換熱器設(shè)計(jì)匯編講解

1、目錄1、GB151適用參數(shù)：(P1)12、計(jì)算換熱面積：13、計(jì)算壓力：14、換熱器、兩級(jí)15、傳熱工藝流程的確定16、腐蝕裕量C2 （P7）27、換熱器接頭系數(shù)的選?。≒9）28、耐壓試驗(yàn)（P109）29、泄漏試驗(yàn)（P109）310、公稱直徑411、封頭的連接：412、分程隔板(P20，P51)513、分程隔板槽（P25）614、殼程承壓部件（P50）615、接管（或接口）的一般要求（P45）716、換熱管長度（P21）817、常用換熱管管材標(biāo)準(zhǔn)及允許偏差818、U形管彎管段的彎曲半徑(P18)1019、管板最小厚度：1120、換熱管的排列形式：1121、換熱管的中心距：（P17）1222、

2、換熱管布管限定圓：(P18)1223、管程分布：(P19)1224、鋼換熱管的管板管孔直徑及允許偏差。1425、拉桿孔(P24)1426、換熱管與管板的焊接(P27)1527、折流板和支持板(P30)1628、拉桿(P39)1929、支座(P46)2030、設(shè)置防沖擋板的條件：（29）2131、換熱管拼接要求：(P102)2232、孔橋?qū)挾绕?P103)2333、管孔表面粗糙度：(P104)2434、管箱的熱處理：(P105)2435、低壓流體輸送用焊接鋼管及鍍鋅焊接鋼管2436、換熱管特性表(P218)251、GB151適用參數(shù)：(P1)公稱直徑DN4000mm；公稱壓力PN35MPa且公

3、稱直徑（mm）和公稱壓力（MPa）的乘積不大于2.7104。2、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， m23、計(jì)算壓力：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、換熱器、兩級(jí)級(jí)：采用較高冷拔換熱管，適用于無相變傳熱和易產(chǎn)生振動(dòng)的場合。級(jí)：采用普通級(jí)冷拔換熱管，適用于重沸、冷凝傳熱和無振動(dòng)的一般場合5、傳熱工藝流程的確定、不潔凈或易于分解結(jié)垢的物料應(yīng)流經(jīng)易清洗的一側(cè)，一般是管內(nèi)。 、具有腐蝕性的物料應(yīng)

4、走管內(nèi)。 、壓力高的物料走管內(nèi)。 、溫度很高或很低的物料走管內(nèi)，減少熱損失。 、蒸汽一般走殼程，便于排液，傳熱系數(shù)也大。 、粘度大的流體一般走殼程，便于提高流速。 、傳熱系數(shù)小的流體如氣體，應(yīng)走殼程，易于提高速度。、流量小的流體走殼程，易改變流動(dòng)狀態(tài)。6、腐蝕裕量C2 （P7）、對(duì)有均勻腐蝕或磨損的元件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器設(shè)計(jì)使用年限和介質(zhì)對(duì)金屬材料的腐蝕速率（及磨蝕速率）來確定腐蝕裕量。、換熱器各元件受到的腐蝕程度不同時(shí)，可采用不同的腐蝕裕量。、介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸汽或水的碳素鋼或低合金鋼制熱交換器，腐蝕裕量不小于1mm。、換熱管不考慮腐蝕裕量。、拉桿、定距管、折流板（支持板）等非受壓元件，一

5、般不考慮腐蝕裕量。7、換熱器接頭系數(shù)的選取（P9）焊接接頭型式焊接接頭系數(shù)全部無損檢測局部無損檢測雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭=1.00=0.85單面焊對(duì)接接頭（沿焊接接頭根部全長有緊貼基本金屬的墊板）=0.90=0.80無法進(jìn)行無損檢測的固定管板式換熱器殼程圓筒的環(huán)向焊接接頭，當(dāng)采用氬弧焊打底或沿焊接接頭根部全長有緊貼基本金屬的墊板時(shí)，=0.6；對(duì)于換熱管與管板連接的內(nèi)孔焊，進(jìn)行100%射線檢測時(shí)焊接接頭系數(shù)=1.0，局部無損檢測時(shí)焊接接頭系數(shù)=0.85，不進(jìn)行射線檢測時(shí)焊接接頭系數(shù)=0.68、耐壓試驗(yàn)（P109）1）熱交換器耐壓試驗(yàn)的順序應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，耐壓試驗(yàn)的方法及

