浅析双管板换热器设计
双管板换热器的结构设计
双管板换热器的结构设计【摘要】本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，详细概述了有关设计条件和计算两方面的要点，并给出了几点需要注意的问题，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
【关键词】双管板换热器；结构设计；问题所谓的换热器，就是是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
而双管板换热器比一般的换热器结构复杂，因此在设计过程中要更加重视。
基于此，本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
1.设计条件某一项目烧碱装置后冷却器设计条件见表1。
该设备壳程介质为氯气，管程介质为循环水，如果两个介质发生泄漏，相接触就会产生强腐蚀性的盐酸或次氯酸，对该设备造成严重的腐蚀。
所以该设备选择双管板换热器，为绝对避免壳程介质与管程介质相接触，设置积液程结构，并设有放空口和排净口（取样口）进行泄漏检测，该设备结构如图1所示。
2.设计计算本文主要介绍管板强度的设计计算及积液程长度L的计算及其相关规定，其他受压元件的计算方法，与普通的单管板换热器计算方法相同，计算时可参考GB151—1999等相关规范···，这里不再赘述。
2.1管板强度计算双管板换热器的设计计算，在我国现行的标准规范GBl51中，没有该结构形式的管板厚度计算方法。
由此，本文参考TEMA标准及文献[2]，认为双管板换热器的管程管板（也称外管板）和壳程管板（也称内管板）都能单独满足相应设计工况的设计前提下，确定该换热器管板厚度的计算方法。
（1）管程管板厚度计算。
运用SW6强度计算软件进行换热器的设计时，管板形式选择延长部分兼作法兰的固定式管板，设计参数按以下情况考虑：①设计压力和设计温度按管程工况确定；②壳程和换热管金属壁温按壳程和管程工况确定；③管板与换热管的连接为强度焊；④换热管长度为换热管总长度，换热管有效长度为管程管板内侧间的距离，换热管受压失稳的当量长度Lcr按GB151图32选取。
浅谈双管板换热器的设计与制造
介质名称
焊接接头系数 腐蚀裕度／ ｍｍ
Ｃ １ ２ 、 Ｃ Ｏ ２ 、 Ｏ ２ 、 Ｎ ２
１ ２
冷却水
０ ． ８ ５ ２
混合物
０ ． ８ ５ ２
图 ５液压胀胀头
管 程 侧 管 板
克 程 侧 管 板
图２ 管板连接形式 壳体尺寸为 ６ ０ ０ ×８ ， 壳程 材质为 Ｑ ３ ４ ５ Ｒ ， 管板 材质为 １ ６ Ｍ ｎ ｌ Ｉ Ｉ ， 管 程侧管板尺寸为 中７ ３ ０ × ６ ０ ， 壳程侧管板尺寸为 中６ １ ６ × ５ ０ ， 换热管规格 为 中１ ９ × ２ ， 材质 为 １ ０ 号钢。换热器的管板连接形式为 ： 管程侧 管板强 度焊＋ 贴胀 ， 壳程侧管板强度胀接 ， 见图２ 。 由于双管 板换热器的特殊结 构 ， 因此双管 板换热器 的管板 加工和 强度胀接是制造过程 中的难点 。现结合我公 司实际制造情况对双管板 换热器的设计 、 制造工艺进行 简要介绍 。
－－ — —
