管壳式换热器的常见问题
管壳式换热器标准的一些常见问题
换热器-1 GB151-1999管壳式换热器的适用范围是什么？
答：1．适用于固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式换热器。
2．适用的参数为：
公称直径DN ≤2600mm；
公称压力PN ≤35MPa；
且公称直径（mm）和公称压力（MPa）的乘积不大于1.75×104。
换热器-2 对于管、壳程设计压力均为内压的管壳式换热器，其受压元件在什么情况下可按压差设计？还应考虑什么问题？
答：对于同时受管、壳程内压作用的元件，仅在能保证管、壳程同时升、降压时，才可以按压差设计。压差的取值还应考虑在压力试验过程中可能出现的最大压差值，同时设计者应提出压力试验的步进程序。
换热器-3 试述管壳式换热器中管、壳程设计温度与管壁、壳壁温度的差异及作用。
答：管、壳程设计温度分别为管程管箱和壳程壳体的设计温度，是对应于管、壳程设计压力分别设定的管、壳程受压元件金属温度（沿元件金属横截面的温度平均值）的最高值或最低值。用于确定元件材料的许用应力。
管壁、壳壁温度分别为沿长度平均的换热管、壳程圆筒金属温度，分别是传热过程中形成的换热管、壳程圆筒金属温度沿长度方向的平均值。用于计算壳程圆筒与换热管的热膨胀差在管板、换热管和壳程圆筒中引起的应力。
这两组温度不仅定义、性质和作用不同，而且数值上也会有较大差异，因此，在计算时一定要注意，不可混用。
换热器-4 管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度如何确定？
答：管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度可按金属温度确定，也可取较高侧的设计温度。
换热器-5 管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则是什么？
答：管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则：
a）管板、浮头法兰、球冠形封头和钩圈两面均应考虑腐蚀裕量；
b）平盖、凸形封头、管箱和圆筒的内表面应考虑腐蚀裕量；
c）管板和平盖上开槽时，可把高出隔板槽底面的金属作为腐蚀裕量，但当腐蚀裕量大于槽深时，还应加上两者的差值；
d）压力容器法兰和管法兰的内直径面上应考虑腐蚀裕量；
e）换热管不考虑腐蚀裕量；
f）拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件，一般不考虑腐蚀裕量。
换热器-6 对于无法进行无损检测的钢制固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，其焊接接头系数如何选取？
答：对于无法进行无损检测的钢制固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，当采用氩弧焊打底或沿焊接接头根部全长有紧贴基本金属的垫板时，其焊接接头系数φ＝0.6。
换热器-7 用于制造管板、平盖、法兰的钢锻件，其级别应不低于几级？
答：用于制造管板、平盖、法兰的钢锻件，其级别不得低于JB4726和JB4728规定的Ⅱ级。
换热器-8 在管板选材中，何时采用锻件？
答：a）管板本身具有凸肩并与圆筒（或封头）对接连接时，应采用锻件[如GB151-1999附录G中图G1（d）、（e）和图G2（b）、（c）、（d）、（f）]。
b）厚度大于60mm的管板，宜采用锻件。
换热器-9 符合GB151-1999附录C的奥氏体不锈钢焊接钢管用作换热管时，其适用范围如何？
答：其适用范围为：
a）不得用于极度危害介质的工况；
b）设计压力不大于6.4MPa；
c）使用温度与相应钢号的无缝管相同。
换热器-10 管壳式换热器的接管（或接口）设计与一般容器相比有什么特殊要求？
答：a）接管宜与壳体内表面平齐；
b）接管应尽量沿换热器的径向或轴向设置；
c）设计温度高于或等于300℃时，应采用对焊法兰；
d）必要时应设置温度计接口、压力计接口及液面计接口；
e）对于不能利用接管（或接口）进行放气和排液的换热器，应在管程和壳程的最高点设置放气口，最低点设置排液口，其最小公称直径为20mm；
f）立式换热器可设置溢流口。
换热器-11 管壳式换热器整体管板的有效厚度如何确定？
答：整体管板的有效厚度等于管程分程隔板槽底部的管板厚度减去下列二者厚度之和：
a）管程腐蚀裕量超出管程隔板槽深度的部分；
b）壳程腐蚀裕量与管板在壳程侧的结构开槽深度二者中的较大值。
换热器-12 管壳式换热器复合管板的有效厚度如何确定？
答：复层与基层的结合要求符合GB151-1999中4.3.2.3条规定的复合管板，其复层厚度可计入复合管板的有效厚度中。当复层材料的强度低于基层材料时，应以复层当量厚度计入复合管板的有效厚度中，复层当量厚度按下式计算：
式中：──复层当量厚度，mm；
──设计温度下基层材料的许用应力，MPa；
──设计温度下复层材料的许用应力，MPa；
──复层最薄处的厚度，mm。
换热器-13 GB151-1999中对管板最小厚度是如何规定的？
答：1．管板与换热管采用胀接连接时，管板的最小厚度（不包括腐蚀裕量）按如下规定：a）用于易燃、易爆及有毒介质等严格场合时，管板的最小厚度应不小于换热管的外径（d o）；b）用于一般场合时，管板的最小厚度应符合如下要求：
d o≤25时≥0.75d o
25＜d o＜50时≥0.70d o
d o≥50时≥0.65d o
2．管板与换热管采用焊接连接时，管板的最小厚度应满足结构设计和制造的要求，且不小于12mm。
3．复合管板复层最小厚度及相应要求：
a）管板与换热管焊接连接的复合管板，其复层的厚度应不小于3mm。对有耐腐蚀要求的复层，还应保证距复层表面深度不小于2mm的复层化学成分和金相组织符合复层材料标准的要求；
b）采用账接连接的复合管板，其复层最小厚度应不小于10mm，并应保证距复层表面深度不小于8mm的复层化学成分和金相组织符合复层材料标准的要求。
换热器-14 对多管程管壳式换热器，分程设计时应考虑什么？
答：分程设计时应考虑：
a）应尽可能使各管程的换热管数大致相等。
b）分层隔板槽形状简单，密封面长度较短。
换热器-15 管壳式换热器管箱的最小内侧深度如何确定？
答：管壳式换热器管箱的最小内侧深度按下列要求确定：
a）轴向开口的单管程管箱，开口中心处的最小深度应不小于接管内直径的1/3；
b）多程管箱的内侧深度应保证两程之间的最小流通面积不小于每程换热管流通面积的1.3倍；当操作允许时，也可等于每程换热管的流通面积。
换热器-16 管壳式换热器管板与换热管的连接型式主要有哪几种？
答：管壳式换热器管板与换热管的连接主要有焊接、胀接、胀焊并用等型式。
换热器-17 管壳式换热器换热管与管板之间采用强度胀接的适用范围和要求如何？
答：1．适用范围：
a）设计压力小于等于4MPa；
b）设计温度小于等于300℃；
c）操作中无剧烈的振动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。
2．一般要求：
a）换热管材料的硬度值一般须低于管板材料的硬度值；
b）有应力腐蚀时，不应采用管端局部退火的方式来降低换热管的硬度。
换热器-18 管壳式换热器在什么情况下管板与换热管之间的连接应胀焊并用？
答：在下列情况下管板与换热管之间的连接应胀焊并用：
1．密封性能要求较高的场合；
2．承受振动或疲劳载荷的场合。
3．有间隙腐蚀的场合；
4．采用复合管板的场合。
换热器-19 管板与壳程圆筒、管箱圆筒之间的连接方式有几种？
答：有a、b、c、d、e、f型六种。如下图：
a型：管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接；
b型：管板直接与壳程圆筒和管箱圆筒形成整体结构；
c型：管板与壳程圆筒连为整体，其延长部分形成凸缘被夹持在活套环与管箱法兰之间；
d型：管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分形成凸缘被夹持在活套环与壳体法兰之间；
e型：管板与壳程圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与管箱法兰用螺柱、垫片连接；
f型：管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与壳体法兰用螺柱、垫片连接。
换热器-20 在什么情况下固定管板式换热器的壳程圆筒需设置膨胀节？
