壓力容器-換熱設(shè)備

ni壓力容器設(shè)計(jì)審核人員培訓(xùn)考核班專題講座

第二講換熱設(shè)備

2.1換熱設(shè)備分類:

管殼式換熱器GB151-1999PNW35Mpa

套管換熱器高壓

PN>35MPa

噴淋換熱器高壓

PN>35MPa

換熱設(shè)備〈板式換熱器低壓

PN<0.1MPa

熱管換熱器低壓

PN<0.1Mpa

、其它新型換熱器:波紋管、翅片管、螺紋管、拆流桿

等。

2.2換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：

隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，換熱器的應(yīng)用日益增多，設(shè)計(jì)標(biāo)

準(zhǔn)也不斷得更新提高：

1959一機(jī)部合肥通用所《列管換熱器》TH2-59

1971一機(jī)部合肥通用所《列管式固定管板熱交換器》JB114-71

1973一機(jī)部、燃料化學(xué)工業(yè)部

《列管式固定管板換熱器》JB1145-73

1983機(jī)械工業(yè)部、石汕工業(yè)部、化學(xué)工業(yè)部

《鋼制管板式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定》

及《鋼制管殼式換熱器技術(shù)條件》JB1147-80

1989國家技術(shù)監(jiān)督局

《鋼制管殼式換熱器》GB151-89

1999國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

《管殼式換熱器》GB151-1999

美國：TEMA標(biāo)準(zhǔn)《美國管殼式換熱器制造商協(xié)會(huì)》

日本：JISB8249

2.3GB151-1999《管殼式換熱器》標(biāo)準(zhǔn)介紹

2.3.1GB151-1999適用范圍:

1.適用環(huán)節(jié)：

非直接受火管殼式換熱器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收

2.適用換熱器型式：

固定管板式、浮頭式、U形管式、填料函式

3.適用參數(shù)：

①DNW2600mm（TEMAJISB8249要求）

②PNW35MPa

③PNXDN^1.75X104（防止直徑大、壓力高、厚壁，超過

GB150中徑公式計(jì)算范圍）

④適用的設(shè)計(jì)溫度范圍按金屬材料允許的使用溫度確定。

4.不適用范圍：（新增加）

①直接火焰加熱換熱器及廢熱鍋爐

②疲勞分析、核輻射的換熱器

③已有其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管轄的換熱器（與《容規(guī)》一致）

（制冷、制糖、造紙、飲料等待業(yè)專用）

5.兒種型式換熱器性能的比較：

（1）.固定管板式換熱器

優(yōu)點(diǎn)：11.結(jié)構(gòu)簡單緊湊；

<2.管內(nèi)清洗方便：（可走不干凈介質(zhì)，可更換換熱管）

、3.管板厚度較薄，造價(jià)低；

缺點(diǎn)：r1.殼程清洗困難（殼程流體必須干凈，不易結(jié)垢）

12.承受溫差載荷的能力差。

適用壓力高，介質(zhì)干凈場合。為了改變固定管板換熱器的不足，

開發(fā)出了帶膨脹節(jié)的固定管板換熱器。

（2）.帶膨脹節(jié)的固定管板換熱器：

優(yōu)點(diǎn)：「1.2.3.同上

14.承受溫載的能力大。

缺點(diǎn)：殼程清洗困難。

適用于溫度、壓力高、介質(zhì)干凈的場合。

為了改進(jìn)固定管板換熱器殼程清洗困難，人們開發(fā)了浮頭式

換熱器。

（3）.浮頭式換熱

優(yōu)點(diǎn)：J1.承受溫差載荷的能力大；

12.管程、殼程清洗方便。

缺點(diǎn)：rl.結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、金屬清耗量大；

<2.造價(jià)高，浮頭內(nèi)滲漏無法觀察；

、3.換熱效率低。

為了使浮頭管板能夠隨管束一起抽出，管束外邊緣與

殼壁之間形成了一個(gè)寬度16?22mm的環(huán)隙；不但減少了

排管數(shù)目，易引起殼體流體短路；而且使得殼體流速下降,

傳熱系數(shù)K降低。故換熱面積需增大，結(jié)構(gòu)笨重。

適用于高溫、高壓、介質(zhì)不干凈的場合。

（4）.填料型式換熱器

（浮頭式換熱器的又一種改型結(jié)構(gòu)）

優(yōu)點(diǎn)：r1.承受溫載的能力高；

I2.管程、管程清洗方便。

缺點(diǎn)：r1.結(jié)構(gòu)復(fù)雜；

12.填料密封結(jié)構(gòu)，僅用于壓力、溫度不高的場合，且介質(zhì)