双管板换热 器制造过程 中 ， 管程侧管板与壳程侧 管板管孔加工 时 其 同心度 ， 平行度 ， 粗糙度 ， 尤为关键。为保证四块管板管 孔的同心度 、 管孔与端面的垂直度 ， 采用先打底孔 、 后钻孔 、 然 后铰孔 ， 控制孔径 及粗 糙度 ， 不允许出现螺旋状或纵 向划痕 。 ３ ＿ ３折 流 板 加工 折流板管孔与管板管孔是否同心直接影响管子能否Ｊ Ｉ ｂ ａ ． ￣ ， Ｊ 穿过 四坎 管板 ， 因此折流板加工时应 最好 与管板配钻 ， 折流管孑 Ｌ 两端要倒角 ， 去 除 毛刺 。根据 折流板 间距的大 小也可适 当调整折 流板孔径 的公差 范 围， 有利于换热器穿管。 ３ ． ４ 管板及 简体组装 １ ） 将换热管 、 管板均清理 干净 ， 尤 其是换热管 （ 下转第 ３ ６ ０ 页）
双管板换热器的设计与制造
双管板换热器的设计与制造简介双管板换热器是一种广泛应用于化工、制药、石油、食品等行业的换热设备。
其主要作用是将一个流体的热量传递给另一个流体，从而达到加热、冷却、蒸发等处理目的。
相比于传统的管壳式换热器，双管板换热器具有体积小、传热效率高、维修方便等优点，因此被广泛应用。
本文将从双管板换热器的设计、制造和使用等方面进行介绍。
设计热传递计算双管板换热器的设计需要进行热传递计算，以确定板片的数量和表面积。
一般情况下，热传递计算需要考虑以下因素：•流体的温度、压力和流量•热传递系数•固体传热能力•换热器的体积和形状•板片的布局和数量•热负荷和热效率要求在进行热传递计算时，可以使用一些工具和软件来辅助计算。
例如，可以使用ANSYS FLUENT软件对流体和固体传热进行模拟和计算。
此外，还需要考虑流体和固体之间的传热方式，包括对流、辐射和传导等。
板片的设计板片的设计是双管板换热器中最重要的部分之一。
一般情况下，板片的设计需要考虑以下因素：•材料的选择：板片材料需要具有良好的耐腐蚀性和传热性能，常见的材料包括不锈钢、镍合金等。
•板片的形状和大小：板片的形状和大小需要根据换热器的具体应用来确定，一般情况下，板片的宽度在2-10mm之间，间距在2-10mm之间，板片总面积应当满足热传递计算的需求。
•板片的密度和布局：密度和布局的选择需要考虑到流体的流量和热负荷等因素，一般情况下，板片的间距和布局需要满足流体的流速和热传递计算的需求。
•板片的安装方式：板片的安装方式需要考虑到维修和清洗等因素，一般情况下，板片需要可以方便的拆卸和安装。
其他设计因素除了板片的设计之外，双管板换热器的设计还需要考虑以下因素：•进出口管道的设计：进出口管道需要满足流量和压力的要求，一般情况下，可以使用方形、圆形或矩形形状的进出口管道。
•头部和底部的设计：头部和底部需要满足与板片的对接要求和防泄漏要求，一般情况下，可以使用法兰连接、焊接或密封槽连接等方式。
双管板换热器的结构及制造工艺合理设计
双管板换热器的结构及制造工艺合理设计一、双管板换热器结构设计准备工作（一）结构初步规划对于一项双管板换热器而言，其结构主体上有4块管板，主要结构状态如下：首先是法兰式管程侧管板，有两块，其与管箱法兰之间的连接使用垫片以及螺柱，同时联通换热管、管道共同组成管程。
换热管与管程侧管板之间的连接可采用贴胀与强度焊联合方式，在介质选择上也适应于条件偏向苛刻程度的介质。
非法兰式的壳程侧管板与壳体之间的的连接让壳程更具完整性，在换热管与壳程侧管板之间的连接方式为强度胀接。
在结构中，壳程管板与换热管之间又可以构成两腔积液程，由此产生形态特殊的四腔结构。
