过程设备设计（Ⅱ）教案 6.2.2.2壳程结构6.2.3管板设计（共2学时） (总第11-12学时) 主要内容：(ppt) 板书：（对ppt的补充） 6.2.2.2壳程结构 管壳式换热器的主要机械设计参数（与GB150相 1.壳体：接管、防冲挡板、导流筒 同的内容略去) 2.折流板 (1)工程直径DN(500mm为界) 作用、结构形式、弓形缺口及通液口设置、折流板布置、折流板的固定 (2)工程长度LN(换热管长度) 3.折流杆：作用、特点 (3)换热面积A(计算换热面积、工程换热面积) 4.防短路结构：旁路挡板、挡管（或称假管）、中间挡板 (4)温度（设计温度，元件金属表面温度不得高 5.壳程分程 于材料允许使用温度，同时受管程壳程作用的元件 6.2.3管板设计 应按金属温度确定设计温度) 1.管板设计的基本考虑：GB151《管壳式换热器》 (5)压力（设计压力，计算压力，注意同时受管 2.管板设计思路 程、壳程作用的元件，当元件一侧受真空作用、另 (1)管板弹性分析：(2)危险工况：(3)管板应力校核：(4)管板应力的调整： 一侧为非真空作用时，按最苛刻的压力组合计算) (5)管板设计计算软件 (6)腐蚀裕量的确定原则 3.薄管板设计 (7)焊接接头系数 (8)容器类别的确定 (9)压力试验 互动题目： 作业题（思考题）： 1. 换热器的壳程指流体流经的哪些部分？主要有哪些部件组成？ 折流板的结构形式有哪些？当壳程是气液混合物时折流板应该如何布置？ 3. 在防短路结构设计时，固定管板式与U形管式是否相同？为什么？ 4 在工程上管板的简化模型是什么？考虑了哪些因素？
过程设备设计（Ⅱ）教案 6.2.2.2 壳程结构 6.2.3 管板设计（共 2 学时） （总第 11-12 学时） 主要内容：（ppt） 板书：（对 ppt 的补充） 6.2.2.2 壳程结构 1. 壳体：接管、防冲挡板、导流筒 2. 折流板 作用、结构形式、弓形缺口及通液口设置、折流板布置、折流板的固定 3. 折流杆：作用、特点 4. 防短路结构：旁路挡板、挡管（或称假管）、中间挡板 5. 壳程分程 6.2.3 管板设计 1. 管板设计的基本考虑：GB151《管壳式换热器》 2. 管板设计思路 （1）管板弹性分析；（2）危险工况；（3） 管板应力校核；（4） 管板应力的调整； （5）管板设计计算软件 3. 薄管板设计 管壳式换热器的主要机械设计参数（与 GB150 相 同的内容略去） （1）工程直径 DN（500mm 为界） （2）工程长度 LN（换热管长度） （3）换热面积 A（计算换热面积、工程换热面积） （4）温度（设计温度，元件金属表面温度不得高 于材料允许使用温度，同时受管程壳程作用的元件 应按金属温度确定设计温度） （5）压力（设计压力，计算压力，注意同时受管 程、壳程作用的元件，当元件一侧受真空作用、另 一侧为非真空作用时，按最苛刻的压力组合计算） （6）腐蚀裕量的确定原则 （7）焊接接头系数 （8）容器类别的确定 （9）压力试验 互动题目： 作业题（思考题）： 1. 换热器的壳程指流体流经的哪些部分？主要有哪些部件组成？ 2. 折流板的结构形式有哪些？当壳程是气液混合物时折流板应该如何布置？ 3. 在防短路结构设计时，固定管板式与 U 形管式是否相同？为什么？ 4. 在工程上管板的简化模型是什么？考虑了哪些因素？