無毒、不易燃、不易爆。

因?yàn)樘钫綋Q熱器，將原浮頭式換熱器的法蘭連接靜密封

改為填料型式密封以后，殼程介質(zhì)的少量外泄往往難以避

免。

（5）U形管式換熱器：

優(yōu)點(diǎn)：r1.結(jié)構(gòu)簡單；

<2.殼程清洗方便；

、3.承受溫載的能力局。

缺點(diǎn)：r1.管內(nèi)清洗困難；

<2.內(nèi)層換熱器損壞，無法更換，只能堵管；

、3.換熱效率低

因?yàn)槔飳拥腢形管必須保持一個(gè)最小彎管半徑（2倍

換熱器外徑）于是導(dǎo)致殼程內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)不能排管的條形

空間，使得殼程流速下降，K減小。

適用于溫度、壓力高，殼內(nèi)介質(zhì)干凈的場合。

2.3.2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定（總貝U）

1、設(shè)計(jì)單位的職責(zé)：（3.2.2.1條）

（1）設(shè)計(jì)單位應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)文件的正確性和完整性負(fù)責(zé)。

（2）換熱器的設(shè)計(jì)文件至少應(yīng)包刮設(shè)計(jì)計(jì)算書和設(shè)計(jì)圖樣。

（3）換熱器設(shè)計(jì)總圖應(yīng)蓋有壓力容器設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)書標(biāo)致。

2、換熱器的主要組合部件：（3.5條）

前端管箱、殼體、后端結(jié)構(gòu)（包括管束）三部分，詳見圖7o

3、公稱直徑DN（3.6條）______________________________________

（1）卷制圓筒以圓筒內(nèi)直徑（mm）作為換熱器的公稱直徑工

（2）鋼管制圓筒以鋼管外徑（mm）作為換熱器的公稱直徑。

4、換熱面積A（3.7條）

（1）計(jì)算換熱面積：以換熱管外徑為基準(zhǔn)，扣除伸入管板內(nèi)的換

熱管長度后，計(jì)算得到的管束外表面積；對(duì)于U形管式換熱器，一般不包

括U形彎管段的面積，Hi?。

12

（2）公稱換熱面積：經(jīng)圓整后的計(jì)算換熱面積，m0

5、公稱長度LN(3.8條)

以換熱管的長度(m)作為換熱器的公稱長度。換熱管為直管時(shí)，取直

管長度；換熱管為U形管時(shí)，取U形管直管段的長度。

6、管程和殼程(3.9條)

(1)管程系指介質(zhì)流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及其相貫通部分。

(2)殼程系指介質(zhì)流經(jīng)換熱管外的通道及其相貫通部分。

(3)管程數(shù)Nt,系指介質(zhì)沿?fù)Q熱管長度方向往、返的次數(shù)。

(4)殼程數(shù)Ns,系指介質(zhì)在殼程內(nèi)沿殼體軸向往、返的次數(shù)。

7、壓力(3.11條)

除注明者外，壓力均指表壓力。

(1)工作壓力Pw

工作壓力指在正常工作情況下，換熱器管、殼程頂部可能達(dá)到的最高

壓力。

(2)設(shè)計(jì)壓力P

設(shè)計(jì)壓力指設(shè)定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫

度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不得低于工作壓力。

對(duì)于同時(shí)受管、殼程壓力作用的元件，僅在能保證管、殼程同時(shí)升、

降壓時(shí)，才可以按壓差設(shè)計(jì)，否則應(yīng)分別按管、殼程工作壓力確定設(shè)計(jì)壓

力，并應(yīng)考慮可能存在的最苛刻的管、殼程壓力組合。按壓差設(shè)計(jì)時(shí)，壓

差的取值還應(yīng)考慮在壓力試驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的最大壓差值，同時(shí)設(shè)計(jì)者

應(yīng)提出壓力試驗(yàn)的步進(jìn)程序。

真空換熱器真空側(cè)的設(shè)計(jì)壓力按承受外壓考慮，當(dāng)裝有安全控制裝置

(如真空泄放閥)時(shí)一，設(shè)計(jì)壓力取1.25倍最大內(nèi)外壓力差，或0.IMPa兩

者中的較低者；當(dāng)沒有安全控制裝置時(shí)一，取0.IMPa。真空換熱器非真空側(cè),

同時(shí)受管、殼程壓力作用的元件，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為內(nèi)壓側(cè)和真空側(cè)設(shè)計(jì)壓

力之和。

(3)計(jì)算壓力Pc

計(jì)算壓力指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定換熱器元件厚度的壓力，其

中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可

忽略不計(jì)。

（4）試驗(yàn)壓力PT

試驗(yàn)壓力指在壓力試驗(yàn)時(shí)，換熱器管、殼程頂部的壓力。

8、溫度（3.12條）

（1）設(shè)計(jì)溫度

設(shè)計(jì)溫度指換熱器在正常工作情況下，設(shè)定的元件金屬溫度（沿元

件金屬橫截面的溫度平均值），設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷

條件。

在任何情況下，元件金屬的表面溫度不得超過材料的允許使用溫度。

設(shè)計(jì)溫度不得底于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。對(duì)于

0℃以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。

標(biāo)志在名牌上的管、殼程設(shè)計(jì)溫度，分別為管程管箱和殼程殼體的設(shè)