（二）選材控制材料的选择关系到双管板换热器的使用稳定性以及安全性，因此选材是结构设计的关键。
在材料选择方面，首先应考虑介质特性，重点放在抗腐蚀方面，并根据用户需求加以调整，保障在压力以及操作温度方面不会对工艺性能产生不良影响。
换热管与管程侧管板之间的连接使用贴胀加强度焊型式，锻件级别为Ⅱ级。
由于换热管与壳程侧管板之间的连接属于强度胀接，因此要求管板质量高，故锻件级别为Ⅲ级。
同时，鉴于管板材料在硬度值方面要与双管板换热器约在HB20-30之间，从理论上来说不锈钢管板与换热管之间的硬度应属于同一水平，但在实际硬度测量中发现，硬度变化能够通过材料供应以及材料选择实现。
在具体设计制造环节中，设计人员同样需要对换热管与管板管孔之间的间隙严格把关，利用“特殊紧配合”原则减少管板材料与换热管之间由于硬度差带来的不良影响。
需要注意的是，换热管HBW硬度要求应在评定实验中明确指出。
二、结构设计要点（一）布管操作以某实际设计为例，换热管外径19mm用户将布管间距设置为23.75mm，将排列方式要求为转角正三角形，因此理论上来说孔桥宽度只能够为4.75mm，在制造中胀接环节操作具有一定难度。
按照双管板换热器传统经验结合相关企业自行加工制造能力，可将换热管与管板之间的胀接设定为液袋柔性胀接，其作用原理如下：当液体压力不断上升过程中，换热管受到压力后会出现变形，并且随着压力的增大变形程度也会加大（此变形属于弹性变形），之后在达到塑性变形程度时会被挤压至管板孔壁部位。
双管板换热器
双管板换热器简介双管板换热器是一种常见的换热设备，它适用于多种工业领域，能够高效地实现热量传递。
本文将介绍双管板换热器的原理、结构以及应用领域，以便读者对其有一个全面的了解。
原理双管板换热器利用两根平行的管道，一根为流体介质A的进管，另一根为流体介质B的进管。
两个管道之间通过一系列的平行板片隔开，使介质A和介质B之间产生对流与传热。
其中，流体介质A在进管中流向换热器，通过热交换与流体介质B直接进行换热，然后流向出管；而流体介质B则相反。
在传热的过程中，介质A和介质B的热量通过板片直接传导，实现了高效的传热效果。
双管板换热器可以根据需要进行多种形式的设计，包括平行流、逆流和交叉流等，以满足不同的工艺要求。
结构双管板换热器的结构主要由以下几个组成部分构成：1.壳体：壳体是双管板换热器的外壳，用于容纳管道和板片。
它通常由金属材料制成，具有良好的密封性和耐腐蚀性。
2.进管和出管：进管和出管是介质A和介质B的进出口，通过它们进入和离开换热器。
3.板片：板片是双管板换热器中最重要的组成部分。
它们位于进管和出管之间，负责实现介质A和介质B之间的传热。
板片通常是波形的，以增加接触面积和热交换效率。
4.密封圈：密封圈用于保持板片的密封性，防止介质A和介质B之间的交叉污染。
它通常由橡胶或其他可靠的密封材料制成。
应用领域双管板换热器广泛应用于各种工业领域，包括化工、制药、食品加工等。
其主要应用如下：1.蒸汽冷凝器：双管板换热器可以将蒸汽中的热量传递给冷却介质，实现蒸汽的冷凝。
2.热水供暖系统：双管板换热器可以将燃气锅炉产生的热水传递给供暖系统，提供舒适的室内温度。
3.热交换站：双管板换热器可以用于热网中的热交换站，将供热水与回收水进行热交换，以提高热能利用效率。
4.化工生产：双管板换热器可以在化工生产过程中实现不同介质之间的传热，以满足工艺要求。
