管壳式换热器设计要点综述

　　摘要:管壳式换热器属于多腔容器,且因含管板计算,因此设计复杂。文中通过对管壳式换热器设计要点分类分析,对一些不容易把握的设计问题,提出了建议。文中提出的问题,均来自多年的设计案例。文中还简要介绍了引进设备设计改造的注意事项。文中示例有助于对设计所涉及问题的处置。

　　1·钢板、钢管负偏差问题

　　GB150-1998规定:当钢材的厚度负偏差不大于0·25 mm,且不超过名义厚度的6%时,钢材厚度负偏差可忽略不计。负偏差的问题,在设计上错误出现频率较高,可使壳体壁厚小一档,还可能引起开孔补强不足,应务必引起注意。新版GB713-2008规定的负偏差是0·30mm,钢材厚度负偏差就不能忽略不计了。钢管负偏差问题,主要涉及到两项内容:管束的级别问题(采用普通级的碳素钢、低合金钢冷拔钢管做换热管为Ⅱ级,其余均为Ⅰ级),会影响到管板和折流板管孔的公差精度,还应注意不同材质的换热管所对应的管孔公差是不同的;影响到开孔补强效果,钢管的负偏差均按壁厚的一定比例给出。对于常用的强度计算软件, SW6由程序自带负偏差数据,LANSYS需设计者根据所选板、管标准,输入相应数据。管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。

　　流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。图示为最简单的单壳程单管程换热器，简称为1-1型换热器。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。