6、要求應(yīng)符合GB150.4-2011的規(guī)定。2）固定管板式熱交換器耐壓試驗(yàn)順序：a) 殼程試壓，同時(shí)檢查管頭；b) 管程試壓。3）U形管式熱交換器、釜式重沸器（U形管束）及填料函式熱交換器耐壓試驗(yàn)順序：a)用試驗(yàn)壓環(huán)進(jìn)行殼程試驗(yàn)，同時(shí)檢查管頭；b)管程試壓。4）浮頭式熱交換器、釜式重沸器（浮頭式管束）耐壓試驗(yàn)順序：a)用試驗(yàn)壓環(huán)和浮頭專用試壓工具進(jìn)行管頭試壓，對(duì)釜式重沸器尚應(yīng)配備管頭試壓專用殼體；b)管程試壓；c)殼程試壓。5）按壓差設(shè)計(jì)的熱交換器耐壓試驗(yàn)順序：a)管頭試壓（按圖樣規(guī)定的最大試驗(yàn)壓力差值）；b)管程和殼程步進(jìn)試壓（按圖樣規(guī)定的試驗(yàn)壓力和步進(jìn)程序）；c)要有相應(yīng)控制壓差的措施，保證

7、整個(gè)試壓期間（包括升壓和降壓）不超過壓差。6）當(dāng)管程試驗(yàn)壓力高于殼程試驗(yàn)壓力時(shí)，管頭試壓應(yīng)按圖樣規(guī)定，或按供需雙方商定的方法進(jìn)行。9、泄漏試驗(yàn)（P109）1）泄漏試驗(yàn)應(yīng)符合GB150.42011中11.5的規(guī)定。2）對(duì)于投用后無法維護(hù)修理管頭的管殼式熱交換器應(yīng)進(jìn)行泄漏試驗(yàn)。3）重疊熱交換器的管頭耐壓試驗(yàn)允許單臺(tái)進(jìn)行。當(dāng)各臺(tái)熱交換器管殼程間分別連通時(shí)，管程及殼程試壓還應(yīng)在重疊組裝后進(jìn)行。4）對(duì)無法更換有缺陷換熱管的熱交換器，允許堵管。堵管根數(shù)不宜超過1%且總數(shù)不超過2根；堵管應(yīng)遵守下列規(guī)定：a)換熱管堵管方法應(yīng)得到采購方的認(rèn)可；b)保證管束堵管后不影響設(shè)備的安全性；c)出廠資料應(yīng)標(biāo)記出堵管位置，

8、并提供給采購方。5）熱交換器耐壓試驗(yàn)合格后，內(nèi)部積水應(yīng)排凈、吹干。10、公稱直徑、卷制圓筒的公稱直徑以400mm為基數(shù)，以100mm為進(jìn)級(jí)檔；必要時(shí)，也可采用50mm為進(jìn)級(jí)檔。、公稱直徑DN400mm的圓筒，可用鋼管制作。11、封頭的連接：12、分程隔板(P20，P51)A.分程隔板要求：公稱直徑DN隔板最小厚度碳素鋼及低合金鋼高合金鋼60010660012001210120018001411180026001612260032001814320040002016流體脈動(dòng)場合，隔板的厚度可適當(dāng)增加，或改變隔板的結(jié)構(gòu)。常見的分程隔板如圖所示 分程隔板端部的厚度應(yīng)比對(duì)應(yīng)的隔板槽寬度小2mm，隔板端

