換熱器注意問題

1、換熱器設(shè)計中的注意事項一、 換熱器設(shè)計必備的條件二、管箱三、管板四、折流板五、拉桿的布置六、防沖板結(jié)構(gòu)設(shè)計七、其它注意事項一、 換熱器設(shè)計必備的條件1、換熱器類型；2、管、殼程的操作壓力、操作溫度；3、管、殼程的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度；4、設(shè)備的公稱直徑；5、管殼程與管板的連接形式；6、換熱管的排列形式、根數(shù)（U型管換熱器為管頭數(shù)的1/2）；7、折流板之間的間距換熱管最大無支撐跨距；8、換熱管與管板連接型式（強度焊+貼脹；強度脹+密封焊）；9、設(shè)備支撐形式（耳座，鞍座）；10、管殼程兩側(cè)的介質(zhì)（易燃、易爆、毒性），（腐蝕裕度，容器類別，焊接接頭系數(shù)，熱處理，選材，焊接試件）11、折流板的形式、切割

2、率；12、固定管板管熱器: 殼體和管子的金屬壁溫13、場地條件14、以上述元件的材料亦可根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)選用；二、管箱管箱一般由封頭（平蓋）、筒節(jié)、設(shè)備法蘭、接管及其連接法蘭、分程隔板（多程換熱器）等幾部分組焊而成。1. 封頭在換熱器中封頭主要采用的是標(biāo)準(zhǔn)的橢圓封頭，在設(shè)計過程中主要是其厚度的確定，確定封頭厚度時應(yīng)考慮一下幾個方面的因素。a. 按GB150第5.3節(jié)（P116-117）進行計算求取-應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的形狀系數(shù): 內(nèi)壓k=1.0 外壓k1=0.9b.滿足GB150第4.3.7條殼體加工后不包括腐蝕余量的最小厚度(P11)c.滿足GB150第5.3.2節(jié)中要求：Di/2hi2 的橢

3、圓封頭的有效厚度應(yīng)不小于內(nèi)直徑的0.5%，Di/2hi2的橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.30%。該條限制主要考慮：1) 封頭在內(nèi)壓作用下，由于周向壓縮應(yīng)力作用而出現(xiàn)彈性失穩(wěn)現(xiàn)象（GB150釋義P120）2) 橢圓封頭過渡區(qū)封頭成形過程中最易減薄的區(qū)域d.考慮開孔補強要求，提高封頭厚度封頭厚度選取時，還應(yīng)注意鋼板厚度跨檔問題。 2. 筒節(jié) 1） 厚度確定 a. 按GB150計算求取 b. 滿足GB150第4.3.7條-加工成形后最小厚度的要求（不包括C2） c. 結(jié)構(gòu)要求-高壓焊接結(jié)構(gòu)選筒節(jié)外壁與法蘭外徑相等 2） 筒節(jié)長度的確定 按GB151第5.2.2條(P18)管箱最小內(nèi)側(cè)深

4、度 a. 軸向開口的單管程管箱，開口中心處的最小深度應(yīng)不小于接管內(nèi)徑的三分之一 b. 多程管箱的內(nèi)側(cè)深度應(yīng)保證兩程之間的最小流通面積不小于每程換熱管流通面積的1.3倍，當(dāng)操作允許時，亦可等于每程換熱管的流通面積c. 對于管箱筒節(jié)上有接管的，其筒節(jié)長度L取 d 對于無補強圈的接管，筒節(jié)長度L應(yīng)滿足接管補強寬度B的要求，即，LB+H e. 管箱上無接管的，當(dāng)管箱法蘭選用（NB/T47023）長頸對焊法蘭時，應(yīng)考慮法蘭對連接筒體長度的要求， 管箱長度選取，除考慮各元件之間相鄰焊縫之間距離及流通面積所要求的短節(jié)長度，還應(yīng)考慮管箱內(nèi)件的焊接和清理，因此對多程管箱，除限制最小長度外，還應(yīng)考慮最大長度限制（

5、按換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊P169）選取3）設(shè)備法蘭a選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭 JB/T47021-47023 ;b通過計算設(shè)計法蘭尺寸法蘭計算設(shè)計中，各載荷的力臂都為載荷至中心圓的距離，因此緊縮螺栓中心圓直徑可有效地減小法蘭力矩的力臂。法蘭實際螺栓中心圓直徑一般按兩個方向選?。涵h(huán)向：選用螺柱允許的最小搬手空間（GB150 P193表7-3）× 螺栓個數(shù)（應(yīng)為4的整數(shù)倍）。徑向：法蘭內(nèi)徑 + 2 × 法蘭大端錐頸厚度 + 2 × LA（GB150 P193表7-3）。螺栓圓取環(huán)向與徑向之間較大者。法蘭螺栓中心圓確定時，對于殼程壓力大于管程壓力時，還應(yīng)注意保證螺栓圓直徑到殼程筒體與管