計(jì)溫度。對(duì)于同時(shí)受管、殼程溫度作用的元件可按金屬溫度確定設(shè)計(jì)溫度,

也可取較高側(cè)的設(shè)計(jì)溫度。

金屬溫度可按附錄F（提示的附錄）求得，或在已使用的同類換熱器

上測定，也可根據(jù)成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定。

（2）試驗(yàn)溫度

試驗(yàn)溫度指壓力試驗(yàn)時(shí)，管箱和殼體的金屬溫度。

9、厚度（3.14條）

（1）厚度附加量

厚度附加量按式（1）確定：

C=3+C2.......................（1）

式中：C——厚度附加量，mm；

C,——材料厚度負(fù)偏差，按A,mm；

C2——腐蝕裕量，按B,mm。

A.材料厚度負(fù)偏差

板材或管材的厚度負(fù)偏差按材料標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)材料的厚度負(fù)偏差不

大于0.25mm,且不超過名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可忽略不計(jì)。

換熱管不考慮厚度負(fù)偏差。

B.腐蝕裕量

為防止換熱器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄，應(yīng)考慮

腐蝕裕量，具體規(guī)定如下：

a).對(duì)有腐蝕或磨損的零件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的壽命和介質(zhì)對(duì)金屬材料

的腐蝕速率確定腐蝕裕量；

b).換熱器各元件受到的腐蝕程度不同時(shí)一，可采用不同的腐蝕裕量;

c).介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸汽或水的碳素鋼或低合金鋼制換熱器，

腐蝕裕量不小于1mm。

C.換熱器主要元件腐蝕裕量的考慮原則：

a).管板、浮頭法蘭、球冠形封頭和鉤圈兩面均應(yīng)考慮腐蝕裕量；

b).平蓋、凸形封頭、管箱和圓筒的內(nèi)表面應(yīng)考慮腐蝕裕量；

c).管板和平蓋上開槽時(shí)，可把高出隔板槽底面的金屬作為腐蝕裕

量，但當(dāng)腐蝕裕量大于槽深時(shí)，還應(yīng)加上兩者的差值。

d).壓力容器法蘭和管法蘭的內(nèi)直徑面上應(yīng)考慮腐蝕裕量；

e).換熱管不考慮腐蝕裕量；

f).拉桿、定距管、折流板和支持板等非受壓元件，一般不考慮腐

蝕裕量。

(2)計(jì)算厚度6

計(jì)算厚度指按GB150和本標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)公式計(jì)算得到的厚度；需要時(shí)，尚

應(yīng)計(jì)入3.13.2中載荷所需的厚度。

(3)設(shè)計(jì)厚度6d

設(shè)計(jì)厚度指計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。

(4)名義厚度6n

名義厚度指設(shè)計(jì)厚度加上材料厚度負(fù)偏差后向上圓整至材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

格的厚度。即標(biāo)注在圖樣上的厚度。

(5)有效厚度6e

有效厚度指名義厚度減去腐蝕裕量和材料厚度負(fù)偏差。

10、許用應(yīng)力：

6/nb6s/ns6\,/ns6\/nD6\/nn

==

nb3nS1.6no—1.5nn—l

11、壓力試驗(yàn)：

A.管程設(shè)計(jì)壓力Pt>殼程設(shè)計(jì)壓力Ps時(shí)

(1)、提高殼程PT=管程PT,必須先校核殼體在管程PT下的69

6s；

(2)、若經(jīng)計(jì)算不能提高殼程PT時(shí)，則殼程、管程按各自要求的試

驗(yàn)壓力試壓后，殼程再用L0倍殼程設(shè)計(jì)壓力的含氨體積約1%

的壓縮空氣或低壓純氨進(jìn)行氨滲透試驗(yàn)。

(3)、鹵素檢漏等方法試驗(yàn)。

B.壓力試驗(yàn)前的壓力校核：

(1)、筒體：

crT="工O.9E0/0?8E0

⑵、橢圓封頭：,

pT(r>/+o.5^)Q./n?.

crT=-----------------------<0.960/O?860

2Be

GB150：因?yàn)楹嗴w與封頭的壓力相當(dāng)。有時(shí)因封頭制造要求，封頭厚

度反而比圓筒厚，故僅提供筒體。

GB151：由于抽裝管束的需要，有時(shí)筒體厚度遠(yuǎn)大于封頭厚度，故筒

體封頭均需校核5T。

2.3.3材料

1、選材原則：

(1)容器的使用條件(如設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)

等。

（2）材料的力學(xué)性能；

（3）材料的焊接性能，熱處理性能（加工工藝性能）；

（4）材料的耐腐蝕性能；

（5）材料的價(jià)格及來源（經(jīng)濟(jì)管理性）

2、有色金屬使用范圍規(guī)定：（4.1.2條）

（1）鋁及鋁合金設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不大于8Mpa。設(shè)計(jì)溫度為-269S200。。

當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于65℃時(shí)一，不宜選用含鎂量大于3%的鋁鎂合金；

（2）銅和銅合金應(yīng)在退火狀態(tài)下使用。純銅設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不高于

