分程隔板槽面积计算(GBT151换热器分程隔板)
多管程管壳式换热器隔板槽面积的计算
１３．５
７８．９９ ４．９８
２０
７．４
２０．９
９０．３９ ６．６９
３０
７．０
２７．９
９４．８８ ６．６４
４０
１０．２
３８．１
９７．０３ ９．９０
５０
１３．４
５１．５
９８．１８ １３．１６
６０
１５．９
６７．４
９８．８４ １５．７２
７０
１２．４
７９．８
９９．２４ １２．３１
８０
８．２
８８．０
９９．４９ ８．１６
１．４１４×n’×S（n’为沿隔板槽一侧的排管根数） 图 ２ 转角正方形排列的管板的隔板槽面积的计算简图
３．２ 推导计算公式 对于管孔为正方形排列的布管，每根管子对
管板的支承面积是以管孔圆心为中心，以 S 为边 长的正方形面积，即 S２。
根据图 ２ 计算简图，图中阴影部分为隔板槽 面积，即：
当 Sn＝１．４１４S 时， Ad＝n′S２ 当 Sn≠１．４１４S 时，Ad=n′S（１．４１４Sn-S） ４ 多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的 计算 双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的 计算公式在 ＧＢ１５１－１９９９ 中 １～３ 节已详细给出， 双管程以上的多管程管壳式换热器管板的隔板 槽面积计算时，无论何种形式的排管方式，都可 以按照上述给出的双管程管壳式换热器管板的 隔板槽面积的计算公式，先分别计算再相加，然 后扣除重复计算的隔板槽部分面积即可。 ５ 结论 多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积 Ad 的准确计算非常重要，在管板计算时隔板槽面积 影响许多参数的计算。对固定管板换热器，隔板 槽面积 Ad 影响最大的是管板周边不布管区无量 纲宽度 ｋ。在 ＧＢ１５１－１９９９ 中要求 ｋ＜１．０，当 ｋ＞ １．０ 时，无法按照 ＧＢ１５１－１９９９ 中 ５．７ 章节计算。 在 ｋ 接近 １ 时，准确计算隔板槽面积 Ad 更有利于 设计出合理安全的换热器管板。
多管程管壳式换热器隔板槽面积计算
多管程管壳式换热器隔板槽面积计算丁满福【摘要】针对换热器设计中转角正三角形排列及转角正方形排列的多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积难以精确计算的问题,给出了一种隔板槽面积的计算方法.该方法可以方便地获得多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积,从而提高了管板厚度计算的精确性.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2010(030)006【总页数】3页(P60-61,68)【关键词】多管程管壳式换热器;隔板槽;面积计算【作者】丁满福【作者单位】山西丰喜化工设备有限公司,山西,永济,044500【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5石油化工及化肥工业中,换热器作为流程中的重要设备,得到了十分广泛的应用。
多管程管壳式换热器的管板作为主要受压元件之一,其设计计算的精确性对确保换热器的安全运行、节约金属材料及降低制造成本至关重要。
由于管板结构复杂,影响其强度的因素很多。
其中,管板布管区就是影响因素之一,而隔板槽面积则是管板布管区面积中不可缺少的一部分。
因此,精确地计算出隔板槽面积,对于多管程换热器的管板计算非常重要。
1.1 双管程正三角形排列双管程正三角形排列见图1中阴影部分,面积计算公式见式(1):1.2 双管程正方形排列双管程正方形排列见图2阴影部分,面积计算公式见式(2):1.3 双管程转角三角形排列双管程转角三角形排列见第61页图3。
对于管孔为三角形排列的布管,每根管子对管板的支撑面积是以管间距S为内切圆直径的等边六角形的面积,即0.866S2。
根据图3,隔板槽面积计算公式为式(3):1.4 双管程转角正方形排列对于管孔为正方形排列的布管,每根管子对管板的支撑面积是以管孔圆心为中心,S 为边长的正方形面积,即S2。
双管程转角正方形排列见图4。
根据图4,隔板槽面积计算公式为式(4)或式(5): 2.1 四管程正三角形排列四管程正三角形排列见图5,计算公式见式(6):2.2 四管程转角三角形排列四管程转角三角形排列见图6,计算公式见式(7):2.3 四管程正方形排列四管程正方形排列见图7,计算公式见式(8):2.4 四管程转角正方形排列四管程转角正方形排列见图8,计算公式见式(9):双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的计算公式在GB151-1999中第1节～第3节已详细给出[1]。
GB151-1999换热器培训教材
(2)GB151-1999适用的材料
碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢、 铝及合金、铜及合金、钛及合金。
(3)美、日规范 a)直径 TEMA： DN≤100″（2540mm） JIS B 8249：DN≤1500mm b)压力 TEMA：PN≤3000 psi（20MPa） JIS B 8249: PN≤300kgf/cm2 （20.684MPa） c)直径和压力的乘积 TEMA：（PN×DN)≤105in×KPa （1.75×104 mm×MPa）
7．换热器型号表示法 [3.10]
pt LN Nt DN A Ⅰ 或Ⅱ ps d Ns
采用碳素钢、低合金钢冷拔钢管做换热管时， 其管束分为Ⅰ、Ⅱ两级； Ⅰ级管束——采用较高级、高级冷拔钢管； Ⅱ级管束——采用普通级冷拔钢管
