【正文】 到防止換熱管變形的目的。 折流板 設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動(dòng)程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)構(gòu)。當(dāng)殼體法蘭采用高頸法蘭或殼程進(jìn)出口接管直徑較大或采用活動(dòng)管板時(shí)，殼程進(jìn)出口接管距管板較遠(yuǎn)，流體停滯區(qū)過(guò)大，靠近兩端管板的傳熱面積利用率很低，為克服這一缺點(diǎn)，可采用導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)。 殼程結(jié)構(gòu) 殼程主要由殼體，折流板或折流桿，支持板，縱向隔板，拉桿，防沖擋板，防短路結(jié)構(gòu)等元件組成 17 殼體 殼體一般是一個(gè)圓筒，在殼壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)入和排出之用。因 為當(dāng)采用脹管器時(shí)需用潤(rùn)滑油，脹后難以洗凈，在焊接時(shí)存在于縫隙中的油污在高溫下生成氣體從焊面逸出，導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生氣孔，嚴(yán)重影響焊縫的質(zhì)量。如強(qiáng)度焊與貼脹相結(jié)合，則焊接承受拉脫力，脹接消除管子與管板間的間隙。這里所說(shuō)的密封焊是指保證換熱管與管板連接密封性能的焊接，不保證強(qiáng)度；貼脹是指為消除換熱管與管孔間隙并不承擔(dān)拉托力的輕度脹接。因此目前脹接并用方法已得到比較廣泛的應(yīng)用。無(wú)論單獨(dú)采用焊接或是脹接都難以解決問(wèn)題。管子與薄管板的連接應(yīng)采用焊接方法。此外，管子與管板孔之間的間隙中存在的不流動(dòng)的液體與間隙的液體有著濃度上的差別，還容易產(chǎn)生間隙腐蝕。管子焊接處如有滲漏可以補(bǔ)焊或利用專用工具拆卸后予以更換。焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)。 （ 2） 強(qiáng)度焊 是指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接。橡膠脹接是利用機(jī)械壓力是特種橡膠長(zhǎng)度縮短，直徑變大，從而帶動(dòng)管熱管擴(kuò)張達(dá)到脹接目的這些 脹接方法具有生產(chǎn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，密封性能好等優(yōu)點(diǎn)。取出脹管器后，管板彈性恢復(fù)，使館板與管子間產(chǎn)生一定的擠壓力而貼合在一起，從而達(dá)到緊固的密封的目的。 機(jī)械滾珠脹接為最早的脹接方法，目前熱在大量使用。強(qiáng)度脹接的結(jié)構(gòu)形式和尺寸見(jiàn)圖 4。 （ 1） 強(qiáng)度脹接 是指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的脹接。所以換熱管與管板連接質(zhì)量的好壞，直接影響換熱器的壽命。工字型排列的優(yōu)點(diǎn)是比平行法密封線短，且可排列更多管子。 對(duì) 4程分法來(lái)說(shuō)。未解決這個(gè)問(wèn)題，使流體在管束中保持較大的流速，可將管束分成若干程數(shù)，使流體一次流過(guò)各程管子，以增加流體速度，提高傳熱系數(shù)。但前者受到加工，運(yùn)輸，安裝以及維修等當(dāng) 面的限制，故經(jīng)常采用后一種方法。在管殼式換熱器中，最簡(jiǎn)單最常用的是單管程的換熱器。 管箱的結(jié)構(gòu)形式主要以換熱器是否需要清洗或管束是否需要分程等原因來(lái)決定。管箱位于管殼式換熱器的兩端，管箱的作用是把管道輸送來(lái)的流體均勻的分布到各換熱管的把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在雙管板結(jié)構(gòu)中管子分別固定在兩塊管板上，兩塊管板保持一定距離，如果管子與管板連接處有少量流體漏出，可讓其從連管板之間的空隙泄放之外界，也可利用一薄壁圓筒將此空隙封閉起來(lái)，充入惰性氣體，使其壓力高于管程和殼程的壓力，達(dá)到避免兩種介質(zhì)混合的目的。薄管板顧名思義是指相對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范計(jì)算所得的管板厚度要薄很多的管板，一般厚度為 820mm。當(dāng)迅速停車或進(jìn)氣溫度突然變化時(shí)，熱應(yīng)力往往會(huì)導(dǎo)致管板和換熱管在連接處發(fā)生破壞。 （ 2） 管板結(jié)構(gòu) 當(dāng)換熱器承受高溫，高壓時(shí)，高溫和高壓對(duì)管板的要求的矛盾的。例如，高溫，高壓換熱器中，管板厚度達(dá) 300mm 以上，有的甚至達(dá)到 50mm。 