列管式换热器文献综述和参考文献

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列管式换热器的介绍列管式换热器是目前应用最广的换热设备。它的基本结构如图1所示，在圆筒形壳体中放置了由许多管子组成的管束，管子的两端或一端固定在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行。为了增加流体在管外空间的流速并支撑管子，改善传热性能，在筒体内间隔安装多块折流板，用拉杆和定距管将其与管子组装在一起。换热器的壳体上和两侧的端盖上装有流体的进出口，有时还在其上装设检查孔，为安置测量仪表用的接口管、排液孔和排气孔等。69803

根据列管式换热器的结构特点，其可分为固定管板式、浮头式、U行管式、填料函式和釜式重沸器五类。流体流经换热管内的通道及与其相通部分称为管壳；流体流经换热管外的通道及与其相贯通部分称为壳程。列管式换热器的主要结合部件有前端管箱、壳体和后端结构（包括管束）三部分。[3]

图1 管壳式换热器

1—管子；2—封头；3—壳体；4—接管；5—管板；6—折流板

管壳式换热器

进入21 世纪后，大量的强化传热技术应用于工业之中，世界换热器产业在技术水平上获得了快速提升。总体说来，换热器的技术发展主要分为三个阶段：第一阶段主要解决是否能够实现换热的问题；第二阶段以提升冷却效率为目标，主要是对传热过程的研究和对换热部件的改进；第三阶段强调生产成本、运行成本、环境消耗成本等综合成本与冷却效果的优化匹配。世界换热器产业在产品与技术方面的发展趋势主要表现为产品大型化、高效化、节能化。此外，换热器新材料的开发应用、产品技术的更新换代、不同应用领域产品的细分化也都是行业的发展趋势。在国内，建设和谐社会，节能减排已成为我国“十三五”期间重要战略的举措，高效节能换热器的研究应用已成为当今换热领域研究的热点。

2换热管与管板连接

换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，而管壳式换热器是工业生产中应用最广泛的换热设备。管壳式换热器主要失效为管板与换热管的连接失效，因此，换热管与管板的连接是保证换热器安全的最关键技术之一，合理选用安全可靠的管接头型式，使用相应的加工设备与技术是换热器制造的关键。论文网

我们常用的换热管与管板的连接方法主要有强度胀接、强度焊和胀焊并用三种。[4]

1换热管与上管板的连接结构

传统的强度焊方法是指换热管与管板的焊接连接强度满足换热管轴向机械和温差载荷设计要求并保证密封性能的焊接。强度焊的结构形式见图2。图中L1为换热管最小伸出长度，L2为最小坡口深度，其值与换热管规格有关。此法目前应用较为广泛。[5]由于管孔不需要开槽，且对管孔的粗糙度要求不高，管子端部不需要退火和磨光，因此制造加工简单。焊接结构强度高，抗拉脱力强。在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。管子焊接处如有渗漏可以补焊或利用专用工具拆卸后予以更换。

但是当换热管与管板连接处焊接之后，管板与管子中就会存在的残余热应力与应力集中，在运行时可能引起应力腐蚀与疲劳。此外，管子与管板孔之间的间隙中存在的不流动的液体与间隙外的液体有着浓度大的差别，所以容易产生间隙腐蚀。

图2 强度焊接管孔结构

如上述介绍，当换热管与管板采用焊接连接时，换热管伸出管板外表面为5mm以上，当管程物料为易燃、易爆、有毒或腐蚀性介质时，这就使得运行及停车时排净管程物料非常困难，造成连接接头处的腐蚀。目前工程中解决此问题的方案主要有3种，一是设备整体轻微倾斜，这将涉及所有进出口法兰密封面的倾斜，给安装带来很大困难；二是上管板的管头结构要求换热管端部与管板表面齐平，这样管孔端面的坡口加工和焊接比较困难；三是将上管板设计成不等厚的斜面管板，让残液从较高的一侧向较低的一侧流动，集中从管口高度最低的几个管口排净，但是这种斜面结构会引起流体分布不均，且由于管板强度和刚度的不对称而引起应力不对称分布。[6]