答：在固定式管板的计算中按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力、换热管的轴向应力、换热管与管板之间的拉脱力q中，有一个不能满足强度(或稳定)条件时，就需要设置膨胀节。在固定式管板强度校核计算中，当管板厚度确定之后，不设膨胀节时，有时管板强度不够，设膨胀节后，管板厚度可能就满足要求。此时，也可设置膨胀节以减薄管板，但要从材料消耗、制造难易、安全及经济效果等综合评估而定。
换热器-21 管壳式换热器管板的延长部分兼作法兰时，法兰部分对管板有什么影响？
答：当管板兼作法兰时，法兰力矩不仅作用于法兰上，还会延伸作用于管板上，对管板来说，增加了一个附加力矩。因此计算管板时，除考虑壳程、管程设计压力的“当量压力”及管子与壳体不同热膨胀引起的“当量压力”外，还需要计入由于法兰力距引起的管板应力。
由于法兰力矩在管板中引起的附加力矩，使管板计算趋于复杂化，管板厚度取决于其危险组合。
对延长部分兼作法兰的管板，法兰和管板应分别设计，且法兰厚度可以和管板厚度不同。
换热器-22 管壳式换热器中常用的折流板和支持板的形式有几种？
答：在管壳式换热器中，常用的折流板和支持板的形式有弓形和圆盘－圆环形两种。弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形三种。
换热器-23 管壳式换热器中折流板的布置应遵循什么原则？
答：在管壳式换热器中，折流板的布置原则为：1．折流板的布置必须符合工艺设计条件的要求。特别是对折流板的形式、折流板的间距、靠近壳程物料进出口的折流板位置等必须尽可能满足工艺设计条件。
2．在工艺设计条件没有特别要求的情况下，折流板一般应按等间距布置，管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口接管。
3．卧式换热器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置，若气体中含有少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口；若液体中含有少量气体时，则应在缺口朝下的折流板的最高处开通气口。
4．卧式换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气、液相共存或液体中含有固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口。
换热器-24 管壳式换热器中折流板的最小间距为多少？
答：在管壳式换热器中，折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm；特殊情况下也可取较小的间距。
换热器-25 在什么情况下，管壳式换热器应设置支持板？
答：当换热器不需设置折流板，但换热管无支撑跨距超过GB151规定的最大无支撑跨距时，
则应设置支持板，用来支撑换热管，以防止换热管产生过大的挠度。
浮头式换热器浮头端宜设置加厚环板的支持板。
换热器-26 在什么情况下，管壳式换热器管程及壳程的介质进口处应设置防冲板？
答：1．管程设置防冲板的条件：
当管程采用轴向入口接管或换热管内流体流速超过3m/s时，应设置防冲板，以减少流体的不均匀分布和对换热管端的冲蚀
2．壳程设置防冲板的条件：
①当壳程进口管流体的值（ρ—流体密度，kg/m3；υ—流体流速，m/s）为下列数值时，应在壳程进口处设置防冲板：
a）非腐蚀、非磨蚀性的单相流体：＞2230kg/（m?s2）者；
b）其它液体，包括沸点下的液体：＞740kg/（m?s2）者。
②有腐蚀或有磨蚀的气体、蒸汽及汽液混合物，应设置防冲板。
换热器-27 在什么情况下，管壳式换热器壳程进出口处应设置导流筒？
答：当壳程进出口距管板较远，流体停滞区过大时，应设置导流筒，以减小流体停滞区，增加换热管的有效换热长度。
换热器-28 管壳式换热器壳程进口处的防冲板表面距圆筒内壁的距离与防冲板的直径或边长各为多少？
答：防冲板外表面到圆筒内壁的距离，应不小于接管外径的1/4。
防冲板的直径或边长，应大于接管外径50mm。
换热器-29 管壳式换热器壳程进出口处的导流筒有几种形式，其结构尺寸在设计中应如何考虑？
答：一般有内导流筒和外导流筒两种形式。
a）内导流筒导流筒外表面到壳体圆筒内壁的距离宜不小于接管外径的1/3；导流筒端部至管板的距离，应使该处的流通面积不小于导流筒的外侧流通面积。
b）外导流筒内衬筒内表面到外导流筒的内表面间距为：
接管外径d ≤200mm时，间距不小于50mm；
d ＞200mm时，间距不小于75mm。
立式外导流换热器，应在内衬筒下端开泪孔。
换热器-30 管壳式换热器双壳程结构的纵向隔板的设计中，应考虑些什么问题？
答：在管壳式换热器中，双壳程结构的纵向隔板的设计应考虑以下几点：
1．纵向隔板的最小厚度为6mm。当壳程压力降较大时，隔板应适当加厚。
2．纵向隔板与管板的连接可采用焊接或可拆卸连接。纵向隔板回流端的改向流通面积应大于折流板的缺口面积。
3．需要抽出管束的换热器，应在隔板的两侧与壳体的间隙处设置二壳程之间的密封结构。固定管板式换热器的纵向隔板可直接与圆筒焊接或插入导向槽中。
换热器-31 填料函式换热器，不适用于什么介质？
答：填料函式换热器不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质。
换热器-32 填料函式换热器的结构型式有哪几种？收集泄漏的介质时应选用哪种型式？答：填料函式换热器的结构型式有外填料函浮头式、单填料函滑动管板式和双填料函滑动管板式三种。收集泄漏的介质时应选用双填料函滑动管板结构型式。
换热器-33 填料函式换热器的填料可以采用哪几种？
答：填料函式换热器的填料应根据管、壳程介质、操作温度、操作压力等确定，可以采用油浸石棉填料、橡胶石棉填料、聚四氟乙烯浸石棉填料和柔性石墨填料。
换热器-34 重叠式换热器的支座设计，应考虑什么要求？
答：重叠式换热器的支座设计，应考虑以下要求：
(1)重叠式换热器之间的支座应设置调整高度用的垫板；
(2)重叠式换热器之间的支座底板到设备中心线的距离应比接管法兰密封面到设备中心线的距离至少小5mm；
(3)重叠式换热器支座除按JB/T4712选用外，必要时应对支座和壳体进行校核；
(4)当重叠换热器质量较大时，可增设一组重叠支座。
换热器-35 管壳式换热器的管箱、浮头盖在什么情况下应在施焊后作消除应力的热处理？设备法兰密封面应在何时加工？
答：a）碳钢、低合金钢的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，应在施焊后作消除应力的热处理，设备法兰密封面应在热处理后加工。
b）除图样另有规定外，奥氏体不锈钢制管箱、浮头盖可不进行热处理[注]。
[注]对变形有较高要求时，可以进行低温（t＜427℃）或不需考虑防止材料敏化导致的晶间腐蚀时进行高温（t＞427℃）消除应力热处理。但其消除应力的效果低于碳钢和低合金钢。当有较高抗腐蚀要求或在高温下使用时，应保持奥氏体，防止敏化且防止管箱、浮头盖变形。因此，可进行固溶处理（恢复奥氏体），由此所形成的残余应力以及焊接管箱时所形成的残余应力，可由低温退火来消除，然后再进行设备法兰密封面的加工。
换热器-36 设计有抗应力腐蚀要求的管壳式换热器时应如何处理？
答：1．对管壳式换热器壳程圆筒、管箱及换热管的处理方法为：
a）进行消除局部应力（焊接残余应力、冷作产生的应力等）热处理；
b）采用耐应力腐蚀的材料；
c）避免产生过高的拉应力。
2．对换热管与管板之间的连接接头采用焊接，不能采用胀接。胀接会引起大的局部应力，对于易引起加工硬化的材料更甚，这个应力如被消除，则胀接也就失去意义，故对具有应力腐蚀的场合，连接接头不能采用胀接；焊接连接虽也会引起局部应力，但由于管壁薄，拘束度低，此局部应力不会太大，故一般不作消除应力热处理。
换热器-37 与一般容器相比，设计者提出管壳式换热器压力试验要求时应作哪些特殊考虑？答：1.按压差设计的换热器应提出压力试验时升压和降压的具体要求。
2.对于管程和壳程设计压力之一为负压的换热器，其正压侧的试验压力应取为按正压侧设计压力确定的试验压力与负压侧设计压力的绝对值之和。
3.对于管程设计压力大于壳程设计压力的换热器，应对换热管与管板连接接头的试验方法和试验压力提出详细要求。
4.确定试验压力后，除对圆筒进行试验压力下的应力校核外，还要对封头进行校核。
换热器-38 固定管板式换热器压力试验顺序如何？
答：固定管板式换热器压力试验顺序：
a）壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头；
b）管程试压。
换热器-39 浮头式换热器压力试验顺序如何？
答：浮头式换热器压力试验顺序：