150℃；銅合金應(yīng)不高于200c；

（3）純鈦和鈦合金材料的設(shè)計(jì)溫度不高于300℃；鈦復(fù)合板應(yīng)不高

于350℃；

3、鍛件：（4.3.1條）

（1）管板、平蓋、法蘭的鋼鍛件，其級(jí)別不得低于JB4726和JB4728

規(guī)定的II級(jí)。

⑵管板鍛件場合：

①管板帶肩與筒體、封頭對(duì)焊，應(yīng)采用鍛件；

②管板厚度＞60mm,宜采用鍛件。

厚度大于60mm時(shí)，板材難采購，且質(zhì)量難保證。

帶凸肩的管板一般都用于壓力較高、易燃、易爆、毒性程度為極度、

高度危害的場合，對(duì)管板要求較高，管板也較厚。為避免凸肩處產(chǎn)生夾渣、

分層，及改善凸肩處纖維受力狀況，減少加工量，節(jié)省材料，采用凸肩與

管板直接鍛造出來的整體鍛件來制造管板。

4、鋼板制造長頸法蘭時(shí)的特殊要求：（4.3.2.2條）

a、鋼板不得有分層等缺陷，且應(yīng)按JB4730進(jìn)行超聲檢測，質(zhì)量等級(jí)

不低于HI級(jí)；

b、應(yīng)沿鋼板扎制方向切割板條，經(jīng)彎制對(duì)焊成圓環(huán)，并使鋼板表面

成為環(huán)的柱面；

C、圓環(huán)的對(duì)接接頭應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu);

d、圓環(huán)對(duì)接接頭應(yīng)經(jīng)焊后熱處理及100%射線或超聲檢測；按JB4730a

規(guī)定的射線檢測級(jí)H合格，超聲檢測I級(jí)合格。

5、奧氏體不銹鋼焊接鋼管用作換熱管時(shí)規(guī)定：（也可作圓筒）

a、設(shè)計(jì)壓力W6.4Mpa;

b、使用溫度與相應(yīng)鋼號(hào)的無縫相同；

c、不得用于極度危害介質(zhì)的工況。

6、允許使用的換熱管材料

①碳鋼、不銹鋼無縫鋼管；

②銅、鋁、鈦及其合金無縫鋼管；

③不銹鋼焊接管

④螺紋管、翅片管、波紋管；

⑤使用經(jīng)驗(yàn)成熟，可選用其他牌號(hào)或材料的換熱管。

2.3.4設(shè)計(jì)

一、平蓋：

僅適用于螺柱連接的圓形平蓋計(jì)算

1.管箱內(nèi)無隔板:

r操作時(shí)：

〔預(yù)緊時(shí)：

（新增加）

2.管箱內(nèi)有隔板:

,操作時(shí)：

｛預(yù)緊時(shí)：

剛度設(shè)計(jì)：6尸(11)式,

（控制平蓋中心的撓度，撓度過大，密封宜失效）

二、管箱：

★增加分程隔板厚度計(jì)算的方式：

§（壓差大時(shí)需計(jì)算）

三、圓筒：

6min：碳鋼、低合金鋼軋圓筒6min見表8,高金屬見表9。

可見換熱器筒體最小壁厚遠(yuǎn)大于GB150的規(guī)定；因?yàn)閾Q熱器

內(nèi)件（管束）重量大，為了保證剛度的要求，故6min比GB150

大的多。

四、按管（5.4.2條）

按管（管口）的一般要求

'①按管宜與殼體內(nèi)表面平齊；

<②按管應(yīng)盡量沿?fù)Q熱器的徑向或軸向設(shè)置；

③設(shè)計(jì)溫度N300C時(shí)，應(yīng)采用對(duì)焊法蘭；

1④放氣（排液）口最小公程直徑為20mln。

五、換熱管

1.換熱管偏差（表10）

碳鋼GB/T8163—1987]

低合金鋼GB9948—1988?普通級(jí)，較高精度

不銹鋼GB13296—1991；

鋁GB/T6893—1986問牙目皮

銅GB/T1527—1997

鈦GB/T3625一1995,

2.螺紋管

JB/T4722-1992《管殼式換熱器用螺紋換熱管基本參數(shù)與技術(shù)條件》

①螺紋管外表面積比光管大2s2.5倍，傳熱效率高。

②螺紋管具有較強(qiáng)的抗垢性能，可用于管外結(jié)垢嚴(yán)重的場合（因熱

脹冷縮，垢后自行脫落）。

③螺紋管由于冷扎過程中細(xì)化了金屬晶粒，故抗腐蝕性能好。

故螺紋管在石油、化工行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。

3.換熱管拼接

換熱管拼接時(shí)應(yīng)符合6.3.3條的要求；如不允許拼接時(shí)，應(yīng)在圖樣中

注明。

①對(duì)按接頭應(yīng)作焊接工藝評(píng)定。

②同一根換熱管的對(duì)按焊縫，直管不得超過一條；U形管不得超

過二條。最短管長不應(yīng)小于300mm。

③管端坡口應(yīng)采用機(jī)械方法加工，焊前應(yīng)清洗干凈。

④對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)不超過換熱管壁厚的15%,且不大于0.5mmo

⑤對(duì)接后，應(yīng)進(jìn)行通球檢驗(yàn)。

⑥對(duì)接接頭應(yīng)進(jìn)行射線檢測，抽查數(shù)量應(yīng)不少于接頭總數(shù)的10%,且

不少于一條，以JB4730的HI級(jí)為合格；如有一條不合格時(shí)，應(yīng)加倍抽查；

再出現(xiàn)不合格時(shí)，理10?檢查。_______________________________________

⑦對(duì)接后的換熱管，應(yīng)逐根進(jìn)行液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的2

