浅论管壳式换热器工艺设计

管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备在很多工业部门大量使用,特别在化工、石油、能源等部门占有主导地位。本文在了解管壳式换热器工作原理的基础上,提出管壳式换热器的工艺设计,同时,进一步阐述了管壳式换热器的工艺设计原理及方法研究。     

化工静设备设计条件常见问题解析

以常见的容器、管壳式换热器为例,介绍了化工静设备设计条件中的常见问题,包括设计压力、介质组分、设备外形尺寸、储罐液位等设计参数,管法兰标准、管口和具体结构,及管壳式换热器换热面积、金属壁温、排管形式、防冲板、排净口设置等方面的问题,并从设备设计的角度作了解析.     

管壳式换热器课程设计应重视流速和压力降的选取

《化工原理》管壳式换热器课程设计往往不重视流体流速和压力降对于换热器的影响,文章通过分析指出其不合理之处,提出合理的管壳式换热器设计步骤,同时对《化工原理》课程设计提出建议。     

管壳式换热器固定管板结构参数的选取

管壳式固定管板换热器具有结构简单、紧凑,承压能力较高,造价低,管程清洗方便,换热管损坏时易于堵管或更换等特点,在化工行业有广泛的应用,其质量好坏直接影响到工业生产的稳定性。结合其特定的设计条件,参照相关标准,阐述了管壳式换热器固定管板结构参数的选取,并以常见的设计案例为例分析了管板结构参数选取时出现的误区,供管壳式换热器固定管板结构参数选取参考。     

管壳式换热器结构设计及其强度计算问题

GB/T 151-2014《热交换器》曾经详细规定国内管壳式换热器的设计,但是相较于经济发达的西方国家,我国在实际设计管壳式换热器的时候仍然会遇到各种各样的问题,经常出现的问题包括没有建立统一的简体应力校核标准、部分折流板缺口问题明显、隔板槽垫片影响严重以及管束重量过高等。这些问题造成设计出来的管壳式换热器质量不能满足消费者的使用需求,因此本文深入探讨了管壳式换热器结构设计及其强度计算问题,希望能够提高管壳式换热器设计质量。     

管壳式换热器失效分析及解决措施

管壳式换热器是石油、化工生产中广泛使用的换热设备,由于结构、使用条件的多样性,在使用过程中可能会发生多种形式的失效。针对管壳式换热器常见的失效形式,分析引起失效的原因,提出预防及解决措施,并为管壳式换热器的设计、制造和使用提出建议。     

优化设计管壳式换热器

通过实际设计应用中存在的问题，对管壳式换热器的结构和设计参数进行了分析，总结出优化设计管壳式换热器的方法。     

管壳式换热器失效分析及解决措施

管壳式换热器是石油、化工生产中广泛使用的换热设备,由于结构、使用条件的多样性,在使用过群中可能会发生多种形式的失效。针对管壳式换热器常见的失效形式,分析引起失效的原因,提出预防及解决措施,并为管壳式换热器的设计、制造和使用提出建议。     

管壳式换热器的工艺设计

管壳式换热器是理论研究水平最高、设计技术最完善、标准化和规范化历史最悠久以及计算机程序软件开发最早的换热设备,在石油、化工生产中应用十分广泛。通过实例简单地介绍了利用HTRI程序进行管壳式换热器工艺设计的过程和方法。     

管壳式换热器管程流动传热特性及其影响因素研究进展

管壳式换热器作为典型的压力容器,因其结构简单、承压能力强、耐高温及稳定性好被广泛应用于化工、能源、冶金及食品行业。随着工业的快速发展及生产力的提高,对管壳式换热器的换热量及换热效率要求也越来越高,研究管壳式换热器流动传热特性及其影响因素对提升其换热效率十分重要。管壳式换热器流体介质经过换热管内的通道称为管程,对管壳式换热器管程的流动传热机理研究进行综述,总结其流动传热机理,分析影响管壳式换热器管程流动传热因素,为其强化流动换热提供理论依据及研究方向。     

管壳式换热器的一种新的性能设计优化思路

结合国内生产企业实际,提出了管壳式换热器性能设计优化计算的一种新思路:(1)明确优化目标和变量,尽可能施加更为明确的约束条件;(2)根据管程流速的范围和换热管的内径,确定单程换热管数的取值范围;(3)按照采用的设计标准,确定壳体内径的取值范围;(4)最后根据壳径预估折流板间距,并按照一定策略迭代计算更新换热管长和折流板数。该思路极大减小了设计优化计算量,并可得到满足各项热力性能指标的换热器结构参数的绝大部分方案,与以往先预估传热系数法和其它智能算法相比,更为简单、直接,需要的信息更少,而得到符合要求的解决方案变得更容易、全面。     