5.污水处理：双管板换热器可以将废水中的热量传递给清水，提高能源利用效率。
双管板换热器设计制造中应注意的问题
定 位支 撑连 接 的双 管 板 ， 中 以整 体式 双 管 板 较 其 为 常 用 。多数 整 体 式 双 管 板 实 为 两 管 板 焊 接
而 成 。 图 １为 焊 接整 体 式 双管 板 与 管箱 、 体 和 壳 换 热 管 的连接 示 意 图 ， 管箱 法 兰 用 螺栓 连 接 的 与 管板 为外 管板 ； 与壳 体 连接 的管板 为 内管板 Ｉ 夕 管 板 与 内管 板焊 接 为 一体 ， 热管 同时 穿 过 两块 管 换
冲 区 ， 效 防止 了因换 热管 接头 泄漏 引起 管 、 程 有 壳
因为管 头 泄 漏 引起 的 管 、 程 介 质 串混 … ， 年 壳 近
广 泛应 用 于多 晶硅 项 目中的诸 多换 热 场 合 ， 在 但
具体 的设 备设计 和 制造 中仍 有几 点容 易被忽 视 的 重要 问题 ， 若处 理 不 当将会 使 设 备 的制 造难 度 加
的 可靠 性 。是 否可在 设计 过程 或设 备使 用 过程 中
采取 一定 的措施 减小 此应 力 。 ３ 制造 中应 注意 的 问题
双管 板 换热 器 的制造 工艺 仍处 于尝 试 和讨论 中， 各制 造厂 可 能 都 有 自己的 思路 与方 法 。但 笔
者认 为双 管板 换 热器 的组 焊顺 序可 能没 有大 的 随 意性 ， 且有 几 个 问题 必 须 引起 重视 。 ３ １ 共识 性 问题 ．
双管 板换 热 器 的 管板 结 构 一 般 分 为 ３种 ： 整 体 式双 管板 、 由哈 夫短 接 连 接 而 成 的 双管 板 和 由
双 管板 换热 器 的设 计 比较 成 熟 ， 基 本 形 成 且 固定标 准 ， 其 中仍 有 值得 重视 和商榷 的地方 。 但
分离式双管板热交换器的设计及制造要点
板孔的合理 间 隙.考 虑 到 双 管 板 结 构 的 特 殊 性,
管板孔表面粗糙度 Ra 应不大于 １２．
５μm,有利于
加,不 利 于 整 台 热 交 换
２)管板 孔 与 管 板 密 封 面 的 垂 直 度 要 求. 对
g 为隔离腔长度.
本文结合工程实例讨论分离式双管板热交换
收稿日期:
２０２０
Ｇ
１０
Ｇ
２８.
作者简介:许伟,男,
２００２ 年 毕 业 于 浙 江 大 学 过 程 装 备 与 控
制工程专业,工 学 学 士,主 要 从 事 静 设 备 设 计 工 作,高 级 工
程师.
Ema
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２
石 油 化 工 设 备 技 术
２０２１ 年
表 １ E
Ｇ
３０８ 设计参数
质中,会引起后续的吸附塔中吸附剂含水量超标,
影响吸附剂性能,故 该 热 交 换 器 采 用 分 离 式 双 管
项目
壳程
管程
板结构,以避免管、壳程介质的窜漏.为了便于管
操作介质
中压蒸汽
束抽 出 清 洗,内、外 管 板 均 兼 做 设 备 法 兰,分 别 与
２４４ ℃ 考 虑,内 管 板 平 均 金 属 温 度 按 １８２ ℃ 考
虑,内、外 管 板 间 距 按 GB/T１５１ 中 公 式 (
７
Ｇ
１３５)
计算的值约为１７８mm,设计取g＝１９０mm,计算
结果偏于保守.