B

六、管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5.6條）

1.管板有效厚度：

隔板槽以下管板厚度減去下例二者厚度之和：

①管程腐蝕裕量超出隔板槽深度的部分；

②殼程腐蝕裕量與管板在殼程側(cè)的結(jié)構(gòu)開槽深度二者中的大班

值。

<2>復(fù)合管板

復(fù)層厚度計(jì)入時(shí)，復(fù)層當(dāng)量厚度:

2.管板最小厚度

G>脹接：不小于換熱管do

<2>焊接：>12mm

<3>復(fù)合管板：（5.6.2.3條）

3.脩：（5.6.3條）

布管形式：三角形、正方形

<2>換熱管中心距:S>1.25do

<3>管程分程：1、2、4、6、8、10、12

①盡可能使各管程的換熱管數(shù)大致相等。

②分程隔板槽形狀簡單，密封面長度較短。

<4>分程目的：提高管內(nèi)流速，增大管程傳熱系數(shù)，提高K值。

<5>常用形式：一程：oO

二程：OO

4.管束分級(jí)：

碳鋼rI級(jí)管束（不銹鋼、鋁、銅、鈦）

低合金III級(jí)管束

七、管板計(jì)算：（5.7條）

1.適用范圍：

適用于U形管式、浮頭式、填函式、固定管板式換熱器管板及相關(guān)元

件的強(qiáng)度校核和設(shè)計(jì)計(jì)算。管板、殼體、管箱的連接方式符合圖18要求

（新增），共有a、b、c、d、e、f六種。

2.U形管式換熱器管板：

GB151-89計(jì)算方法僅適用于管板不兼作法蘭的U形管板計(jì)算。

GB151-1999計(jì)算方法適用于管板兼作或不兼作法蘭的U形管板。

（1）力學(xué)模型：

簡化為承受均布載荷的圓平板，計(jì)入開孔對(duì)管板剛度和強(qiáng)度削

弱及換熱管對(duì)管板剛度和強(qiáng)度的加強(qiáng)，同時(shí)考慮不布管區(qū)的影響。

對(duì)管板兼作法蘭時(shí)，考慮法蘭彎矩對(duì)管板的影響。

5.7.1.2條a型連接方式管板計(jì)算（基本同GB151-89）

5.7.1.3條b、c、d型連接方式管板計(jì)算

5.7.1.4條e、f型管板計(jì)算

（2）設(shè)計(jì)壓力：

Pd=|Ps-Pt|

或Pd=max{|Ps|,Pt|}

（3）強(qiáng)度條件：（b、c、d、e、f）

a.管板中心（r=0）、布管區(qū)周邊（r=Rt）、邊緣處（尸R）徑向

應(yīng)力：

orWl.5[o]\

b.換熱管軸向應(yīng)力：otW[o]\

C.換熱管與管板連接拉脹力：qW[q]

★由于GB151-1999合理地考慮了管板邊緣結(jié)構(gòu)的影響，管板計(jì)算厚

度比GB151-89厚度大大減落。

3.浮頭式與填函式換熱器管板：

適用于不帶法蘭的管板計(jì)算（a型）。對(duì)于兼作管板（b、c、d）型計(jì)

算按JB4732分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)附錄Io

（1）力學(xué)模型：

周邊簡支的受均布載荷的圓平板，計(jì)入開孔削弱和換熱管的加

強(qiáng)。計(jì)算管板徑向應(yīng)力。八換熱管軸向力。t、換熱管與管板連接拉

脫力qo

（2）設(shè)計(jì)壓力：

Pd=|Ps-Pt|

或：Pd=max{|Ps|,|Pt|}

（3）強(qiáng)度條件：

。r^l.5[8],r

otW[。]'或[。丁cr—穩(wěn)定性

qW[q]

4.固定管板式換熱器管板：

適用于管技兼作法蘭或不兼作法蘭，且管板周邊不布管區(qū)較窄（KW

1.0）的管板計(jì)算。對(duì)于周邊不布管區(qū)K>1,按JB4732附錄I給出的方法

進(jìn)行計(jì)算。

（1）力學(xué)模型：

將管束當(dāng)作彈性支撐，而管板則作為放置于這種彈性基礎(chǔ)上的圓平

板，然后根據(jù)載荷大小、管束的剛度及周邊支承情況來確定管板的彎曲應(yīng)

力。

（2）設(shè)計(jì)條件:的危險(xiǎn)組合（四種工況5.7.3.2條）

①PsWO,Pt=O不計(jì)溫差

②Ps^O,Pt=O計(jì)溫差（膨脹變形差）

③Ps=O,PtWO不計(jì)溫差

④Ps=O,PtWO計(jì)溫差

（3）應(yīng)力及強(qiáng)度條件：

不計(jì)溫差計(jì)溫差

管板徑向彎曲應(yīng)力【orWL5[。-3[o]\.