管/壳程数，单壳程时只写 Nt LN-换热管公称长度（m），d-换热管外径（mm），当采用Al、 Cu、Ti换热管时，应在 LN/d 后面加材料符号，如 LN/dCu 公称换热面积（m2） 管/壳程设计压力（MPa），压力相等时只写
pt
公称直径（mm），对于釜式重沸器用分数表示，分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径 第一个字母代表前端管箱型式 第二个字母代表壳体型式 第三个字母代表后端结构形式
换热器主要部件的分类与代号
2.5 9 200 4I 例如：1. BEM 800 1.6 25
此型号表示：两端均为封头管箱、 4 管 程、单壳程固定管板式换热器，公称直径 为 800mm ，管程设计压力为 2.5MPa ，壳程 设 计 压 力 为 1.6MPa ， 公 称 换 热 面 积 为 200mm2，碳素钢较高级冷拔换热管外径为 25mm，管长为9m。
(2) 壳 程 试 验 压 力 低 于 管 程 试 验 压 力 [3.17][6.18.5] 此时，为检查换热管与管板的连接接 头的严密性，应对其试验方法和压力提 出详细要求。一般，壳程试验压力可按 以下几种方法考虑： a) 提高壳程试验压力，使其等于管程 试验压力，同时校核各相关元件在压力 试验下的应力，其应满足GB150要求。
多管程管壳式换热器管板隔板槽面积计算
多管程管壳式换热器管板隔板槽面积计算范勇波【摘要】In the tubesheet calculation of tubular heat exchangers with multi-tube sides,the calculation of the bulkhead tank area is needed.The calculation of the bulkhead tank area about two-tube sides heat exchangers with tubes arranged as regular triangles and tubes arranged as squares have been given in the GB151-1999《Tubular heat exchangers》.This paper will give the calculation of the bulkhead tank area about multi-tube sides heat exchangers with tubes arranged as any ways.%在多管程换热器管板计算中,应进行隔板槽面积的计算。
GB151-1999《管壳式换热器》中给出了两管程正三角形和正方形排管换热器隔板槽面积的计算公式,本文补充了两管程换热器其余的两种排管形式及四管程换热器管子在各种排列方式下隔板槽面积的计算公式。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2011(039)016【总页数】4页(P140-142,167)【关键词】换热器;管板;隔板槽面积;计算【作者】范勇波【作者单位】茂名瑞派石化工程有限公司,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5对于管壳式换热器，管板作为主要受压元件之一，其结构设计是否合理，对于确保设备的安全运行、提高设备的经济合理性起到了极为重要的作用。
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GB1502.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）Pt 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。
管板分程隔板槽面积的计算与分析
é ' 3 2 ùú æ 3 2ö ' ' ' ÷ 0.25 Ad = êê( n1 - 0.5) SS n - ( n1 - 0.75) S ú +ç ç 0.5 n SS 0.5 n S ÷ ÷ 2 n 2 ç ÷ ç 2 2 ø úû è ëê
（15）
é ' 3 2 ùú æ 3 2ö ' ' ' ÷ 0.25 Ad = êê nSS S ú +ç ç 0.5 n SS 0.5 n S ÷ ÷ 1 n -(n 1 - 0.25) 2 n 2 ç ÷ ç 2 2 ø êë úû è
图 6 双管程 90°排列 Nhomakorabea2.2
4 管程换热器 对于四管程换热器，依管内介质流动顺序的不同，其前端管板和后端管板上
隔板槽的布置方式各不相同。GB151-1999 中给出了管内介质三种不同流动顺序 时前端管板和后端管板上的隔板布置方式，以下分别讨论。 2.2.1 第一种流动顺序 前端管板上跨设备水平中心线平行地布置两块隔板，而后端管板上只在设备 水平中心线位置布置一块隔板， 如图 7 所示。 由于前后端管板上换热管 管孔的布置必须是位置、 大小一 一对应的， 而后端管板在设备水 平中心线位置有一隔板， 因此前 端管板的设备中心线位置虽然
管板分程隔板槽面积的计算与分析
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摘 要
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本文介绍了管壳式换热器其换热管三角形排列、正方形排列时管板的分程隔板槽面积的计算，
并编制了相应的计算表格。同时以浮头换热器为例，分析了隔板槽面积对管板计算厚度的影响，为压力容 器设计人员对标准的认识与理解提供了参考。
1.
