GB151-1999《管壳式换热器》宣贯

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三. GB151-1999《管壳式换热器》
3总则（参见GB150）

与GB150相同的内容略去，只介绍换热 器因有管、壳程而造成的特殊要求。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
注意 GB151《管壳式换热器》分类与GB150一样，是遵循“容 规”的规定，但因其是二腔容器（管程和壳程），故分类、 设计与制造应遵守下列规定： a) 二腔应分别按各腔的设计参数进行划类，并分别提相应 的设计、制造、检验与验收的要求； b) 换热器总类别,应以两腔中高的类别确定； c) 换热器的机械设计 按照管、壳程不同的类别分别进行设 计时，对同时受管、壳程介质作用的受压元件及用同一螺柱 连接的管、壳程法兰，应给予特别的考虑。

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二.国内换热器及相关标准概况


产品标准
1)GB151-1999《管壳式换热器》 2)JB/T4751《螺旋扳式换热器》 3)NB/T 47004-2009 (JB/T4752)《板式换热器》 4)NB/T 47005-2009 (JB/T4753)《板式蒸发装置》 5)NB/T 47006-2009 (JB/T4757)《铝制板翅式换热器》 6)JB/T4758《空冷式换热器》（即将出版，改行标） 7)HG/T2650《钢制管式换热器》（单套管换热器） 8)SH/T3119《石油化工钢制套管式换热器设计规范》（单、 多套管）

TEMA标准在其适用参数后面有如下说明： “规定这 些参数的目的是限定壳壁最厚约为3英尺寸（76mm）和双 头螺栓的直径最大为4英寸（102mm）”。 无论是TEMA还是GB151限制这些参数的目的是避免 因采用常规设计趋于保守，而造成过大的浪费；这就是说超 出这些参数范围，可采用更为精确更省材料的应力分析设计 方法来进行设计，但分析设计及其对材料、制造、检验的高 要求，使得如何确定使用常规与分析设计的界限成为很大的 难题，一般可用经济性杠杆作评判标准。
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二.国内换热器及相关标准概况


换热器用管材标准
1)GB/T1527《銅及铜合金拉制管》 2)GB/T3625《热交换器及冷凝器用钛及钛合金管》 3)GB/T3639-2009《冷拔或冷轧精密无缝钢管》（代替2000年版，10、20、16Mn可作换 热管，其外径允差可达到国外标准同类水平） 4)GB5310《高压锅炉用无缝钢管》［2008版冷拔（轧）无髙精度管，但其普通级外径精度 已达95版高级的要求］ 5)GB6479《化肥设备用高压无缝钢管》 6)GB/T6893《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》 7)GB/T8163《输送流体用无缝钢管》 8)GB/T8890《热交换器用铜合金无缝管》（无纯銅） 9)GB/T9948《石油裂化用无缝钢管》 10)GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》 11)GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》 12)GB/T××××《锅炉、热交换器用焊接奥氏体钢管》-报批中 13）GB/T××××《髙效换热器用特型管》（含：T型槽管、波纹管、内波外螺纹管、内 槽管）-报批中 14)JB/T××××《锅炉、热交换器用管订货技术条件》正在制订中
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前


言
容器设计要考虑：
一、有足够的强度 容器壳体及附件必须具有足够的强度来承受工作载荷。设计时要尽 可能地使零部件达到等强度。 二、有足够的刚度 三、有合理的设计使用寿命 四、有合理的结构 压力容器的结构，要在满足工艺要求的同时，满足制造、检验、运 输、安装、操作和检修的要求。


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三. GB151-1999《管壳式换热器》
不属于这五种型式的如：双管板换热器、折
流杆换热器、螺旋折流扳换热器、绕管式换 热器（但管板计算的支撑条件不同）等的机 械设计，应参照GB151进行设计。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》


