管壳式换热器停工检修要求 兰州石化公司 一、总则 1 主题内容与适用范围 1.1 本要求规定了换热设备的检修内容、检修与质量标准、试验与验收。 1.2 本要求适用于操作压力在35MPa以下的石油化工钢制固定管板式、浮头式Ｕ形管式、螺纹锁紧环式等管壳式换热器及釜式重沸器。若有特殊要求的换热器应遵循其特殊的维护检修规程。 1.3 受压元件的检修遵照SHS 01004-2004《压力容器维护检修规程》。 2 编写修订依据 GB 151钢制管壳式换热器 国务院令（373）号《特种设备安全监察条例》 质技监局颁布TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 质技监局颁布TSG D0001-2009 《压力管道安全技术监察规程--工业管道》 HGJ 229-91 工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范 二、检修内容 1 检修内容 1.1 抽芯、清扫管束和壳体。 1.2 进行管束焊口、胀口处理及单管更换。 1.3 检查修理管箱及内附件、浮头盖、钩圈、外头盖、接管等及其密封面，更换垫片并试压。
1.4 更换部分螺栓、螺母。 1.5 壳体保温修补及防腐。 1.6更换管束或壳体。 三、检修与质量标准 1 检修前准备 1.1 掌握运行情况，备齐必要的图纸资料。 1.2 准备好必要的检修工具及试验胎具、卡具等。 1.3 内部介质置换清扫干净，符合安全检修条件。 2 检查内容 2.1 宏观检查壳体、管束及构件腐蚀、裂纹、变形等。必要时管板采用表面检测，固定管板换热器管子采用涡流检测抽查或抽管检查。 2.2 检查防腐层有无老化、脱落。 2.3 检查衬里腐蚀、鼓包、褶折和裂纹。 2.4 检查密封面、密封垫。 2.5 检查紧固件的损伤情况。对高压螺栓、螺母应逐个清洗检查，8.8级及以上的螺栓应进行无损探伤抽检。 2.6 检查基础有无下沉、倾斜、破损、裂纹，及其他地脚螺栓、垫铁等有无松动、损坏。2.7 腐蚀检查 由专业单位对冷换设备进行腐蚀检查，主要检查管板、管箱、换热管、折流板、壳体、防冲扳、小浮头螺栓、接管及联接法兰等。 检查重点： （a）易发生冲蚀、汽蚀的管程热流入口的管端、易发生缝隙腐蚀的壳程管板和易发生冲蚀的壳程入口和出口； （b）容易产生坑蚀和缝隙腐蚀、应力腐蚀的靠近入口侧管板的换热管管段； （c）介质流向改变部位，如换热设备的入口处、防冲挡板、折流板处的壳体及套管换热器的U型弯头等； （d）对壳体应检查应力集中处是否产生裂纹； （e）换热管壁厚抽查；浮头式、Ｕ形管式、螺纹锁紧环式按照管子数量5%，每根管子3-5个点抽查，固定管板式根据设备腐蚀情况可考虑按照管子数量1%且每程不少于一根进行抽管检查。 （f）外观检查空冷管束翅片结垢和变形脱落情况，构架、风筒的腐蚀情况，叶片的裂纹；（g）空冷器管束的管外测厚抽查（可拆去部分翅片），管内可采用内窥镜检查、内管涡流探伤或管内喷水型探头超声波探伤； （h）空冷器重点检查正对集合管入口附近的换热管管端的冲刷腐蚀和集合管尾端的几排换热管的垢下腐蚀。 （i）高压临氢、有硫化氢或氯离子应力腐蚀的管板应做表面无损检测。 3 检修与质量标准 3.1 在换热器管束抽芯、装芯、运输和吊装作业中，不得用裸露的钢丝绳直接捆绑。移动和起吊管束时，应将管束放置在专用的支承结构上，以避免损伤换热管。 3.2 管束内、外表面结垢应清理干净。 3.3 管箱、浮头有隔板时，其垫片应整体加工，不得有影响密封的缺陷。 3.4 管束堵漏，在同一管程内，堵管数一般不超过其总数的10%。在工艺指标允许范围内，可以适当增加堵管数。 3.5 所用零部件应符合有关技术要求，具有材质合格证。
管壳式换热器的设计和选用的计算步骤 设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力 。根据传热速率基本方程： 当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器 结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。 初选换热器的规格尺寸 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重 新计算。计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。 计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。 核算总传热系数 分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。 计算传热面积并求裕度 根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。即裕度为20%左右，裕度的计算式为： 某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下： 表4-18设计条件数据