(1)用试验压环和浮头专用试压工具进行换热管与管板连接接头试压；
(2)管程试压；
(3)壳程试压。
换热器-40 釜式重沸器因管束型式不同其压力试验顺序有什么不同？
答：釜式重沸器的管束型式有U形管束和浮头式管束。
当管束为U形管束时，其压力试验顺序为：
(1)用试验压环进行壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头；
(2)管程试压。
当管束为浮头式管束时，其压力试验顺序为：
(1)用试验压环和浮头专用试压工具，以及管头试压专用壳体进行换热管与管板连接接头试压；
(2)管程试压；
(3)壳程试压。
换热器-41对于管程设计压力大于壳程设计压力的管壳式换热器，设计者应对换热管与管板连接接头提出怎样的试验方法和要求？
答：对于管程设计压力大于壳程设计压力的管壳式换热器，为了检查换热管与管板连接接头的严密性，可根据实际情况提出下列试验方法和要求：
1．提高壳程试验压力等于管程试验压力，此时必须校核壳程圆筒、接管、法兰在该试验压力下的应力，并能满足压力试验时的强度要求。
2．若经上述校核不能满足压力试验时的强度要求时，则壳程按本腔试验压力试压后，再：①以1.0倍壳程设计压力的含氨体积浓度约为1%的压缩空气进行氨渗漏试验；②对有特殊要求的换热器，如高压换热器等可用低压纯氨进行试漏或采用卤素检漏等方法试验。
换热器-42 除一般容器要求的情况外，什么情况下的管壳式换热器应进行气密性试验？答：当管壳式换热器管、壳程介质互漏会产生严重危害时，应在压力试验合格后进行气密性试验。
换热器-43 设计温度低于-40℃时，换热器的垫片应如何选用？
答：设计温度低于-40℃时的垫片应采用奥氏体不锈钢、铜、铝包的金属包垫片或用上述金属带制成的缠绕式垫片、金属垫。
换热器-44 GB151标准中换热器壳体最小厚度由哪些因素决定？
答：换热器壳体最小厚度的确定主要是考虑使壳体具有足够的刚性，减小变形，以利于管板和管束的安装。尤其是浮头式和U形管式换热器的壳体，因无管板的支持作用又需要拆卸，
故保证一定的厚度更为必要。此外对在叠摞状态使用的卧式换热器，其鞍座及接管都会对壳程圆筒产生较大的局部应力，为此也须适当增加壳体的最小厚度。适当增大壳程圆筒的最小厚度，也有利于对管程设计压力较高的换热器在壳程进行管接头的泄漏试验。
管壳式换热器停工检修要求
管壳式换热器停工检修要求 兰州石化公司 一、总则 1 主题内容与适用范围 1.1 本要求规定了换热设备的检修内容、检修与质量标准、试验与验收。 1.2 本要求适用于操作压力在35MPa以下的石油化工钢制固定管板式、浮头式Ｕ形管式、螺纹锁紧环式等管壳式换热器及釜式重沸器。若有特殊要求的换热器应遵循其特殊的维护检修规程。 1.3 受压元件的检修遵照SHS 01004-2004《压力容器维护检修规程》。 2 编写修订依据 GB 151钢制管壳式换热器 国务院令（373）号《特种设备安全监察条例》 质技监局颁布TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 质技监局颁布TSG D0001-2009 《压力管道安全技术监察规程--工业管道》 HGJ 229-91 工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范 二、检修内容 1 检修内容 1.1 抽芯、清扫管束和壳体。 1.2 进行管束焊口、胀口处理及单管更换。 1.3 检查修理管箱及内附件、浮头盖、钩圈、外头盖、接管等及其密封面，更换垫片并试压。
1.4 更换部分螺栓、螺母。 1.5 壳体保温修补及防腐。 1.6更换管束或壳体。 三、检修与质量标准 1 检修前准备 1.1 掌握运行情况，备齐必要的图纸资料。 1.2 准备好必要的检修工具及试验胎具、卡具等。 1.3 内部介质置换清扫干净，符合安全检修条件。 2 检查内容 2.1 宏观检查壳体、管束及构件腐蚀、裂纹、变形等。必要时管板采用表面检测，固定管板换热器管子采用涡流检测抽查或抽管检查。 2.2 检查防腐层有无老化、脱落。 2.3 检查衬里腐蚀、鼓包、褶折和裂纹。 2.4 检查密封面、密封垫。 2.5 检查紧固件的损伤情况。对高压螺栓、螺母应逐个清洗检查，8.8级及以上的螺栓应进行无损探伤抽检。 2.6 检查基础有无下沉、倾斜、破损、裂纹，及其他地脚螺栓、垫铁等有无松动、损坏。2.7 腐蚀检查 由专业单位对冷换设备进行腐蚀检查，主要检查管板、管箱、换热管、折流板、壳体、防冲扳、小浮头螺栓、接管及联接法兰等。 检查重点： （a）易发生冲蚀、汽蚀的管程热流入口的管端、易发生缝隙腐蚀的壳程管板和易发生冲蚀的壳程入口和出口； （b）容易产生坑蚀和缝隙腐蚀、应力腐蚀的靠近入口侧管板的换热管管段； （c）介质流向改变部位，如换热设备的入口处、防冲挡板、折流板处的壳体及套管换热器的U型弯头等； （d）对壳体应检查应力集中处是否产生裂纹； （e）换热管壁厚抽查；浮头式、Ｕ形管式、螺纹锁紧环式按照管子数量5%，每根管子3-5个点抽查，固定管板式根据设备腐蚀情况可考虑按照管子数量1%且每程不少于一根进行抽管检查。 （f）外观检查空冷管束翅片结垢和变形脱落情况，构架、风筒的腐蚀情况，叶片的裂纹；（g）空冷器管束的管外测厚抽查（可拆去部分翅片），管内可采用内窥镜检查、内管涡流探伤或管内喷水型探头超声波探伤； （h）空冷器重点检查正对集合管入口附近的换热管管端的冲刷腐蚀和集合管尾端的几排换热管的垢下腐蚀。 （i）高压临氢、有硫化氢或氯离子应力腐蚀的管板应做表面无损检测。 3 检修与质量标准 3.1 在换热器管束抽芯、装芯、运输和吊装作业中，不得用裸露的钢丝绳直接捆绑。移动和起吊管束时，应将管束放置在专用的支承结构上，以避免损伤换热管。 3.2 管束内、外表面结垢应清理干净。 3.3 管箱、浮头有隔板时，其垫片应整体加工，不得有影响密封的缺陷。 3.4 管束堵漏，在同一管程内，堵管数一般不超过其总数的10%。在工艺指标允许范围内，可以适当增加堵管数。 3.5 所用零部件应符合有关技术要求，具有材质合格证。
化工原理课程设计管壳式换热器汇总
化工原理课程设计管壳式换热器汇总 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
设计一台换热器 目录 化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格 1. 流体流动途径的确定 2. 物性参数及其选型 3. 计算热负荷及冷却水流量 4. 计算两流体的平均温度差 5. 初选换热器的规格 工艺计算 1. 核算总传热系数 2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献 化工原理课程设计任务书 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于50kPa。 4、每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 99000吨/年苯 五、设计要求： 1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。 3、设计结果概要或设计结果一览表。 4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5、对本设计的评述及有关问题的讨论。 1.设计概述 热量传递的概念与意义 1.热量传递的概念 热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 2. 化学工业与热传递的关系 化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为
管壳式换热器 GB151讲义
管壳式换热器 GB151-1999 一.适用范围 1.型式 固定——P t 、P S 大，△t 小 浮头、U 形——P t 大，△t 大 * 一般不用于MPa P D 5.2>，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。 结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式（径向双道） 2.参数 41075.1,35,2600X PN DN MPa P mm D N N ≤?≤≤。参数超出时参照执行。 D N :板卷按内径，管制按外径。 3.管束精度等级——仅对CS ，LAS 冷拔换热管 Ⅰ级——采用较高级，高级精度（通常用于无相变和易产生振动的场合） Ⅱ级——采用普通级精度 （通常用于再沸，冷凝和无振动场合） 不同精度等级管束在换热器设计中涉及管板管孔，折流板管孔的加工公差。 GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。 4.不适用范围 受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准（制冷、造纸等）P D ＜0.1MPa 或真空度＜0.02MPa