6、板之間的焊腳外側(cè)距離是否滿足GB150表7-3規(guī)定的LA值要求。法蘭在法蘭力矩作用下，其應(yīng)力由組成法蘭的法蘭環(huán)、錐頸和圓筒三部分共同承載，承載的應(yīng)力有三個方向： 軸向應(yīng)力H 法蘭軸向應(yīng)力H位于錐頸端部，根據(jù)錐頸力學(xué)特性，錐頸上的最大軸向彎曲應(yīng)力可用f系數(shù)來加以判斷。f 錐頸小端軸向應(yīng)力與大端軸向應(yīng)力的比值。當(dāng)f 1時，最大應(yīng)力在小端；當(dāng)f 1時，最大應(yīng)力在兩端（相等）；當(dāng)f 1時，最大應(yīng)力在大端。由上還可知，法蘭的大小端為軸向應(yīng)力的敏感區(qū)，計算過程中H過大時，應(yīng)調(diào)整大小端厚度，f 值盡量趨近于1。法蘭軸向應(yīng)力H的強度條件H1.5 f t .法蘭設(shè)計中可知，一般f 1 ，即法蘭的最大軸向應(yīng)力在錐

7、頸小端。因此設(shè)計時，法蘭盡量設(shè)直邊段，避免法蘭小端的軸向應(yīng)力分布在焊縫或焊縫影響區(qū)內(nèi)。 徑向應(yīng)力R法蘭徑向應(yīng)力位于法蘭環(huán)與錐頸的連接面內(nèi)緣處，因此徑向應(yīng)力R的敏感因素為法蘭厚度，所以可以調(diào)整法蘭厚度來降低R值。法蘭徑向應(yīng)力R的強度條件R f t . 環(huán)向應(yīng)力T法蘭徑向應(yīng)力亦位于法蘭環(huán)與錐頸的連接面內(nèi)緣處，但環(huán)向應(yīng)力T的敏感因素為錐頸尺寸，而不是法蘭環(huán)的厚度，所以控制T值可通過調(diào)整錐頸大端值來實現(xiàn)。4）接管及其連接法蘭接管在設(shè)計過程中，主要考慮的是接管的開孔補強。接管開孔補強一般有如下幾種形式：a. 補強圈補強；b. 加厚殼體的整體補強；c. 采用鍛制凸緣接管的整體補強；d. 采用嵌入式的鍛制接

8、管的補強方式。 GB150 P152規(guī)定了開孔補強的適用范圍以及不另行補強的最大直徑（P153）。在下列情況下應(yīng)采用整體補強的方式： 高強度鋼（Rm 540MPa）和Cr-Mo鋼制壓力容器； 設(shè)計壓力 4 MPa ； 設(shè)計溫度 350 ； 補強圈厚度大于1.5倍的被補強的殼體厚度； 盛裝介質(zhì)為極度和高度危害介質(zhì)的壓力容器； 承受疲勞載荷的壓力容器； 殼體厚度 38 mm 的壓力容器； 低溫壓力容器； 補強圈結(jié)構(gòu)不能夠滿足要求的。接管開孔補強時，應(yīng)注意以下幾項：a. 實際外伸長度接管有效外伸長度；b. 接管厚度與殼體厚度之比宜在0.52.0之間（整體補強）；c. 接管是否承受外載荷；d. 低溫容

9、器上的接管的最小厚度不小于5mm 。接管的連接法蘭的選用應(yīng)注意以下幾項：a.低溫容器、高溫容器、疲勞容器及第三類壓力容器的接管法蘭宜采用帶頸對焊管法蘭。b.極度、高度毒性介質(zhì)或強滲漏中度危害介質(zhì)及液化石油氣等應(yīng)采用帶頸對焊管法蘭。c.對易爆或毒性程度為中度危害的介質(zhì)，管法蘭公稱壓力不低于1.6 MPa，對毒性為極度和高度危害或強滲透介質(zhì)，連接管法蘭的公稱壓力不低于2.0 MPa。d.真空容器的真空度小于600mmHg時，連接管法蘭的公稱壓力不低于0.6 MPa。 真空度為600760mmHg時，管法蘭的公稱壓力不低于1.0 MPa。（不含按真空法蘭標(biāo)準(zhǔn)選用時）5) 墊片a. 按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)介