當(dāng)流體 腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，管板應(yīng)采用不銹鋼，銅，鋁，鈦等耐腐蝕材料。 （ 1） 管板材料 在選擇管板材料時(shí)除力學(xué)性能外，還應(yīng)考慮管程和 殼程的流體的腐蝕性，以及管板和換熱管之間的電位差對(duì)腐蝕的影響。為便于管外清洗，可以采用正方形或轉(zhuǎn)角正方形排列的管束。 （ 3） 換熱管排列形式及中心距 換熱管在管板上的排列形式主要有正三角形，正方形和轉(zhuǎn)角三角形，轉(zhuǎn)角正方形。此外還有一些非金屬材料，如石墨，陶瓷，聚四氟乙烯等。一般大直徑管子用于粘性大或污濁的流體，小直徑管子用于較清潔的流體。據(jù)估算，將同直徑換熱器的換熱管有 25mm 改為 19mm， 其傳熱面積可增加 40%左右，節(jié)約金屬 20%以上。標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)有 ，, 等。當(dāng)管內(nèi)外兩側(cè)給熱系數(shù)相差較大時(shí)，翅片管的翅片應(yīng)布置在給熱系數(shù)低的一側(cè)。 管程結(jié)構(gòu) 流體流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及與其相通部分稱為管程。鋼材的可焊性主要取決于它的化學(xué)成分，其中影響最大的是碳含量。 壓力容器各零件間主要采用焊接連接，良好的可焊性是壓力容器用鋼一項(xiàng)極其重要的指標(biāo)。的彎曲實(shí)驗(yàn)。制造過(guò)程中進(jìn)行冷卷，冷沖壓加工的零部件，要求鋼材有良好的冷加工成型性能和塑性，其延伸率 5? 應(yīng)在 15%20%以上。因此，為防止發(fā)生脆性斷裂和裂紋快速擴(kuò)展，壓力容 11 器常選用韌性好的鋼材。在載荷作用下，壓力容器中的缺陷常會(huì)發(fā)生擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到某一臨界尺寸時(shí)將會(huì)引起斷裂事故，此臨近裂紋尺寸的大小主要取決于鋼的韌性。壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的強(qiáng)度判據(jù)包括抗拉強(qiáng)度b? ，屈服點(diǎn) s? ，持久強(qiáng)度 D? ，蠕變極限 n? 和疲勞極限 1? ；塑性判據(jù)包括延伸率5? ，斷面收縮率 ? ；韌性判據(jù)包括吸收功 AKV，韌脆轉(zhuǎn)變溫度，斷裂韌性等。因此，鋼材的力學(xué)行為，不僅與鋼材的化學(xué)成分，組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與材料所處的應(yīng)力狀態(tài)和環(huán)境有密切的關(guān)系。例如，低碳鋼拉伸試件縮頸中心部位處于三向應(yīng)力狀態(tài)，出現(xiàn)的是大體上與載荷方向垂直的纖維狀斷后，而邊緣區(qū)域接近平面應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生的是與載荷成 45176。 另外，化學(xué)成分對(duì)熱處理也有決定性的影響，如果對(duì)成分控制不嚴(yán)，就達(dá)不到預(yù)期的熱處理效果。例如，中國(guó)壓力容器用鋼的硫和磷含量分別應(yīng)低于 0， 020%和 %。將硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高鋼材的純凈度，可提高鋼材的韌性， 10 抗中子輻照脆化能力，改善抗應(yīng)變時(shí)效性能，抗回火脆化性能和耐腐蝕性能。硫能促進(jìn)非金屬夾雜物的形成，使塑料和韌性降低。在鋼中加入釩，鈦，鈮等元素，可提高鋼的強(qiáng)度和韌性。提高碳含量可能使強(qiáng)度 增加，但是可焊性變差，焊接時(shí)易在熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋。改善鋼材性能的途徑主要有化學(xué)成分的設(shè)計(jì)，組織結(jié)構(gòu)的改變和零件表面改性。因此，合理選材是壓力容器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。材料性能對(duì)壓力容器運(yùn)行的安全性有顯著的影響。一般情況下，螺栓材料的許用應(yīng)力取值比其他受壓元件材料低；同時(shí)為防止小直徑螺栓在安裝時(shí)斷裂，小直徑螺栓的許用應(yīng)力也比大直徑的低。螺栓的許用應(yīng)力應(yīng)根據(jù)材料的不同狀態(tài)和直徑大小而定。近年來(lái)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)研究的深入，對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)，制造，檢驗(yàn)和使用的認(rèn)識(shí)日益全面，深刻，材料設(shè)計(jì)系數(shù)也逐步降低。 