热器，宜采用转角三角形排列，因为卧式冷凝器的折流板的缺
口边是左、右布置，气体流动方向与冷凝液流动方向是垂直的
（右图），当冷凝液向下流动时，气体对下滴的冷凝液有吹除
和2020切/1/2割6 作用，使管外壁的Qu液st —膜—管厚壳式度换热相器设对计 减少。
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? 介质流经折流板缺口是平行于正方形，传热上称 为直列，介质流动是层流，对传热有不利影响。 正方形排列用于壳程介质较脏，换热管外需清洗 场合。
DL=Di-2b3 b3=0.25d一般不小于 8mm。
? 浮头式换热器从结构上考虑。
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3.1.2 管板（tube-sheet）
作用
用来排布换热管；
将管程和壳程流体分开，避免冷、热流体 混合；
承受管程、壳程压力和温度的载荷作用。
管板材料
?力学性能 ?介质腐蚀性（ tube-tubesheet 间电位差对腐蚀 影响） ?贵重钢板价格
单位体积传热面积增大、结构紧凑 金属耗量减少、传热系数提高
阻力大，不便清洗，易结垢堵塞
用于较清洁的流体
大管径
粘性大或污浊的流体
?在可以允许的范围内，优先选用较小管径；
?管子数目的选择取决于流体流量和允许的压 力降；应该 将管内的流速处于推荐的速度范围内
?正确选择高压换热器用换热管标准 建议采用JB/T10523-2005（管壳式换热器用横槽换热管 ）标准，不选择GB6479-2000（高压化肥设备用无缝钢 管）标准。因为进行设备水压试验时，如果其试验水压超 过20MPa时，所采用的换热管能够承受设备水压试验压力 值的压力，如果依据GB6479-2000 标准而采购换热管时 ，如果没有特殊的说明，则会使采购的换热管虽然在说明 上能够符合该试验的最大压力，但是在实际使用的过程中 ，由于换热管无法承受试验水压最大压力值致使事故现象 屡屡发生。因此，在设计时不建议选择GB6479-2000标 准。
管壳式换热器的结构设计 及强度分析 (二)
保定金能公司
3、管壳式换热器的结 构设计
管壳式换热器的主要零部件
? 管程——与管束中流体相通的空间 ? 壳程——换热管外面流体及相通空间
管程
壳程
图3-1 管壳式换热器结构图
（a) BEM立式固定管板式换热器

管程
3.1管程结构
3.1.1 管束 3.1.2 管板 3.1.3 管箱 3.1.4 管束分程 3.1.5换热管与管板连接
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螺纹管
螺纹管外表面积，一般可为光管外表面积 的2～2.5倍。螺纹管使用在管外结垢比较严 重的场合，当有脆硬的结垢发生时，往往 沿着翅片的边缘形成平行的垢，当温度发 生变化会引起管子伸缩，使垢自行脱落， 重新露出翅片金属。
不适用于固体粉尘含量较高或易结焦的场合
换热管材料
金属材 料
?碳素钢 ?低合金钢 ?不锈钢 ?铜 ?铜镍合金 ?铝合金 ?钛等
非金属 材料
?石墨 ?陶瓷 ?聚四氟乙烯等
二、横向流中的管束
管子排列方式
? 在管束中，通常管子按左 图所示的 正三角形，转角正 三角形、正方形、转角正方 形等四种形式排列。其排列 角依次为 ３０°、６０°、 ９０°与４５° 。正方形排 列的管束也称顺列管束，其 它三种统称为错列管束。
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? 介质流经折流板缺口是垂直正对换热管， 冲刷换 热管外表面，传热上称为错列，介质流动时形成 湍流，对传热有利。转角正方形排列用于壳程介 质较脏，换热管外需清洗场合。
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原则
无论哪种排列都必须在管束周围的弓形空间 尽可 能多布管→传热面积↑，且可防壳程流体短路。
表 常用换热管中心距/mm
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最大布管限定圆直径 (OTL)
最大布管圆直径应在 GB151-1999 所规定范 围内。 DL=Di-2b3 、B3=0.25d 一般不小于 8mm
?固定管板和 U形管换热器管束最外层换热管外 表面至壳体内壁的最短距离为 0.25d（d——换 热管外径），且不宜小于 8mm。
流体无腐蚀性或有轻微腐蚀性时，管板采用压力容 器用碳素钢或低合金钢板或锻件 制造；
腐蚀性较强时，用 不锈钢、铜、铝、钛 等材料，为 经济考虑，采用复合钢板或堆焊衬里。
? 高压换热器的管板与管箱壳体的连接一般不采用
法兰连接，而是将管板和管箱对接焊接或锻成一
体，目的是防止泄漏。
流体进入管束前的主流速度为ｖ ｏ，在管子 之间间隙处的流速为ｖ，为便于计算，两者
间的关系示于下表。
管间隙中的流速ｖ表
排列形式
排列角
正三角形
30°
转角三角形
60°
正方形
90°
转角正方形
45°
v/(m/s)
? P
P-d 0
? 3P
（2 P - d） 0
? P
P-d 0 P
? （2 P - d） 0
? 介质流经折流板缺口是垂直正对换热管，冲刷换 热管外表面，传热学上称为错列，介质流动时形
管心距:保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和刚度
影响因素
?清洗难易 ?传热效果
?结构紧凑性
取值：t≥1.25d0 (保证管桥强度和清洗通道)
②管心距:保证管子与管板连接时，管孔间小桥在胀接时有足 够的强度和刚度，便于焊接。 影响因素有: 结构紧凑性 / 传热效果 / 清洗难易 取值: t≥1.25d0 (保证管桥强度和清洗通道)
3.1.1 管束（ tube bundle ）
换热管型式
光管 强化传热管
?翅片管（在给热系数低侧 ?螺旋槽管 ?螺纹管
换热管尺寸
? φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管 φ25×2和 φ38×2.5mm不锈钢管
? 标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等
小管径
成湍流，对传热有利。因此，对无相变的换热器， 因其传热与介质流动状态关系较大，宜采用正三 角形排列。正三角形排列用于壳程介质较清洁， 换热管外不需清洗。
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? 介质流经折流板缺口是平行于三角形的一边，传热上称为直列，
介质流动时一部分是层流，对传热有不利影响。对有相变的换