管殼式換熱器分為以下兩種類型。

　　一、硬質(zhì)結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器：這種換熱器又變成固定管板式，一般分為單管程和多管程兩種。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，成本低，適用面廣;缺點(diǎn)是管外無法進(jìn)行機(jī)械清洗。

　　具有溫差補(bǔ)償裝置的管殼式換熱器，可使受熱部位自由膨脹。這種結(jié)構(gòu)形式也可以分為：

　　浮頭式熱交換器：這種熱交換器的管板一端可自由伸縮，稱為“浮頭”。用于管壁及殼壁溫差較大，管束空間清潔頻繁。但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工制造成本也比較高。

　　U形管式換熱器：只有一塊管板，所以在加熱或冷卻時，管子可以自由伸縮。該熱交換器結(jié)構(gòu)簡單，但制造彎管的工作量較大，而且由于需要具有一定的彎管半徑，管板利用率低，難以對管子進(jìn)行機(jī)械清洗，拆換管子也不容易，因此要求管子內(nèi)的流體是干凈的。該換熱器適用于溫差變化大、高溫、高壓等場合。

　　c.填充函數(shù)式換熱器：它有兩種形式，一種是在管板上每根管的端部分別用填充密封，保證管子能自由伸縮，當(dāng)管子數(shù)較少時，才采用這種結(jié)構(gòu)，但管距較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。二是將管端與管殼一端做成浮式結(jié)構(gòu)，在浮動處采用整填函密封，結(jié)構(gòu)簡單，但這種結(jié)構(gòu)在直徑大、壓力高的情況下不易使用。目前很少使用填料式換熱器。

設(shè)計條件審查：

　　一、用戶應(yīng)提供設(shè)計條件(工藝參數(shù))的換熱器設(shè)計：

　　(一)管道和殼程的工作壓力(必須提供)，作為判斷設(shè)備是否上料的條件之一。

　　b管子和殼體的工作溫度(進(jìn)/出)

　　金屬壁溫(按工藝計算(用戶提供))

　　材料的名稱和特性。

　　7)腐蝕容限。

　　程數(shù)。

　　換熱區(qū)域。

　　換熱管規(guī)格，排列方式(三角形或正方形)

　　折流板或支撐板的數(shù)量。

　　隔熱材料和厚度(以確定銘牌座的突出高度)

　?、晖苛希孩?如果用戶有特殊要求，請?zhí)峁┊a(chǎn)品的牌號、顏色。

　　用戶無特殊要求，由設(shè)計者自行選擇。

　　2.若干重點(diǎn)設(shè)計條件。

　　工作壓力：必須提供，作為判斷設(shè)備是否上料的條件之一。

　　材料性質(zhì)：如果用戶不提供材料名稱，則必須提供該材料的毒性等級。

　　由于介質(zhì)的毒性程度與設(shè)備的無損檢測，熱處理，鍛造等有關(guān)。

　　在高級設(shè)備中，也涉及到對設(shè)備的劃分。

　　(a)GB15010.8.2.1(f)圖樣中標(biāo)明有毒性的介質(zhì)有極端危險或有高度危險。

　　百分之百的RT容器。

　　b.10.4.1.3圖樣表明，容器中裝有毒性極高或危險性極高的介質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理(不能采用奧氏體不銹鋼的焊接接頭)

　　(c)鍛件.對于毒性極高或危險性極高的使用介質(zhì)，其鍛件應(yīng)符合Ⅲ或Ⅳ要求。

　　c管道規(guī)格：

　　碳鋼中常見的19×2,25×2.5,32×3,38×5都是碳鋼。

　　不銹φ19×2，φ25×2，φ32×2.5，φ38×2.5。

　　換熱管排布形式：三角形、轉(zhuǎn)角三角形、方形、轉(zhuǎn)角方形。

　　當(dāng)需要機(jī)械清洗換熱管間時，應(yīng)采用正方形布置。

　　確定了基本的設(shè)計參數(shù)。

　　設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、焊接接頭系數(shù)。

　　二、直徑：DN<400，管子采用鋼管。

　　采用鋼板卷制DN≥400的圓筒。

　　十六"鋼管------與用戶協(xié)商采用鋼板卷制。

　　3.布局說明：

　　按換熱管的傳熱面積和規(guī)格布圖，確定換熱管的數(shù)量。

　　如使用者提供布管圖，還應(yīng)檢查布管是否在布管限定圈內(nèi)。

　　★布管原則：

　　在布管限定圓內(nèi)填塞管子;

　　2.多道工序的每道工序數(shù)量應(yīng)盡可能相等。

　　換熱管應(yīng)對稱布置。

　　四、材料。

　　當(dāng)管板本身是凸肩的，并且與圓筒(或封頭)連接時，應(yīng)該使用鍛件。因?yàn)椴捎眠@種結(jié)構(gòu)的管板一般用于壓力較高、易燃、易爆，且毒性程度為極端、高度危害的場合，對管板要求高，管板厚度也較厚。為了避免凸肩部位產(chǎn)生加渣分層現(xiàn)象，改善凸肩部位纖維受力的狀況，減少加工量，節(jié)省材料，采用凸肩與管板直接鍛造的整體鍛造件制造管板。