材料設(shè)計(jì)系數(shù)的一個(gè)強(qiáng)度保險(xiǎn)系數(shù)，主要是為了保證受壓元件強(qiáng)度有足夠的安全儲(chǔ)備量，其大小與應(yīng)力計(jì)算的精確性，材料性能的均勻性，載荷的確切程度，制造工藝和使用管理的先進(jìn)性以及檢驗(yàn)水平等因素有著密切關(guān)系。目前在壓力容器設(shè)計(jì)中，不少規(guī)范同時(shí)用抗拉強(qiáng)度作為計(jì)算許用應(yīng)力的基準(zhǔn)，其目的是為能在一定程度上防止斷裂 失效。 在蠕變溫度以下通常取材料常溫下最低抗拉強(qiáng)度 b? ，常溫或設(shè)計(jì)溫度下的屈 8 服點(diǎn)或 ts? 三者除以各自的材料設(shè)計(jì)系數(shù)后所得到的最小值，作為壓力容器受壓元件設(shè)計(jì)時(shí)的許用應(yīng)力，即按下式取值 [? ]=min{stsssbb nnn ??? , }，也即是說(shuō)設(shè)計(jì)受壓元件時(shí)，以抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)同時(shí)來(lái)控制許用應(yīng)力。 材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值可以用各種不同的方式表示，如屈服點(diǎn) s? ，抗拉強(qiáng)度 b? ，持久強(qiáng)度 D? ，蠕變極限 n? 等。焊接接頭系數(shù)表示焊縫金屬與母材強(qiáng)度的比值，反映容器強(qiáng)度受削弱的程度。 焊接接頭系數(shù) 通過(guò)焊接制成的容器，焊縫中可能存在夾渣，未熔透，裂紋，氣孔等焊接缺陷，且在焊縫的熱影響區(qū)很容易形成粗大晶粒而使母材強(qiáng)度或塑性有所降低，因此焊縫往往成為容器強(qiáng)度比較薄弱的環(huán)節(jié)。腐蝕裕量一般可根據(jù)鋼材在介質(zhì)中的均勻腐蝕速率和容器的設(shè)計(jì)壽命確定。 腐蝕裕量主要是防止容器受壓元件由于均勻腐蝕，機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度消弱減薄。 名義厚度（ nδ ） 指設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，即標(biāo)注在圖樣上的厚度。 計(jì)算厚度（ δ ）是按有關(guān)公式采用計(jì)算壓力得到的厚度。當(dāng)壓力容器 具有不同的操作工況時(shí)，應(yīng)按最苛刻的壓力與溫度的組合設(shè)定容器的設(shè)計(jì)條件，而不能按其在不同工況下各自的最苛刻條件確定設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力。元件的金屬溫度可以通過(guò)傳熱計(jì)算或?qū)崪y(cè)得到，也可按內(nèi)部介質(zhì)的最高溫度確定，或在基準(zhǔn)上增加（或減少）一定數(shù)值。當(dāng)元件金屬溫度不低于 0℃時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度；當(dāng)元件金屬溫度低于 0℃時(shí)，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。 當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。 6 計(jì)算壓力 是指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。 對(duì)于盛裝液化氣體的容器，由于容器內(nèi)介質(zhì)壓力為液化氣體的飽和蒸汽壓，在規(guī)定的裝量系數(shù)范圍內(nèi)，與體積無(wú)關(guān)，僅拒絕于溫度的變化，故設(shè)計(jì)壓力與周圍的大氣環(huán)境溫度密切相關(guān)。 當(dāng)內(nèi)壓容器上裝有安全泄放裝置時(shí)，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)不同形式的安全泄放裝置確定。最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的最高表壓。 2 固定管 板式換熱器 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)主要有設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度，厚度，及其附加量，焊接接頭系數(shù)和許用應(yīng)力等。板面是換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時(shí)，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比 5 管式換熱器差。