换热器板片
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管壳式换热器管子及其与管板的连接点击：1939 日期：[ 2014-04-26 22:48:40 ] |
| 1．管子： 换热器的管子构成换热器的传热面，管子的大小尺寸和形状对传热有很大的影响。当采用小直径的管子，换热器单位体积的换热面积大些，设备较紧凑，单位传热面积的金属消耗量少，传热膜系数也稍高，但制造也较麻烦，且小管容易结垢，不易机械清洗，大直径的管子用于粘性大或污浊的流体，小直径的管子用于清洁的流体。 我国列管式换热器标准中常采用的无缝钢管规格（外经×壁厚）为：φ19×2，φ25×2.5,φ38×2.5，φ57×2.5㎜ 不锈耐酸钢钢管规格为：φ25×2 φ38×2.5mm 按换热器中管子一般都用光管，因为它的结构简单，制造容易，目前应用普遍。但它强化传热的性能不足，特别是当流体给热系数很低时，采用光管做列管，换热器的传热系数将会很低。为了强化传热因而出现了多种结构形式的管子，如异性管，翅片管，螺纹管等等。 异型管：扁平管，椭圆管，凹槽扁平管，波纹管等。 异型管的截面形状和大小都不断发生变化，因之流体也不断的改变流动的状态，减少边界层的厚度，强化了传热。翅片管多用于气体的加热和冷却上，增大传热面积和增大气体湍动程度，提高给热系数。螺纹管多用于油的冷却，效果很好，管外的螺纹增大了管外的传热面积，同时增加了管外流体的湍动程度，提高传热效率，同时实践证明，管外更不容易结垢；但制造困难，阻力降大。 管子的材料选择应根据操作压力、温度、介质的腐蚀性能决定。可选用碳钢，合金钢，铜，塑料，石墨等。 管子直径与长度的确定与工艺计算有密切的关系，但长度的选择，应考虑材料的合理使用，尽量采用我国现有管子长度规格，或者采用某一段的等分，避免材料的浪费。 一般换热器的长度和壳体直径之比为6～10，直立设备为4～6，管子如大于这一数值时，应采用多管程。 2．管子在管板上的固定 管子在管板上的固定方法，必须保证管子和管板连接牢固，不会在连接处产生泄漏，否则将会给操作带来严重的故障。目前广泛采用的连接方法有胀接和焊接两种。在高温高压时，有时采用胀接加焊接的方法。对于非金属管及铸铁管也有采用垫塞法固定。近来国内、外发展了一种比较先进的爆炸胀管。 1）胀接：胀接是利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑料变形，管板孔同时产生弹性变形，当取出胀管器后，管板孔弹性收缩，管板与管子间就产生一定的挤压压力，紧密地贴在一起，达到密封连接的目的。 如图：表示胀管前和胀管后管径增大和变力情况。 管板上钻出的孔可以是光孔，也可在孔壁在开一到二道沟槽，胀管后管子塑性变形，管壁也嵌入小槽以增加连接强度和紧密性。所以在较高压力时都要开沟槽，。当 时可不开沟槽。 采用胀接时,管板硬度应比管端硬度高，以保证胀接质量，这是可免除在胀接时管板孔产生塑性变形，影响胀接的紧密性。当达不到这个要求时，可将管端进行退火处理，降低应力后再进行胀接。同时要求胀接工作不得在气温低于-10℃的条件下进行，以避免冷脆现象。 胀接法一般多用于压力低于4MPa和温度不超过300℃条件下。高温不宜采用，因为高温使管子与管板产生蠕变胀接应力松弛而引起连接处泄漏。因此对于高温、高压以及易燃，易爆的流体，管子和管板的连接多采用焊接法。 一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或者低合金钢，且无特殊要求的场合。 换热管在管板内的胀接有效长度L取下列三者中最小值，即： ①两倍的换热管外经， ②50mm ③管板厚度减去3mm 管子翻边（能提高管子的抗拉脱能力）当管子承受压应力时，翻边可取消。 ①换热管子在管板内的胀接长度是如何确定的 ②胀接时换热管的管端何时翻边，何时不翻边？ 2．焊接： 当温度高于300℃或压力高于4MPa时，一般采用焊接法。 由于焊接法比胀接法有更大的优越性： 1〉焊接法在高温高压下，仍能保持连接的紧密性。 2〉管板孔加工要求低，可节约孔的加工工时 3〉同时焊接工艺也比胀接工艺简便。 4〉在压力不太高时可使用较薄的管板。 鉴于以上的优点，目前焊接法已被广泛的应用，且有忧先采用的趋势。当材料的可焊接性允许时，此连接方法可用于任何场合。但焊接法由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂，同时管子与管板孔间存在间隙，这些间隙中流体不流动，很容易造成“间隙腐蚀”。为了消除这个间隙，有时可先胀一下在焊，即胀焊联合。 焊接接头的结构很重要，它应根据管子直径和厚度，管板厚度和材料，操作条件等因素来决定，又如图所示的几种形式： 此种结构，由于管板孔端没有开坡口，所以连接质量差，只适用于压力不高，和管壁较薄处。 L2与管径d0有关。这种结构，由于管板孔端开了坡口，连接质量较好，使用较多。 此种结构，管子头部不突出管板，因此在立式设备中，停工后管板上不会积留液体，但焊接质量不容易保证。 此种结构，在孔的四周开了沟壑，可有效的减少了焊接应力，适用于薄管壁和管板在焊接后不允许产生较大变形的情况。 焊接管板孔的尺寸和要求如图所示，管子突出管板的长度 推荐如下， 当d0 <=25时,取L2=0.5-1.0 mm； 当 d0>25时, 取L2=3-5mm ； 焊接结构形式与间隙， 1〉 管子与管板又几种连接方式。 2〉 应采用胀焊并用的方式时，有几种连接方式？各自的使用条件是什么？ 3．胀焊并用 对于紧密性要求高的换热器，可采用强度胀加密封焊结构。（如图P96图14-41）,也可采用强度焊加贴胀的结构。 强度焊：是靠焊接来承受管的载荷并保证密封。 贴 胀：是为了消除换热管与管孔间产生间隙腐蚀并增强抗疲劳破坏的能力。 胀焊并用还可承受反复热变形和管子振动破坏。当温度和压力较高时，仍保证连接强度和严密不漏。 |
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