9、部可按圖6-14削?。槐匾獣r(shí)，分程隔板上可開設(shè)排凈孔，排凈孔的直徑宜為4mm8mm. 分程隔板與管箱內(nèi)壁應(yīng)采用雙面連續(xù)焊，最小焊腳尺寸為3/4倍的隔板厚度； 必要時(shí)，隔板邊緣應(yīng)開坡口；允許采用與焊接連接等強(qiáng)度的其他連接方式。B.縱向隔板的厚度要求：a)與殼體之間采用密封板（墊）密封時(shí)，縱向隔板的厚度不應(yīng)小于6mm；b)與殼體之間采用焊接密封時(shí)，縱向隔板的厚度不應(yīng)小于8mm，必要時(shí)可按式（7-7）進(jìn)行校核。13、分程隔板槽（P25） 槽深應(yīng)大于墊片厚度，且不宜小于4mm，隔板槽密封面應(yīng)與環(huán)形密封面平齊； 槽寬宜為814mm 分程隔板槽拐角處的倒角一般為45，倒角寬度b宜大于分程墊片的圓角半徑。1

10、4、殼程承壓部件（P50）a)殼程圓筒、外導(dǎo)流筒、凸形封頭及接管等受壓元件的厚度計(jì)算及開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算應(yīng)符合GB150.3-2011的有關(guān)規(guī)定。b)圓筒的最小厚度應(yīng)滿足表7-1的規(guī)定。表格7-1圓筒的最小厚度DN碳素鋼、低合金鋼和復(fù)合板高合金鋼可抽管束不可抽管束管制1005.05.03.21002006.06.03.22004007.56.04.8板制4007008657001000108710001500121081500200014121020002600161412260032001613320040001817注 1：碳素鋼、低合金鋼制圓筒的最小厚度包含1.0mm腐蝕裕量。注2：復(fù)合板的最

11、小厚度指爆炸焊接復(fù)合板或內(nèi)壁有堆焊層的總厚度。注3：對(duì)于可抽管束，當(dāng)DN2600時(shí)，圓筒最小厚度由設(shè)計(jì)者自行確定 。15、接管（或接口）的一般要求（P45）、殼程接管宜與殼體內(nèi)表面平齊，必須內(nèi)伸的的接管不應(yīng)妨礙管束的拆裝；、應(yīng)保證接管法蘭面的水平或垂直；有特殊要求時(shí)應(yīng)符合圖樣規(guī)定；、對(duì)于不能利用接管（或接口）進(jìn)行放氣和排液時(shí)，應(yīng)在管程和殼程的最高點(diǎn)設(shè)置放氣口，最低點(diǎn)設(shè)置排液口；、當(dāng)設(shè)計(jì)條件提出接管外載荷時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)予以考慮。；、必要時(shí)設(shè)置溫度計(jì)、壓力表及液位計(jì)等接口，儀表接口可設(shè)置在接管上。16、換熱管長度（P21）1)換熱管長度推薦：1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，4.5，6.0，7.

12、5，9.0，12.0(m)2)換熱管可采用定尺或倍尺交貨，長度允許念頭應(yīng)符合下述規(guī)定：a) L6.0mm，偏差為0mm4mm;b) 6.0mmL9.0mm，偏差為0mm6mm;c) 9.0mmL12.0mm，偏差為0mm9mm;d) 12.0mmL15.0mm，偏差為0mm12mm;e) L15.0mm，偏差為0mm15mm;17、常用換熱管管材標(biāo)準(zhǔn)及允許偏差1）標(biāo)準(zhǔn)：（P10）a) GB/T1527 銅及銅合金拉制管b) GB/T 2882 鎳及鎳合金管c) GB/T 3625 換熱器及冷凝器用鈦合金管d） GB 5310 高壓鍋爐用無縫鋼管e) GB 6479高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管f) G