板面式換熱器按傳熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為以下五種：螺旋板式換熱器，板式換熱器，板翅式換熱器，板殼是換熱器和傘式換熱器。纏繞管式換熱器適用于同時(shí)處理多種介質(zhì)等場(chǎng)合。纏繞狀傳熱管可以采用單根繞制，也可采用兩根或多跟組焊后一起繞制。換熱器的殼體上和兩側(cè)的端蓋上裝有流體的進(jìn)出口，有 時(shí)還在其上裝設(shè)檢查孔，為了安置測(cè)試儀表用的接口管，排液孔和排氣孔等。在圓筒形殼體中放置了許多管子組成的管束，管子的兩端固定在管板上，管子的軸線與殼體的軸線平行。套管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減方便，兩側(cè)流體均可提高流速，使傳熱面的兩側(cè)都可有較高的傳熱系數(shù)；缺點(diǎn)是單位傳熱面的金屬消耗量大，檢修，清洗，和拆卸都較麻煩，在可拆連接 處容易造成泄漏。套管式換熱器是由兩種不同大小直徑的管子組裝成同心管，兩端用 U形彎管將他們連接成排，并根據(jù)實(shí)際需要，排列組合成傳熱單元，換熱時(shí)，一種流體走內(nèi)管，另一種流體走內(nèi)外管間的環(huán)隙，內(nèi)管的壁面為傳熱面，一般按逆流方式進(jìn)行換熱。它是最早出現(xiàn)的一種換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。 間壁式換熱器的分類 (1) 管式換熱器 這類換熱器都是通過(guò)管子壁面?zhèn)鳠岬膿Q熱器，按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可分為蛇管式換熱器，套管式 換熱器，纏繞管式換熱器和管殼式換熱器。 (4) 中間載流體式換熱器 這類換熱器是把兩個(gè)間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載流體連接起來(lái)的換熱器。它是利用間壁將進(jìn)行熱交換的冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過(guò)間 壁傳遞給冷流體的換熱器。若兩種流體不允許有混合，則不嫩采用蓄熱式換熱器。在換熱器內(nèi)首先由熱流體通過(guò)，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后由流體通過(guò)，由蓄熱體把熱量釋放給冷流 3 體。如冷卻塔，冷卻冷凝器等。例如，煙道氣，高爐爐氣，需要冷卻的化學(xué)反應(yīng)工藝氣等的余熱，通過(guò)余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽，作為供熱，供氣，發(fā)電，和動(dòng)力的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。 在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量又溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝過(guò)程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝 過(guò)程上的需要。 2 Abstract Heat exchanger is used in the materials to carry on the thermal transmission the process. Through this kind of equipment， materials achieve assignment the temperature to satisfy the craft the request. At present, in largescale chemical industry and in the petroleum chemical industry installment, each kind of heat transfer the bination can reasonably use each rank fully the energy, cause the production the unit energy consumption to reduce, thus reduce the production the cost to obtain the high economic efficiency. Thus, in the largescale chemical industry and in the petroleum chemical industry production process, the heat exchanger obtains the more and more widespread application. In the chemical plant, the heat exchanger accoun