換熱器設計匯編

1、目錄1、GB151適用參數(shù)：(P1)12、計算換熱面積：13、計算壓力：14、換熱器、兩級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（P109）29、泄漏試驗（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、常用換熱管管材標準及允許偏差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、設置防沖擋板的條件：（29）2131、換熱管拼接要求：(P102)2232、孔橋寬度偏差(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2.7×104。2、計算換熱面積：以換熱管外徑為基準，扣除伸入管板內的換熱管長度后，計算得到的管束外表面積；對于U形管式換熱器，一般不包括U形彎管段的面積， m23、計算壓力：計算壓力指在相應設計溫度下。用以確定換熱器元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當元件所承受的液柱靜壓力小于5%的設計壓力時。可忽略不計。4、換熱器、兩級級：采用較高冷拔換熱管，適用于無相變傳熱和易產(chǎn)生振動的場合。級：采用普通級冷拔換熱管，適用于重沸、冷凝傳熱和無振動的一般場合5、傳熱工藝流程的確定、不潔凈或易于分解結垢的物料應流經(jīng)易清洗的一側，一般是管內。 、具有腐

4、蝕性的物料應走管內。 、壓力高的物料走管內。 、溫度很高或很低的物料走管內，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，應走殼程，易于提高速度。、流量小的流體走殼程，易改變流動狀態(tài)。6、腐蝕裕量C2 （P7）、對有均勻腐蝕或磨損的元件，應根據(jù)預期的容器設計使用年限和介質對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，可采用不同的腐蝕裕量。、介質為壓縮空氣、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

5、受壓元件，一般不考慮腐蝕裕量。7、換熱器接頭系數(shù)的選?。≒9）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接接頭和相當于雙面焊的全焊透對接接頭=1.00=0.85單面焊對接接頭（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，=0.6；對于換熱管與管板連接的內孔焊，進行100%射線檢測時焊接接頭系數(shù)=1.0，局部無損檢測時焊接接頭系數(shù)=0.85，不進行射線檢測時焊接接頭系數(shù)=0.68、耐壓試驗（P109）1）熱交換器耐壓試驗的順序應符合本標準的規(guī)定，耐壓

6、試驗的方法及要求應符合GB150.4-2011的規(guī)定。2）固定管板式熱交換器耐壓試驗順序：a) 殼程試壓，同時檢查管頭；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順序：a)用試驗壓環(huán)進行殼程試驗，同時檢查管頭；b)管程試壓。4）浮頭式熱交換器、釜式重沸器（浮頭式管束）耐壓試驗順序：a)用試驗壓環(huán)和浮頭專用試壓工具進行管頭試壓，對釜式重沸器尚應配備管頭試壓專用殼體；b)管程試壓；c)殼程試壓。5）按壓差設計的熱交換器耐壓試驗順序：a)管頭試壓（按圖樣規(guī)定的最大試驗壓力差值）；b)管程和殼程步進試壓（按圖樣規(guī)定的試驗壓力和步進程序）；c)要有相應控制壓差

7、的措施，保證整個試壓期間（包括升壓和降壓）不超過壓差。6）當管程試驗壓力高于殼程試驗壓力時，管頭試壓應按圖樣規(guī)定，或按供需雙方商定的方法進行。9、泄漏試驗（P109）1）泄漏試驗應符合GB150.42011中11.5的規(guī)定。2）對于投用后無法維護修理管頭的管殼式熱交換器應進行泄漏試驗。3）重疊熱交換器的管頭耐壓試驗允許單臺進行。當各臺熱交換器管殼程間分別連通時，管程及殼程試壓還應在重疊組裝后進行。4）對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；堵管應遵守下列規(guī)定：a)換熱管堵管方法應得到采購方的認可；b)保證管束堵管后不影響設備的安全性；c)出廠資料應標記

