常州大学过程设备设计下总结Word文档下载推荐.docx

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A平盖管箱B封头管箱C用于可拆管束与管板制成一体的管箱N与管板制成一体的固定管板管箱D特殊高压管箱

壳体形式：

E单程壳体Q单进单出冷凝器壳体F具有纵向隔板的双层壳体G分流H双分流Iu型管换热器J无隔板分流K釜式重沸器O外导流

后端结构型式：

L与A相似的固定管板结构M与B相似的固定管板结构N与C相似的固定管板结构P填料函式浮头S钩圈式浮头T可抽式浮头Uu型管束W带套环填料函式浮头

通式XXXDN-

-A-

-

Ⅰ（或Ⅱ）

XXX分别表示：

前端管箱、壳体、后端结构

DN公称直径mm（圆整）（釜式重沸器用分数表示，管箱内直径）

Pt管程设计压力Mpa,ps壳程设计压力M

A公称换热面积m2

Ln换热管公称长度m,d换热管外径mm

Nt管程数Ns壳程数Ⅰ表示Ⅰ级管束（Ⅱ级管束）

再例如BIU-500-

-75--

-2

1）AES500-1.6-54-

-4Ⅰ浮头式换热器

2）BEM700-

-200-

-4Ⅰ固定管板式换热器

3）BIU500-

-75-

-2U型管式换热器

4）AEP600-1.0-90-

-Ⅰ填料函式换热器

6-2管壳式换热器

1管壳式换热器的分类及各自特点？

1）.固定管板式：

结构简单，承压高，管程易清洁，可能产生较大热应力；

适用壳侧介质清洁；

管、壳温差不大或大但壳侧压力不高。

2）.浮头式：

结构复杂，无热应力、管间和管内清洗方便，密封要求高。

适用壳侧结垢及大温差。

3）.U形管式：

结构比较简单，内层管不能更换；

适用管内清洁、高温高压。

4）.填料函式：

结构简单，管间和管内清洗方便，填料处易泄漏；

适用4MPa以下，温度受限制

5）釜式重沸器：

这种换热器的管束可以为浮头式、U型管式和固定管板式结构，所以它具有浮头式、U型管式换热器的特性。

在结构上与其他换热器不同之处在于壳体上部设置一个蒸发空间，蒸发空间的大小由产气量和所需要的蒸汽品质所决定。

2换热器零部件的标注？

（p241图）

3概念：

管程、管程数、壳程、壳程数。

管程：

与管束中流体相通的空间

管程数——指介质在换热管内沿换热管长度方向往返的次数。

一般为偶数，主要有1、2、4、6、8、10、12等

壳程：

换热管外面流体及相通空间

壳程数：

介质在壳程内沿壳体轴向往、返的次数

4换热管常见的规格、布置方式及特点？

中心距？

规格：

换热管常用的尺寸（外径×

壁厚）主要为Φ19mm×

2mm、Φ25mm×

2.5mm和Φ38mm×

2.5mm的无缝钢管以及Φ25mm×

2mm和Φ38mm×

2.5mm的不锈钢管。

标准管长有1.5、2.0、3.0、4.5、6、9.0m等。

换热管排列形式：

换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和转角正三角形。

1）正三角形排列形式可以在同样的管板面积上排列最多的管数，流体会绕流，增强换热效果，故用的最普遍，但管外不易清洗。

2）正方形或转角正方形排列的管束便于清洗。

换热管中心距：

要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和宽度。

管间需要清洗时还要留有进行清洗的通道。

换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径。

中心距：

a保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和刚度b影响因素有：

结构紧凑性、传热效果、清理难易c取值t>

=1.25do（保证管桥强度和清洗通道）

5管束的分程方法，能够画出前、后管箱的结构图和标出管程标号。

P246

流动形式123456前管箱;

