管壳式换热器的维护与检修
浅谈管壳式换热器的维护与检修
-———-—————-——-——-—————-———————-—作者：-——————————————-————————————————日期:
管壳式换热器的工艺设计
管壳式换热器的工艺设计 芮胜波李峥王克立李彩艳 兖矿鲁南化肥厂 芮胜波：（1974-），山东枣庄人，工程师，工程硕士，从事煤化工项目研发及建设工作。第一作者联系方式：山东滕州木石兖矿鲁南化肥厂项目办（277527），电话：0632-2363395 摘要：管壳式换热器在各种换热器中应用最为广泛，为了使换热器既能满足工艺过程的要求，又能从结构、维修、造价等方面比较合理，在设计中要从各个方面综合考虑。本文着重从换热器程数的选择以及如何降低换热器的压力降方面进行了比较详细的论述，对于换热器的工艺设计起到一定的指导作用。 关键词：管壳式换热器，程数，压降 在化工、石油、动力、制冷以及食品等行业中，换热器都属于非常重要的工艺设备，占有举足轻重的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强，特别是换热器的设计必须满足各种特殊工况和苛刻操作条件的要求。大致说来，随着换热器在生产中的地位和作用不同，对它的要求也不同，但都必须满足下列一些基本要求：首先是满足工艺过程的要求；其次，要求在工作压力下具有一定的强度，但结构又要求简单、紧凑，便于安装和维修；第三，造价要低，但运行却又要求安全可靠。 许多新型换热器的出现，大大提高了换热器的传热效率。比如板式换热器和螺旋板式换热器具有传热效果好、结构紧凑等优点，在温度不太高和压力不太大的情况下，应用比较有利；板翅式换热器是一种轻巧、紧凑、高效换热器，广泛应用于石油化工、天然气液化、气体分离等部门中；此外，空气冷却器以空气为冷却剂在翅片管外流过，用以冷却或冷凝管内通过的流体，尤其适用于缺水地区，由于管外装置了翅片，既增强了管外流体的湍流程度，又增大了传热面积，这样，可以减少两边对流传热系数过于悬殊的影响，从而提高换热器的传热效能。 尽管各种各样的新型换热器以其特有的优势在不同领域得以应用，但管壳式换热器仍然在各种换热器中占有很大的比重，虽然它在换热效率、设备的体积和金属材料的消耗量等方面不占优势，但它具有结构坚固、操作弹性大、可靠程度高、使用范围广等优点，所以在工程中仍得到普遍使用。 目前我们在各种工程中应用最多的换热器就是管壳式换热器，其中又以固定管板式为最常见，除了波纹管换热器等可选用标准系列产品外，其它光管换热器都由工艺专业自行设计，尽管专用计算软件HTFS的应用使设计人员从繁琐的手工设计计算中解脱出来，但是为了使设计出来的换热器能更好的满足各种要求，仍然有许多方面需要在设计时充分加以考虑。 首先，程数的选择。 管程程数的选择：关键要比较管程与壳程的给热系数，如果单管程时管程流体的给热系数小于壳程流体给热系数，则可选用双管程，管程给热系数会因此显著增大，并且总传热系数也会有大幅提高。例如，有一台单管程换热器，管程给热系数为990W/(m2.℃), 壳程给热系数为5010 W/(m2.℃),总传热系数为794 W/(m2.℃)，在换热器的外形尺寸保持不变的情况下改为双管程后，管程给热系数变为1680 W/(m2.℃)，增大了70%，，总传热系数变为1176 W/(m2.℃)，增大了48%，显然此时选用双管程换热器有利。反之，如果单管程时管程的给热系数大于壳程给热系数，虽然改用双管程时，管程给热系数也会显著增大，但是总传热系数则增幅不明显，例如，一单管程换热器，管程给热系数为2276 W/(m2.℃), 壳程给热系数为2104 W/(m2.℃),总传热系数为1040 W/(m2.℃)，在换热器的外形尺寸保持不变的情况下
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。
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：
管壳式换热器工艺设计说明书
管壳式换热器工艺设计说明书 1.设计方案简介 1.1工艺流程概述 由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。如图1，苯经泵抽上来，经管道从接管A进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管C进入换热器管程。两物质在换热器中进行交换，苯从80℃被冷却至55℃之后，由接管B流出；循环冷却水则从30℃升至50℃，由接管D流出。 图1 工艺流程草图 1.2选择列管式换热器的类型 列管式换热器，又称管壳式换热器，是目前化工生产中应用最广泛