殼體軸向應(yīng)力ocW［。工3[o]\

換熱管軸向應(yīng)力otW[o]\/[o]cr3[o]\/[o]cr

拉脫力qW㈤[q]/3[q]-焊接

（4）設(shè)置膨脹節(jié)的條件：

在管板的計(jì)算中按有溫差的各種工況計(jì)算殼體軸向應(yīng)力。c,換熱管

軸向應(yīng)力。t,換熱管與管板之間的拉脫力q中，有一個(gè)不能滿足強(qiáng)度（或

穩(wěn)定）條件時(shí)，就需要設(shè)置膨脹節(jié)。一般△t>50℃需設(shè)膨脹節(jié)。

此時(shí)若增加管板厚度，管子應(yīng)力、殼體應(yīng)力同時(shí)增大，方向相反。

（5）幾種溫度比較與作用：

①工作溫度：（t）

進(jìn)口/出口，分別填寫，便于計(jì)算金屬溫度

②金屬溫度：按附錄F方法計(jì)算（沿厚度方向平均溫度）

③設(shè)計(jì)溫度：按最高或最低金屬溫度選取，用于選材和確定許用應(yīng)

力。

④沿長度方向平均溫度：（ts/tD

用于計(jì)算溫差變形幾應(yīng)力：

△L=[at（tt-t0）-as（ts-t0）]XL

上、3的正確選用，對(duì)固定管板極為重要：

按附錄F：T,,F.a”+/■、人

,_熱平均J熱"冷平均"冷

Tyi；+T,i!J_J

T熱平均=--------t冷平均一t。（環(huán)境）

=

千萬不能?。簍st殼設(shè)計(jì)tt—t管設(shè)計(jì)

八、換熱管與管板的連接

1.連接方式：

焊接、脹接、脹焊并用。

（強(qiáng)度焊、強(qiáng)度脹、強(qiáng)度焊+貼脹、強(qiáng)度脹+密封焊）

2.強(qiáng)度脹適用范圍：

①設(shè)計(jì)壓力W4Mpa；

②設(shè)計(jì)溫度W300C；

③操作中無劇烈的振動(dòng)、無過大的溫度變化及無明顯的應(yīng)力腐

蝕。（因?yàn)槊浗庸茴^脹接殘余應(yīng)力較大）

3.強(qiáng)度焊適用范圍

設(shè)計(jì)壓力W35Mpa,不適用于有較大振動(dòng)及間隙腐蝕場合。

4.脹焊并用適用范圍

①密封性能要求較高的場合；

②承受振動(dòng)成疲勞載荷的場合；

③有間隙腐蝕的場合；

④采用復(fù)合管板場合。

九、折流板和支持板

1.作用：

折流板：強(qiáng)化傳熱、提高傳熱效率及防振動(dòng)。

支持板：防振動(dòng)

2.布置：

等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)出口接管。

3.折流板間距：

最小間距不小于圓筒直徑1/5,最大間距符合GB151表42；若不滿

足表42要求，按附錄E進(jìn)行管束振動(dòng)計(jì)算。

十、防沖與導(dǎo)流、防短路結(jié)構(gòu)

1.管程設(shè)置防沖板條件（5.11.1條）

有腐蝕或有磨蝕的氣體，蒸汽及汽液混合物，應(yīng)設(shè)置防沖板。

2.殼程設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳臈l件（5.11.2條）

3.擴(kuò)大管——蒸汽口管

4.旁路擋板、擋管、中間擋板——防短路

~\—、支座：

鞍座：（5.20.1條）基本符合AW0.207L.0.5Ri（l/4Dm）

耳座：DNW800mm,至少2個(gè)

DN>800mm,至少4個(gè)

2.3.5制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收

一、換熱管拼接要求（6.3.3條）

二、管板

1.拼接：/對(duì)接接頭100%RT/UT

t除不銹鋼外，作消除應(yīng)力熱處理

2.堆焊：r堆焊工藝評(píng)定

<表面檢測（PT、MT）,II級(jí)

〔不能先焊接熱管，再間隙補(bǔ)焊

三、孔橋?qū)挾绕睿?/p>

1.常用的可以查表51、表52

2.非常用按公式計(jì)算B=（s-d）-Al

Bmin=l/2（s-d）+C1

四、管箱、|浮頭蓋的熱處理：（6、

a）.碳鋼、低合金鋼制的焊有分程隔板的管箱和浮頭蓋以及管箱的側(cè)

向開孔超過1/3圓筒內(nèi)徑的管箱，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理，設(shè)備法蘭密封面熱

處理后精加工。

b）.除圖樣另有規(guī)定，奧代體不銹鋼制管箱不進(jìn)行熱處理（固熔、穩(wěn)