13、B/T 6893 鋁及鋁合金拉（釓）制無縫鋼管g) GB/T 8890 熱交換器用銅合金無縫管h） GB 9948 石油裂化用無縫鋼管i） GB 13296 鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管J） GB/T 21832 奧氏體-鐵素體型雙相不銹鋼焊接鋼管k） GB/T 21833 奧氏體-鐵素體型雙相不銹鋼無縫鋼管l） GB/T 24593 鍋爐和熱交換器用奧氏體不銹鋼焊接鋼管m） GB/T 26283 鋯及鋯合金交換器用奧氏體不銹鋼焊接鋼管n） NB/T 47019.147019.8 鍋爐、熱交換器用管訂貨技術(shù)條件2）鋼換熱管外徑的允許偏差(P21)級(jí)管束換熱管外徑的允許偏差外徑25253838

14、505057偏差0.100.150.200.25級(jí)管束換熱管外徑的允許偏差外徑25253838505057偏差0.150.200.250.403）鋁、銅、鈦、鎳、鋯及其合金換熱管外徑的允許偏差管材標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)別外徑允許偏差鋁鋁合金GB/T 6893-2010高精度12180.0518300.06300.07銅GB/T 1527-2006高精度10150.0515250.06銅合金GB/T 8890-2007高精度10150.1015250.1625320.20續(xù)表鈦鈦合金GB/T 3625-2007-10250.1025320.13鎳鎳合金GB/T 2882-2013較高級(jí)9120.041215

15、0.0515180.0618200.0820300.11320.15鋯鋯合金GB/T 26283-2010-100.0610250.1025320.1218、U形管彎管段的彎曲半徑(P18)U形管彎管段半徑R應(yīng)不小于兩倍的換熱管外徑，常用換熱管的最小彎曲半徑Rmin可按下表選取。換熱管外徑10121416192022253032353845505557Rmin2024303240404550606570769010011011519、管板最小厚度：（P58）、管板與換熱管采用脹接連接時(shí)，管板最小厚度min（不包括腐蝕裕量）按下規(guī)定：a、用于易燃、易爆及有毒介質(zhì)等嚴(yán)格場合時(shí)，管板的最小厚度應(yīng)不小

16、于換熱管的外徑（d0）;b、用于一般場合時(shí)，管板的最小厚度，應(yīng)符合如下要求：d025時(shí) min0.75 d025d050時(shí) min0.70d0d050時(shí) min0.65 d0、管板與換熱管采用焊接時(shí)，管板的最小厚度應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造要求，且不小于12mm。20、換熱管的排列形式：（18）21、換熱管的中心距：（P17）a)換熱管中心距宜不小于1.25倍的換熱管外徑，常用換熱管中心距見下表：換熱管外徑d10121416192022253032353845505557換熱管中心距S1314161922252628323840444857647072分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距（圖12）Sn2830

17、3235384042445052566068767880b)當(dāng)管間需要機(jī)械清洗時(shí)，應(yīng)采用正方形排列，且管間通道應(yīng)連續(xù)直通，相鄰管間的凈空距離（Sd）不宜小于6mm；對(duì)于外徑為10mm、12mm和14mm的換熱管的中心距分別不得小于17mm、19mm和21mm;c) 外徑為25mm的換熱管采用轉(zhuǎn)角正方形排列時(shí)，其分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距可取32mm32mm正方形的對(duì)角線長，即=45.25。22、換熱管布管限定圓：(P18)換熱器型式固定管板、U形管式浮 頭 式布管限定圓直徑DL圓筒內(nèi)徑換熱管外徑(0.25d,且不宜小于8mm)參照GB151-2014 P18頁選取23、管程分布：(P19)管程