10、質(zhì)、溫度、壓力、緊固件等參數(shù)進行選用,(HG/T20584附錄A、B)。b. 壓力和溫度低的場合宜采用非金屬軟墊片和金屬包覆墊片；壓力和溫度高的場合宜采用金屬墊片和金屬復(fù)合墊片或纏繞墊片；壓力和溫度有波動的場合宜采用回彈性好和具有一定自緊式作用的墊片。c. 介質(zhì)為環(huán)氧乙烷的場合，墊片采用聚四氟乙烯。d. 介質(zhì)不允許有微量纖維混入的場合（航空汽油或煤油）不應(yīng)采用含纖維性墊片。e. 存在硫化氫腐蝕可能性的場合，金屬墊片或非金屬墊片的金屬骨架和金屬包皮材料宜采用含鈦的不銹鋼。f. 存在氫腐蝕可能的場合，金屬墊片或非金屬墊片的金屬骨架或金屬包皮材料，宜采用鉻鉬鋼和不銹鋼。墊片設(shè)計中的注意事項：a. 在

11、按JB/T47184720選管箱墊片時，對多程管箱的墊片，分程部分的筋條寬度為10mm,而按GB151第5.2.3.1條規(guī)定，當(dāng)管箱的分程隔板為6 mm,8 mm時，其隔板槽寬度應(yīng)為8 mm,10 mm，按JB/T47184720選用的墊片安裝不上，應(yīng)參照標(biāo)準(zhǔn)出圖。b. 多管程墊片分程處的圓角半徑R隔板槽處的倒角寬度b。c. 對于夾持性管板，管板兩側(cè)一般選用同種類型墊片，因墊片種類不同，所需壓緊力不同，為避免較軟墊片過載而失效，一般選同種類墊片6) 管箱制作注意事項：a.當(dāng)管箱重量大于30Kg時均應(yīng)設(shè)置吊耳。b.帶隔板的管箱，隔板的密封面要與管箱法蘭密封面平齊，且應(yīng)略低于法蘭密封面0.5mm以

12、內(nèi)。c.碳鋼、低合金鋼制作的焊有分程隔板的管箱以及管箱側(cè)面開孔超過1/3筒體內(nèi)徑的管箱，在組焊后應(yīng)進行焊后消除應(yīng)力熱處理。三、管板1. 管板厚度確定時的影響因素（除壓力、溫度、直徑、材料-計算條件外）a. 應(yīng)滿足GB151第5.6.2條規(guī)定的管板最小厚度（P21）b. 計算厚度 P26-42 *P27c. 管程分程隔板槽應(yīng)注意隔板槽面積準(zhǔn)確輸入d. 腐蝕裕度（注意應(yīng)開率雙側(cè)腐蝕）e. 殼程側(cè)的結(jié)構(gòu)開槽 P143f. 拉桿孔深度g. 固定管板與其聯(lián)系的設(shè)備法蘭厚度的0.6倍。h. 換熱管與管板的連接方式 P68-70i. 管板與殼體、管箱的連接方式（P27）P143j. 與法蘭連接型式、尺寸；k

13、. 墊片類型，密封作用圓直徑;m. 折流板間距最大無支撐跨距。n. 另應(yīng)注意固定管板管熱器: a 正確輸入殼體和管子的金屬壁溫b 管板與殼程筒體之間的焊接接頭系數(shù)為0.6（GB151 P13）c 多程換熱熱器隔板槽面積（正確輸入）U型管換熱器: a 計算時輸入的管根數(shù)=1/2管板上布孔數(shù)b 正確輸入隔板槽面積有交叉換熱管的浮頭式換熱器：a 浮頭法蘭的密封面尺寸b 浮頭蓋與浮頭法蘭的連接尺寸、且應(yīng)與實際結(jié)構(gòu)尺寸一致c 鉤圈的形式B型2. 管板布管的影響因素a. 布管限定圓 P23b. 多程換熱器程之間布管間距的限制 P22c. 殼程側(cè)的結(jié)構(gòu)開槽 P143d. 設(shè)備法蘭堆焊時，堆焊后法蘭內(nèi)徑小于公

14、稱直徑時應(yīng)注意布管限定圓直徑的確定。e. 浮頭式換熱器，應(yīng)按浮動端管板大小布管。f. 殼程設(shè)置進口的防沖擋板，內(nèi)導(dǎo)流筒（防沖、膨脹節(jié)）g. U型管式、浮頭式換熱器導(dǎo)軌的影響。h. 由于清洗等要求而加大換熱管之間的間距。i. 換熱管排列形式正三角，轉(zhuǎn)角三角形，正方形，轉(zhuǎn)角正方形（方向是垂直于折流板缺口的）j. 折流板上需開排污槽等，防震動板槽。四、折流板折流板設(shè)計時應(yīng)注意如下事項:a. 折流板的切割高度是殼體內(nèi)徑的小數(shù)倍數(shù)b. 切割位置為排管中心線以下或兩排孔的管橋之間c. 一般大于8mm厚度的折流板，應(yīng)考慮管孔的兩面要倒0.5x45°的倒角d. 第一塊折流板的在滿足布管進口流通面積的