態(tài)化處理）

五、換熱器應(yīng)力試驗(yàn)順序

固定管板：殼程——管程

U形管：試壓環(huán)試殼程——管程

浮頭：試壓環(huán)和浮頭專用試驗(yàn)工具試管頭——管程一一殼程

2.4壓力容器設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)目錄

一、法規(guī)、制度

1.國務(wù)院鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例

2.勞動(dòng)部鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例實(shí)施細(xì)則

3.國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

4.國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理

規(guī)則

5.江蘇省壓力容器設(shè)計(jì)單位管理與監(jiān)督辦法（試行）

6.江蘇省鍋爐壓力容器安全監(jiān)察法規(guī)匯編（1995）

7.江蘇省壓力容器技術(shù)法規(guī)與常用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范資料匯編（1987）

8.南京化工大學(xué)壓力容器設(shè)計(jì)管理制度(1998)

二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

1.GB150-1998《鋼制壓力容器》

2.GB150-89《鋼制壓力容器》

3.GB151-1999《管殼式換熱器》

4.JB/T4735-1997《鋼制焊接常壓容器》

5.JB4710-92《鋼制塔式容器》

6.HG/T20569-94《機(jī)械攪拌設(shè)備》

7.GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》

8.GB16749-1997《壓力容器波形膨脹節(jié)》

9.JB4732-94《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

10.HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》

11.HG20581-1998《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》

12.HG20582-1998《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》

13.HG20583-1998《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》

14.HG20584-1998《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》

15.HG20584-1998《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》

16.HG20652-98《塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》

17.HGJ14-19-89《鋼制化工容器》

18.HG20531-93《鑄鋼、鑄鐵容器》

19.JB/T4734-2002《鋁制焊接容器》

20.JB/T4745-2002《鈦制焊接容器》

21.HGJ23-89《鉛襯里化工設(shè)備》

22.HGJ29-90《磚板襯里化工設(shè)備》

23.HGJ30-90《耐酸酚醛塑料化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》

24.HGJ31-90《耐酸酚醛塑料襯里設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》

25.HGJ32-90《橡膠襯里化工設(shè)備》

26.HG/T20678-2000《襯里鋼殼設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》

27.HGJ34-91《化工設(shè)備、管道防腐設(shè)計(jì)規(guī)定》

28.HG20536-93《聚四氟乙烯襯里設(shè)備》

29.GB/T15386-1994《空冷式換熱器》

30.GB16409-1996《板式換熱器》

31.HG/T2650-95《鋼制管式換熱器》

32.GB5842-96《液化石油氣鋼瓶》

33.JB/T6917-93《制冷裝置用壓力容器》

34.JB/T6539-92《微型空氣壓縮機(jī)用鋼制壓力容器》

35.HG/T20525-92《化學(xué)工業(yè)管式爐傳熱計(jì)算設(shè)計(jì)規(guī)定》

36.HG/T20696-1999《玻璃鋼化工設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)定》

37.HG/T20670-2000《化工、石油化工管架、管墩設(shè)計(jì)規(guī)定》

38.GB/T17116-1997《管道支吊架》

39.

三、零部件標(biāo)準(zhǔn)