8、出堵管位置，并提供給采購方。5）熱交換器耐壓試驗合格后，內部積水應排凈、吹干。10、公稱直徑、卷制圓筒的公稱直徑以400mm為基數(shù)，以100mm為進級檔；必要時，也可采用50mm為進級檔。、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流體脈動場合，隔板的厚度可適當增加，或改變隔板的結構。常見的分程隔板如圖所示 分程隔板端部的厚度應比對應的隔板槽寬度小2

9、mm，隔板端部可按圖6-14削??；必要時，分程隔板上可開設排凈孔，排凈孔的直徑宜為4mm8mm. 分程隔板與管箱內壁應采用雙面連續(xù)焊，最小焊腳尺寸為3/4倍的隔板厚度； 必要時，隔板邊緣應開坡口；允許采用與焊接連接等強度的其他連接方式。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，縱向隔板的厚度不應小于6mm；b)與殼體之間采用焊接密封時，縱向隔板的厚度不應小于8mm，必要時可按式（7-7）進行校核。13、分程隔板槽（P25） 槽深應大于墊片厚度，且不宜小于4mm，隔板槽密封面應與環(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

10、于分程墊片的圓角半徑。14、殼程承壓部件（P50）a)殼程圓筒、外導流筒、凸形封頭及接管等受壓元件的厚度計算及開孔補強計算應符合GB150.3-2011的有關規(guī)定。b)圓筒的最小厚度應滿足表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

11、蝕裕量。注2：復合板的最小厚度指爆炸焊接復合板或內壁有堆焊層的總厚度。注3：對于可抽管束，當DN2600時，圓筒最小厚度由設計者自行確定 。15、接管（或接口）的一般要求（P45）、殼程接管宜與殼體內表面平齊，必須內伸的的接管不應妨礙管束的拆裝；、應保證接管法蘭面的水平或垂直；有特殊要求時應符合圖樣規(guī)定；、對于不能利用接管（或接口）進行放氣和排液時，應在管程和殼程的最高點設置放氣口，最低點設置排液口；、當設計條件提出接管外載荷時，設計應予以考慮。；、必要時設置溫度計、壓力表及液位計等接口，儀表接口可設置在接管上。16、換熱管長度（P21）1)換熱管長度推薦：1.0，1.5，2.0，2.5，3.

12、0，4.5，6.0，7.5，9.0，12.0(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、常用換熱管管材標準及允許偏差1）標準：（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

13、肥設備用無縫鋼管f) GB/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條件2）鋼換熱管外徑的允許偏差(P21)級管束換熱管外徑的允許

14、偏差外徑25253838505057偏差±0.10±0.15±0.20±0.25級管束換熱管外徑的允許偏差外徑25253838505057偏差±0.15±0.20±0.25±0.403）鋁、銅、鈦、鎳、鋯及其合金換熱管外徑的允許偏差管材標準精度級別外徑允許偏差鋁鋁合金GB/T 6893-2010高精度1218±0.051830±0.0630±0.07銅GB/T 1527-2006高精度1015±0.051525±0.06銅合金GB/T 8890-2007高精度101

15、50.1015250.1625320.20續(xù)表鈦鈦合金GB/T 3625-2007-1025±0.102532±0.13鎳鎳合金GB/T 2882-2013較高級912±0.041215±0.051518±0.061820±0.082030±0.1132±0.15鋯鋯合金GB/T 26283-2010-10±0.061025±0.102532±0.1218、U形管彎管段的彎曲半徑(P18)U形管彎管段半徑R應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

16、徑10121416192022253032353845505557Rmin2024303240404550606570769010011011519、管板最小厚度：（P58）、管板與換熱管采用脹接連接時，管板最小厚度min（不包括腐蝕裕量）按下規(guī)定：a、用于易燃、易爆及有毒介質等嚴格場合時，管板的最小厚度應不小于換熱管的外徑（d0）;b、用于一般場合時，管板的最小厚度，應符合如下要求：d025時 min0.75 d025d050時 min0.70d0d050時 min0.65 d0、管板與換熱管采用焊接時，管板的最小厚度應滿足結構設計和制造要求，且不小于12mm。20、換熱管的排列形式：（18

