換熱器設計思路及相關知識

1、換熱器設計思路及相關知識換熱器設計思路及相關知識一、前言、前言換熱器分類：換熱器分類：管殼式換熱器根據結構特點可分為下列兩類。管殼式換熱器根據結構特點可分為下列兩類。1.1.剛性結構的管殼式換熱器：這種換熱器又成為固定管板式，通?？煞譃閱喂艹毯投喙艹虄煞N。它的優(yōu)點是結構簡單緊湊、造價便宜和應用較廣；缺點是管外不能進行機械清洗。2.2.具有溫差補償裝置的管殼式換熱器：它可使受熱部分自由膨脹。該結構形式又可分成：①浮頭式換熱器：這種換熱器的

2、一端管板能自由伸縮，即所謂“浮頭”。他適用于管壁和殼壁溫差大，管束空間經常清洗。但它的結構較復雜，加工制造的費用較高。②U形管式換熱器：它只有一塊管板，因此管子在受熱或冷卻時，可以自由伸縮。這種換熱器的結構簡單，但制造彎管的工作量較大，且由于管子需要有一定的彎曲半徑，管板的利用率較差，管內進行機械清洗困難，拆換管子也不容易，因此要求通過管內的流體是清潔的。這種換熱器可用于溫差變化大，高溫或高壓的場合。③填料函式換熱器：它有兩種形式，一種

3、是在管板上的每根管子的端部都有單獨的填料密封，以保證管子的自由伸縮，當換熱器內的管子數目很少時，才采用這種結構，但管距比一般換熱器要大，結構復雜。另一種形式是在列管的一端與外殼做成浮動結構，在浮動處采用整體填料函密封，結構較簡單，但此種結構不易用在直徑大、壓力高的情況。填料函式換熱器現在很少采用。二、設計條件的審查：二、設計條件的審查：1.換熱器的設計，用戶應提供一下設計條件（工藝參數）換熱器的設計，用戶應提供一下設計條件（工藝參數）：

4、①管、殼程的操作壓力（作為判定設備是否上類的條件之一，必須提供）②管、殼程的操作溫度（進口出口）③金屬壁溫（工藝計算得出（用戶提供））④物料名稱及特性⑤腐蝕裕量⑥程數⑦換熱面積⑧換熱管規(guī)格，排列形式（三角形或正方形）⑨折流板或支撐板數量⑩保溫材料及厚度（以便確定銘牌座伸出高度）⑾油漆:Ⅰ.如用戶有特殊要求，請用戶提供牌號，顏色Ⅱ.用戶無特殊要求，設計人員自己選定2.幾個重點設計條件幾個重點設計條件①操作壓力：作為判定設備是否上類的條件之

5、一，必須提供②物料特性：如用戶不提供物料名稱則必須提供物料的毒性程度。因為介質的毒性程度關系到設備的無損監(jiān)測、熱處理、鍛件的級別對于上類設備，還關系到設備的劃分a.GB15010.8.2.1(f)圖樣注明盛裝毒性極度危害或高度危害介質的容器100%RT.在著殘余應力，隨著溫度的升高，殘余應力逐漸消失，這樣使管端處降低密封和結合力的作用，所以脹接結構受到壓力和溫度的限制，一般適用于設計壓力≤4Mpa，設計溫度≤300度，并且在操作中無劇烈

6、地震動，無過大的溫度變化及無明顯的應力腐蝕；焊接連接具有生產簡單、效率高、連接可靠的優(yōu)點。通過焊接，使管子對管板有較好的增將作用；并且還有可降低管孔加工要求，節(jié)約加工工時，檢修方便等優(yōu)點，故應優(yōu)先采用。此外，當介質毒性很大，介質和大氣混合易發(fā)生爆炸介質有放射性或管內外物料混合會產生不良影響時，為確保接頭密封，也常采用焊接法。焊接法雖然優(yōu)點甚多，因為他并不能完全避免“縫隙腐蝕”和焊接節(jié)點的應力腐蝕，而且薄管壁和厚管板之間也很難得到可靠的焊

7、縫。焊接法雖然較脹接可以乃更高的溫度，但是在高溫循環(huán)應力的作用下，焊口極易發(fā)生疲勞裂紋，列管與管孔存在間隙，當受到腐蝕介質的侵蝕時，以會加速接頭的損壞。因此，就產生了焊接和脹接同時使用的方法。這樣不但能提高接頭的抗疲勞性能，同時可以降低縫隙腐蝕傾向，因而其使用壽命比單用焊接時長的多。在什么場合下適宜施行焊、脹接并用的方法，目前尚無統(tǒng)一標準。通常在溫度不太高而壓力很高或介質極易滲漏時，采用強度脹加密封焊（密封焊是指單純防止?jié)B漏而施行的焊接

8、，并不保證強度）。當在壓力和溫度都很高的情況下，則采用強度焊加貼脹，（強度焊是即使焊縫有嚴密性，又能保證接頭具有較大的拉脫力，通常是指焊縫強度等于管子軸向負荷下的強度時的焊接）。貼脹的作用主要是消除縫隙腐蝕和提高焊縫的抗疲勞性能。具體的結構尺寸標準中（GB31511999.5.8條）已有規(guī)定，在此不再詳述。對于管孔表面粗糙度的要求：a當換熱管與管板焊接連接時，管的表面粗糙度Ra值不大于35uMb單換熱管與管板脹接聯接時，管孔表面粗糙度R

9、a值不大于12.5uM脹接連接時，管孔表面不應有影響脹接緊密性的缺陷，如貫通的縱向或螺旋狀刻痕等四、設計計算四、設計計算1殼體壁厚計算殼體壁厚計算包括管箱短節(jié)、封頭、殼程筒體的壁厚計算管、殼程筒體壁厚應滿足GB151中最小壁厚的規(guī)定，對于碳素鋼和低合金鋼最小壁厚是按腐蝕裕量C2=1mm考慮的，對于C2大于1mm的情況，殼體的最小壁厚應相應增加。2開孔補強計算開孔補強計算對于殼體采用鋼管制的，建議采用整體補強（增加筒體壁厚或采用厚壁管）；

10、對于比較厚的管箱上開大孔考慮綜合經濟性不另行補強應滿足的幾點要求：①設計壓力≤2.5Mpa②相鄰兩孔中心距應不小于兩孔直徑之和的兩倍③接管公稱直徑≤89mm④接管最小壁厚應表81的要求（接管腐蝕裕量為1mm）3法蘭法蘭設備法蘭采用標準法蘭時應注意法蘭與墊片、緊固件的匹配，否則應對法蘭進行計算。比如甲型平焊法蘭在標準中與其匹配的墊片為非金屬軟墊片；當采用纏繞墊片應對法蘭重新計算4管板管板需注意以下幾個問題：①管板的設計溫度：根據GB150