15、前提下，盡量靠近管板，對于U型管束的換熱器要考慮尾部的支撐要滿足GB151中的規(guī)定（P72），否則應(yīng)考慮設(shè)置防震支撐。e. 浮頭式換熱器中靠近浮頭管板端應(yīng)設(shè)置加厚的環(huán)形支撐板，內(nèi)圓的直徑宜使其流通面積不小于折流板的缺口面積f. 進出口側(cè)設(shè)置的折流板，應(yīng)注意折流板與靠近折流板側(cè)接管的內(nèi)邊緣之間的距離應(yīng)大于6mmg. 臥置換熱器殼程介質(zhì)為氣液共存時，或液體中含有固體物料時，折流板的缺口要垂直左、右布置h. 折流板上管孔的公差不但與管束的精度等級和管子材料有關(guān)（P72）還與管子的最大無支撐跨距有關(guān)。五、拉桿的布置a. 當(dāng)換熱器的殼體直徑較小，防沖擋板要求與殼體相焊時，且要求管子采用明穿工藝時，拉桿固

16、定端應(yīng)設(shè)在遠離殼程介質(zhì)進口的另一端管板上。b. 當(dāng)換熱器的殼體直徑較大，防沖擋板要求與殼體相焊，且管束允許采用暗穿工藝時，拉桿固定端應(yīng)設(shè)在靠近殼程介質(zhì)進口一端的管板上。c. 當(dāng)防沖擋板固定在管束上，或采用導(dǎo)流筒防沖結(jié)構(gòu)時，拉桿的固定端應(yīng)設(shè)在靠近殼程介質(zhì)進口一端的管板上。d. 當(dāng)換熱器處于立時布置時，在滿足組裝要求的前提下，無論殼程介質(zhì)進口是否設(shè)在上方還是下方，拉桿的固定端最好設(shè)在上管板上。e. 拉桿的布置應(yīng)盡量靠外，不一定在布管輪廓上，但應(yīng)該利于安裝，每塊折流板上拉桿的數(shù)量不得少于3根，拉桿盡量靠近折流板缺口處，但應(yīng)滿足固定螺母所需空間。f. 拉桿的直徑、數(shù)量、尺寸等見GB151 P75.六、

17、防沖板結(jié)構(gòu)設(shè)計a. 防沖板的安裝位置，如果防沖板焊在殼體上，則應(yīng)設(shè)置在拉桿的螺母側(cè)，否則應(yīng)焊在定距管上b. 防沖板下表面到殼體內(nèi)表面的距離不小于GB151 P147 h 值，粗略計算h1/4do（進口接管）防沖板尺寸為do+50mm，應(yīng)注意防沖板的兩側(cè)的流通面積不小于接管的進口面積。c. 外導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)可以采用錐段過渡結(jié)構(gòu)，亦可以采用兩端為環(huán)板的夾套結(jié)構(gòu)GB150 p309圖D23 a b這種結(jié)構(gòu)適用低壓設(shè)備。七、其他注意事項a. 殼程放空和排污管，如果采用半管與管板的焊接結(jié)構(gòu)，接管中心線到管板端面的距離應(yīng)5mm。b. 多程換熱器的管板上的隔板槽的布置要與相應(yīng)的管箱內(nèi)隔板的布置對應(yīng)，對于非對稱

18、布管的管板與折流板，出圖時應(yīng)注意視圖方向，以免出錯。c. 管子與管板的強度焊的條件：1)、焊角高度1.4t（管子厚度）p104 B3.2 b）2)、焊接必須是填絲的氬弧焊，以上兩個條件必須同時滿足d. 換熱管與管板密封焊的條件是：焊角高度可以1.4t，但要1.0t。e. 強度脹的換熱管要伸出管板表面至少3mm，另外，要注意采用不同的脹接方法，管板上的開槽寬度不一樣，GB151中的開槽尺寸適用于機械脹接方法，對于柔性脹接方法，其開槽的寬度不小于1.11.3dt（d管子平均直徑，t管子壁厚）f. 抽出管束的滑到（板式）應(yīng)與管板焊接。g. 釜式換熱器的殼程應(yīng)設(shè)置限位設(shè)施-導(dǎo)軌。h. 頂絲一般設(shè)在管箱法蘭一側(cè)。i. U型管板上的放松支耳的開槽一側(cè)應(yīng)面向管箱。j. 當(dāng)固定管板換熱器帶膨脹節(jié)，且膨脹節(jié)上帶有導(dǎo)流筒時，導(dǎo)流筒的內(nèi)徑要與殼體內(nèi)徑一致，否則應(yīng)注意折流板外徑的大小。k. 當(dāng)采用DN426的無縫鋼管做圓筒時，折流板的名義外徑為無縫鋼管的實際內(nèi)徑減去2mm，或按GB151釋義(P38)，在圖中注明此尺寸由制造廠在購買管子后最終確定折流板的外徑，另外