管壳式换热器检修技术规程 1. 总则 本规程适用于净化车间的管壳式换热器的检验与检修。 2. 净化现有管壳式换热器的技术性能参数及结构参数。 2.1 中温换热器 管程壳程 工作压力：2.25Mpa 2.25Mpa 设计压力：2.5Mpa 2.5Mpa 工作温度：170/255℃ 265/205℃ 设计温度：170/260℃ 410/210℃ 工作介质：半水煤气变换气 压力试验：3.56Mpa 4.0Mpa 换热面积：647m2 筒体厚度：25/14 材质：OCr18Ni10Ti OCr18Ni10Ti 规格：Dg1200×14/1400×25 Φ19×2 2.2 二段换热器 前段后段 管程壳程管程壳程 设计压力 MPa 2.2 2.2 2.2 2.2 工作温度℃ 250～300 483～462 200～250 462～415 介质二次碱洗气变换气一次碱洗气变换气换热面积m2 65 65 （按管子外径计） 水压试验压力（壳、管程）3.3MPa 筒体规格：Dg1000×20/Dg800×16 Dg1000×20/Dg800×16 筒体材质：12CrMo 12CMro 封头规格：Dg800×16 Dg800×16 封头材质：12CrMo 12CrMo 列管规格：Φ25×2.5 Φ25×2.5 列管数量：U型1163根 U型1163根 设备总高：3331mm 5551mm 2.3 变换气煮沸器 管程壳程 操作压力 Mpa 0.04 2.2 操作温度C 110 155～120 工作介质碳酸钾溶液变换气（饱和） 换热面积（按管子外径计算）：453m2 水压试验压力：2.7Mpa 筒体规格：Dg1300×（16+2）/Dg1100×（14+2）（图标） 筒体材质：复合钢板主体20g＋1Cr18Ni9Ti（图标） 列管规格：Φ25×2 列管材质：1Cr18Ni9Ti
化工原理课程设计管壳式换热器汇总 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
设计一台换热器 目录 化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格 1. 流体流动途径的确定 2. 物性参数及其选型 3. 计算热负荷及冷却水流量 4. 计算两流体的平均温度差 5. 初选换热器的规格 工艺计算 1. 核算总传热系数 2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献 化工原理课程设计任务书 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于50kPa。 4、每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 99000吨/年苯 五、设计要求： 1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。 3、设计结果概要或设计结果一览表。 4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5、对本设计的评述及有关问题的讨论。 1.设计概述 热量传递的概念与意义 1.热量传递的概念 热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 2. 化学工业与热传递的关系 化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为
武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)外文资料翻译 原文题目：Effectively Design Shell-and-Tube Heat Exchangers 原文来源：Chemical Engineering Progress February 1998 文章译名：管壳式换热器的优化设计 姓名：xxx 学号：62021703xx 指导教师(职称)：王成刚（副教授） 专业：过程装备与控制工程 班级：03班 所在学院：机电学部