+ 二．引用标准 1.压力容器安全技术监察规程——监察范围，类别划分*等 *按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。 *壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。 2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料及许用应力、 各受压元件的结构和强度计算。 3.有关材料标准。管材、板材、锻件等 4.有关零部件标准。封头、法兰（容器法兰、管法兰）紧固件、垫片、膨胀 节、支座等 三．设计参数 1.有关定义同GB150 2.设计压力Mpa 分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合（一侧为零或真空）。 管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1）自换热 2）P t P s 均较高，操作又能绝对保证同时升降压。 3．设计温度℃ 0℃以上，设计温度≥最高金属温度。 0℃以下，设计温度≤最低金属温度。 （一般可参照HG20580《设计基础》）
13 管壳式换热器检修规程
管壳式换热器检修技术规程 1. 总则 本规程适用于净化车间的管壳式换热器的检验与检修。 2. 净化现有管壳式换热器的技术性能参数及结构参数。 2.1 中温换热器 管程壳程 工作压力：2.25Mpa 2.25Mpa 设计压力：2.5Mpa 2.5Mpa 工作温度：170/255℃ 265/205℃ 设计温度：170/260℃ 410/210℃ 工作介质：半水煤气变换气 压力试验：3.56Mpa 4.0Mpa 换热面积：647m2 筒体厚度：25/14 材质：OCr18Ni10Ti OCr18Ni10Ti 规格：Dg1200×14/1400×25 Φ19×2 2.2 二段换热器 前段后段 管程壳程管程壳程 设计压力 MPa 2.2 2.2 2.2 2.2 工作温度℃ 250～300 483～462 200～250 462～415 介质二次碱洗气变换气一次碱洗气变换气换热面积m2 65 65 （按管子外径计） 水压试验压力（壳、管程）3.3MPa 筒体规格：Dg1000×20/Dg800×16 Dg1000×20/Dg800×16 筒体材质：12CrMo 12CMro 封头规格：Dg800×16 Dg800×16 封头材质：12CrMo 12CrMo 列管规格：Φ25×2.5 Φ25×2.5 列管数量：U型1163根 U型1163根 设备总高：3331mm 5551mm 2.3 变换气煮沸器 管程壳程 操作压力 Mpa 0.04 2.2 操作温度C 110 155～120 工作介质碳酸钾溶液变换气（饱和） 换热面积（按管子外径计算）：453m2 水压试验压力：2.7Mpa 筒体规格：Dg1300×（16+2）/Dg1100×（14+2）（图标） 筒体材质：复合钢板主体20g＋1Cr18Ni9Ti（图标） 列管规格：Φ25×2 列管材质：1Cr18Ni9Ti
管壳式换热器的有效设计外文翻译
武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)外文资料翻译 原文题目：Effectively Design Shell-and-Tube Heat Exchangers 原文来源：Chemical Engineering Progress February 1998 文章译名：管壳式换热器的优化设计 姓名：xxx 学号：62021703xx 指导教师(职称)：王成刚（副教授） 专业：过程装备与控制工程 班级：03班 所在学院：机电学部
管壳式换热器的优化设计 为了充分利用换热器设计软件，我们需要了解管壳式换热器的分类、换热器组件、换热管布局、挡板、压降和平均温差。 管壳式换热器的热设计是通过复杂的计算机软件完成的。然而，为了有效使用该软件，需要很好地了解换热器设计的基本原则。 本文介绍了传热设计的基础，涵盖的主题有：管壳式换热器组件、管壳式换热器的结构和使用范围、传热设计所需的数据、管程设计、壳程设计、换热管布局、挡板、壳程压降和平均温差。关于换热器管程和壳程的热传导和压力降的基本方程已众所周知。在这里，我们将专注于换热器优化设计中的相关应用。后续文章是关于管壳式换热器设计的前沿课题，例如管程和壳程流体的分配、多壳程的使用、重复设计以及浪费等预计将在下一期介绍。 管壳式换热器组件 至关重要的是，设计者对管壳式换热器功能有良好的工作特性的认知，以及它们如何影响换热设计。管壳式换热器的主要组成部分有：壳体 封头 换热管 管箱 管箱盖 管板 折流板 接管 其他组成部分包括拉杆和定距管、隔板、防冲挡板、纵向挡板、密封圈、支座和地基等。 管式换热器制造商协会标准详细介绍了这些不同的组成部分。 管壳式换热器可分为三个部分：前端封头、壳体和后端封头。图1举例了各种结构可能的命名。换热器用字母编码描述三个部分，例如，BFL 型换热器有一个阀盖，双通的有纵向挡板的壳程和固定的管程后端封头。根据结构
板式换热器结构及工作原理
板式换热器结构及工作原理 要了解板式换热器，首先看一下其结构图： 板式换热器是按一定的间隔，由多层波纹形的传热板片，通过焊接或由橡胶垫片压紧构成的高效换热设备。按其加工工艺分为可拆式换热器和全焊接不可拆式换热器，办焊接式换热器是介于两者之间的结构，即两种流体作为相对独立的结构体进行组装的。板片的焊接或组装遵循两两交替排列原则组装时，两组交替排列。为增加换热板片面积和刚性，换热板片被冲压成各种波纹形状，目前多为v型沟槽，当流体在低流速状态下形成湍流，从而强化传热的效果，防止在板片上形成结垢。板上的四个角孔，设计成流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。 板式换热器的特点： （1）由于采用0.6mm—0.8mm不锈钢片，传热效率得以极大的提高。 （2）体积小，是管壳式换热器体积的1/3——1/5，既节省了金属材料，又减少了占地面积。 （3）组装灵活，便于推行标准作业，从而为进一步降低生产成本带来可能。
（4）不易结构，清洗方便，便于日常维护。 （5）由于体积小、响应迅速，运行热损失小。 （6）焊接式板式换热器的缺点是焊接工艺要求高、带来成本的增加：可拆卸换热器运行温度受密封材料制约，一般在200摄氏度以 下，耐压能力也较差。 实际应用中，根据不同用户的要求，选择不同的换热器。一般工矿企业、社区楼宇集中供热换热站采用可拆式换热器，家庭生活用热水、室内空调等小功率用户采用全焊接式板式换热器。随着焊接技术和工艺的不断改进和提高，大功率换热器采用全焊接工艺将日益普及，结构更趋经凑合理。 发展展望：据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资占30% ~40%。在制冷机中，蒸发器和冷凝器的重量占机组重量的30% ~40%，动力消耗占总动力消耗的20% ~30%。可见换热器对企业投资、金属耗量以及动力消耗有着重要的影响。大力发展板式换热器更替原有效率低下、材料消耗惊人的陈旧换热器是节能降耗有效途径，行业发展也将迎来新的机遇。
管壳式换热器的机械设计
第七章管壳式换热器的机械设计 本章重点：固定管板式换热器的基本结构 本章难点：管、壳的分程及隔板 建议学时：4学时 第一节概述 一、定义：换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。 二、衡量标准： 1.先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省； 2.合理性—可制造加工，成本可接受； 3.可靠性—强度满足工艺条件。 三、举例 1．冷却器（cooler） 1)用空气作介质—空冷器aircooler 2)用氨、盐水、氟里昂等冷却到0℃~-20℃—保冷器deepcooler 2．冷凝器condenser 1)分离器 2)全凝器 3．加热器（一般不发生相变）heater 1)预热器（preheater）—粘度大的液体，喷雾状不好，预热使其粘度下降； 2)过热器（superheater）—加热至饱和温度以上。 4．蒸发器(etaporater),—发生相变 5．再沸器（reboiler） 6．废热锅炉（waste heat boiler） 看下图说明其结构及名称