1.GB9019-1988《壓力容器公稱直徑》

2.JB4700~4707-2000《壓力容器法蘭》

3.HG20592~20635-97《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》

4.GB/T9112-9124-2000《鋼制管法蘭》

5.JB/T74-90-1994《管路法蘭及墊片》

6.JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》

7.JB/T4738-95《90°折邊錐形封頭》

8.JB/T4739-95《60°折邊錐形封頭》

9.JB576-64《碟形封頭》

10.JB/T4736-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈》

11.HGJ527-90《補(bǔ)強(qiáng)管》

12.JB/T4712-92《鞍式支座》

13.JB/T4713-92《腿式支座》

14.JB/T4724-92《支承式支座》

15.JB/T4725-92《耳式支座》

16.JB4729-94《旋壓封頭》

17.HG21607-96《異形筒體和封頭》

18.JB/T4718-92《管殼式換熱器用金屬包墊片》

19.JB/T4719-92《管殼式換熱器用纏繞墊片》

20.JB/T4720-92《管殼式換熱器用非金屬墊片》

21.JB/T4721-92《外頭蓋側(cè)法蘭》

22.HG20529-92《不銹鋼襯里法蘭蓋》

23.HG/T21583-95《快開不銹鋼活動(dòng)蓋》

24.JB1121-83《波形膨脹節(jié)》

25.HGJ526-90《多層U型波紋管膨脹節(jié)》

26.HG/T21575-94《帶燈視鏡》

27.HG21505-92《組合式視鏡》

28.HGJ518-90《襯里視鏡》

29.HGJ519-90《硬聚氯乙烯視鏡》

30.HG501?502-86《壓力容器視鏡》

31.HG21588~21591-95《玻璃板液面計(jì)》

32.HG21592-95《玻璃管液面計(jì)》

33.HG/T21584-95《磁性液面計(jì)》

34.HG21514-21527-95《碳專岡、彳氐合金專岡人孑L》

35.HG21528-21535-95《碳專岡、彳氐合金專岡人孑L》

36.HGJ504?509一86《不銹專岡人孑L》

37.HGJ510-513-86《不銹鋼手孔》

38.HG21537-92《填料箱》

39.HG21571~21572-95《機(jī)械密封》

40.HG21563-21569-95《攪拌傳動(dòng)裝置》

41.HG5-220~222-65〈什覺拌器》

42.HG/T21574-94《設(shè)備吊耳》

43.HGJ1373-80《塔頂?shù)踔?/p>

44.JB1118-81?F1型浮閥》

45.HG1212-73《園泡罩》

46.HG/T-5-I404-81《升氣管型絲網(wǎng)除沫器》

47.HG/T-5-1405-81《縮徑型絲網(wǎng)除沫器》

48.HG/T-5-1406-81《全徑型絲網(wǎng)除沫器》

49.GB41-86《I型六角螺母-C級(jí)》

50.GB6170-86?1型六角螺母-A和B級(jí)》

51.GB5780-86《六角頭螺栓-C級(jí)》

52.GB5782-86《六角頭螺栓-A和B級(jí)》

53.JB/T4711-92《球形儲(chǔ)罐型式與基本參數(shù)》

54.JB/T4714-92《浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)》

55.JB/T4715-92《固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)》

56.JB/T4716-92《立式熱虹吸式重沸器型式與基本參數(shù)》

57.JB/T4717-92《U型管式換熱器型式與基本參數(shù)》

58.JB/T4722-92《管殼式換熱器用螺紋管基本參數(shù)與技術(shù)條件》

59.JB/T4723-92《不可拆式螺旋板換熱器型式與基本參數(shù)》

60.HG21502-92《鋼制立式圓筒形固定頂、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐系列》

61.HG21503-92《鋼制固定式薄管板列管換熱器》

62.HG21504.1-92《玻璃鋼儲(chǔ)槽標(biāo)準(zhǔn)系列》

63.HG21504.2-92《拼裝式玻璃鋼儲(chǔ)罐標(biāo)準(zhǔn)系列》

64.GB567-89《拱形金屬爆破片形式與參數(shù)》

65.GB/T14566-93《正形金屬爆破片形式與參數(shù)》

66.GB/T14567-93《反形金屬爆破片形式與參數(shù)》

67.GB/T14568-93《開縫形金屬爆破片形式與參數(shù)》

68.GB/T13306-91《標(biāo)牌》

四、圖樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定

1.HG/T20668-86《化工設(shè)備設(shè)計(jì)文件編制規(guī)定》

2.1991年化工部設(shè)備中心站《化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求》

3.TCED41002-2000《化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求》

4.GB10609.1-89《技術(shù)制圖標(biāo)題欄》

5.GB10609.2-89《技術(shù)制圖明細(xì)欄》

6.GB10609.3-89《技術(shù)制圖復(fù)制圖的折疊方法》

7.GB10609.4-89《技術(shù)制圖對(duì)縮微復(fù)制原件的要求》

8.GB12212-90《技術(shù)制圖焊縫符號(hào)的尺寸、比例及簡化表示法》

9.GB/T13361-92《技術(shù)制圖通用術(shù)語》

10.GB/T14689-93《技術(shù)制圖圖紙幅面和格式》

11.GB/T14690-93《技術(shù)制圖比例》

12.GB/T14691-93《技術(shù)制圖字體》

13.GB/T14692-93《技術(shù)制圖投影法》

14.GB/T15754-93《技術(shù)制圖圓錐的尺寸和公差注法》

15.GB/T14665-93《機(jī)械制圖用計(jì)算機(jī)信息交換制圖規(guī)則》

16.GB/T131-93《機(jī)械制圖表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)及其注法》

17.GB/T4459.1-95《機(jī)械制圖螺紋及螺紋緊固件表示法》

18.GB1800-79《公差與配合總論標(biāo)準(zhǔn)公差與基本參數(shù)》

19.GB1801-79《公差與配合尺寸至500mm孔軸公差帶與配合》

20.GB1802-79《公差與配合尺寸大于500至3150mm常用孔、軸公差帶》

21.GB1803-79《公差與配合尺寸至18mm孔、軸公差帶》

22.GB1804-79《公差與配合未注公差尺寸的極限偏差》

23.GB/T1804-92《一般公差線性尺寸的未注公差》

五、金屬材料、焊接材料標(biāo)準(zhǔn)

1.GB912-89《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶》

2.GB3274-88《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板及鋼帶》

3.GB6654-1996《壓力容器用鋼板》

4.GB713-86《鍋爐用碳素鋼和低合金鋼板》

5.GB3531-1996《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》

6.GB4237-92《不銹鋼熱軋鋼板》

7.GB8165-87《不銹鋼復(fù)合鋼板》

8.JB4733-1996《壓力容器用爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板》

9.JB/4748-2002《壓力容器用鎂基合金爆炸復(fù)合鋼板》

10.GB8163-87《輸送流體用無縫鋼管》

11.GB9948-88《石油裂化用無縫鋼管》

12.GB6479-86《化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管》

13.GB5310-1995《高壓鍋爐用無縫鋼管》

14.GB/T14976-94《流體輸送不銹鋼無縫鋼管》

15.GB13296-91《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》

16.JB4726-2000《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》

17.JB4727-2000《低溫壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》

18.JB4741-2000《壓力容器用鑲銅合金熱扎板材》

19.JB4742-2000《壓力容器用專臬銅合金無縫管》

20.JB474