管壳式换热器的换热管规格一般为

管壳式换热器的换热管强化传热技术浅述

摘要

本文主要介绍了管壳式换热器换热管强化传热技术，分析了各自的原理、优缺点及推荐的使用场合。采用节能技术的换热器不仅提高了能源的利用率,而且减少了金属材料的消耗,对化工行业提高经济效益具有重要意义。

一、换热器强化传热技术的概述

近20年来，石油、化工等过程

工业得到了迅猛发展。各工业部门都

在大力发展大容量、高节能设备，因

此要求提供尺寸小、重量轻、换热能

力大的换热设备。

特别是始于20世纪60年代的世

界能源危机，加速了当代先进换热技

术和节能技术的发展。强化传热已发

展成为第二代传热技术，并已成为

现代热科学中一个十分引人注目图1：管壳式换热器结构图

的、蓬勃发展的研究领域。换热器作为一种实现物料之间热量传递的节能设备,在化工、石油、石油化工、冶金、轻工、食品等行业中就得到了普遍应用。 换热设备传热过程的强化主要是使换热设备能在单位时间内、单位面积上传递的热量达到最大化从而实现下述目的：

⑴．减小设计传热面积,以减小换热器的体积和质量⑵．提高现有换热器的换热能力⑶．使换热器能在较低温差下工作⑷．减小换热器的阻力,以减少换热器的动力消耗

二、 强化传热的原理

从传热学中我们知道换热器中的传热量可用下式计算，即

Q=kFΔT

管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定

刘敏 (大连冷冻机股份有限公司,辽宁大连 116033)

摘要:对胀管率的控制进行了详细的论述,并对胀管率的计算方法进行了比较,从而提出了不同材料的胀管率的控制范围;同时对影响胀接质量的因素作了总结。 关键词:胀管率;强度胀;贴胀;内径控制法

由国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》第104条、第105条对换热管与管板的胀接方法及胀接的基本要求做出了原则性的规定,但对胀管率没有具体的规定,目前也没有国家标准可依。而胀接又是管壳式换热器制造中的重要工序之一,所以为保证胀接质量,如何确定胀接方法及合适的胀管率尤显重要。 1 胀接方法

换热管与管板的胀接方法有机械胀接和柔性胀接(或称均匀胀接)。

机械胀接的方法为非均匀性的胀接,一般在胀接过程中需要加油润滑(由于油的污染造成胀接后不能保证焊接质量和污染胀接处的表面质量),并且机械滚珠在碾轧中使管径扩大产生较大的冷作应力,因此机

热管与管壳换热管的传热性能的分析比较

一、有一热管，蒸发段和冷凝段的长度均为L，内外径分别为ri，ro，热管的 总传热系数为K1（以蒸发段的外表面为换热面，面积为A），热管的材质为碳 钢，工作工质为水。则根据传热热阻公式有：

111rln(ro/ri)roln(ro/ri)???o??R相变?A K1h1h2??

℃) h1--热管加热段表面传热系数，W/(m2?℃) h2--热管冷却段表面传热系数，W/(m2?roln(ro/ri)?--热管加热段、冷却段的管壁导热热阻，m2?℃/W

R相变--管内工质的相变热阻，℃/W ?--管壁的导热系数，W/(m?℃)

二、有一换热管，长度为2L，内外径分别为ri，ro,换热管的总传热系数为K2（以换热管外表面为换热面，面积为2A），换热管的材质为碳钢。则根据传热热阻公

式有：

rln(ro/ri)111r??(o)?2 K2aoairi?

℃) ao--换热管管外表面换热系数，W/(m2?℃) ai--换热管管内表面换热系数，W/(m2?r2ln(ro/ri)?--换热管管壁导热热阻，m2?℃/W

?--管壁的导热系数，W/(m?℃)

三、①流体横向外掠单管的准则式：Nu?C, n--修正系数

h--

热管与管壳换热管的传热性能的分析比较

一、有一热管，蒸发段和冷凝段的长度均为L，内外径分别为ri，ro，热管的 总传热系数为K1（以蒸发段的外表面为换热面，面积为A），热管的材质为碳 钢，工作工质为水。则根据传热热阻公式有：

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℃) h1--热管加热段表面传热系数，W/(m2?℃) h2--热管冷却段表面传热系数，W/(m2?roln(ro/ri)?--热管加热段、冷却段的管壁导热热阻，m2?℃/W

R相变--管内工质的相变热阻，℃/W ?--管壁的导热系数，W/(m?℃)

二、有一换热管，长度为2L，内外径分别为ri，ro,换热管的总传热系数为K2（以换热管外表面为换热面，面积为2A），换热管的材质为碳钢。则根据传热热阻公

式有：

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℃) ao--换热管管外表面换热系数，W/(m2?℃) ai--换热管管内表面换热系数，W/(m2?r2ln(ro/ri)?--换热管管壁导热热阻，m2?℃/W

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三、①流体横向外掠单管的准则式：Nu?C, n--修正系数

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热管与管壳换热管的传热性能的分析比较

一、有一热管，蒸发段和冷凝段的长度均为L，内外径分别为ri，ro，热管的 总传热系数为K1（以蒸发段的外表面为换热面，面积为A），热管的材质为碳 钢，工作工质为水。则根据传热热阻公式有：

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℃) h1--热管加热段表面传热系数，W/(m2?℃) h2--热管冷却段表面传热系数，W/(m2?roln(ro/ri)?--热管加热段、冷却段的管壁导热热阻，m2?℃/W