过程设备设计（Ⅱ）教案 三维动画光盘（浮头式）6.2.4膨胀节设计6.2.5管束振动和防止6.3传热强化技术(2学时)（总第13-14学时） 主要内容：(ppt) 板书：（对ppt的补充） 三维动画光盘（浮头式），预计15分钟 1.膨胀节设计计算： 6.2.4膨胀节设计 按GB16749《压力容器波形膨胀节》的规定，其计 1.膨胀节的作用（膨胀节的作用、膨胀节的结构形式） 算包括： 2.是否设置膨胀节的判断 (1)应力计算及其校核： 6.2.5管束振动和防止 (2)轴向刚度和轴向位移计算： 1.振动原因：外激振力、流体诱导振动、 (3)平面失稳压力计算： 2.振动防止：改变流速、改变管子固有频率、增设消声板、抑制周期性旋涡、设 (4)疲劳寿命校核（需要时）： 置防冲板或导流筒 (5)外压校核（需要时）. 6.3传热强化技术 2.减小管束振动的方法之一是改变管子的固有频 6.3.1传热强化概述 率。改变固有频率的方法有： Q=F,.:传热强化渠道（增加平均传热温差、扩大换热面积、提高传热系数） (1)减小换热管间跨距： (2)折流板缺口区不布管，使换热管受到所有折 6.3.2扩展表面及内插件强化传热 流板的支承： (1)扩展表面强化传热：(2)槽管：(3)翅片：(4)其他形状换热管：(5)内 (3)在不影响横流速度的情况下，折流板之间增 插件强化传热 设支撑板： 6.3.3壳程强化传热 (4)在换热管二阶振型的节点位置处增设支撑件： 1.改变壳程挡板结构：2.改变管束支承结构 (5)U形弯管段设置支承板或支承条。 互动题目： 作业题（思考题）： 1.看了动画片后请你讲述浮头式换热器的基本结构。 P283:4,6 2.膨胀节的作用是什么？在什么情况下考虑设置膨胀节？ 3. 管束振动的原因是什么？如何防止管束振动？ 4. 换热器为什么要进行传热强化的研究？工程上常采用什么强化传热的方法？
过程设备设计（Ⅱ）教案 三维动画光盘（浮头式）6.2.4 膨胀节设计 6.2.5 管束振动和防止 6.3 传热强化技术（2 学时）（总第 13-14 学时） 主要内容：（ppt） 板书：（对 ppt 的补充） 三维动画光盘（浮头式），预计 15 分钟 6.2.4 膨胀节设计 1. 膨胀节的作用（膨胀节的作用、膨胀节的结构形式） 2. 是否设置膨胀节的判断 6.2.5 管束振动和防止 1. 振动原因：外激振力、流体诱导振动、 2. 振动防止：改变流速、改变管子固有频率、增设消声板、抑制周期性旋涡、设 置防冲板或导流筒 6.3 传热强化技术 6.3.1 传热强化概述 Q KF t = Δ m；传热强化渠道（增加平均传热温差、扩大换热面积、提高传热系数） 6.3.2 扩展表面及内插件强化传热 （1）扩展表面强化传热；（2）槽管；（3）翅片；（4）其他形状换热管；（5）内 插件强化传热 6.3.3 壳程强化传热 1. 改变壳程挡板结构；2. 改变管束支承结构 1. 膨胀节设计计算： 按 GB16749《压力容器波形膨胀节》的规定，其计 算包括： （1）应力计算及其校核； （2）轴向刚度和轴向位移计算； （3）平面失稳压力计算； （4）疲劳寿命校核（需要时）； （5）外压校核（需要时）。 2. 减小管束振动的方法之一是改变管子的固有频 率。改变固有频率的方法有： （1）减小换热管间跨距； （2）折流板缺口区不布管，使换热管受到所有折 流板的支承； （3）在不影响横流速度的情况下，折流板之间增 设支撑板； （4）在换热管二阶振型的节点位置处增设支撑件； （5）U 形弯管段设置支承板或支承条。 互动题目： 作业题（思考题）： 1. 看了动画片后请你讲述浮头式换热器的基本结构。 2. 膨胀节的作用是什么？在什么情况下考虑设置膨胀节？ 3. 管束振动的原因是什么？如何防止管束振动？ 4. 换热器为什么要进行传热强化的研究？工程上常采用什么强化传热的方法？ P283: 4,6