　　五、熱交換器與管板的連接。

　　管與管板之間的連接是管殼式換熱器設(shè)計中的重要結(jié)構(gòu)部分。不但要處理大量的工作，而且要使各接頭處于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，確保介質(zhì)不漏水，并能承受介質(zhì)壓力。

　　管與管板之間的連接方式主要有以下三種：a脹接;b焊接;c膨脹焊。

　　膨脹管與管殼之間的介質(zhì)泄漏不會造成不良后果的情況下，尤其適用于材料可焊性差的情況(如碳鋼換熱管)和工廠中的超負(fù)荷工作。焊接時膨脹端處于塑性變形狀態(tài)，存在殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力隨溫度升高而消失;

　　如此使得管道端部的密封性和粘結(jié)強(qiáng)度的作用降低，因此脹接結(jié)構(gòu)受壓力和溫度的限制，一般適用于設(shè)計壓力≤4Mpa，設(shè)計溫度≤300度，且在使用過程中不會產(chǎn)生劇烈的振動，溫度變化過大，不會產(chǎn)生明顯的應(yīng)力腐蝕;

　　本實(shí)用新型生產(chǎn)簡單，效率高，連接可靠。由于焊管對管板具有良好的增將作用，而且還具有可降低管孔加工要求、節(jié)省加工工時、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)優(yōu)先采用。

　　另外，當(dāng)介質(zhì)毒性很大，且介質(zhì)與空氣混合容易發(fā)生爆炸，有放射性的介質(zhì)或管內(nèi)、管外的材料混合將產(chǎn)生不良影響時，為保證接頭的密封性，也常采用焊接的方法。這種焊接方法雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但卻不能完全避免“縫隙腐蝕”和焊接節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力腐蝕，而且很難在薄壁管和厚壁管板之間獲得可靠的焊接。

　　雖然較膨脹的焊接方法可以使溫度更高，但由于高溫循環(huán)應(yīng)力的作用，焊口極易出現(xiàn)疲勞裂紋，列管與管孔之間存在間隙，受腐蝕介質(zhì)的侵蝕，列管與管孔之間會加速接頭的損壞。

　　由此產(chǎn)生了焊接與脹接同時進(jìn)行的方法。這不僅可以改善接頭的抗疲勞性能，而且還可以減少縫隙腐蝕，因此它比單一的焊接方式的使用壽命要長。焊接與脹接并用在什么場合下適用，目前還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

　　當(dāng)溫度較低、壓力較高或介質(zhì)極易泄漏時，通常采用強(qiáng)度膨脹加密封焊(密封焊是指僅靠防止泄漏而不保證強(qiáng)度的焊接)。如果壓力和溫度都很高，則采用強(qiáng)度焊加膨脹法，(強(qiáng)度焊是一種即使焊縫比較緊，也能保證接頭具有較大的拉脫力的焊接，通常是指焊縫強(qiáng)度等于管軸向負(fù)荷強(qiáng)度的焊接)。

　　膨脹的作用主要是消除焊縫間隙腐蝕，提高焊縫抗疲勞性能。特殊結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)(GB/T151)中已有規(guī)定，這里不再詳細(xì)說明。

　　對管孔表面粗糙度要求：

　　在換熱管與管板焊接連接時，管的表面粗糙度值Ra不大于35uM。

　　當(dāng)單一換熱管與管板接合時，當(dāng)管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5uM時，當(dāng)管孔表面不應(yīng)有任何影響脹接緊密性的缺陷，例如縱向或螺紋刻痕貫穿。

　　第四，設(shè)計計算。

　　1.殼體壁厚的計算(包括管箱短節(jié)、封頭、殼程筒體的壁厚計算)，管、殼程序筒體的壁厚應(yīng)符合GB151的小壁厚要求，碳素鋼和低合金鋼的小壁厚應(yīng)按腐蝕余量C2=1mm計算，在C2大于1mm時，殼體的小壁厚應(yīng)相應(yīng)增加。

　　開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。

　　對筒體采用鋼制管理時，建議采用整體加固法(增加筒體壁厚或采用厚壁管);對較厚的管箱開大孔時，應(yīng)考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益。

　　無需單獨(dú)補(bǔ)強(qiáng)就能滿足的幾個要求：

　?、谠O(shè)計壓力≤2.5Mpa。

　　2相鄰兩個孔的中心距不得小于兩個孔直徑和和的兩倍。

　?、酃茏庸Q直徑≤89mm。

　?、苄”诤駪?yīng)符合表8-1(1mm的接管腐蝕裕量)的要求。

　　三、法蘭。

　　裝備法蘭采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭時應(yīng)注意法蘭與墊片、緊固件相匹配，否則法蘭應(yīng)作計算。例如，標(biāo)準(zhǔn)中甲型平焊法蘭所配的墊片是非金屬軟墊片，而卷繞墊片則是法蘭所需的。

　　四、管板。

　　有一些問題需要注意：

　?、俟馨逶O(shè)計溫度：按照GB150和GB/T151的規(guī)定，管子內(nèi)的金屬溫度應(yīng)為不低于管件金屬溫度。