自由伸缩，无温差应力； 缺点：管程不能清洗，管板上布管少，结构不紧凑，管子坏
时不易修补。 适用场合： 适用于管、壳壁温差较大的场合，尤
其是管内介质清洁不 易结垢的高温、高压 、腐蚀性较强的场合 。
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7.1 概 述
7.1.3 管壳式换热器机械设计内容
管壳式换热器的设计：
1、根据化工生产工艺条件的要求，通过化工工艺计算，确定换 热器的传热面积，同时选择管径、管长，决定管数、管程数和 壳程数；
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
7.2.2管子与管板的连接 1、胀接 1）过程：最普通的是利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部 ，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管 器后，管板与管子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固 连接的目的。 2）适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设 计压力≤4Mpa，设计温度≤300℃，且无特殊要求的场合。
因而目前广泛应用了胀焊并用的方法，这种方法能提高连接处 的抗疲劳性能，提高使用寿命。
胀焊并用连接形式主要有： 1）先焊后胀：强度焊＋贴胀 2）先胀后焊：强度胀＋密封焊
适用于管子与管板材料焊接性能较差的材料，胀接 时不用润滑油，可防止产生焊接裂纹。
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7.3 管板结构
7.3.1换热管排列方式 1 正三角形和转角正三角形排列
连接能保持连接的紧密性，管板加工 要求可降低，节省孔的加工工时，工 艺较胀接简单，压力较低时可使用较 薄的管板。
缺点：在焊接接头处产生的热应 力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂 ，同时管子、管板间存在间隙，易出 现腐蚀的连接
3、胀焊并用 前面我们讲了胀接、焊接后，会发现它们各自有优、缺点，
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7.2 管子的选用及其与管板的连接 3、结构型式
多用光管，因为 结构简单，制造容 易；为强化传热， 也采用异型管、翅 片管、螺纹管等。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接 4、材料
根据压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢 、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。
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7.1 概 述
7.1.1 管壳式换热器的结构及其主要零部件
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7.1 概 述
7.1.2 管壳式换热器的分类 1、固定管板式换热器
优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗，更换、造 价低，应用广泛。管坏时易堵漏。
缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50℃，设置膨胀 节。
7.1 概 述
3、填料函式换热器 优点：造价比浮头式低，检修、清洗容易，填料函处泄漏
能及时发现； 缺点：壳程内介质由外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发
、易燃、易爆、有毒的介质。 适用场合：适用于低压小直径场合。
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7.1 概 述
4、U型管式换热器 优点：结构简单，造价低，壳程可清洗，一个管板，管子可
本章重点：固定管板式换热器的基本结构及其机 械设计
本章难点：管、壳的分程及隔板 计划学时：4学时
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7.1 概 述
换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。 换热器质量好坏的衡量标准： 1）先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省； 2）合理性—可制造加工，成本可接受； 3）可靠性—强度满足工艺条件。 根据不同的目的，换热器可以分为：
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7.3 管板结构 3．组合排列法
多程换热器中。 P210表7-4
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7.3 管板结构 7.3.2 管间距：
管间距指两相邻换热管中心的距离。其值的确定需要考虑以 下几个因素：
① 管板强度； ② 清洗管子外表面时所需要的空隙； ③ 换热管在管板上的固定方法。 一般要求管间距≥1.25d0，还应符合P210表7-5规定。 最外层管壁与壳壁之间的最小距离为10mm，主要是为折流 板易于加工，不易损坏。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
2、规格 常采用无缝钢管规格（外径×壁厚），长度按规定选用（
1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、4500mm、5000mm 、6000mm、7500mm、9000mm、12000mm）。其长度与公称 直径之比，一般为4～25，常用的为6～10，立式换热器多为4 ～6。
2、进行机械设计。内容有： 1）壳体直径的决定和壳体厚度的计算； 2）换热器封头选择，压力容器法兰选择； 3）管板尺寸确定； 4）折流板的选择与计算； 5）管子拉脱力的计算； 6）温差应力计算。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
7.2.1 管子的选用 1、直径
小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系数稍高 ，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体；大直径管子用 于粘性大或污浊的流体。
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7.1 概 述
适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及 温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。
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7.1 概 述
2、浮头式换热器 优点：管束可以抽出，便于清洗； 缺点：换热器结构较复杂，金属耗量较大。 适用场合：适用于介质易结垢的场合。
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三角形排列紧凑，传热效果好，同一板上管子比正方形多 排10%左右，同一体积传热面积更大。适用于壳程介质污垢少 ，且不需要进行机械清洗的场合。
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7.3 管板结构 2、正方形和转角正方形排列
正方形和转角正方形排列，管间小桥形成一条直线通 道，便于机械清洗。要经常清洗管子外表面上的污垢时， 多用正方形排列或转角正方形排列。
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7.3 管板结构
7.3.3 换热器管板强度计算的理论依据简介 1、影响固定管板应力大小的因素 ① 管板自身的直径、厚度、材料强度和使用温度等； ② 管束对管板的支撑作用； ③ 管孔对管板强度和刚度的影响； ④ 管板周边支撑形式的影响； ⑤ 温度对管板的影响； ⑥ 其他因素。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
3）要求管板硬 度大于管子硬度 ，否则将管端退 火后再胀接。
胀接时管板上 的孔可以是光孔 ，也可开槽。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
2、焊接 优点：在高温高压条件下，焊接