17、）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分程隔板槽兩側相鄰管中心距（圖12）Sn28303235384042445052566068767880b)當管間需要機械清洗時，應采用正方形排列，且管間通道應連續(xù)直通，相鄰管間的凈空距離（Sd）不宜小于6mm；對于外徑為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

18、采用轉角正方形排列時，其分程隔板槽兩側相鄰管中心距可取32mm×32mm正方形的對角線長，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符合下

19、表規(guī)定； 外徑25253838505057偏差±0.10±0.15±0.20±0.25、級管束（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±0.15±0.20±0.25±0.4025、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 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構見下圖b，螺紋深度應大于拉桿螺蚊長度。26、換熱管與管板的焊接(P27)1、強度焊接可用于本標準規(guī)

20、定的設計壓力，但不適用于有較大振動及有間隙腐蝕傾向的場合。2、強度焊接的焊腳高度l不應小于強度焊接的焊縫形式如下圖：換熱管規(guī)格10×1.012×1.014×1.516×1.519×225×232×2.538×345×357×3.5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，可適當加大管板坡口深度或改變結構型式。2、當換熱管直徑和壁厚與列值不同時

21、，l1 l2 l3可適當調整。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：公稱直徑DN換 熱 管 無 支 撐 跨 距 l3003006006

22、009009001200120015001500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符合下表：（P31）公稱直徑DN4004005005009009001300130017001700210021002300230026002600320032004000折流板名以外直徑DN2.5DN3.5DN4

23、.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，折流板名義外直徑為管材實測內徑減2mm。2、對傳熱影響不大時，折流板外徑的允許偏差可比表中值大1倍。3、換熱器采用內導流結構時，折流板的名義外徑可適當放大。4、對于浮頭式熱交換器，折流板和支持板的名義外徑不得小于浮動管板外徑。 折流板的布置： a、折流板一般應按等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進、出接管。b、臥式換熱器的殼程為單相清潔流體時，折流板缺口應水平上下布置，若氣體中含有少量液體時，則應在缺口朝上的折流板的最低

24、處開通液口，如下（a）；若液體中含有少量氣體時，則應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為氣、液相共存或液體中含有固體顆粒時，折流板缺口應垂直左右布置；氣、液相共存時，應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，應在折流板最低處開通液口。 折流板缺口高度：a、缺口高h，宜取0.200.45倍的圓筒內直徑，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直徑的五分之一，且不小于50mm；特殊情況也可取較小的間距。b)換熱管的無

25、支撐跟蹤不應大于表6-31（P33）的規(guī)定。流動脈動場合，無支撐跨距盡可能減小，或改變流動方式防止管束振動。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/mm2600280028003000300032003200340034003600360038003

26、8004000104856647280889812324044525664681620242628323640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，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按下列原則確定:a)L3000mm時，取=(0.40.6)L；b)L3000mm時，取=(0.50.7)L；c）宜使和相近。d)必要時應對支座和殼體進行強度和穩(wěn)定性校核。30、設置防沖擋板的條件：（P29）1)設置防沖板

27、或導流筒的場合符合下列場合之一時，應在殼程進口管處設置防沖板或導流筒：a) 非磨蝕的單相流體，b)有磨蝕的液體，包括沸點下的液體，c)有磨蝕的氣體、蒸汽（氣）及氣液混合物。注：-殼程進口管的流體密度，-殼程進口管的流體速度2）防沖結構a)防沖板的直徑或邊長，應大于接管內徑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）兩側焊在定距管或拉桿上，也可同時焊在相鄰的折流板或支持板上；（2）焊接在筒體上，但不應阻礙管束的拆裝。d)需要時，也可采用防沖桿結構。防沖桿的直徑和中心距應與換熱管相同，正方形排列時防沖桿最少布置1排，其他排列時防沖桿最少布置2排。3）導流筒a)必要時，靠近管板的進、出口接管距管板較遠時，可設置導流筒。b)導流筒設置應符合下列要求：（1）內導流筒外表面到殼程圓筒內壁的距離不宜小于接管內徑的1/3.