管壳式换热器的优化设计 为了充分利用换热器设计软件，我们需要了解管壳式换热器的分类、换热器组件、换热管布局、挡板、压降和平均温差。 管壳式换热器的热设计是通过复杂的计算机软件完成的。然而，为了有效使用该软件，需要很好地了解换热器设计的基本原则。 本文介绍了传热设计的基础，涵盖的主题有：管壳式换热器组件、管壳式换热器的结构和使用范围、传热设计所需的数据、管程设计、壳程设计、换热管布局、挡板、壳程压降和平均温差。关于换热器管程和壳程的热传导和压力降的基本方程已众所周知。在这里，我们将专注于换热器优化设计中的相关应用。后续文章是关于管壳式换热器设计的前沿课题，例如管程和壳程流体的分配、多壳程的使用、重复设计以及浪费等预计将在下一期介绍。 管壳式换热器组件 至关重要的是，设计者对管壳式换热器功能有良好的工作特性的认知，以及它们如何影响换热设计。管壳式换热器的主要组成部分有：壳体 封头 换热管 管箱 管箱盖 管板 折流板 接管 其他组成部分包括拉杆和定距管、隔板、防冲挡板、纵向挡板、密封圈、支座和地基等。 管式换热器制造商协会标准详细介绍了这些不同的组成部分。 管壳式换热器可分为三个部分：前端封头、壳体和后端封头。图1举例了各种结构可能的命名。换热器用字母编码描述三个部分，例如，BFL 型换热器有一个阀盖，双通的有纵向挡板的壳程和固定的管程后端封头。根据结构
管壳式换热器维护检修规程 二○○七
目录 1总则 (83) 2完好标准 (94) 3换热器的维护 (85) 3.1 维护 (85) 3.2 常见故障和处理方法 (86) 4 换热器的检验 (86) 4.1外部检查 (86) 4.2内外部检查 (86) 4.3压力试验 (87) 4.4定期检验 (89) 5 换热器的修理 (89) 5.1检修周期及内容 (89) 5.2 检修方法及质量标准 (90) 6 试车与验收 (96) 7 维护检修的安全注意事项 (98) ８２
1 总则 1.1 适用范围 参照原化学工业部颁发的《换热器维护检修规程》(HG25004－91)以及其它有关资料， 编制本规程。 本规程适用于设计压力不大于6.4MPa(g)，设计温度大于－20℃、小于520℃钢制管壳 式单管板或双管板换热器，包括冷却器、冷凝器、再沸器等换热设备的维护检修。 本规程与国家或上级有关部门的规定相抵触时，应遵循国家和上级有关部门制定的一 切规定。从国外引进的换热器，还应遵循原设计所采用的规范和标准中的有关规定。 1.2 结构简述 管壳式换热器(包括固定管板式、浮头式、U形管式以及填料函式)主要由外壳、管板、 管束、顶盖(封头)等部件构成。 板，与壳体焊接相连。为了减小 温差引起的热应力，有时在壳体 上设有膨胀节。浮头式换热器的 一端管板固定在壳体与管箱之 间，另一端可以在壳体内自由伸 缩。U形管式的换热管弯成U形， 两端固定在同一管板上，管束可以 自由伸缩。填料函式换热器的一端管板固定，另一端填函密封可以自由伸缩。双管板换热 器(如图1)一端的内管板直接固定在壳体上，外管板与管箱相连接，另一端的内管板以填料 函结构与壳体连接，外管板与管箱连接；采用双管板结构的优点是当管板与换热管连接部 位发生泄漏时，换热器的管程和壳程中进行换热的两种介质各自漏入大气而不会互相串 混。双管板换热器用于引进部分的干区，以防止一旦管板与换热管连接处发生泄漏时，水 或蒸汽与介质相混。 2 完好标准 2.1 零、部件 2.1.1 换热器的零、部件及附件完整齐全，壳体、管程、封头的冲蚀、腐蚀在允许范围 内，管束的堵管数不超过总数的10％，隔板、折流板、防冲板等无严重的扭曲变形。 ８３
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计 学院：机械与动力工程学院 专业：热能与动力工程专业 班级：11-02班 学号： 姓名： 指导老师： 小组成员：
目录 第一章设计任务书 (2) 第二章管壳式换热器简介 (3) 第三章设计方法及设计步骤 (5) 第四章工艺计算 (6) 4.1 物性参数的确定 (6) 4.2核算换热器传热面积 (7) 4.2.1传热量及平均温差 (7) 4.2.2估算传热面积 (9) 第五章管壳式换热器结构计算 (11) 5.1换热管计算及排布方式 (11) 5.2壳体内径的估算 (13) 5.3进出口连接管直径的计算 (14) 5.4折流板 (14) 第六章换热系数的计算 (20) 6.1管程换热系数 (20) 6.2 壳程换热系数 (20) 第七章需用传热面积 (23) 第八章流动阻力计算 (25) 8.1 管程阻力计算 (25) 8.2 壳程阻力计算 (26) 总结 (28)