18、數(shù)一般有1、2、4、6、8、10、12等七種，布置形式如下圖，并考慮：a、應(yīng)盡可能使各管程的換熱管數(shù)大致相等；b、分程隔板槽形狀簡單，密封長度較短。24、鋼換熱管的管板管孔直徑及允許偏差。(P23)、級(jí)管束（適用于碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼換熱管）管板管孔直徑及允許偏差應(yīng)符合下表規(guī)定； 外徑25253838505057偏差0.100.150.200.25、級(jí)管束（適用于碳素鋼、低合金鋼換熱管）管板管孔直徑及允許偏差：外徑25253838505057偏差0.150.200.250.4025、拉桿孔(P24) 焊接連接的拉桿孔見下圖a，拉桿孔深宜大于拉桿孔直徑.拉桿孔直徑按下式確定： d1=+1.0

19、 式中：拉桿直徑 mm； d1 拉桿孔直徑 mm 拉桿與管板螺紋連接的拉桿螺紋結(jié)構(gòu)見下圖b，螺紋深度應(yīng)大于拉桿螺蚊長度。26、換熱管與管板的焊接(P27)1、強(qiáng)度焊接可用于本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力，但不適用于有較大振動(dòng)及有間隙腐蝕傾向的場合。2、強(qiáng)度焊接的焊腳高度l不應(yīng)小于強(qiáng)度焊接的焊縫形式如下圖：換熱管規(guī)格101.0121.0141.5161.5192252322.5383453573.5換熱管最小伸出長度l10.51.01.52.02.53.0l21.52.02.53.03.54.0最小坡口深度l31.022.51、當(dāng)工藝要求管端伸出長度小于表列值（如立式換熱器要求平齊或稍低）時(shí)，可適當(dāng)加大管

20、板坡口深度或改變結(jié)構(gòu)型式。2、當(dāng)換熱管直徑和壁厚與列值不同時(shí)，l1 l2 l3可適當(dāng)調(diào)整。3、圖C用于壓力較高的工況。27、折流板和支持板(P30) 管孔a、級(jí)管束（適用于碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼換熱管）折流板和支持板管孔直徑及允許偏差應(yīng)符合下表：換熱管外徑d或最大無支撐跨距l(xiāng)d32且l900d32或l900管孔直徑d+0.40d+0.70允許偏差+0.300b、級(jí)管束（適用于碳素鋼、低合金鋼）折流板和支持板管孔直徑及允許偏差應(yīng)符合下表換熱管外徑d或最大無支撐跨距l(xiāng)d32且l900d32或l900管孔直徑d+0.50d+0.70允許偏差+0.400 折流板和支持板的最小厚度符合下表規(guī)定：公稱直

21、徑DN換 熱 管 無 支 撐 跨 距 l3003006006009009001200120015001500折 流 板 或 支 持 板 最 小 厚 度400345810104007004561010127009005681012169001500681012161615002000-101216202020002600121418222426003200-141822242632004000-20242628 折流板和支持板外直徑及允許偏差應(yīng)符合下表：（P31）公稱直徑DN4004005005009009001300130017001700210021002300230026002600320

22、032004000折流板名以外直徑DN2.5DN3.5DN4.5DN6DN7DN8.5DN12DN14DN16DN18折流板外直徑允許偏差00.500.801.001.401.601.802.01、用DN400mm管材作圓筒時(shí)，折流板名義外直徑為管材實(shí)測內(nèi)徑減2mm。2、對(duì)傳熱影響不大時(shí)，折流板外徑的允許偏差可比表中值大1倍。3、換熱器采用內(nèi)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)時(shí)，折流板的名義外徑可適當(dāng)放大。4、對(duì)于浮頭式熱交換器，折流板和支持板的名義外徑不得小于浮動(dòng)管板外徑。 折流板的布置： a、折流板一般應(yīng)按等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出接管。b、臥式換熱器的殼程為單相清潔流體時(shí)，折流板缺口應(yīng)水平上

