适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。
填料函式换热器
对分流壳体
填料函
填料函式换热器
优点：
（1）结构比浮头式换热器简单，壳体和管束热变形 自由，不产生热应力。
（2）管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方 便。
缺点： 填料函处形成动密封，壳程介质易泄漏， 要求壳程介质温度和压力不能过高，且无毒、非易 燃和易爆。
要坚固和紧密;
(2)设备要尽量紧凑，以便减小管板和壳体的直径，并使 管外空间的流通截面减小，以便提高管外流体的流速;
(3)要使制造、安装和修理、维护简便 这些要求能否满足，关键在于管子的排列方式和管间距
的正确选择。
流 体 流 动 方 向
正三角形
流 体 流 动 方 向
转角正三角形
正三角形最普遍，因为在相同的管板面积上 排管最多，结构紧凑，但管外清洗不方便；
固定管板式换热器
列管结构 双管程管壳式换热器
固定管板式换热器
优点： （1）结构简单紧凑，制造成本低。
（2）与其它类型换热器相比，在 相同壳体直径下，排管数目最多。
（3）管内便于清洗。
缺点： （1）壳程不能用机械方法清洗，
应走清洁流体。 （2）不设膨胀节时，管、壳程
可能产生较大的温差应力。
带膨胀节的固定管板换热器
概念解释：密封焊—不保证强度，只防漏； 强度焊—既防漏，又保证抗拉脱强度； 贴胀—只消除间隙，不承担拉脱力； 强度胀—既消除间隙，又满足胀接强度。
目前，先焊后胀与先胀后焊两派学说仍处于争 议之中。
换热管在管板上的排列方式:
在确定管子在管板上的排列方式时，应该考虑 下列原则:
(1)要保证管板有必要的强度，而且管子和管板的连接
当壳程流体不是污染性介质时，采用正三 角形排列法。正三角形排列法在一定的管板面 积上可以配置较多的管子数，且由于管子间的 距离都相等，在管板加工时便于画线与钻孔。
我国换热器系列中，固定管板式多采用正 三角形排列
正方边形
流 体 流 动 方 向 正方形
流 体 流 动 方 向 转角正方形
正方形排管少，结构不够紧凑，但管外清洗较方便。
（3）为使浮头管板和管束检修时能够一起抽出，在管束外缘 与壳壁之间形成宽度为16~22mm的环隙，这样不仅减少了排 管数目，而且增加了旁路流路，降低了换热器的热效率。
U形管式换热器
U形管式换热器： 优点： （1）结构简单，省去一块管板和一个管箱，造价低。 （2）管束和壳体分离，热膨胀时互不约束，消除热应力。 （3）管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便。 缺点： （1）弯管必须保持一定曲率半径，管束中央会存在较大的 空隙，流体易走短路，对传热不利。 （2）管内不能用机械方法清洗，宜走清洁流体。 （3）管子泄漏损坏时，只有最外层管子可以更换，其他管 子只能堵死，会减小换热面积。
填料函式换热器通常只适用于低压和小直径场合。
主要部件的分类及代号
零部件名称表见教材P42
问题：AES500-1.6-54-6/25-4I
管壳式换热器的设计、制造标准
美国的TEMA标准，日本的JIS B8249标准，
英国的BS5500标准
• 国标GB 151-1999：适用范围(1)公称直径 DN≤2600mm；（2）公称压力PN≤35MP；（3）公称 直径和公称压力的乘积≯1.7×104
我国换热器系列中，同心圆排列法用于 用于小壳径换热器。
组合的排列
例如在多管程热交 换器中，每一程都 采用等边三角形排 列，而在各程相邻 管排间，为便于安 装隔板，则采用正 方形排列
换热管中心距
胀焊并用连接形式主要有： • ①先焊后胀：强度焊＋贴胀
高温高压换热器中大多用厚壁管，胀接时要使用润滑油， 进入接头后缝隙中会在焊接时生成气体，恶化焊缝质量， 只要胀接过程控制得当，先焊后胀可避免这一弊病。
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。
胀管前后示意图
（a）胀管前
（b）胀管后
胀接管孔结构
强度胀适用范围： P≤4.0MPa t ≤300oC
焊接法
优点： （1）强度高，抗拉脱力强。 （2）修理、更换方便。
缺点： （1）焊接残余应力可能导致应力 腐蚀和疲劳破坏。 （2）间隙腐蚀问题。
•
焊接+胀接
焊胀结合
• 前面我们讲了胀接、焊接后，会发现它们各自有优、缺点， 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，消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用 寿命。
2.1.2 管子在管板上的固定与排列 一、管子在管板上的固定
根据换热器的使用条件不同,加工条件不同,连接的方法基本上 分为胀接、焊接和胀焊结合三种,由于胀接法能承受较高的压 力,特别适用于材料可焊性差的情况。
1.胀管法
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。外径d＜14mm， 不适合胀接。 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。
b）浮头式换热器 一端可以沿轴向自由浮动
特点：部分消除了温差应力、便于清洗和检修； 结构复杂、成本高；
适用：应用广泛。
浮头式换热器
浮头式换热器
优点：
（1）壳体和管束热变形自由，不产生热应力。
（2）管束Hale Waihona Puke 从壳体中抽出，便于壳程的检修和清洗。
缺点：
（1）结构复杂，造价高。
（2）为使一端管板浮动，需增加一个内浮头盖及相关连接件 以保证密封，操作时，如果内浮头盖连接处泄漏将无法发现， 所以应严格保证其密封性能。
此排列法在浮头式和填料函式换热器中用得较 多。若将正方形排列的管束旋转45˚安装，可适 当提高壳程对流传热系数。
我国换热器系列中，浮头式则以正方形错列 排列居多
同心圆形
在制氧设备中，有采用同心圆排列法，这 种排列法比较紧凑，且靠近壳体的地方布管均 匀；在小直径的换热器中，按此法在管板上布 置的管数比按正三角形排列的还多。