result of shell and tube heat exchanger for the metal structure, with China's version of the GMP launch, 316L stainless steel as the main heat exchanger, will become the beverage, food, and the pharmaceutical industry to choose. Double tube plate heat exchanger is also known as P type heat exchanger, in shell and tube heat exchanger at each plus a tube plate, can effectively prevent the pollution caused by leakage. Homebred now brand less, expensive, general in 100000 yuan of above, can be imported to hundreds of thousands of. Compatible with the new version of GMP, although expensive, but the market is broad. Mixed type heat exchanger of mixing heat exchanger is to rely on the cold, hot fluid direct contact heat, the heat transfer mode avoids the heat transfer wall sides and fouling resistance, as long as the fluid contact between the case is good, there is a large heat transfer rate. Therefore he that allows fluid mixed with each other occasions, can adopt the hybrid heat exchanger, such as gas washing and cooling, the cooling circulating water, steam - water mixing between the heating, steam condensation etc. It is applied widely in chemical and metallurgical industry, power engineering, air conditioning engineering and many other production branch. According to different purposes, the mixed type heat exchanger is divided into the following several different types: ( 1) cooling tower ( or cold water tower ) In such a device with natural ventilation, or mechanical ventilation methods, production already raises the temperature of the water cooling after recycling use, in order to raise systematic economic benefits. For example, thermal power plant and nuclear power plant circulating water in ammonia production, such as cooling water, cooling tower cooling by water after the recycling use, this method in the actual project has been widely used. ( 2) the gas washing tower ( or tower ) In industry to use this device to washing gas have a va(我国的防灾减灾日是哪一天：全国防灾减灾日是经中华人民共和国国务院批准而设立，自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。)riety of purposes, such as using liquid absorption gas mixture of some components, in addition to the net gas in the dust, gas, wet or dry. But its most extensive use is a cooling gas, and the cooling liquid used mostly to water. Air conditioning engineering is widely used in the spray chamber, can be regarded as a special form of it. Spray chamber not only can like gas washing tower for air cooling, but also can carry on the heating treatment. However, it also has the high water quality requirements, large occupation area, such as the shortcomings of many pump energy consumption: so, present in the general construction, the spray chamber is not usually used or only as humidification equipment use. However, in order to regulate the humidity for the primary purpose of the textile factory, cigarette factory is still widely used! ( 3) jet heat exchanger In this device, the high pressure fluid from the nozzle, forming a high velocity, low pressure fluid is introduced into the mixing chamber and jet direct contact heat transfer, and feeding into a diffusion tube, the diffusion tube exit to achieve the same pressure and temperature to the user. ( 4) mixing condenser The device is usually the water and steam in direct contact method to make steam condensate. The regenerative heat exchanger heat storage type heat exchanger used for regenerative heat exchange equipment. With solid filler, used to store heat. General refractory brick brick fire plaid ( sometimes with metal wave band ). Heat transfer in two stages. The first stage, the hot gas through the lattice, the heat is transferred to the fire and save up lattice. The second stage, cold gas through the lattice, lattice savings by fire heat emitted by heating. The two phase alternating. Usually with two regenerator used alternately, whereby when the hot gas into a reactor, cold gas into another device. Commonly used in the metallurgical industry, such as the open hearth furnace regenerator. Also used in chemical industry, such as gas furnace air preheater or combustion chamber, synthetic oil plants in the heat accumulating type cracking furnace. The regenerative heat exchanger is generally used on medium mixed with low requirements. Ceramic ceramic heat exchanger heat exchanger is a kind of new type high temperature heat energy recovery device, main component is silicon carbide, can be widely used in metallurgy, machinery, building materials, chemical industry, recycling all kinds of industrial furnace directly discharged 8501400 high temperature flue gas waste heat, in order to obtain high temperature combustion air or gas. Research into the device to the heat transfer element material is a new type silicon carbide ceramic works, it is resistant to high temperature and thermal shock performance, from 1000 degrees C air cooled to room temperature, repeated 50 times over the cracks do not occur; coefficient of thermal conductivity and stainless steel equal; in oxidative and acidic medium has good corrosion resistance. The structure solves successfully the thermal compensation and can solve the problem of gas sealing. The device has high heat transfer efficiency, obvious energy saving effect, is used to preheat the combustion air or heating some process gas, can save energy, fuel saving rate up to 30 %55%, and strengthen the process, significantly improving production capacity of. Ceramic heat exchanger production technology and kiln production process is basically the same, thermal conductivity and oxidation resistance is the main application properties of materials. It is the principle of the ceramic heat exchanger placed in the flue outlet is near, high temperature areas, without the need for mixing cold and heat protection, when the furnace temperature 1250-1450 C, a flue outlet temperature shall be 1000-1300 C, ceramic heat exchanger heat recovery can reach 450-750 C, to be recycled into the hot air in the kiln with gas formation of mixed gas combustion, so to reduce production costs, increase economic benefits. Ceramic heat exchanger in metal heat exchangers using constraints to get very good development, because it is better to solve the corrosion resistance, high temperature resistance and other topics. Its main advantages are: good thermal conductivity, high temperature strength, good thermal shock resistance, oxidation resistance. Long service life, small amount of repair, stable and reliable performance, simple operation. Development history Plate heat exchanger plate heat exchanger in twentieth Century 20 time appear, and the application in food industry. Escrow to board made of heat exchanger, and has the advantages of compact structure, good heat transfer effect, thus gradually developed into a variety of forms. At the beginning of 30 time, the first Swedish made of spiral plate heat exchanger. Then the brazing method creates a composed of copper and its alloy material of plate fin heat exchanger, used in aircraft engine cooling. At the end of the 30's, Sweden also built the first plate shell type heat exchanger, used for pulp factory. During this period, in order to solve the strong corrosive medium heat transfer problem, the new material made of heat exchanger began to pay attention to. Plate type heat exchanger 60 time around, because the rapid development of space technology and cutting-edge science, urgent need of various energy efficient compact heat exchanger, plus the stamping, soldering and sealing technology development, heat exchanger manufacturing technology has been further improved, so as to promote compact plate type heat exchanger and the vigorous development of broad application. In addition, since the beginning of 60's, in order to adapt to the high temperature and high pressure conditions of heat transfer and energy conservation needs, typical of the shell and tube type heat exchanger has been further development. In 70 time metaphase, in order to enhance heat transfer, in research and development of heat pipe on the basis of creating a heat pipe type heat exchanger. Heat exchanger according to the mode of heat transfer can be divided into different hybrid, regenerative and wall type three class. Mixed type heat exchanger is through the cold, hot fluid, mixed direct contact heat exchange heat exchanger, also called contact type heat exchanger. Due to the two fluid mixing heat exchange must be timely separated, this kind of heat exchanger is suitable for gas, the liquid between the two fluid heat exchanger. For example, chemical plant and power plant in cold water tower, water from top to bottom spray, and the cold air from the

前言 ................................................................................................................................................................

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