固定管板式换热器管板与换热管的可靠性分析

主要利用ANSYS有限元软件对固定管板式换热器管板与换热管进行应力分析,获得了该结构的应力强度分布图,可知该结构的最大应力强度发生在筒体与管板的连接处,最大应力强度为160.133 MPa。然后在应力分析的基础上,利用ANSYS有限元软件中的蒙特卡罗法对该结构进行可靠性分析,经过分析获得了其在置信度为95%且初值极限状态Z〈0（Z=σs-σmax）,其中σs为材料的屈服强度,σmax为容器在使用过程中出现的最大应力）的情形下的概率平均值为3.264 8%,即说明容器的可靠度为96.735 2%,并绘制了Z在置信度为95%的情形下的分布图和输出结果参数的灵敏度图,通过此次分析证明了该固定管板式换热器管板与换热管结构是安全可靠的。     

焊接对管头与管板间的胀接连接的影响的讨论

为换热器制造开发高质量的换热管与管板的连接技术,利用ANSYS有限元分析软件模拟分析换热管与管板间的连接形式。采用胀焊结合的连接形式时,焊接产生的热应力和胀接产生的残余接触应力之间互有影响。胀接分析过程中根据材料的力学、物理性能,引入材料的几何非线性和接触非线性理论分析[1],采用多线性随动强化准则,计算胀管压力卸除后换热管与管板之间的残余接触应力,得出最高效、最合适的胀接压力。焊接分析过程中利用ANSYS软件进行模拟计算,采用单元生成技术,得出强度焊产生的热应力的影响范围。本方法为换热管与管板接头的结构设计和工艺参数优选提供了理论依据。     

三维管烟气换热器传热特性的实验及模拟研究

通过实验对三维管换热元件与传统H型鳍片管进行测试,研究其传热特性. 结果表明,三维管换热器的总换热系数是H型鳍片管换热器的2?3倍,采用错列布置换热管比顺列布置换热管的阻力大. 修正的气侧对流换热系数关联式更符合实际,计算结果比原式提高约26%,FLUENT软件能很好模拟三维管换热器的实际情况,模拟结果误差较小.     

固定管板式换热器管板的有限元分析

应用ANSYS软件对固定管板式换热器管板进行应力分析,得到管程压力,壳程压力和热载荷三个不同工况组合下管板的应力,并根据JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》对危险截面进行应力强度评定。分析结果表明,管板的强度满足要求,此文的研究方法为同类型换热器安全评估提供了参考。     

三叶孔板换热器热力性能及其影响因素分析

建立了三叶孔板换热器壳程周期性全截面模型,利用商用软件Fluent14.0及RNG k-ε湍流模型对8种不同结构参数的换热器壳程流体流动及传热性能进行数值模拟。分析了支撑板间距、三叶孔孔高、导流筒结构形式等结构参数对三叶孔板换热器传热及阻力性能的影响,并对比不同结构换热器的综合换热性能。结果表明：壳程传热系数与压力梯度都分别随着支撑板间距和开孔高度的增加而减小,且支撑板间距和三叶孔孔高对三叶孔板换热器壳程压降的影响大于其对传热的影响;六边形结构的导流筒换热器换热性能优于圆形导流筒换热器;8种换热器模型中,支撑板间距400mm、三叶孔高3.3mm（模型4-2）的换热器综合性能最好,支撑板间距400mm、三叶孔高1.8mm（模型2-2）的换热器综合性能最差。     

换热管的腐蚀裕量

从换热器的总传热系数及换热管厚度计算两个方面阐述了标准中为什么规定换热管不考虑腐蚀裕量;指出换热管考虑腐蚀裕量的方式与其它受压元件不同;总结了换热管考虑腐蚀裕量的几个方面。     

基于ANSYS换热器非标管板应力评定

为了换热器在运行过程中,管板结构安全。利用ANSYS有限元分析软件,对换热器非标管板在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行了分析,并对其危险截面做了应力评定和强度校核。在对非标管板在不同工作环境、不同危险部位分析与评定合格后,设备才能安全可靠地运行。     

基于Aspen EDR的管壳式换热器的设计

管壳式换热器作为一种高效换热装置在石化领域得到广泛应用,但传统计算方法非常复杂,因此软件设计已逐步代替传统手算方法成为工程设计人员的主要设计手段。本文通过对含氢气、一氧化碳、氮气等气体的合成气冷却器进行设计,探讨了管壳式换热器的选型原则,介绍了Aspen EDR设计软件使用要点,详细阐述了Aspen EDR软件设计和校核管壳式换热器的步骤,着重介绍了气体冷却器设计过程中换热器的参数选取及要点,并对设计过程中碰到的问题及调整优化方法进行了简单介绍。设计结果表明,Aspen EDR软件设计的结果不仅能达到工艺要求,而且计算过程快捷明了,极大简化了手工计算的过程,提高了设计效率。     

固定管板换热器节能计算分析

结合在用固定管板换热器的运行参数，对相同构造的换热器在采用普通无缝钢管作换热管和采用螺旋槽管作换热管的情况下，分别计算换热器的传热系数，并对计算结果进行分析比较，表嚼采用螺旋槽管作换热管所起的强化传热作用对于固定管板换热器产生的节能效果明显，可以为企业带来较好的节能效益。