1和6分开，23、45在一起后管箱：

12、34、56在一起

6换热管在管板上有哪几种连接方式？

各有哪些特点？

换热管与管板的连接方法主要有强度胀接、强度焊和胀焊并用。

1）强度胀接

适用范围：

设计压力≤4.0Mpa；

设计温度≤300℃；

操作中无激烈振动、无过大温度波动及无明显应力腐蚀等场合。

注意当管板是不易胀紧的不锈钢材料时，不能用强度胀

特点：

生产效率高，劳动强度低，密封性能好

2）强度焊

由于管孔不需要开槽，且对管孔的粗糙度要求不高，管子端部不需要退火和磨光，因此制造加工简单。

焊接强度高，抗拉脱力强。

在高温下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。

除较大振动及间隙腐蚀的场合，只要材料可焊性好，强度焊可用于其他任何场合。

管子与薄管板的连接应采用焊接方法。

缺点：

a焊缝处：

开孔-应力集中+焊接残余应力-运行时肯呢过引起应力腐蚀和疲劳破坏。

b管半孔与管子间有缝隙-产生间隙腐蚀。

3）胀焊并用

采用胀焊并用的方法，不仅能改善连接处的抗疲劳性能，而且还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。

胀焊并用主要用于密封性能要求较高；

承受振动或疲劳载荷；

有间隙腐蚀；

需采用复合管板的场合。

7防冲挡板和导流筒的作用？

设置防冲板，以避免流体过大的激振力冲蚀进口处管子；

严重时可设置导流筒，防止流体冲刷管束以降低流体进入壳程时的流速。

8折流板的作用、常见形式、固定方式？

作用：

A提高壳程流体流速，增加流动程度，使壳程流体垂直冲刷管束，以改善传热，增大壳程流体的传热系数，同时减少结垢。

在卧式换热器中，折流板还起支承管束的作用。

常见形式：

常用的折流板形式有弓形和圆盘-圆环形两种，其中弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形三种。

固定方式：

折流板与支持板一般用拉杆和定距管连接在一起，当换热管外径小于或等于14mm时，采用折流板与拉杆点焊在一起而不用定距管。

9防短路结构及其作用？

为了防止壳程流体流动在某些区域发生短路，降低传热效率，需要采用防短路结构。

常用的防短路结构有旁路挡板、挡板、中间挡板。

10.GB151-1999中管板计算所采用的基本假设。

1）将管板看成为周边简支条件下承受均布载荷的圆平板，应用平板理论得出计算公式。

2）将管子当作管板的固定支承而管板是受管子支承着的平板。

管板的厚度取决于管板上下布管区的范围。

3）将管板视为在广义弹性基础上承受均布载荷的多孔圆平板，即把实际的管板简化为受到规则排列的管孔削弱、同时又被管子加强的等效弹性基础上的均质等效圆平板。

11管板设计计算的思路？

将换热器分解成若干单独部件据平衡方程和变形协调方程求内力（14个），再计算危险截面上的应力，并进行强度校核。

12固定管板的危险工况有哪些？

1）只有壳程设计压力Ps，而管程设计压力Pt=0，不计热膨胀变形差；

2）只有壳程设计压力Ps，而管程设计压力Pt=0，同时考虑热膨胀变形差；

3）只有管程设计压力Pt，而壳程设计压力Ps=0，不计热膨胀变形差；

4）只有管程设计压力Pt，而壳程设计压力Ps=0，同时考虑热膨胀变形差。

13固定管板式换热器的温差应力是怎样产生的？

管束和壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，壳体和管束中奖产生较大的应力。

14管板厚度的计算原则？

管板厚度应不小于下列三者之和：

1）管板的计算厚度或规定的管板最小厚度，取大者2）管程腐蚀裕量或分程隔板槽深度，取大者3）壳程腐蚀裕量或结构开槽深度，取大者。

a.管板与换热管采用胀接连接时，管板的最小厚度δmin不包括腐蚀裕量按如下规定：

①用于易燃、易爆及有毒介质等严格场合时，管板的最小厚度应不小于换热管的外径②用于一般场合时，管板的最小厚度，应符合如下要求:

d0≤25时，δmin≥0.75d0；

25<

d0<

50时，δmin≥0.70d0;

d0≥50时，δmin≥0.65d0。

b管板与换热管采用焊接连接时，管板的最小厚度应满足结构设计和制造的要求，且不小于12mm。

15.管板布管圆当量直径的计算？

1）对于管子均分布的单管程换热器管板，全部n根管子对管板的总支承作用面积即是布管区面积。

即：

对于三角形排列At=0.866nS2;

