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固定管板式换热器概要 固定管板式换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或低翅管。其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。
固定管板式换热器特点
固定管板换热器的主要特点
a) 结构结单，制造成本低；
b) 排管数比浮头式、U 形管式换热器要多；
c) 不能抽芯，无法进行机械清洗；
d) 因不能单独更换管束，所以维修成本高。
e) 不适用于大温差的场合。
下面讲解固定管板式换热器结构
管箱结构 管箱的作用是把进入换热器的流体相对均匀地分布到管束的各换热管中，并通过另一端管箱使流体汇集在一起送出换热器。
管箱的7种结构形式如下图
各种观想特点如下
A 型管箱（带法兰平盖的管箱）
A 型管箱可用于单管程和多管程，优点是便于清洗换热器的管程；缺点是管箱盖结构用材较多，
当尺寸较大时，需要锻件，故建议A 型管箱宜用于DN≤900mm 的场合。
B 型管箱
B 型管箱用于单管程和多管程，优点是结构简单，便于制造；缺点是检修和清洗管程的换热管内时，需将管箱上的接管法兰和设备法兰拆开，并取下整体管箱。
C 型管箱
该管箱是多管程换热器的返回管箱。
D 型管箱
该管箱用于单管程换热器的进出口管箱。
E、F、G 型管箱
E、F、G 型管箱是较典型的高压管箱结构，管箱盖板（或人孔盖板）的常见密封结构如下：
· 金属平垫密封；· 八角垫和椭圆垫密封；· 双锥密封。
· 焊接密封：如膜片式密封、欧米伽环式密封。
设计者应根据工程设计条件，选择相应的密封结构。
管箱分成隔板
换热管的排列形式换热管标准的排列形式见图
a） 三角形排列
三角形排列（包括正三角形排列和转角三角形排列）是最为普遍的排列形式，特别是用在壳程介质较清洁，换热管外不需要清洗的固定管板换热器中。
b） 正方形排列
正方形排列一般多用于需对换热管外进行清洗的浮头换热器和U 形管换热器中。
c） 正三角形排列和转角正方形排列
在传热上称为错列，介质流动时可形成湍流，对传热有利。而转角三角形和正方形排列在传热上称为直列，介质流动时有一部分是层流，对传热有不利影响。
因此，对于无相变的换热器，因其传热与介质流动状态关系较大。故宜采用正三角形或转角正方形排列。对于有相变的冷凝器，因为传热与介质的流动关系较小，仅与管壁凝液流动方向的关系较大，一般可采用转角三角形和正方形排列。
由上所述，对于无相变的卧式换热器（加热器 冷却器），其折流板的缺口是水平上下布置，换热管属于正三角形排列。对于有相变的卧式冷凝器，其折流板的缺口是垂直左右布置，换热管属于转角三角形排列。
管 板管板的结构类型
根据管板材料的整体性，管板可分为整体结构管板和复合结构管板
a) 整体管板——系由同一材料制成的管板，如碳钢、低合金钢、或不锈钢等
b) 轧制或爆炸复合而成的复合管板
c) 带堆焊层的复合管板。
建议在以下条件之一时，采用堆焊复合管板：
1）管程设计温度高于400℃。
2) 管程处于临氢环境。如铬钼钢堆焊不锈钢的复合管板，由于不锈钢堆焊层与母材的冶金
结合程度要比轧制或爆炸复合的复合管板更好，所以堆焊层可降低作用到母材的氢分压。
根据管板与管箱、壳体的连接结构，管板可分为：
a) 延长部分兼作法兰的固定管板。
b) 不兼作法兰，且与壳程、管程筒体焊成一体的固定管板。
根据管板的使用功能（用途），管板分为：
a) 固定管板换热器的固定管板；
b) 浮头换热器的固定管板和浮动式管板；
c) U 形管式换热器的固定管板； d) 双管板换热器的双管板； e) 薄管板。
管板与管箱法兰的连接密封结构
管板与管箱法兰的连接密封结构形式是多样的，设计者应依据换热器的操作条件（如压力、温度、介质特性及其腐蚀情况等），选择安全、经济合理连接密封结构。以下是在设计中较常见的连接密封结构
法兰垫片密封结构
固定管板式换热器的固定管板与管箱法兰的连接密封结构
折流板和支持板
常用的折流板和支持板的形状有弓形和圆盘-圆环形两种。此外根据需要还有其它形式的折流板和支持板，如矩形孔圆板和矩形挡板等
a) 弓形折流板
b) 双弓形折流板
c) 三弓形折流板
d) 圆盘—圆环形折流板
e) 竖放矩形折流板
a） 单弓形折流板：是最常采用的一种形式，其形式简单，但压降较大。
1) 上下排列（水平切口）即指物料进口与弓形缺口是成垂直设置的，以造成介质的剧烈扰动来增大传热系数。