２ 分离式双管板热交换器的制造要点
双管板换热器的结构比较及U型管双管板换热器特点浅析
双管板换热器的结构比较及U型管双管板换热器特点浅析作者：吴成义纪媛赵明张磊来源：《科学与财富》2017年第15期（沈阳远大压缩机有限公司 110027）摘要：双管板作为换热器的一种换热元件形式首次出现在GB/T151-2014《热交换器》标准中，本文主要对双管板换热器的结构和U型管双管板换热器的制造要点做出阐述。
关键词：双管板；换热器；压力容器制造；双管板换热器是指在管壳式换热器中，换热管分别与两块管板相连接。
这种换热器中，同一个元件两侧分别是管程介质和壳程介质，而中间部分只有换热管。
因此，只有换热管本体产生泄漏才会形成管程介质同壳程介质相混，而这种泄漏的可能性远小于换热管与管板之间的连接以及浮头管箱法兰连接处的泄漏。
因此在对管程介质与壳程介质严格要求其不相混时，可选用双管板式换热器。
双管板换热器一般用于绝对防止管壳程间介质有微泄漏的场合，如：壳程介质为水、管程介质为H2S的换热器，若壳程中介质与管程介质相接触，产生湿H2S腐蚀环境，将对设备、管道，甚至整体系统造成破坏。
合理选用双管板结构，能有效减少不利工况发生，从而避免事故，在多晶硅行业中应用较多；在管壳程压差较大的情况下，具有密封能力的双管板结构也可用作管壳程过度压力腔。
1、GB151-2014中双管板换热器的基本结构（见图）2.目前双管板换热器常见应用形式2.1固定管板式换热器中固定管板式双管板换热器具有传统固定管板式换热器可逆向设置管壳程流体流向，提高换热能力的优点，但此形式换热器具有四块管板，增加了换热管与管板的焊接量，介质泄漏可能性增大，进而提高了设备的整体制造难度，且此形式换热器一般为不可抽芯结构，对不洁净介质导致的污堵具有较差的清洗能力，适用于换热面积较大、壳程为洁净介质的工况。
2.2 U型管式换热器中U型管式双管板换热器具有传统U型管换热器稳定运行于管壳程温差较大的工况环境及拆卸相对便捷的可抽芯结构，且只有两块管板，降低焊接量，虽然相对固定管板式结构，U型管式不能设置管壳程介质全逆流，换热效果相对固定管板式较差，但由于其具备了可抽芯子和适用温差较大的环境中，因此应用更广。
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器 双 管 板 结 构 还 有 一 种 常 见 结 构 见 图 2 ( b) , 靠两管板的连接螺栓之间垫以圆环 ,以调正两 管板间距及平行 ,而管箱与外管板法兰采用台 肩 螺 栓 固 定 , 从 而 不 要 聚 液 壳 。由 于 本 设 备 壳 程为氯气且为 U型管换热器其管束经常要抽 出检修 , 这种开式结构不安全也不合理 , 而对 于管程介质温度高而泄漏气 (液) 对环境无污 染的固定管板换热器双管板用这种开式结构 在便于制造和减少两管板间热应力方面优于 带聚液壳的结构 。
4 管板计算
由于换热器计算均由现成电算 , 此处仅说 明计算模式 。
从图 1 可知 , 双管板计算可分两步进行 。 首先 ,外管板与内管板及聚液壳构成固定管板 式换热器壳程 , 而原管箱与 U 型管换热器壳 程构成两管箱 , 其原因为 U 型管换热器由于 换热管可自由伸缩 , 因此 U 型管对内管板无 约束作用 ,故按此模式可由固定管板换热器要 求 计 算 出 内 外 管 板 。其 次 , 对 于 内 管 板 在 不 计 外管板对其加强偏安全条件下 , 进行 U 型管 换热器管板计算 ,校核前次设计计算出内管板 直 到 合 格 为 止 。通 过 两 次 计 算 校 核 , 双 管 板 的 安全可靠性得到保证 。
6 操作要求
正常操作中除满足 U 型管换热器操作要 求外 ,还应定时认真观察聚液壳上放净口及放 空口的状况 , 放空 (净) 口由工艺管线导入水 槽内 , 如有水从放净口流出则外管板产生泄 漏 , 反之有气体从放空 (净) 口冒出则内管板 泄漏 , 如泄漏量不大 , 则可不必停车继续使用 等待检修时对聚液壳打压查漏点 , 然后再补