R相变--管内工质的相变热阻，℃/W ?--管壁的导热系数，W/(m?℃)

二、有一换热管，长度为2L，内外径分别为ri，ro,换热管的总传热系数为K2（以换热管外表面为换热面，面积为2A），换热管的材质为碳钢。则根据传热热阻公

式有：

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℃) ao--换热管管外表面换热系数，W/(m2?℃) ai--换热管管内表面换热系数，W/(m2?r2ln(ro/ri)?--换热管管壁导热热阻，m2?℃/W

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三、①流体横向外掠单管的准则式：Nu?C, n--修正系数

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管壳式换热器讲座

第一节 管壳式换热器总体结构

管壳式换热器的型式主要有固定管板式、浮头式、U型管式，填料函式及釜式等几种。根据其使用场合又分为Ⅰ、Ⅱ两级，Ⅰ级换热器采用较高级冷拔换热管，适用于无相变传热和易产生振动的场合。Ⅱ级换热器采用普通级冷拔换热管，适用于重沸、冷凝传热和无振动的一般场合。换热器的设计、制造、检验必须遵循国家标准GB151-1999《钢制管壳式换热器》的规定。管壳式换热器可卧置也可立置，几种典型结构如图1-图4所示。

图1 固定管板式换热器 图2 浮头式换热器

图3 U型管换热器 图4 填料函式换热器

一、固定管板式换热器

固定管板式换热器（图1）两端管板采用焊接方法与壳体连接固定，其结构简单，紧凑，排管多，制造成本低，管程可以分成多程。缺点是管外清洗困难，管壳间有温差应力。它适用于壳体与管子温差小，或温差稍大但壳程压力不高以及壳程介质不易结垢，或结垢后能用化学方法清洗的场合。当壳体与管子温差大时可在壳体上设置膨胀节，或采取其它型式换热器。 二、浮头式换热器

浮头式换热器（图2）的一端管板是固定的，另一端管板可在壳体内移动，因而管子与壳体不产生温差应力

毕 业 设 计（论 文）

管壳式换热器的建模、换热计算和CFD模拟

专业年级 2007级热能与动力工程专业

学号姓名 20070348 杨 郭 指导教师 刘 巍 评 阅 人 刘庆君

二零一一年六月 中国 南京

任务书

课题 名称： 管壳式换热器的建模、换热计算与CFD模拟 课题 类型： 毕业论文 任务书内容:

1、 英文资料的翻译5千个汉字字符以上（要求和热动、空调、能源、环境、新能源等本专业有关的内容，可以是英文著作、设备使用手册、英文文献检索、英文专利文献、网上专题介绍等实用性的、将来工作中可遇到的相关题材的文章，最好不要是科普类、教学类的英文）

2、 使用的原始资料（数据）及设计技术要求： 2.1.管壳式换热器，热交换功率100kW，200kW。 2.2.温度进口350~500℃，出口温度150~200℃，流速可变；温度进口100~150℃，出口温度300~450℃，流速可变。其总流阻损失应在满足规定要求。 2.3.换热器材料可选，几何尺寸可变；工作介质可选择（空气、水、氟利昂） 2.

课 程 设 计

设计题目：管壳式水-水换热器

姓 名 院 系 专 业 年 级 学 号 指导教师 年

月 日

目录

1前言…………………………………………………………………………………………1 2课程设计任务书……………………………………………………………………………2 3课程设计说明书……………………………………………………………………………3 3.1确定设计方案…………………………………………………………………………3 3.1.1选择换热器的类型 ………………………………………………………………3 3.1.2流动空间及流速的确定 …………………………………………………………3 3.2确定物性数据 ………………………………………………………………………3 3.3换热器热力计算………………………………………………………………………4 3.

河北化工医药职业技术学院毕业论文

第一章 管壳式换热器概述

过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。

1.1 换热器的应用

换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。随着时代的进步，科技的不断发展，换热器在我们的生活、生产中的利用价值越来越突出。

换热器的主要分类

在工业生产中，由于用途、工作条件和物料特性的不同，出现了不同形式和结构的换热器。 1.2.1 换热器的分类及特点

按照传热方式的不同，换热器可分为三类： 1.直接接触式换热器

又称混合式换热器，它是利用冷、热流体直接接触与混合的作用进行热量的交换。这类换热器的结构简单、价格便宜，常做成塔状，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。 2.蓄热式换热器

在这类换热器中，热量传递是通

管壳式换热器的结构和设计

管壳式换热器的结构和设计

李政

2010年11月

摘 要 管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长年操作的过程中积累了丰富的经验，迄今为止在各种换热器中仍占主导地位。本文论述了各型式管壳式换热器的优缺点以及各自的结构、设计。 关键词 管壳式换热器 优缺点 结构设计

一 、前言 换热器分类：

管壳式换热器根据结构特点可分为下列两类：

1.刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又称为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。换热器的管端以焊接、胀接、胀焊并用的方法固定在两块管板上，而管板则以焊接的方法与壳体相连。与其它型式的管壳式换热器相比，结构简单，当壳体直径相同时，可安排更多的管子，也便于分程。制造成本较低。由于不存在弯管部分，管内不易积聚污垢，即使产生污垢也便于清洗。如果管子发生泄漏或损坏，也便于进行堵管或换管。但无法在管子的外表面进行机械清洗，且难以检查，不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。更主要的缺点是当壳体与管子的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，在壳体与管中将产生很大的温差应力。 2.具有温差补偿装置的管壳式换热器：它可使受热部分自由膨胀。该结构形式又可分成：

① 浮头式换热器：所谓“