1）固定管板换热器的主要特点：
该换热器的特点是结构简单、紧凑、没有壳程密封的问题， 而且往往是管板兼作法兰。其适用于： a) 管、壳程温差较大，但压力不高的场合(因为温差大，要 加膨胀节，而膨胀节耐压能力差； b) 管、壳程温差不大，而压力较高的场合； c) 壳程无法机械清洗，故要求壳程介质干净；或虽会结垢， 但通过化学清而能去除的场合； d) 布管多，锻件少，一次性投资低；但不可更换管束，整 台设备往往由换热管损坏而更换，故设备运行周期短 。
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一.热交换器的研究与发展
1.传热与流动研究：目的——提髙传热及压
降计算的准确性及寻求提髙传热效率，降低 压降的途径。这方面研究主要涉及到：物性 模拟研究、分析设计研究（如温度场、流动 分布的模拟研究等）、传热及流动试验和工 艺计算软件的开发等。
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一.热交换器的研究与发展
2. 换热设备大型化 、新型热交换设备的开发及降 低能耗、节水的研究。 3. 强化传热的研究：如强化传热管研究、板管的 研究（如板壳式、板空冷等）。 4. 材料研究（相容性及经济性的结合）。 5. 抗腐蚀及控制结垢的研究（涉及使用寿命及保 持传热效率）。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
三项中有一项不能满足强度条件时，就需设
置膨胀节；根据工程经验，当壳体与换热管 金属温差(注意不是介质温差)高于50℃时一 般应设置膨胀节，而GB16749《压力容器用 波形膨胀节》规定最高使用压力为6.4MPa, 再高要用带加强装置的Ω型膨胀节。故带膨 胀节的固定管板换热器使用压力不高，而且 结构设计和制造也趋于复杂。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
在壁温差很小无需考虑温差应力时，固定管
板式换热器也有使用在很高压力的场合，此 时往往管板与管箱或管板与壳体做成整体型 式，或者管板、管箱(头盖)和壳体三者成为 一个整体，如大化肥中的高压甲铵冷凝器的 管程压力为15.8MPa ，但一般高压用得比较 少，而低压力、大直径固定管板式换热器用 得很广泛。
பைடு நூலகம்
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
特点： a)内管板与换热管必须采用强度胀连接，所以壳程 适用的压力、温度不髙； b)内管板强度胀是关键，换热管应采用高精度管， 并尽量减小管与管孔的径向间隙； c)管板隔腔间可视为常压、常温；外管板强度焊后 一般无需贴胀； d)管板数量多一倍，管板刚性好，U形管换热器管 板都兼作法兰； e)换热管有效长度减少，造价略髙。

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三. GB151-1999《管壳式换热器》
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.10 换热器主要组合部件及规格型号的表达 方式的说明：
在GB151的3.10及“压力容器设计工程师培训教 程”25.3中换热器主要组合部件及规格型号的表达方式已有 详细描述，但不是说除了上述规定以外的结构就不允许使用， 因为GB151不可能把所有内容都包括进来如： 双管板换热器； 单管程立式换热器壳体内的膨胀节； 前端管箱中有采用焊接式平盖管箱等 。 这些都没有纳入GB151，但又都是有章可循，有公式可计算 的，是可以使用的，如果说因为GB151没有这些具体结构就 不准使用，这是不正确的。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
正因为经济对比要具体问题具体分析，所以
TEMA-1988及GB151-1989的 1999版本 都 放宽了常规设计参数的限制。 采用常规设计而又觉得管板太厚时，可用 TEMA RCB-7.3所描述的只对管板采用分析 方法设计，以减薄管板厚度也是允许的，而 GB151管板计算本身就是一种详细的分析设 计计算。

为此国家制定了GB151《管壳式换热器 》，对设计、制 造、检验和验收作了规定要求，使我们这些与此有关的责任 人的产品达到设计数据和设计计算正确；结构设计和技术要 求合理。
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一.热交换器的研究与发展

随着世界性的能源危机波及到了装备制 造业及石油化工这些耗材及能耗的大户，以 及国家节能减排长期国策的确立，作为能量 回收装备—热交换设备的提高传热效能及降 低能耗的研究被提高到了很重要的地位。这 些研究归纳为以下几个方面：
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
在管壳式换热器中管与管板连接接头是分隔管、壳 程介质的关键屏障，但却不能保证绝对不漏，即使 制造时液压试验、气密性试验都合格；但在操作中 由于温度、压力和腐蚀的联合作用，或操作不当时， 有可能出现部分管头失效而造成内漏。当这样的内 漏会使管壳程介质混合出现严重或灾难性事故时， 双管板换热器便应运而生。 双管板换热器一般型式为：双管板固定管板换热器、 双管板U形管式换热器和釜式重沸器（U形管束） 三种型式


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二.国内换热器及相关标准概况


零部件标准
1)GB/T16749 《压力容器用波形膨胀节》 2)JB/T4712.1～4《容器支座》（含鞍式、腿式、耳式、支承式） 3)JB4700～4707《设备法兰技术、垫片、法兰》等七项标准。 4)JB4718～4720《管壳式换热器用非金属、缠绕、金属 垫片》等三项 标准（正在合并修订） 5)JB4721《外头盖侧法兰》（正在合并修订） 6)JB4729 《旋压封头》 7)JB/T4736 《补强圈》 8)JB/T4746《钢制压力容器用封头》 9)HG26592～20635《钢制管法兰、垫片、螺柱》

如低腔不锈钢等材料，提高等同高腔，费用太大时就不符合节能要求
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
3.4管壳式换热器的主要结构型式及适用条件
GB151中所列举的管壳式换热器主要有： 1）固定管板式换热器； 2）浮头式换热器； 3）U形管式换热器； 4）釜式重沸器； 5）填料函式换热器。
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二.国内换热器及相关标准概况
热交换器性能测定标准-属能效标准，正在制