四、管壳式换热器的分类 1、固定管板式换热器： 优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗，更换、造价低，应用广泛。管坏时易堵漏。缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50℃，设置膨胀节。 适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。 2、浮头式换热器： 管束可以抽出，便于清洗；但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大。 适用于介质易结垢的场合。 3、填料函式换热器： 造价比浮头式低检修、清洗容易，填料函处泄漏能及时发现，但壳程内介质由外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。适用于低压小直径场合。 4、U型管式换热器：
管壳式换热器维护检修规程
管壳式换热器维护检修规程 二○○七
目录 1总则 (83) 2完好标准 (94) 3换热器的维护 (85) 3.1 维护 (85) 3.2 常见故障和处理方法 (86) 4 换热器的检验 (86) 4.1外部检查 (86) 4.2内外部检查 (86) 4.3压力试验 (87) 4.4定期检验 (89) 5 换热器的修理 (89) 5.1检修周期及内容 (89) 5.2 检修方法及质量标准 (90) 6 试车与验收 (96) 7 维护检修的安全注意事项 (98) ８２
1 总则 1.1 适用范围 参照原化学工业部颁发的《换热器维护检修规程》(HG25004－91)以及其它有关资料， 编制本规程。 本规程适用于设计压力不大于6.4MPa(g)，设计温度大于－20℃、小于520℃钢制管壳 式单管板或双管板换热器，包括冷却器、冷凝器、再沸器等换热设备的维护检修。 本规程与国家或上级有关部门的规定相抵触时，应遵循国家和上级有关部门制定的一 切规定。从国外引进的换热器，还应遵循原设计所采用的规范和标准中的有关规定。 1.2 结构简述 管壳式换热器(包括固定管板式、浮头式、U形管式以及填料函式)主要由外壳、管板、 管束、顶盖(封头)等部件构成。 板，与壳体焊接相连。为了减小 温差引起的热应力，有时在壳体 上设有膨胀节。浮头式换热器的 一端管板固定在壳体与管箱之 间，另一端可以在壳体内自由伸 缩。U形管式的换热管弯成U形， 两端固定在同一管板上，管束可以 自由伸缩。填料函式换热器的一端管板固定，另一端填函密封可以自由伸缩。双管板换热 器(如图1)一端的内管板直接固定在壳体上，外管板与管箱相连接，另一端的内管板以填料 函结构与壳体连接，外管板与管箱连接；采用双管板结构的优点是当管板与换热管连接部 位发生泄漏时，换热器的管程和壳程中进行换热的两种介质各自漏入大气而不会互相串 混。双管板换热器用于引进部分的干区，以防止一旦管板与换热管连接处发生泄漏时，水 或蒸汽与介质相混。 2 完好标准 2.1 零、部件 2.1.1 换热器的零、部件及附件完整齐全，壳体、管程、封头的冲蚀、腐蚀在允许范围 内，管束的堵管数不超过总数的10％，隔板、折流板、防冲板等无严重的扭曲变形。 ８３
管壳式换热器设计 课程设计
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计 学院：机械与动力工程学院 专业：热能与动力工程专业 班级：11-02班 学号： 姓名： 指导老师： 小组成员：
目录 第一章设计任务书 (2) 第二章管壳式换热器简介 (3) 第三章设计方法及设计步骤 (5) 第四章工艺计算 (6) 4.1 物性参数的确定 (6) 4.2核算换热器传热面积 (7) 4.2.1传热量及平均温差 (7) 4.2.2估算传热面积 (9) 第五章管壳式换热器结构计算 (11) 5.1换热管计算及排布方式 (11) 5.2壳体内径的估算 (13) 5.3进出口连接管直径的计算 (14) 5.4折流板 (14) 第六章换热系数的计算 (20) 6.1管程换热系数 (20) 6.2 壳程换热系数 (20) 第七章需用传热面积 (23) 第八章流动阻力计算 (25) 8.1 管程阻力计算 (25) 8.2 壳程阻力计算 (26) 总结 (28)
第一章设计任务书 煤油冷却的管壳式换热器设计：设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器，其处理能力为10t/h，且允许压强降不大于100kPa。 设计任务及操作条件 1、设备形式：管壳式换热器 2、操作条件 （1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃ （2）冷却水介质：入口温度26℃，出口温度40℃
第二章管壳式换热器简介 管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升，管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热，提高对苛刻的工艺条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。 强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积。 管壳式热交换器（又称列管式热交换器）是在一个圆筒形壳体内设置许多平行管子（称这些平行的管子为管束），让两种流体分别从管内空间（或称管程）和管外空间（或称壳程）流过进行热量交换。 在传热面比较大的管壳式热交换器中，管子根数很多，从而壳体直径比较大，以致它的壳程流通截面大。这是如果流体的容积流量比较小，使得流速很低，因而换热系数不高。为了提高流体的流速，可在管外空间装设与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板，使管外流体在壳体内曲折流动多次。因装置纵向隔板而使流体来回流动的次数，称为程数，所以装了纵向隔板，就使热交换器的管外空间成为多程。而当装设折流板时，则不论流体往复交错流动多少次，其管外空间仍以单程对待。 管壳式热交换器的主要优点是结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还能适应高温高压的要求。虽然它面临着各种新型热交换器的挑战，但由于它的高度可靠性和广泛的适应性，至今仍然居于优势地位。 由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两流体温度相差较大，换热器内将产生很大的热应力，导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，
换热器原理介绍
换热器基础知识 简单计算板式换热器板片面积 选用板式换热器就是要选择板片的面积的简单方法： Q=K×F×Δt， Q——热负荷 K——传热系数 F——换热面积 Δt——传热对数温差 传热系数取决于换热器自身的结构，每个不同流道的板片，都有自身的经验公式，如果不严格的话，可以取2000~3000。最后算出的板换的面积要乘以一定的系数如1.2。 换热器的分类与结构形式 换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： 一、换热器按传热原理可分为： 1、表面式换热器 表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。 2、蓄热式换热器 蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3、流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 4、直接接触式换热器 直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 二、换热器按用途分为： 1、加热器 加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 2、预热器 预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 3、过热器 过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。
《管壳式换热器机械设计》参考资料