引言 在用 SW6 进行换热器管板设计中，当管程为两程或者两程以上时，需要设
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GB1502.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）Pt 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。
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GB1502.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）Pt 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。
GBT 151-2014 热交换器讲解
戴季煌
热交换器2015.01
第一部分GB151-2014
1.修改了标准名称，扩大了标准适用范围：
1.1提出了热交换器的通用要求，也就是适用于其他结构型式热交换器。并对安装、使用等提出要求。
1.2规定了其他结构型式的热交换器所依据的标准。
2.范围：
GB151-201X《热交换器》规定公称直径范围（DN≤4000mm，原为2600mm）、公称压力（PN≤35MPa）及压力和直径乘积范围（PN×DN≤2.7×104，原为1.75×104）。并且管板计算公式推导过程的许多简化假定不符合。也给制造带来困难。TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）。
管板、平盖可采用堆焊或爆炸复合结构，当管程压力不是真空状态时，平盖亦可采用衬层结构。
9.2.1堆焊结构
用堆焊制作的管板与平盖，其覆层与基层的结合是最好的，但堆焊的加工难度大，中间检验、最终检验及热处理的要求高，堆焊一般有手工堆焊和带极堆焊两种方法。
（1）管板堆焊结构：其覆层完全可计入管板的有效厚度（以许用应力比值折算），与换热管连接采用强度焊时，有充分的能力来承受换热管的轴向剪切载荷。
例约定项目中晶间腐蚀试验，若介质易产生晶间腐蚀，钢管的材料要求，在设计文件中必须明确要求钢管在出厂检验时必须通过晶间腐蚀检验。
3）无缝和有缝不锈钢换热管订货技术条件
在NB/T47019.5-2011规定了GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》和GB/T24593《锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管》用作换热管时的订货技术条件。
剪切强度≥210MPa
1级，结合率100%
剪切强度≥210MPa
3级，2010
《压力容器用爆炸焊接复合板 第2部分：镍—钢复合板》
GBT 151-2014 热交换器讲解
9.3.1铝及铝合金
（1）设计参数：p≤16MPa，含镁量大于或等于3%的铝和铝合金，-269℃≤t≤65℃，其他牌号的铝和铝合金，-269℃≤t≤200℃；
（2）在低温下，具有良好的塑性和韧性；
（3）有良好的成型及焊接性能；
（4）铝和空气中的氧迅速生成Al2O3薄膜，故在空气和许多化工介质中有着良好的耐蚀性。
0.05～0.5
0.5～1.5
＞1.5
6.3腐蚀裕量的考虑原则
6.3.1各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量。
6.3.2考虑两面腐蚀的元件：管板、浮头法兰、球冠形封头、分程隔板。
6.3.3考虑内表面腐蚀的元件：管箱平盖、凸形封头、管箱、壳体、容器法兰和管法兰的内径面上。
6.3.4管板和平盖上开槽时：当腐蚀裕量大于槽深时，要加上两者的差值。
（7）用于制造压力容器壳体时，应在退火状态下使用。
9.3.4镍和镍合金
（1）设计参数：p≤35MPa；
（2）有良好的低温性能，可用到-269℃；
（3）具有良好的耐腐蚀性能；
（4）具有良好的成型性能。
（5）用于制造压力容器受压元件时，应在退火或者固溶状态下使用。
9.3.5锆及锆合金
（1）设计参数：p≤35MPa；
5.设计参数
5.1压力
5.1.1压差设计
同时受管、壳程压力作用的元件，当能保证制造、开停工、及维修时都能达到按规定压差进行管、壳程同时升、降压和装有安全装置时，方可按元件承受的压差设计。
5.1.2真空设计
真空侧的设计压力，应按GB150的规定，当元件一侧受真空作用，另一侧受非真空作用时，其设计压力应为两侧设计压力之和，即为最苛刻的压力组合。
剪切强度≥140MPa