管壳式换热器的设计

5.4.1总论

5.4.1.5《管壳式换热器》（GB-)中的管程、管程数、壳程、、壳程数指的是什么？

答：(1)管程：系指介质流经换热管内的通道及与其相贯通部分。

(2)壳程：系指介质流经换热管外的通道及其相贯通部分。

(3)管程数Nt;系指介质沿换热管长度方向往、返的次数。

(4)壳程数Ns;系指介质在壳程内沿壳体轴向往、返的次数。索引：《管壳式换热器》（GB-)3.9

5.4.1.7根据《管壳式换热器》（GB-)的规定，请说明下面型号换热器中的字母和数字各表示什么内容？

答：封头管箱，公称直径mm,管程设计压力2.5MPa，壳程设计压力1.6MPa,公称换热面积m2，碳素钢较高级冷拔换热管外径25mm,管长9m,4管程，单壳程的固定管板式换热器。索引：《管壳式换热器》(GB—)3.10(b)

5.4.1.8按照《管壳式换热器》（GB-)的规定，说明什么是工作压力，设计压力，计算压力，试验压力？

答：（1)工作压力指在正常工作情况下，换热器管、壳程顶部可能达到的最高压力。

(2)设计压力指设定的换热器管、壳程顶部的最高压力。

(3)计算压力指在相应设计温度下，用以确定换热器元件厚度的压力，其中包括液柱

静压力。

(4)试验压力指在压力试验时，换热器管、壳程顶部的压力。索引：《管壳式换热器》（GB—)3.11.1/.2/.3/.4

5.4.1.9按照《管壳式换热器》（GB—)的规定，设计载荷除应考虑内压、外压或最大压差以及膨胀量不同引起的作用力和液柱静压力之外，还需考虑哪些其他载荷？

答：（1)换热器自重及正常工作条件下或试验条件下内装物料的重力载荷；

(2)附属设备及隔热材料、管道、扶梯、平台等的重力载荷；

(3)风载荷、地震力、雪载荷；

(4)支座及其他型式支撑件的反作用力；

(5)连接管道和其他部件的作用力；

(6)温度梯度引起的作用力；

(7)压力急剧波动引起的冲击载荷。

(8)冲击反力，如由流体冲击引起的反力等；

(9)运输或吊装时的作用力。索引：《管壳式换热器》(GB—)3.13.2

5.4.1.10《管壳式换热器》（GB-)对换热器主要元件腐蚀余量的考虑原则有哪些规定？

答：（1)管板、浮头法兰、球冠形封头和钩圈两面均应考虑腐蚀裕量；

(2)平盖、凸形封头、管箱和圆筒的内表面应考虑腐蚀裕量；

(3)管板和平盖上开槽时，可把高出隔板槽底面的金属作为腐蚀裕量，但当腐蚀裕量大于槽深时，还应加上两者的差值；

(4)压力容器法兰和管法兰的内直径面上应考虑腐蚀裕量；

(5)换热管不考虑腐蚀裕量；

(6)拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件，一般不考虑腐蚀裕量。索引：《管壳式换热器》（GB—)3.14.1.3

5.4.1.11在《管壳式换热器》（GB-)中，计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度各指的是什么？

答：（1)计算厚度指按GB和GB标准有关公式计算得到的厚度；需要时，尚应计入GB标准3.13.2条中载荷所需的厚度。

(2)设计厚度指计算厚度与腐蚀裕量之和。

(3)名义厚度指设计厚度加上材料厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度。即标注在图样上的厚度。

(4)有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和材料厚度负偏差。索引：《管壳式换热器》(GB—)3.14.2/.3/.4/.5

5.4.1.12《管壳式换热器》（GB-)中规定何时可以釆用气压试验？

答：压力试验一般釆用液压试验，但对于换热器内不允许有微量残留液体或由于结构原因不能充满液体时，可釆用气压试验。

索引：《管壳式换热器》（GB-)3.17

5.4.1.13根据下列数据，按照《管壳式换热器》（GB-)校核换热器壳体液压试验是否安全。

Di.壳体内直径mm

δe:壳体有效厚度12mm

?：壳体焊接接头系数1

δs：材料屈服强度MPa

PT：液压试验压力5MPa

解：（1)圆筒应力：

(2)