第一章设计任务书 煤油冷却的管壳式换热器设计：设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器，其处理能力为10t/h，且允许压强降不大于100kPa。 设计任务及操作条件 1、设备形式：管壳式换热器 2、操作条件 （1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃ （2）冷却水介质：入口温度26℃，出口温度40℃
第二章管壳式换热器简介 管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升，管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热，提高对苛刻的工艺条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。 强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积。 管壳式热交换器（又称列管式热交换器）是在一个圆筒形壳体内设置许多平行管子（称这些平行的管子为管束），让两种流体分别从管内空间（或称管程）和管外空间（或称壳程）流过进行热量交换。 在传热面比较大的管壳式热交换器中，管子根数很多，从而壳体直径比较大，以致它的壳程流通截面大。这是如果流体的容积流量比较小，使得流速很低，因而换热系数不高。为了提高流体的流速，可在管外空间装设与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板，使管外流体在壳体内曲折流动多次。因装置纵向隔板而使流体来回流动的次数，称为程数，所以装了纵向隔板，就使热交换器的管外空间成为多程。而当装设折流板时，则不论流体往复交错流动多少次，其管外空间仍以单程对待。 管壳式热交换器的主要优点是结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还能适应高温高压的要求。虽然它面临着各种新型热交换器的挑战，但由于它的高度可靠性和广泛的适应性，至今仍然居于优势地位。 由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两流体温度相差较大，换热器内将产生很大的热应力，导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，
９７ 科技资讯 科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００９ ＮＯ．２２ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 动力与电气工程 化工工业中不同介质之间存在有大量热交换，其中很大部分的热交换是通过换热器来完成的。换热设备是化肥，化工，炼油工业及其他许多工业部门应用最广泛的设备，在化工企业的建设中换热设备占总投资很大比重。因此保证换热设备安全运行对其维护和检修质量是非常重要的。 １ 管壳式换热器的类型特点 常用的管壳式换热器有固定管饭式、浮头式和“Ｕ”型管式。 （１）固定管板式换热器是将两端管板直接与壳体焊接在一起。主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。壳体中设置有管束，管束两端采用焊接、胀接或胀焊并有的方法将管子固定在管板上，管板外周围和封头法兰用螺栓紧固。固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便，但壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在。当换热管与壳体有较大温差时，壳体上还应设有膨胀节。 （２）浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，也就是壳体和管束热膨胀可自由。故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头可拆卸，管束可以自由地抽出和装入。