1前言 (1) 概述 (1) 换热器的类型 (1) 换热器 (1) 设计的目的与意义 (2) 管壳式换热器的发展史 (2) 管壳式换热器的国内外概况 (3) 壳层强化传热 (3) 管层强化传热 (3) 提高管壳式换热器传热能力的措施 (4) 设计思路、方法 (5) 换热器管形的设计 (5) 1.8.2换热器管径的设计 (5) 1.8.3换热管排列方式的设计 (5) 1.8.4 管、壳程分程设计 (5) 1.8.5折流板的结构设计 (5) 1.8.6管、壳程进、出口的设计 (6) 选材方法 (6) 1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)
流径的选择 (8) 1.9.3流速的选择 (9) 1.9.4材质的选择 (9) 1.9.5 管程结构 (9) 2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 (11) 管径 (11) 管子数n (11) 管子排列方式，管间距的确定 (11) 换热器壳体直径的确定 (11) 换热器壳体壁厚计算及校核 (11) 3换热器封头的选择及校核 (14) 4容器法兰的选择 (15) 5管板 (16) 管板结构尺寸 (16) 管板与壳体的连接 (16) 管板厚度 (16) 6管子拉脱力的计算 (18) 7计算是否安装膨胀节 (20) 8折流板设计 (22)
9开孔补强 (25) 10支座 (27) 群座的设计 (27) 基础环设计 (29) 地角圈的设计 (30) 符号说明 (32) 参考文献 (34) 小结 (35)
2 壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 管径 换热器中最常用的管径有φ19mm ×2mm 和φ25mm ×。小直径的管子可以承受更大 的压力，而且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可排列较多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属耗量更少。所以，在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下，采用φ19mm ×2mm 直径的管子更为合理。如果管程走的是易结垢的流体，则应常用较大直径的管子。 标准管子的长度常用的有1500mm ，2000mm ，2500mm ， 3000m,4500,5000,6000m,7500mm,9000m 等。换热器的换热管长度与公称直径之比一般为4 —25,常用的为6—10 选用Φ25×的无缝钢管，材质为20号钢，管长。 管子数n L F n d 均π= (2-1) ()根均5035 .40225.014.3160 F L =??= = ∴ n d n π 其中安排拉杆需减少6根，故实际管数n=503-6=497根 管子排列方式，管间距的确定 采用正三角形排列，由《化工设备机械基础》表7-4查得层数为12层，对角线上 的管数为25，查表7-5取管间距a=32mm. 换热器壳体直径的确定 l b a D i 2)1(+-= (2-2) 其中壁边缘的距离为最外层管子中心到壳 l 取d l 2=，()m m 8682522)125(32=??+-?=i D ，
管壳式换热器的检修
９７ 科技资讯 科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００９ ＮＯ．２２ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 动力与电气工程 化工工业中不同介质之间存在有大量热交换，其中很大部分的热交换是通过换热器来完成的。换热设备是化肥，化工，炼油工业及其他许多工业部门应用最广泛的设备，在化工企业的建设中换热设备占总投资很大比重。因此保证换热设备安全运行对其维护和检修质量是非常重要的。 １ 管壳式换热器的类型特点 常用的管壳式换热器有固定管饭式、浮头式和“Ｕ”型管式。 （１）固定管板式换热器是将两端管板直接与壳体焊接在一起。主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。壳体中设置有管束，管束两端采用焊接、胀接或胀焊并有的方法将管子固定在管板上，管板外周围和封头法兰用螺栓紧固。固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便，但壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在。当换热管与壳体有较大温差时，壳体上还应设有膨胀节。 （２）浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，也就是壳体和管束热膨胀可自由。故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头可拆卸，管束可以自由地抽出和装入。浮头式换热器的这种结构可以用在管束和壳体有较大温差的工况。管束和壳体的清洗和检修较为方便，但它的结构相对比较复杂，对密封的要求也比较高。 （３）Ｕ形管式换热器是将换热管炜成Ｕ形，两端固定在同一管板上。由于壳体和换热管分开，换热管束可以自由伸缩，不会由于介质的温差而产生温差应力。Ｕ形管换热器只有一块管板，没有浮头，结构比较简单。管束可以自由的抽出和装入，方便清洗，具有浮头式换热器的优点，但由于换热管做成半径不等的Ｕ形弯，最外层换热管损坏后可以更换外，其它管子损坏只能堵管。同时，它与固定管板式换热器相比，由于换热管受弯曲半径的限制它的管束中心部分存在空隙，流体很容易走短路，影响了传热效果。 ２ 管壳式换热器的失效形式 换热器常见的损坏形式是腐蚀而泄 露，壳体减薄。腐蚀的部位主要在换热管、换热管与管板的连接处及壳体。２．１换热管的腐蚀 换热管的腐蚀有两种情况。一种是管 内和管外介质对管壁的腐蚀，使得整个管壁减薄。另一种是管壁的局部腐蚀，特别在换热管入口的管段腐蚀。另外，由于换热管在轧制过程本身存在质量缺陷，如夹渣、裂缝、夹皮和气孔等，材质不均匀造成介质对管板的点蚀，使用后缺陷暴露而导致换热管减薄泄漏。 ２．２管子与管板连接处的腐蚀 换热管与管板的连接形式有胀接，焊接或者胀接焊接并有。换热器运转一段时期后，封口焊缝的腐蚀或经腐蚀将封口焊缝的内部缺陷暴露而发生泄漏。另一种情况是因操作中冷热交变应力的影响或本身质量差，致使胀接处出现松弛而发生泄漏。由于胀接、焊接的应力存在，很容易在管板、胀焊区发生裂纹，特别是在有应力腐蚀的场合。另外换热管的管口因胀接时材料冷作硬化或管子与管板封口焊接的热输入量的影响，管口处耐腐蚀能力降低而产生腐蚀泄漏。再有换热管因管头退火处理不当或换热管材质塑性不好，管子胀接后管头出现裂纹，使用后缺陷扩展而导致泄漏。２．３壳体的腐蚀 壳体的腐蚀有整体减薄，由于材质不均匀等缺陷造成的局部腐蚀和点蚀。当壳体材质与折流板等不同材质其他元件长期接触时，在接触部位很容易产生电化学腐蚀。另外，壳体的焊接部位对于不锈钢材质的壳体材料不可避免的容易产生晶间贫铬从而增加了晶间腐蚀的可能。再者由于焊接应力的存在，在有应力腐蚀的介质中也容易产生应力腐蚀。 ３ 换热管及封管泄漏的检查 常用的检验方法有水压试验检查法，气压试验检验法，氨渗漏试验检查法。另外有些专业检修单位还可以对管子进行涡流探伤。 ３．１水压试验检查法 换热器灌水后发现管子本身泄漏或有明显的漏点，应先修理后再进行试验。在试压检查时需注意：（１）检查设备有无损伤和变形，确认无异常现象，且外表面保持干燥。配设压力试验临时管线，建立试压系统，应能保证充水、完全放空和排水。（２）换热设备液压试验充液时，应从高出将空气排干净。（３）压力试验，必须采用两个量程相同，经过校验，并在有效期内的压力表。压力表的量程宜为试验压力的２倍。但不得低于１．５倍和 高于３倍，精度不得低于１．５级，表盘直经不 得小于１００ｍｍ。（４）压力表应安装在换热设备的最高处和最低处，试验压力值应以最高处的压力表读数为准，并用最低处的压力表读数进行校核。（５）液压试压时，压力应缓慢上升，达到试验压力后，保压时间不应少于３０ｍｉｎ，然后将压力降至设计压力，保持足够长的时间对所有焊缝和检查。（６）对于不锈钢材料还应控制水中Ｃｌ离子的含量不超过２５ＰＰｍ。（７）出现泄露有时会出现由上而下一片换热管接头出现泄漏的情况，这可能是假象，必须找到真正的漏点。３．２气压试验检验法 气压试验检验法与水压试验法类似，由于气压试验相对与水压试验危险程度比较高，因此除以上注意事项之外，还需注意试压是要缓慢升压，升压过程中需严密监视设备的外观变形情况，有无异常响声。试验压力比水压试验较低。然后用肥皂水检查焊缝及管板封管部位。发现漏点做好标记，泄压检修。 ３．