图3
2. 3 其 它 聚 液 壳 与 两 管 板 焊 接 按 GB 151 - 89 附 录 D
执行 , U 型换热管应采用 I 级换热器用管 (采 用液压胀要求) , 且不得采用拼接换热管 , 以 避 免 拼 接 带 来 换 热 管 泄 漏 。在 制 作 中 两 管 板 螺 孔 位 置 错 开 便 与 安 装 。换 热 器 其 它 零 部 件 按 GB 151 - 89 及 有 关 要 求 进 行 , 本 文 从 略 。
(常州化工机械厂 ,常州 213002)
如图 1 所示的一段分解加热器是年产约 6万 吨 小 尿 素 工 程 的 主 要 设 备 之 一 。其 有 关 技 术参数如表 1 所示 。
表1
设计设计 MPa 设计温度 ℃
物料名称 换热面积
容器类别
管程 1. 8 160 尿液 、甲铵液
150 二
壳程 1. 34 191 蒸汽
节流结构通常有如下两种形式 : ( 1) 节 流 环 与 换 热 管 下 端 相 焊 固 定 。由 于 节 流 环 通 道 内 径 3 mm , 而 换 热 管 ( <25 ×2) 内 径 约 21 mm , 从 而 起 到 了 节 流 作 用 , 见 图 2 。
1 上管箱 2 上管板 3 壳体 4 格子板 5 换热管 6 下管板 7 下管箱 8 支座 a 尿液进口 b 尿液出口 c 惰性气体出口 d 蒸汽进口 e 冷凝液出口 f 排液口
上海科学技术文献出版社出版
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Vol . 35 No . 4
Abstra c t
Mea surement and Anal ysis of Natural Vibration Periods of 65 Col umns with Self - support of
3 用材要求
管程为低压循环冷却水 , 故用材上可用 Q235 - A 等 普 通 碳 素 钢 , 壳 程 丙 烯 及 氯 丙 浠 为 易 燃 易 爆 气 体 可 用 16 MnR 等 低 合 金 钢 , 且 有 良 好 的 耐 蚀 性 。关 键 在 于 少 量 干 氯 气 , 对 比 低 合金钢与常用奥氏体及铁素体等不锈钢 ,其对 干氯气耐蚀性基本一致 ,不锈钢仅在使用温度
图1
管 程 零 部 件 材 料 均 为 00 Cr 17 Ni 14 Mo 2 。由 于操作工艺的需要 ,换热管下端入口处设有减 少 流 体 截 面 的“节 流 结 构 ”。
1 节流环 2 下管板 3 换热管 图2
漏 。如 泄 漏 量 大 且 内 外 管 板 均 漏 而 生 产 要 求 暂时不得停车 , 则可通过工艺管线打入与管 程压力相近稍大于壳程压力的惰性气体 ( N2 ) 进 行 气 封 , 满 足 暂 时 要 求 。此 外 , 开 停 车 时 , 均 要用热空气吹干壳程及聚液壳 , 避免水份残 留造成开车时腐蚀 。
397150 换热面积
物料名称 物料特性
氯丙烯 ,氯气
易燃易爆 , 高度危害
循环水
壳/ 管程数 壳体气/ 液出口流量 kg/ h
壳程
管程
95/ 40
40/ 30
缺口31. 4 % ,间隔533mm
43. 7
380
1
6
气相13600 液相28585
由表 1 可得设备设计数据表 2 :
表2
项目
壳程 管程
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
·20 ·
化工设备设计
1999 年 第 36 卷
一段分解加热器节流结构的改进
李业勤 尤爱珍
参考文献
1 GB 151 - 89《钢 制 管 壳 式 换 热 器 , 学 苑 出 版 社 出 版 2 《化 工 设 备 结 构 图 集 》, 化 工 部 设 备 设 计 技 术 中 心 站 3 左 景 伊 编 《, 腐 蚀 数 据 手 册 》, 化 学 工 业 出 版 社 出 版 4 《 TEMA》标 准 ( 1982 年 增 补 ) , 化 工 部 设 备 设 计 技 术 中 心 站 5 《化 工 设 备 的 检 查 和 维 修 》, 上 海 石 化 总 厂 资 料 编 译 组 ,
