GB/T151-2014热交换器制造、检验与验收——换热管与管板的连接

1. 结构特点主要部件：固定管板式换热器主要由壳体、管束、管板、封头和折流板（或支持板）等部件构成。壳体一般为圆筒形，材质常见的有碳钢、不锈钢等，它为壳程流体提供了流动空间。管束由许多根平行排列的换热管组成，这些换热管穿过管板并被固定在管板上，是热量传递的主要通道。管板是一块圆形的金属板，上面有许多与换热管外径相匹配的管孔，用于安装和固定管束，同时它还起到分隔管程和壳程的作用。封头位于壳体的两端，用于封闭壳体和管束，其形状通常为椭圆形或球形，这样的形状有助于承受压力。折流板（或支持板）安装在壳体内，其主要作用是改变壳程流体的流动方向，增加流体的湍流程度，提高传热效率。连接方式：管束两端的管板与壳体是固定连接的，这种连接方式使得换热器结构简单、紧凑。管板与换热管通常采用胀接、焊接或者胀焊并用的方式进行连接，以确保良好的密封性。2. 工作原理固定管板式换热器是基于热传导和对流两种传热方式来实现热量交换的。热流体和冷流体分别在管程和壳程中流动，热量从热流体通过管壁传递给冷流体。在管程中，流体在换热管内流动，由于管壁的热传导作用，热量从管内流体传递到管壁。在壳程中，流体在壳体与管束之间的空间流动，热量从管壁传递到壳程流体。3. 优点结构简单紧凑：由于其固定连接的结构，使得整个换热器的设计和制造相对简单，零部件数量相对较少，从而减小了设备的占地面积和空间占用。这对于一些场地有限的工业场所来说是一个重要的优点。成本较低：简单的结构使得其制造成本较低，在材料成本和加工成本方面都有一定的优势。与其他复杂结构的换热器相比，固定管板式换热器在价格上更具竞争力，尤其适用于一些对成本比较敏感的小型工业项目或者预算有限的应用场景。管程清洗方便：如果管程流体容易结垢，需要定期清洗，固定管板式换热器的管程清洗相对比较方便。可以通过拆卸封头，直接对管束内部进行清洗，操作相对简单。4. 缺点及解决方法热应力问题：当管束和壳体之间的热膨胀系数不同，且冷热流体温差较大时，会产生热应力。热应力可能导致管子与管板连接处泄漏，甚至会损坏换热器。为了解决这个问题，可以在壳体上设置膨胀节。膨胀节是一种能够补偿轴向变形的弹性元件，它可以吸收管束和壳体之间由于热膨胀差异而产生的伸长或缩短，从而有效地减小热应力。壳程清洗困难：壳程内部由于有管束和折流板的存在，清洗比较困难。特别是当壳程流体容易结垢时，这可能会影响换热器的传热效率。在设计时可以考虑采用可拆卸的管束结构或者在壳程设置适当的清洗口，以便于进行壳程的清洗。5. 应用领域固定管板式换热器在工业领域有广泛的应用。在化工行业，常用于各种化学物质的加热或冷却，如在硫酸生产过程中，用于冷却热的浓硫酸；在石油炼制过程中，用于原油的预热或产品的冷却。在食品工业中，可用于食品的杀菌、冷却等过程，如牛奶的巴氏杀菌过程中的加热和冷却环节。在暖通空调领域，用于建筑物的供热和制冷系统，如中央空调系统中的冷水和热水交换。来源：压力容器工程师