2) 左右排列（竖直缺口）是指物料进口与弓形缺口是成平行设置的。多用于卧式冷凝器或蒸发器，便于冷凝液和气体的流动。
3) 转角排列，一般用于换热管正方形排列，可使流体形成湍流，以提高传热效率。
b） 双弓形和三弓形折流板：适用于壳程流量较大的物流，或壳程流体为密度低的低压时，此时压降会有大的下降，而传热系数的下降要小得多；同时这种形式还有利于防止介质流动过程中诱发的振动。
c）圆盘—圆环形折流板：由圆盘和圆环交错排列，介质流动特征是与轴心对称。
d）矩形折流板：矩形折流板可横放，也可竖放，而横放一般用于壳程介质为气相时，竖放用于壳程介质为液相或有冷凝液的场合。这两种形式通常在大直径和大流量情况下采用。
e）支持板：从传热考虑，如壳程不需设置折流板时，但在结构设计上，为避免换热管产生较大的挠度，应设置一定数量的支持板，以增加管子刚性，防止管子振动。而支持板的形式可按折流板选取。
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拉杆和定距管
折流板、支持板的固定一般采用拉杆或拉杆和定距管与管板固定。常用的固定结构有两种，即拉杆定距管结构和点焊结构，
a） 拉杆定距管结构，用于换热管外径大于或等于 19mm 的管束。
b） 拉杆与折流板点焊结构，用于换热管外径小于或等于 14mm 的管束。
拉杆的尺寸
防冲板和导流筒
防冲板和导流筒的用途
a）管程轴向入口处设置防冲板，为减少流体的不均匀分布，防止对换热管端的冲刷。
b）壳程进口管处，设防冲挡板，目的是防止流体对进口处的换热管段表面的直接冲刷和振动。
c）在壳程和管束进出口处设置导流筒，既防止流体对换热管段的冲刷，又可减少流体滞留区（死区），增加换热管的有效换热长度。
旁路挡板
旁路挡板的是防止管束外边缘的旁路发生物料的横向短路，故旁路挡板的方向应与弓形折流板缺边的方向平行（或大致平行），
旁路挡板的结构及尺寸
旁路挡板一般用扁钢制成，厚度可与折流板等厚，其最小厚度应不小于6mm。旁路挡板与换热管之间距离等于或接近换热管之间的小桥宽度.
中间挡管中间挡板
中间挡管
1）中间挡管为两端堵死的管子，挡管与换热管的规格相同。
2）挡管的材料与折流板材料相同。
3）挡管穿过折流板，并点焊在折流板上，挡板各伸出第一块折流板和最后一块折流板50mm。
4）挡管每隔3～4 排换热管设置一根，但不应设置在折流板缺口处
中间挡板
中间挡板常用在最里层管间通道很宽的U 形管束场合，见图5.6–23。
1）中间挡板由扁钢或钢板制作，并与折流板点焊固定，但一般不穿过折流板。
2）中间挡板设置的位置，数量及厚度与旁路挡板相同。
3）挡板的材料与折流板相同或相近。
4）中间挡板与换热管的距离，约等于换热管之间的小桥宽度。
5） 当最里面一层的U 形管倾斜布置使中间通道变窄时，可设挡管，不必设挡板
双壳程结构
在壳程内安装一平行于换热管轴线的矩形平板，即纵向隔板，将壳程一分为二，即双壳程，这种结构可以提高壳程物料流速，改善传热效果，即提高传热系数，从经济角度，一台双壳程换热器比两台单管程换热器便宜
波形膨胀节
在固定管板换热器中，因壳程流体和管程流体之间具有较大温差，而壳体和换热管与管板均为固定连接，在使用中会引起壳体和换热管之间的温度差，造成壳体和换热管产生较大轴向力，为避免壳体和换热管拉伸破坏，换热管失稳，换热管从管板上拉脱，因此，必须在壳体中间设一挠性补偿元件——膨胀节，以降低壳体与换热管的轴向载荷，且可降低热膨胀差所引起的管板应力，从而适当地减薄管板厚度。 换热器设置波形膨胀节的具体条件见5.9.9 条。
换热器用膨胀节的型式
膨胀节的形式较多，按截面的形状，有U 型、Ω形，S 型等，在固定管板式换热器中，采用最多也最普遍的是U 形波形膨胀节。
滑道 对于管束可抽出的换热器，为避免在安装或抽出管束时损坏折流板，因此，对于壳体直径≥325mm且换热管公称长度≥2500mm 时，应在管束下方安装滑道。
滑道的结构有扁钢滑板、滚轮和滑条等型式。
防松支耳和带肩双头螺柱
对于可拆管束的换热器（如U 形管式换热器、浮头式换热器），应在固定管板和设备法兰之间设防松支耳和带肩螺柱
防松支耳的数量按以下规定：
换热器公称直径 DN≤800mm 时，设两个防松支耳。
换热器公称直径 DN≥800mm 时，设四个防松支耳。
防松支耳应均匀对称布置。
明日内容预告化工静设备精讲系列（二）~U型管换热器详解
小七今天固定管板式换热器的内容就讲到这里，因为换热的零部件结构很多都是通用的，明天会把更多的零部件结构完善上来，今天做的这些零部件结构有的不太详细，明天在U型管换热器中统一详细介绍。