23、下布置，若氣體中含有少量液體時(shí)，則應(yīng)在缺口朝上的折流板的最低處開通液口，如下（a）；若液體中含有少量氣體時(shí)，則應(yīng)在缺口朝下的折流板最高處開通氣口，如下圖（b）。c、臥式換熱器、冷凝器和重沸器的殼程介質(zhì)為氣、液相共存或液體中含有固體顆粒時(shí)，折流板缺口應(yīng)垂直左右布置；氣、液相共存時(shí)，應(yīng)在折流板最低處和最高處開通液口和通氣口，液體中含固體顆粒時(shí)，應(yīng)在折流板最低處開通液口。 折流板缺口高度：a、缺口高h(yuǎn)，宜取0.200.45倍的圓筒內(nèi)直徑，通常為0.25倍b、弓形折流板的缺口處宜使剩余管孔弓形高小于或等于d/2 ， 或切于兩排管孔的孔橋之間。 折流板間距a)折流板最小間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑的五分之一

24、，且不小于50mm；特殊情況也可取較小的間距。b)換熱管的無支撐跟蹤不應(yīng)大于表6-31（P33）的規(guī)定。流動(dòng)脈動(dòng)場合，無支撐跨距盡可能減小，或改變流動(dòng)方式防止管束振動(dòng)。28、拉桿(P39) 拉桿的直徑、數(shù)量按下表選用換熱管外徑d10d1414d2525d57拉桿直徑dn101216公稱直徑拉桿直徑4004007007009009001300130015001500180018002000200023002300260010461012161824324012448101214182428164466810121416拉桿直徑/mm熱交換器公稱直徑DN/mm2600280028003000300

25、0320032003400340036003600380038004000104856647280889812324044525664681620242628323640在保證大于或等于表中所給定的拉桿總截面積的前提下，拉桿直徑和數(shù)量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于10mm，數(shù)量不少于4根 拉桿直徑d拉桿螺紋公稱直徑dnLaLbb101013401.5121216502.0161622602.029、支座(P46)臥式熱交換器鞍式支座的布置應(yīng)按下列原則確定:a)L3000mm時(shí)，取=(0.40.6)L；b)L3000mm時(shí)，取=(0.50.7)L；c）宜使和相近。d)必要時(shí)應(yīng)對(duì)支座和殼體進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)

26、定性校核。30、設(shè)置防沖擋板的條件：（P29）1)設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳膱龊戏舷铝袌龊现粫r(shí)，應(yīng)在殼程進(jìn)口管處設(shè)置防沖板或?qū)Я魍玻篴) 非磨蝕的單相流體，b)有磨蝕的液體，包括沸點(diǎn)下的液體，c)有磨蝕的氣體、蒸汽（氣）及氣液混合物。注：-殼程進(jìn)口管的流體密度，-殼程進(jìn)口管的流體速度2）防沖結(jié)構(gòu)a)防沖板的直徑或邊長，應(yīng)大于接管內(nèi)徑50mm.b)防沖板的最小厚度確定如下： （1）碳素鋼和低合金鋼為4.5mm;（2）不銹鋼為3mm.c)防沖板可采用下列方式固定：（1）兩側(cè)焊在定距管或拉桿上，也可同時(shí)焊在相鄰的折流板或支持板上；（2）焊接在筒體上，但不應(yīng)阻礙管束的拆裝。d)需要時(shí)，也可采用防沖桿結(jié)構(gòu)。防沖桿的直徑和中心距應(yīng)與換熱管相同，正方形排列時(shí)防沖桿最少布置1排，其他排列時(shí)防沖桿最少布置2排。3）導(dǎo)流筒a)必要時(shí)，靠近管板的進(jìn)、出口接管距管板較遠(yuǎn)時(shí)，可設(shè)置導(dǎo)流筒。b)導(dǎo)流筒設(shè)置應(yīng)符合下列要求：（1）內(nèi)導(dǎo)流筒外表面到殼程圓筒內(nèi)壁的距離不宜小于接管內(nèi)徑的1/3.確定導(dǎo)流筒端部到管板的距離時(shí)，應(yīng)使該處的流通面積不小于