Fra me X u Zhijun
Bejing Heng Fu Gro up Co . Beijing 100070
2. 1 双管板结构
如图 2( a) 所示 , 设计中管箱法兰与外管 板法兰采用螺栓相连 , 内管板法兰与壳程法 兰也通过螺栓相连 , 这样就保证管束可以抽 出 清 洗 及 检 修 。双 管 板 之 间 , 采 用 聚 液 壳 彼 此 相接 , 聚液壳用来调正两管板间距且保证两 管板平行 , 同时 , 聚液壳用来封闭相邻两管板 之间渗漏出的流 (气) 体 ,防止有毒气体外溢 , 及 时 排 除 。如 条 件 许 可 , 可 在 聚 液 壳 内 通 入 压 力稍高于管壳程的惰性气液体来保证安全 。 按要求聚液壳最高 / 低处需设置放空口和放 净口各一个 ,可将渗漏气 (液) 导出 ,也可作惰 性 气 体 进 出 口 使 用 。另 外 , 对 于 固 定 管 板 换 热
2 结构分析
在环氧氯丙烷生产装置中的氯丙烯工段 , 需设计一台急冷塔塔顶冷凝器将塔顶流出的 氯丙烯与少量未反应完全的氯气 (干气) 及丙 烯的混合气部分冷凝成液相 (氯丙烯) , 其简 图见图 1 ,工艺设计参数如表 1。
图1 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
缝较小而焊接头多 , 相对出现泄漏可能性 大 。经 调 查 换 热 器 管 板 与 换 热 管 连 接 接 头 失 效 造成换热器必需停车补焊接头占换热器故障 的绝大多数 ,且每漏一次对设备腐蚀就加剧一 次 ,而换热器管壳程圆筒及相连管线就得检测 一次腐蚀状况 ; 因此 , 为避免产生泄漏而造成 上述设备及装置腐蚀 ,采用双管板换热器来保 证 装 置 安 全 、平 稳 运 行 显 得 尤 为 重 要 。
第 4期
·17 ·
浅析双管板换热器设计
苏杨 刘卫东
(巴陵石化设计院设备室 ,岳阳 414003)
摘要 本文就一设计实例从双管板换热器机理 、结构 、计算 、操作等方面简单阐述了设计中的考虑 ,并提出比较方案供参考 。 关键词 双管板 换热管 腐蚀 焊接 胀接 接头
1 前言
由 图 1 所 示 , U 型 管 换 热 器 ( BEU1200 — 0. 7 / 0. 6 —360 —4. 5 / 19 —6 I) 为 双 管 板 换 热 器 , 由于壳程内有氯气 (干气) 而管程为冷却循环 水 , 工艺及设备防腐要求水与氯气严禁接触 , 否则水与氯气产生化学反应 , 反应方程式如 下:
5 压力试验
考虑双管板换热器两管板间有聚液壳 , 其 压力试验应分开做 , 首先 , 由于管程设计压力 大于壳程 ,则聚液壳应以管程试验压力做压力 试验 , 观察两管板与换热管连接是否密封可 靠 , 然 后 按 GB 151 - 89 中 对 U 型 管 换 热 器 要 求 分别对管程及壳程进行压力试验来验证密封 及强度合格 。
上稍高 ,但其又在氯气环境下易产生应力腐蚀 且本设备正常操作温度不高 ,因而不必使用此 类 不 锈 钢 。如 使 用 高 铬 及 高 镍 合 金 对 干 氯 气 耐蚀性非常好却价格昂贵 ,因此在满足工艺对 铁 离 子 要 求 下 , 采 用 低 合 金 钢 ( 16 MnR , 20 # ) 作为壳程及换热管主体材质既经济又合理 。
H2 O + Cl 2 = HCl + HClO 盐 酸 ( HCl ) 及 次 氯 酸 ( HClO) 均 为 强 腐 蚀 介 质 , 只要有微量盐酸及次氯酸存在 , 就能够使 本设备及与之相连工艺装置设备的快速腐蚀 失效 , 严重的还会造成人员伤亡 ; 而最可能造 成水与氯直接接触部位在管板与换热管相连 焊接接头处 ,对于机械制造厂换热管与管板角 焊接接头仅能靠着色探伤检查 ,加上本接头焊