对于正方形排列：

At=nS2;

布管区的当量直径：

Dt=

；

n换热管数量；

S换热管中心距，mm。

16.管板应力的调整措施？

（P253）

1）增加管板厚度2）降低壳体轴向刚度

17.膨胀节的结构形式及其作用？

膨胀节是一种能自由伸缩的弹性补偿元件，能有效地起到补偿轴向变形的作用。

在壳体上设置膨胀节可以降低由于管束和壳体间热膨胀差所引起的管板应力、换热管与壳体上的轴向应力以及管板与换热管间的拉脱力。

膨胀节结构：

一般有波形（U型）膨胀节、Ω型膨胀节、平板膨胀节等。

18.什么情况下安装膨胀节？

（是否设置膨胀节的判断）

进行固定管板式换热器设计时，一般应先根据设计条件下（如设计压力、设计温度、壳程圆筒和换热器的金属温度等）换热器各元件的实际应力状况，判断是否需要设置膨胀节。

19.横向流体诱导振动的原因？

换热器流体诱导振动是指换热器管束受壳程流体流动的激发而产生的振动。

横向流诱导振动的主要原因：

1）漩涡脱落2）流体弹性扰动3）湍流颤振4）声振动5）射流转换。

总之，在横流速度较低时，容易产生周期性的卡曼漩涡，这时在换热器中既可能产生管子的振动，也可能产生声振动。

当横流速度较高时，管子的振动一般情况下是由流体弹性不稳定性激发振动，但不会产生声振动。

只有当横流速度很高，才会出现射流转换而引起管子的振动。

20.解释漩涡脱落引发管子振动的原因？

P255

在亚声速横向流中，与流体横向流过单个圆柱形物体一样，当其流过管束时，管子背后也有卡曼漩涡产生，当漩涡从换热器管子的两侧周期性交替脱落时，便在管子上产生周期性的升力和阻力。

这种流线谱的变化将引起压力分布的变化，从而导致作用在换热器管子上的流体压力的大小和方向发生变化，最后引起管子震动。

当卡曼漩涡脱落频率大于管子的固有频率时，发生剧烈震动。

21.防止管子振动的措施有哪些？

（防振措施）

1）改变流速2）改变管子固有频率3）增设消声板4）抑制周期性漩涡5）设置防冲板或导流筒

6.3强化传热技术

1.强化传热的概念和原理？

概念：

传热强化是一种改善传热性能的技术，可以通过改善和提高热传递的速率，以达到用最经济的设备来传递一定热量的目的。

狭义的强化传热是指提高流体和传热面之间的传热系数。

原理：

换热器的强化传热就是力求使换热器在单位时间，单位传热面积传递的热量能力达到增强的目的。

2换热设备的换热过程强化的方法有哪些？

每一种方法具体采用的方案是什么？

1）增加平均传热温差：

一是在冷流体和热流体的进出口温度一定时，利用不同的换热面布置来改变平均传热温差。

二是扩大冷、热流体进出口温度的差别以增大平均传热温差。

2）扩大换热面积：

采用小直径换热管和扩展表面换热面均可增大传热面积；

采用合适的管间距或排列方式来合理布置受热面；

采用合适的导流结构；

采用扩展表面换热面。

3）提高传热系数:

主动强化和被动强化

3主动强化与被动强化的定义和区别?

被动强化的物理机制？

主动强化