３氨渗漏试验检查法 对于工作压力较高密封要求严或管程工作压力高于壳程工作压力的换热器。采用水压试验壳体不能达到承受试验压力。可采用氨渗漏的方法进行检查。壳体应先用氮气进行置换，因为氨在空气中的爆炸极限以体积计算为１５％～２８％，所以要求置换气体的体积为置换空间的３倍～５倍。置换好后充氮气至０．２ＭＰａ，再充氨气达０．２３５ＭＰａ进行氨渗漏试验，将湿的酚酞试纸贴于管板上。试纸变红处说明有氨气泄露，做好标记对泄露部位处理。氨渗漏试验需注意：（１）由于压力低，对于极小的渗漏，检验时间（保压时间）将是相当长的，一般情况约为１０小时～ｌ２小时。（２）试验完毕，仍然要用氮气置换合格，排放的氨需要插入水中吸收，不能直接排入空气中，以免造成环境污染或人员伤害。 ４ 换热器的检修 ４．１堵管 经过试压试验或经氨试漏检查出由于腐蚀而泄露的换热管简单的方法就是堵管。对于管口比较规整的管子，换热管与管板为焊接形式可以将堵头加工成圆柱状，一端打盲孔的形式，这样堵头与管板焊接时焊接变形主要集中在堵头上，减少管板的焊接应力。对于换热管与管板为胀接形 管壳式换热器的检修 王岗波 （中国化工沧州大化集团机修车间 河北沧州 ０６１０００） 摘 要：本文摘要介绍了管壳式换热器的结构类型特点，失效形式及试压方法，简要介绍了对换热器检修方法及注意事项。关键词：管壳式换热器 换热管 腐蚀 检修中图分类号：ＴＱ０５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００９）０８（ａ）－００９７－０２
换热器原理及设计大纲.pdf
《换热器原理及设计》教学大纲 Principles and Design of Heat Exchanger 一、课程类别和教学目的 课程类别：专业课 课程教学目标：通过该门课程的学习，使学生了解各种常用热交换器（也称换热器）的工作原理，掌握以满足流动和传热为条件的热交换器的设计方法，了解热交换器的实验研究方法、强化技术和性能评价，为以后的学习、创新和科学研究打下扎实的理论和实践基础。 二、课程教学内容 （一）绪论 介绍热交换器的重要性、分类及其在工业中的应用，换热器设计计算的内容。 （二）热交换器计算的基本原理 介绍传热方程式、热平衡方程式的应用；讲授流体比热或传热系数变化时的平均温差的 计算方法、传热有效度、热交换器计算方法的比较、流体流动计算方法的比较。 （三）管壳式热交换器 介绍管壳式热交换器的类型、标准与结构；讲授管壳式热交换器的结构计算、传热计算和流动阻力计算、管壳式热交换器的设计程序、管壳式冷凝器与蒸发器的工作特点。 （四）高效间壁式热交换器 介绍螺旋板式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器、热管热交 换器、蒸发（冷却）器、微尺度热交换器的结构、工作原理及其设计计算。 （五）混合式热交换器 讲授冷水塔的热力计算、通风阻力计算与设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算、水-水喷射式热交换器的相关计算；介绍混合式热交换器的分类。 （六）蓄热式热交换器 介绍回转型蓄热式热交换器和阀门切换型蓄热式热交换器的构造和工作原理；讲授蓄热式热交换器的计算、蓄热式热交换器与间壁式热交换器中气流及材料的温度变化比较。 （七）热交换器的试验与研究 介绍传热系数的测定方法、阻力特性实验的测定方法；讲授增强传热的基本途径、热交换器的结垢类型与腐蚀方法、热交换器的优化设计与性能评价方法。 三、课程教学基本要求 （一）绪论
换热器原理与设计(答案)
广东海洋大学 2013年清考试题 《换热器原理与设计》课程试题 课程号： 1420017 √ 考试 □ A 卷 □ 闭卷 □ 考查 □ B 卷 √ 考试 一．填空题（10分。每空1分） 1．相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数 较低。 2．对于套管式换热器和管壳式换热器来说， 套管式换热器 金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 3．在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是 增加管外程数 和两台单壳程换热器串联。 4．在流程的选择上，腐蚀性流体宜走 管程，流量小或粘度大的流体宜走壳程，因折流档板的作用可使在低雷诺数(Re ＞100)下即可达到湍流。 5．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 6. 相对于螺旋槽管和光管，螺旋槽管的换热系数高. 7. 根据冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管 传热系数较高。 8.减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率，在弓形折流板缺口处不排管，将 减小 管子的支撑跨距 9. 热交换器单位体积中所含的传热面积的大小大于等于700m 2/m 3，为紧凑式换热器。 10. 在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，真正横向流过管束的流路为B 股流体,设置旁路挡板可以改善C 股流体对传热的不利 GDOU-B-11-302 班级： 姓 名： 学号： 试题共 4 页 加白纸3 张 密 封 线
影响。
二．选择题（20分。每空2分） 1.管外横向冲刷换热所遵循侧传热准则数为(C ) A. 努赛尔准则数 B. 普朗特准则数 C. 柯尔本传热因子 D. 格拉肖夫数 2.以下哪种翅片为三维翅片管( C ) A. 锯齿形翅片 B. 百叶窗翅片 C. C管翅片 D. 缩放管 3.以下换热器中的比表面积最小( A ) A．大管径换热器B．小管径换热器 C．微通道换热器 D. 板式换热器 4. 对于板式换热器，如何减小换热器的阻力(C ) A．增加流程数B．采用串联方式 C．减小流程数 D. 减小流道数。 5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( C ) A．翅片高度越高，翅片效率越高 B．翅片厚度越小，翅片效率越高 C．可用于多种流体换热。 D. 换热面积没有得到有效增加。 6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。 A．0度B．45度 C.90度 D. 120度 7. 对于大温差加热流体(A ) A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小 C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器 C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。 9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列 C．正方形排列 D. 转正正方形排列。 10. 换热器内流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )
管壳式换热器的制造检验要求
管壳式换热器的制造检验 要求 The final revision was on November 23, 2020
管壳式换热器的制造、检验要求 作为压力容器管壳式换热器制造、检验及验收应符合GB150的要求，但同时也要符合换热器本身的特殊要求。 一、焊接接头分类 与一般压力容器类似，管壳式换热器也将主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，如图7-1所示（教材P192）。 A类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的轴向焊缝； Ｂ类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的周向焊缝或带径发兰与接管的对接环向焊缝； Ｃ类接头为筒体或前后管箱与无径发兰或无径发兰与接管的平焊环向焊缝； Ｄ类接头为接管与筒体或前后管箱的环向焊缝。 二、零部件制造要求 1．管箱与壳体 壳体内径允许偏差： 对于用板材卷制的壳体，起内径允许偏差可通过控制外圆周长的方式加以控制，外圆周长的允许上偏差为10mm，下偏差为零。 2．圆度： 壳体同一断面上的最大直径和最小直径之差e应符合以下要求： 对于公称直径DN（以mm为单位）不大于1200mm的壳体：e≤min（%DN，5）mm；对于公称直径DN（以mm为单位）大于1200mm的壳体：e≤min（%DN，7）mm。 3．直线度：
