双管板换热器

1 双管板换热器及其应用简介

双管板换热器是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间

隙的两块管板的换热器,如图1所示。在实际操作中,双管板换热器一般用于以下两种场合:一种是防止管壳程间介质混串的场合,例如,对壳程走水、管程走氯气或氯化物的换热器,若壳程中的水与管程中的氯气或氯化物接触,就会产生具有强腐蚀性的盐酸或次氯酸,并对管程材质造成严重的腐蚀。采用双管板结构,能有效防止两种物料混合,从而杜绝上述事故的发生;另一种是管壳程,间介质压差很大的场合,此时通常在内外管板之间的空腔中加入一种介质,以减小管壳程间介质的压差。

图1双管板换热器示意图

图2双管板换热器的管板

在双管板换热器中,换热管的端部的管板称为外管板,此管板兼作设备法兰,分别与换热管及管箱法兰相连;在距换热管端部较近位置的管板称为内管板,分别与换热管和壳程相连。图2和图3双管板常见结构。

图2 常见双管板结构1

图3 常见双管板结构2

3 双管板换热器管板的设计

管板的设计计算是非常关键的设计步骤,也是整个设计过程中很复杂的。

因此,设计者对双管板式换热器管板厚度的设计特别重视。

3.1管板厚度的设计

(1)双管板换热器的管板厚度设计方法目前国内没有标准可依,通常采用近似方法将双管板换热器分解成两部分,然后根据每块管板两侧所接触介质压力与温度按GB 151—1999相应模块来进行设计计算。针对U形管及固定管壳式双管板

浅析双管板换热器管板的设计要点 过程装备07-1 朱延霆 换热器,其管板设计厚度采用SW6软件相应模块进行近似计算是安全的,但结果过于保守。采用有限元分析软件对双管板换热器的管板相应结构进行热应力分析并进行优化设计,有效地降低了管板厚度,为双管板换热器的管板厚度设计提供

依据。

(2)计算管板厚度时, 应考虑管程、壳程和积液程三种的工况, 按不同情况进

行计算:

壳程管板的设计参数:设计压力和设计温度分别按壳程及积液程工况确定。换热管和壳程壁温度按管程及壳程工况确定。管板与换热管的连接为胀接, 换热管的有效长度为壳程管板间距离。参数确定后,按GB151计算壳程管板的厚度。

管程管板的设计参数:设计压力和设计温度按管程和积液程工况确定。换热管和壳程壁的温度以换热管与壳程或积液程壳体之间大温差为计算依据。管板与换热管的连接, 不管是强度焊加贴胀, 还是强度焊加强度胀, 计算时均按强度焊考虑。换热管的有效长度为管程管板间的距离。参数确定后,按GB151

计算管程管板的厚度。

管板形式无论是延长部分兼作法兰或是不带法兰的固定式管板, 计算时均可以按延长部分兼作法兰固定式管板进行计算, 因为延长部分兼作法兰固定式管板的受力情况比不带法兰的固定式管板更为苛刻。计算方法如下:

延长部分兼作法兰处的*小厚度

1222,,M(R,1,3.71rlnR) T,0.98,,2S(A,G)(1,1.86R),,

式中:T——管板的有效厚度;

M——取M和M的较大值,N,mm!112

M——操作条件下延长部分所受的总弯矩,!N,mm2

R——R=A/G;

A——管板外径;

G——管板垫片的平均直径;

S——规范所规定的设计温度,下管板材料的拉伸许用应力,kPa;

内侧管板与换热管液压涨接

采取二次涨接工艺,采取涨接工艺评定试验选取工作涨接压力进行涨接。