第 二章 列管式换热器的工艺设计 第一节 概述 换热器是石油、化工、轻工等行业的常用设备，在工艺流程中起到为化学反应过程和物理操作过程创造必要条件、提高热量综合利用和回收余热的作用。在化工建设投资中，换热器约占总投资的 11 ％。在炼油厂的常、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的 2 0 %。若按工艺设备重量统计，换热器在石油化工装置中约占 4 0 %左右，由此可见换热设备在化工设备中的地位。 工业换热器的种类繁多，其中以列管式技术最为成熟，同时具有适用范围广、耐压性能好、便于强化传热等优点，故迄今为止仍以列管式换热器占绝大多数。本章就列管式换热器的工艺设计问题进行介绍。 一、列管式换热器的结构类型 列管式换热器又称管壳式换热器，是一种通用标准换热设备。虽然在换热效率、紧凑性、材料消耗等方面不及新型换热器，但由于其具有结构简单、牢固耐用、适应性强、操作弹性大等优点，故在石化、轻工等行业工业换热设备中仍占主导地位。列管式换热器根据结构特点分为以下几种。 （一）固定管板式换热器 固定管板式换热器结构如图2 -1 所示。其结构特点是两块管板分别焊接于壳体的两端，管束两端固定在管板上，具有结构简单、紧凑，造价低等优点。缺点是：（1 ）除非割开管板壳程无法清洗；（2 ）当壳体与换热管的温差较大时（一般以 5 0 ℃为限），因壳体与换热管的热膨胀性差异导致的温差应力（又称热应力）具有破坏性，需在壳体上设置膨胀节（又称热补偿圈），但壳程压力对膨胀节强度及伸缩均有影响，一般不建议采用。因此，其适用于壳方流体洁净且不易结垢、两流体温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合。 图2-1 固定管板式换热器(立式) 1 －折流挡板；2 －管束；3 －壳体；4 －封头；5 －接管；6 －管板；7 －悬挂式支座 （二）浮头式换热器 浮头式换热器结构如图2-2 所示。其结构特点是换热器一端管板用法兰与壳体固定，另一端管板用一内封头封住管程流体并可在壳体内沿轴向自由伸缩，故称该端为浮头。优点是管束可以从壳体中抽出，便于清洗管间；管束的膨胀不受壳体的约束，因而壳体与管束之间不会产生温差应力，也即具有自热补偿功能。缺点是：结构复杂，浮头密封要求高，用材量大、造价高，故适用于壳体与管束温差较大及管壳方均易结垢的场合。很显然，浮头式换热器的管程数一定为偶数。 图2-2 浮头式换热器 1－壳盖；2－固定管板；3－隔板；4－浮头勾圈法兰；5－浮动管...
