换热器制作课件
管壳式换热器制作知识
定义
管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。
管壳式换热器结构
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。
管壳式换热器
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。
管壳式换热器类型
由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，
或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：
①固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。
② 浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。
③ U型管换热器每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。
流道的选择进行换热的冷热两流体，按以下原则选择流道：①不洁净和易结垢流体宜走管程，因管内清洗较方便；②腐蚀性流体宜走管程，以免管束与壳体同时受腐蚀；③压力高的流体宜走管程，以免壳体承受压力；④饱和蒸汽宜走壳程，因蒸汽冷凝传热分系数与流速无关,且冷凝液容易排出；⑤若两流体温度差较大,选用固定管板式换热器时，宜使传热分系数大的流体走壳程，以减小热应力。
操作强化当管壁两侧传热分系数相差很大时（如粘度小的液体与气体间的换热），应设法减小传热分系数低的一侧的热阻。如果管外传热分系数小，可采用外螺纹管（低翅片管），以增大管外一侧的传热面积和流体湍动，减小热阻。如果管内传热分系数小，可在管内设置麻花铁，螺旋圈等添加物，以增强管内扰动，强化换热，当然这时流体的流动阻力也将增大。
执行标准：GB151-1999《管壳式换热器》
相关概念
贴胀主要是为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接。
强度胀是指管板与换热管连接处的密封和抗拉强度均由胀接来保证的连接。
管子与管板胀接后，在管端应留有15mm长的未胀管腔，以避免胀接应力与焊接应力的迭加，减少焊接应力和胀接的影响，15mm的未胀管段与管板孔之间存在一个间隙。
焊接：
焊接一般采用填丝氩弧焊。焊缝高度H确保不小于管壁厚度的1.4倍。采用双层氩弧焊，且第二层焊道起弧处至少要偏离第一层焊道起弧点15mm。，以消除第一层焊道中特别是起弧和收弧点处可能产生的缺陷。目前多采用先焊后胀。如采用先胀后焊，则在焊接收弧时由于空气排不出去会引起气孔，夹渣等缺陷，影响管子接头的质量。
胀管率：
胀管率的计算公式为:
式中d1、d2——胀后、胀前换热管内径
d3——胀前管板孔内径
δ——胀前管板孔径与换热管外径之差
胀管率应在0.85%～2.3%之间选取（强度胀）。胀管率小于0.85%为负胀,换热管胀后未产生足够的塑性变形,不能保证胀接质量。胀管率大于2.3%为过胀,换热管胀后产生过大的塑性变形,加工硬化现象严重,易产生裂纹等缺陷,影响胀接接头的性能。
贴胀对胀紧程度只是要求将换热管与管板孔经胀接贴合即可,目前国内外对胀紧程度均没有具体的要求,根据多年以来对碳钢、不锈钢材质的换热管贴胀的工艺经验,一般情况下取其胀管率为0.1 %～0.3 %即可。
胀管器操作参数：
贴胀：空载电流＋0.3A
强度胀：空载电流＋6A
组装流程：
检测各部件是否符合标准—组装管板与折流板—检查管板、折流板的同心度—穿换热管—套壳体—确定管口位置—取出壳体开孔—套壳体—上另一侧管板—调整壳体与管板焊接间隙—点焊管板与壳体—定位换热管(点焊)—焊接管板与壳体—焊接换热管与管板(米字形)—另一头平头—焊接换热管与管板(米字形)—贴胀—表面探伤—压力试验。