的传热设备。其主要优点是：单位体积所具有的传热面积大以及窜热效果较好；此外，结构简单，制造的材料围广，操作弹性也较大等。因此在高温、高压和大型装置上多采用列壳式换热器。如下图所示。 1.2.1列管式换热器的分类 根据列管式换热器结构特点的不同，主要分为以下几种： ⑴固定管板式换热器 固定管板式换热器，结构比较简单，造价较低。两管板由管子互相支承，因而在各种列管式换热器中，其管板最薄。其缺点是管外清洗困难，管壳间有温差应力存在，当两种介质温差较大时，必须设置膨胀节。 固定管板式换热器适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗及温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合。 固定板式换热器 ⑵浮头式换热器 浮头式换热器，一端管板式固定的，另一端管板可在壳体移动，因
而管、壳间不产生温差应力。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；浮头处发生漏时不便检查；管束与壳体间隙较大，影响传热。 浮头式换热器适用于管、壳温差较大及介质易结垢的场合。 ⑶填料函式换热器 填料函式换热器，管束一端可以自由膨胀，造价也比浮头式换热器低，检修、清洗容易，填函处泄漏能及时发现。但壳程介质有外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。 ⑷U形管式换热器 U形管式换热器，只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管不便清洗，管板上布管少，结垢不紧凑，管外介质易短路，影响传热效果，层管子损坏后不易更换。 U形管式换热器适用于管、壳壁温差较大的场合，尤其是管介质清洁，不易结垢的高温、高压、腐蚀性较强的场合。
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，
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
(完整版)管壳式换热器简介及其分类
管壳式换热器简介及分类 概述 换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产中，换热器的主要作用是使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要。换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空以及其他许多工艺部门广泛使用的一种通用设备。在华工厂中，换热器的投资约占总投资的10%-20%；在炼油厂中该项投资约占总投资的35%-40%。 目前，在换热器中，应用最多的是管壳式换热器，他是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器。虽然管壳式换热器在结构紧凑型、传热强度和单位传热面的金属消耗量无法与板式或者是板翅式等紧凑换热器相比，但管壳式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来人们已在其设计和加工方面积累了许多经验，建立了一整套程序，人么可以容易的查找到其他可靠设计及制造标准，而且方便的使用众多材料制造，设计成各种尺寸及形式，管壳式换热器往往成为人们的首选。 近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展，设计人员已经开发出了多种新型换热器，以满足各行各业的需求。如为了适应加氢装置的高温高压工艺条件，螺纹锁紧环换热器、Ω密封环换热器、金属垫圈式换热器技术获得了快速发展，并在乙烯裂解、合成氨、聚合和天然气工业中大量应用，可达到承压35Mpa、承温700℃的工艺要求；为了回收石化、原子能、航天、化肥等领域使用燃气、合成气、烟气等所产生的大量余热，产生了各种结构和用途的废热锅炉，为了解决换热器日益大型化所带来的换热器尺度增大，震动破坏等问题，纵流壳程换热器得到飞速的发展和应用；纵流壳程换热器不仅提高了传热效果，也有效的克服了由于管束震动引起的换热器破坏现象。另外，各种新结构的换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器等也大量涌现。 管壳式换热器按照不同形式的分类 工业换热器通常按以下诸方面来分类：结构、传热过程、传热面的紧凑程度、所用材料、
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
管壳式换热器设计计算用matlab源代码
%物性参数 % 有机液体取69度 p1=997; cp1=2220; mu1=0.0006; num1=0.16; % 水取30度 p2=995.7; mu2=0.0008; cp2=4174; num2=0.62; %操作参数 % 有机物 qm1=18;%-----------有机物流量-------------- dt1=78; dt2=60; % 水 t1=23; t2=37;%----------自选----------- %系标准选择 dd=0.4;%内径 ntc=15;%中心排管数 dn=2;%管程数 n=164;%管数 dd0=0.002;%管粗 d0=0.019;%管外径 l=0.025;%管心距 dl=3;%换热管长度 s=0.0145;%管程流通面积 da=28.4;%换热面积 fie=0.98;%温差修正系数----------根据R和P查表------------ B=0.4;%挡板间距-----------------自选-------------- %预选计算 dq=qm1*cp1*(dt1-dt2); dtm=((dt1-t2)-(dt2-t1))/(log((dt1-t2)/(dt2-t1))); R=(dt1-dt2)/(t2-t1); P=(t2-t1)/(dt1-t1); %管程流速 qm2=dq/cp2/(t2-t1); ui=qm2/(s*p2);