因为，所以液压试验是安全的。索引：《管壳式换热器》(GB-)3.17.2

5.4.1.14根据下列数据，校核椭圆封头液压试验是否安全。

Di.椭圆封头内直径mm“

δe:：椭圆封头有效厚度14mm

?：椭圆封头无焊缝

δs：材料屈服强度MPa

PT：液压试验压力6MPa

解：(1)椭圆封头应力：2Se

(2)

因为，所以液压试验是安全的。索引：《管壳式换热器》(GB—)3.17.2

5.4.1.15《管壳式换热器》（GB—)中规定：用于制造换热器圆筒或封头的钢板应符合GB的规定，用作换热器圆筒的碳素钢、低合金钢的钢管应釆用_______。

a.无缝钢管b.优质焊接钢管

答案:a索引：《管壳式换热器》(GB—)4.2.1/4.2.2

5.4.2设计计算

5.4.2.4按照《管壳式换热器》(GB-)的规定，如何确定整体管板的有效厚度？

答：整体管板的有效厚度系指管程分程嗝板槽底部的管板厚度减去下列二者厚度之和：

(1)管程腐蚀裕量超出管程隔板槽深度的部分；

(2)壳程腐蚀裕量与管板在壳程侧的结构开槽深度二者中的较大值。索引：《管壳式换热器》(GB—)5.6.1.1a/b

5.4.2.7《管壳式换热器》（GB—)中规定：换热管与管板的连接方式有哪些？

答：主要有胀接、焊接、胀焊并用三种型式。索引：《管壳式换热器》(GB-)5.8

5.4.2.8在《管壳式换热器》（GB-)中，强度胀接、贴胀、强度焊、密封焊等术语是如何定义的？

答：（1)强度胀接：系指为保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。

(2)贴胀：系指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接。

(3)强度焊：系指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的焊接。

(4)密封焊：系指保证换热管与管板连接密封性能的焊接。索引：《管壳式换热器》(GB-)5.8.1

5.4.2.11按照《管壳式换热器》（GB-)对换热管与管板的连接型式的规定,何时选用胀焊并用？

答：（1)密封性能要求较高的场合；（2)承受振动或疲劳载荷的场合；（3)有间隙腐蚀的场合；（4)釆用复合管板的场合。索引：《管壳式换热器》(GB-)5.8.4.1

5.4.2.14《管壳式换热器》（GB—)对拉杆的布置有何要求？

答：拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支承点。索引：《管壳式换热器》(GB—)5.10.4

5.4.2.17《管壳式换热器》（GB-)中规定：当壳程进出口接管距管板较远，流体停滞区过大时，应设置导流筒，其目的是什么？

答：减小流体停滞区，增加换热管的有效换热长度。索引：《管壳式换热器》（GB—)5.11.2.3

5.4.2.23《管壳式换热器》（GB—)对换热器防短路档管的设置有哪些要求？

答：（1)挡管为两端堵死的换热管，设置于分程隔板槽背面两管板之间，挡管与换热管的规格相同，可与折流板点焊固定，也可用拉杆（带定距管或不带定距管）代替；

(2)挡管应每隔3?4排换热管设置一根，但不应设置在折流板缺口处；

(3)挡管伸出第一块及最后一块折流板或支持板的长度应不大于50mm;

(4)挡管应与任意一块折流板焊接固定。索引：《管壳式换热器》(GB—)5.13.2

5.4.2.25按照《管壳式换热器》（GB—)的规定，标出题5.4.2.25图示各件号名称。

答:1一外头盖侧法兰；2—外头盖垫片；3—外头盖法兰；4一钩圈；5—短节；6—排气口或放液口；7—浮头法兰；8—双头螺柱；9一螺母；10—封头；11一球冠形封头；12—分程隔板；13—垫片；14一浮动管板；15—挡管；16—换热管