換熱器設(shè)計(jì)思路及相關(guān)知識(shí)

1、換熱器設(shè)計(jì)思路及相關(guān)知識(shí)換熱器設(shè)計(jì)思路及相關(guān)知識(shí)一、前言、前言換熱器分類(lèi)：換熱器分類(lèi)：管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為下列兩類(lèi)。管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為下列兩類(lèi)。1.1.剛性結(jié)構(gòu)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、造價(jià)便宜和應(yīng)用較廣；缺點(diǎn)是管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗。2.2.具有溫差補(bǔ)償裝置的管殼式換熱器：它可使受熱部分自由膨脹。該結(jié)構(gòu)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(jīng)常清洗。但它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工制造的費(fèi)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(shí)，可以自由伸縮。這種換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(nèi)進(jìn)行機(jī)械清洗困難，拆換管子也不容易，因此要求通過(guò)管內(nèi)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(chǎng)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(dú)的填料密封，以保證管子的自由伸縮，當(dāng)換熱器內(nèi)的管子數(shù)目很少時(shí)，才采用這種結(jié)構(gòu)，但管距比一般換熱器要大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另一種形式是在列管的一端與外殼做成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，在浮動(dòng)處采用整體填料函密封，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但此種結(jié)構(gòu)不易用在直徑大、壓力高的情況。填料函式換熱器現(xiàn)在很少采用。二、設(shè)計(jì)條件的審查：二、設(shè)計(jì)條件的審查：1.換熱器的設(shè)計(jì)，用戶應(yīng)提供一下設(shè)計(jì)條件（工藝參數(shù)）換熱器的設(shè)計(jì)，用戶應(yīng)提供一下設(shè)計(jì)條件（工藝參數(shù)）：

4、①管、殼程的操作壓力（作為判定設(shè)備是否上類(lèi)的條件之一，必須提供）②管、殼程的操作溫度（進(jìn)口出口）③金屬壁溫（工藝計(jì)算得出（用戶提供））④物料名稱(chēng)及特性⑤腐蝕裕量⑥程數(shù)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(shù)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(qǐng)用戶提供牌號(hào)，顏色Ⅱ.用戶無(wú)特殊要求，設(shè)計(jì)人員自己選定2.幾個(gè)重點(diǎn)設(shè)計(jì)條件幾個(gè)重點(diǎn)設(shè)計(jì)條件①操作壓力：作為判定設(shè)備是否上類(lèi)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(chēng)則必須提供物料的毒性程度。因?yàn)榻橘|(zhì)的毒性程度關(guān)系到設(shè)備的無(wú)損監(jiān)測(cè)、熱處理、鍛件的級(jí)別對(duì)于上類(lèi)設(shè)備，還關(guān)系到設(shè)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(zhì)的容器100%RT.在著殘余應(yīng)力，隨著溫度的升高，殘余應(yīng)力逐漸消失，這樣使管端處降低密封和結(jié)合力的作用，所以脹接結(jié)構(gòu)受到壓力和溫度的限制，一般適用于設(shè)計(jì)壓力≤4Mpa，設(shè)計(jì)溫度≤300度，并且在操作中無(wú)劇烈

6、地震動(dòng)，無(wú)過(guò)大的溫度變化及無(wú)明顯的應(yīng)力腐蝕；焊接連接具有生產(chǎn)簡(jiǎn)單、效率高、連接可靠的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)焊接，使管子對(duì)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(shí)，檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)優(yōu)先采用。此外，當(dāng)介質(zhì)毒性很大，介質(zhì)和大氣混合易發(fā)生爆炸介質(zhì)有放射性或管內(nèi)外物料混合會(huì)產(chǎn)生不良影響時(shí)，為確保接頭密封，也常采用焊接法。焊接法雖然優(yōu)點(diǎn)甚多，因?yàn)樗⒉荒芡耆苊狻翱p隙腐蝕”和焊接節(jié)點(diǎn)的應(yīng)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(yīng)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(dāng)受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕時(shí)，以會(huì)加速接頭的損壞。因此，就產(chǎn)生了焊接和脹接同時(shí)使用的方法。這樣不但能提高接頭的抗疲勞性能，同時(shí)可以降低縫隙腐蝕傾向，因而其使用壽命比單用焊接時(shí)長(zhǎng)的多。在什么場(chǎng)合下適宜施行焊、脹接并用的方法，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。通常在溫度不太高而壓力很高或介質(zhì)極易滲漏時(shí)，采用強(qiáng)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(qiáng)度）。當(dāng)在壓力和溫度都很高的情況下，則采用強(qiáng)度焊加貼脹，（強(qiáng)度焊是即使焊縫有嚴(yán)密性，又能保證接頭具有較大的拉脫力，通常是指焊縫強(qiáng)度等于管子軸向負(fù)荷下的強(qiáng)度時(shí)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(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)中（GB31511999.5.8條）已有規(guī)定，在此不再詳述。對(duì)于管孔表面粗糙度的要求：a當(dāng)換熱管與管板焊接連接時(shí)，管的表面粗糙度Ra值不大于35uMb單換熱管與管板脹接聯(lián)接時(shí)，管孔表面粗糙度R

9、a值不大于12.5uM脹接連接時(shí)，管孔表面不應(yīng)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(shè)計(jì)計(jì)算四、設(shè)計(jì)計(jì)算1殼體壁厚計(jì)算殼體壁厚計(jì)算包括管箱短節(jié)、封頭、殼程筒體的壁厚計(jì)算管、殼程筒體壁厚應(yīng)滿足GB151中最小壁厚的規(guī)定，對(duì)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(duì)于C2大于1mm的情況，殼體的最小壁厚應(yīng)相應(yīng)增加。2開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算對(duì)于殼體采用鋼管制的，建議采用整體補(bǔ)強(qiáng)（增加筒體壁厚或采用厚壁管）；

10、對(duì)于比較厚的管箱上開(kāi)大孔考慮綜合經(jīng)濟(jì)性不另行補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)滿足的幾點(diǎn)要求：①設(shè)計(jì)壓力≤2.5Mpa②相鄰兩孔中心距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍③接管公稱(chēng)直徑≤89mm④接管最小壁厚應(yīng)表81的要求（接管腐蝕裕量為1mm）3法蘭法蘭設(shè)備法蘭采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭時(shí)應(yīng)注意法蘭與墊片、緊固件的匹配，否則應(yīng)對(duì)法蘭進(jìn)行計(jì)算。比如甲型平焊法蘭在標(biāo)準(zhǔn)中與其匹配的墊片為非金屬軟墊片；當(dāng)采用纏繞墊片應(yīng)對(duì)法蘭重新計(jì)算4管板管板需注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①管板的設(shè)計(jì)溫度：根據(jù)GB150