%管程给热系数计算 rei=(d0-2*dd0)*ui*p2/mu2; pri=cp2*mu2/num2; ai=0.023*(num2/(d0-2*dd0))*rei^0.8*pri^0.4; %管壳给热系数计算 %采用正三角形排列 Apie=B*dd*(1-d0/l);%最大截流面积 u0=qm1/p1/Apie; de=4*(sqrt(3)/2*l^2-pi/4*d0^2)/(pi*d0);%当量直径 re0=de*u0*p1/mu1; pr0=cp1*mu1/num1; if re0>=2000 a0=0.36*re0^0.55*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; else a0=0.5*re0^0.507*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; end %K计算 K=1/(1/ai*d0/(d0-2*dd0)+1/a0+2.6*10^(-5)+3.4*10^-5+dd0/45.4); %A Aj=dq/(K*dtm*fie); disp('K=') disp(K); disp('A/A计='); disp(da/Aj); %计算管程压降 ed=0.00001/(d0-2*dd0); num=0.008; err=100; for i=0:5000 err=1/sqrt(num)-1.74+2*log(2*ed+18.7/(rei*sqrt(num)))/log(10); berr=err/(1/sqrt(num)); if berr<0.01 break; else num=num+num*0.01;
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 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
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 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》）
《管壳式换热器机械设计》参考
1.1概述 (1) (1) (1) 1.2设计的目的与意义 (2) 1.3管壳式换热器的发展史 (2) 1.4管壳式换热器的国内外概况 (3) 1.5壳层强化传热 (3) 1.6管层强化传热 (3) 1.7提高管壳式换热器传热能力的措施 (4) 1.8设计思路、方法 (5) (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) 1.9 选材方法 (6) 1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)
1.9.2 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) 2.1 管径 (11) 2.2管子数n (11) 2.3 管子排列方式，管间距的确定 (11) 2.4换热器壳体直径的确定 (11) 2.5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) 5.1管板结构尺寸 (16) 5.2管板与壳体的连接 (16) 5.3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) 10.1群座的设计 (27) 10.2基础环设计 (29) 10.3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 2.1 管径 换热器中最常用的管径有φ19mm ×2mm 和φ25mm ×2.5mm 。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Φ25×2.5的无缝钢管，材质为20号钢，管长4.5m 。 2.2 管子数n L F n d 均π=Θ (2-1) 其中安排拉杆需减少6根，故实际管数n=503-6=497根 2.3 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. 2.4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 ， 查表2-5，圆整后取壳体内径9=i D 00mm 2.5 换热器壳体壁厚计算及校核