壳体沿圆周0°、90°、180°、270°四个部位（即通过中心线的水平面和垂直面处）测量的壳体直线度允许偏差应满足以下要求： 当壳体总长L≤6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000， mm； 当壳体总长L＞6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000，8) mm。 热处理要求`：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头平盖、侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，焊后需作清除应力处理，有关密封面在热处理后加工。 4．其它要求： 壳体在制造中应防止出现影响管束顺利安装的变形。有碍管束装配的焊缝应磨至与母材表面平齐。接管、管接头等不应伸出管箱、壳体的内表面。 （解释圆度、直线度） 5．换热管 （1）换热管的拼接： 当换热管需拼接时其对接接头应作焊接工艺评定。对于直管，同一根换热管的对接焊缝不得超过一条；对于U形管，对接不得超过两条，拼接管段的长度不得小于300mm，U形管段及其相邻的至少50mm直管段范围内不得有拼接焊缝。 换热管拼接接头的对接错边量不超过管壁厚度的15%，且小于，拼接后的直线度以不影响穿管为准。 对接后的换热管按表7-7选取钢球直径进行通球检查，以钢球通过为合格 换热管拼接接头应进行射线抽样检测，抽样数量应不少于接头数量的10%且不少于一条，满足JB4730中的Ⅱ级为合格，如有一条焊缝不合格，则应加倍抽样，仍出现不合格焊缝时，则应100%检查。。对接后的换热管应以2倍的设计压力为试验压力进行液压试验。
管壳式换热器设计说明书
1．设计题目及设计参数 (1) 1.1设计题目：满液式蒸发器 (1) 1.2设计参数： (1) 2设计计算 (1) 2.1热力计算 (1) 2.1.1制冷剂的流量 (1) 2.1.2冷媒水流量 (1) 2.2传热计算 (2) 2.2.1选管 (2) 2.2.2污垢热阻确定 (2) 2.2.3管内换热系数的计算 (2) 2.2.4管外换热系数的计算 (3) 2.2.5传热系数 K计算 (3) 2.2.6传热面积和管长确定 (4) 2.3流动阻力计算 (4) 3．结构计算 (5) 3.1换热管布置设计 (5) 3.2壳体设计计算 (5) 3.3校验换热管管与管板结构合理性 (5) 3.4零部件结构尺寸设计 (6) 3.4.1管板尺寸设计 (6) 3.4.2端盖 (6) 3.4.3分程隔板 (7) 3.4.4支座 (7) 3.4.5支撑板与拉杆 (7) 3.4.6垫片的选取 (7) 3.4.7螺栓 (8) 3.4.8连接管 (9) 4．换热器总体结构讨论分析 (10) 5．设计心得体会 (10) 6．参考文献 (10)
1．设计题目及设计参数 1.1设计题目：105KW 满液式蒸发器 1.2设计参数： 蒸发器的换热量Q 0=105KW ； 给定制冷剂：R22； 蒸发温度：t 0=2℃，t k =40℃， 冷却水的进出口温度： 进口1t '=12℃; 出口1 t " =7℃。 2设计计算 2.1热力计算 2.1.1制冷剂的流量 根据资料【1】，制冷剂的lgp-h 图：P 0=0.4MPa ，h 1=405KJ/Kg ，h 2=433KJ/Kg ， P K =1.5MPa ，h 3=h 4=250KJ/Kg ，kg m 04427.0v 3 1=，kg m v 3 400078.0= 图2-1 R22的lgP-h 图 制冷剂流量s kg s kg h h Q q m 667 .0250 4051054 10=-= -= 2.1.2冷媒水流量 水的定性温度t s =（12+7）/2℃=9.5℃,根据资料【2】附录9，ρ=999.71kg/m 3 ,c p =4.192KJ/(Kg ·K)
换热器工作原理
管壳式换热器得三种分类 管壳式换热器按照应力补偿得方式不同，可以分为以下三个种类: １、固定管板式换热器 固定管板式换热器就是结构最为简单得管壳式换热器,它得传热管束两端管板就是直接与壳体连成一体得，壳体上安装有应力补偿圈，能够在固定管板式换热器内部温差较大时减小热应力。固定管板式换热器得热应力补偿较小，不能适应温差较大得工作。 2、浮头式换热器 浮头式换热器就是管壳式换热器中使用最广泛得一种，它得应力消除原理就是将传热管束一段得管板放开，任由其在一定得空间内自由浮动而消除热应力。浮头式换热器得传热管束可以从壳体中抽出，清洗与维修都较为方便,但就是由于结构复杂,因此浮头式换热器得价格较高。 ３、U型管换热器 Ｕ型管换热器得换热器传热管束就是呈U形弯曲换热器，管束得两端固定在同一块管板得上下部位，再由管箱内得隔板将其分为进口与出口两个部分,而完全消除了热应力对管束得影响.U型管换热器得结构简单、应用方便，但很难拆卸与清洗。 管壳式换热器,管壳式换热器结构原理 管壳式换热器由一个壳体与包含许多管子得管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热得换热器.管壳式换热器作为一种传统得标准换热设备,在化工、炼油、石油化工、动力、核能与其她工业装置中得到普遍采用，特别就是在高温高压与大型换热器中得应用占据绝对优势。通常得工作压力可达４兆帕,工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高得压力与温度.一般壳体直径在18００毫米以下，管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长得. 工作原理与结构图 1 ［固定管板式换热器］为固定管板式换热器得构
造.A流体从接管1流入壳体内,通过管间从接管２流出.Ｂ流体从接管３流入，通过管内从接管4流出。如果A流体得温度高于Ｂ流体，热量便通过管壁由A 流体传递给Ｂ流体;反之，则通过管壁由B流体传递给A流体.壳体以内、管子与管箱以外得区域称为壳程，通过壳程得流体称为壳程流体（Ａ流体）。管子与管箱以内得区域称为管程，通过管程得流体称为管程流体(B流体）。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体与折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器得传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子得布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°与同心圆形等多种形式,前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径得壳体内可排列较多得管子,以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板与管子得总体称为管束。管子端部与管板得连接有焊接与胀接两种。在管束中横向设置一些折流板,引导壳程流体多次改变流动方向,有效地冲刷管子,以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板得形状有弓形、圆形与矩形等。为减小壳程与管程流体得流通截面、加快流速,以提高传热效能，可在管箱与壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程与将管程分为2程、4程、6程与8程等.管壳式换热器得传热系数，在水—水换热时为１4０0～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕;用水冷却气体时，为10～２８０W/（m（℃）；用水冷凝水蒸汽时，为５70～4０00W/(m(℃). 特点管壳式换热器就是换热器得基本类型之一,１９世纪8０年代开始就已应用在工业上。这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造,生产成本较低，清洗较方便，在高温高压下也能适用.但在传热效能、紧凑性与金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器与板壳式换热器等高效能换热器先进. 分类管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U 型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器与双管板换热器等.前３种应用比较普遍。