浮头式换热器的这种结构可以用在管束和壳体有较大温差的工况。管束和壳体的清洗和检修较为方便，但它的结构相对比较复杂，对密封的要求也比较高。 （３）Ｕ形管式换热器是将换热管炜成Ｕ形，两端固定在同一管板上。由于壳体和换热管分开，换热管束可以自由伸缩，不会由于介质的温差而产生温差应力。Ｕ形管换热器只有一块管板，没有浮头，结构比较简单。管束可以自由的抽出和装入，方便清洗，具有浮头式换热器的优点，但由于换热管做成半径不等的Ｕ形弯，最外层换热管损坏后可以更换外，其它管子损坏只能堵管。同时，它与固定管板式换热器相比，由于换热管受弯曲半径的限制它的管束中心部分存在空隙，流体很容易走短路，影响了传热效果。 ２ 管壳式换热器的失效形式 换热器常见的损坏形式是腐蚀而泄 露，壳体减薄。腐蚀的部位主要在换热管、换热管与管板的连接处及壳体。２．１换热管的腐蚀 换热管的腐蚀有两种情况。一种是管 内和管外介质对管壁的腐蚀，使得整个管壁减薄。另一种是管壁的局部腐蚀，特别在换热管入口的管段腐蚀。另外，由于换热管在轧制过程本身存在质量缺陷，如夹渣、裂缝、夹皮和气孔等，材质不均匀造成介质对管板的点蚀，使用后缺陷暴露而导致换热管减薄泄漏。 ２．２管子与管板连接处的腐蚀 换热管与管板的连接形式有胀接，焊接或者胀接焊接并有。换热器运转一段时期后，封口焊缝的腐蚀或经腐蚀将封口焊缝的内部缺陷暴露而发生泄漏。另一种情况是因操作中冷热交变应力的影响或本身质量差，致使胀接处出现松弛而发生泄漏。由于胀接、焊接的应力存在，很容易在管板、胀焊区发生裂纹，特别是在有应力腐蚀的场合。另外换热管的管口因胀接时材料冷作硬化或管子与管板封口焊接的热输入量的影响，管口处耐腐蚀能力降低而产生腐蚀泄漏。再有换热管因管头退火处理不当或换热管材质塑性不好，管子胀接后管头出现裂纹，使用后缺陷扩展而导致泄漏。２．３壳体的腐蚀 壳体的腐蚀有整体减薄，由于材质不均匀等缺陷造成的局部腐蚀和点蚀。当壳体材质与折流板等不同材质其他元件长期接触时，在接触部位很容易产生电化学腐蚀。另外，壳体的焊接部位对于不锈钢材质的壳体材料不可避免的容易产生晶间贫铬从而增加了晶间腐蚀的可能。再者由于焊接应力的存在，在有应力腐蚀的介质中也容易产生应力腐蚀。 ３ 换热管及封管泄漏的检查 常用的检验方法有水压试验检查法，气压试验检验法，氨渗漏试验检查法。另外有些专业检修单位还可以对管子进行涡流探伤。 ３．１水压试验检查法 换热器灌水后发现管子本身泄漏或有明显的漏点，应先修理后再进行试验。在试压检查时需注意：（１）检查设备有无损伤和变形，确认无异常现象，且外表面保持干燥。配设压力试验临时管线，建立试压系统，应能保证充水、完全放空和排水。（２）换热设备液压试验充液时，应从高出将空气排干净。（３）压力试验，必须采用两个量程相同，经过校验，并在有效期内的压力表。压力表的量程宜为试验压力的２倍。但不得低于１．５倍和 高于３倍，精度不得低于１．５级，表盘直经不 得小于１００ｍｍ。（４）压力表应安装在换热设备的最高处和最低处，试验压力值应以最高处的压力表读数为准，并用最低处的压力表读数进行校核。（５）液压试压时，压力应缓慢上升，达到试验压力后，保压时间不应少于３０ｍｉｎ，然后将压力降至设计压力，保持足够长的时间对所有焊缝和检查。（６）对于不锈钢材料还应控制水中Ｃｌ离子的含量不超过２５ＰＰｍ。（７）出现泄露有时会出现由上而下一片换热管接头出现泄漏的情况，这可能是假象，必须找到真正的漏点。３．２气压试验检验法 气压试验检验法与水压试验法类似，由于气压试验相对与水压试验危险程度比较高，因此除以上注意事项之外，还需注意试压是要缓慢升压，升压过程中需严密监视设备的外观变形情况，有无异常响声。试验压力比水压试验较低。然后用肥皂水检查焊缝及管板封管部位。发现漏点做好标记，泄压检修。 ３．３氨渗漏试验检查法 对于工作压力较高密封要求严或管程工作压力高于壳程工作压力的换热器。采用水压试验壳体不能达到承受试验压力。可采用氨渗漏的方法进行检查。壳体应先用氮气进行置换，因为氨在空气中的爆炸极限以体积计算为１５％～２８％，所以要求置换气体的体积为置换空间的３倍～５倍。置换好后充氮气至０．２ＭＰａ，再充氨气达０．２３５ＭＰａ进行氨渗漏试验，将湿的酚酞试纸贴于管板上。试纸变红处说明有氨气泄露，做好标记对泄露部位处理。氨渗漏试验需注意：（１）由于压力低，对于极小的渗漏，检验时间（保压时间）将是相当长的，一般情况约为１０小时～ｌ２小时。（２）试验完毕，仍然要用氮气置换合格，排放的氨需要插入水中吸收，不能直接排入空气中，以免造成环境污染或人员伤害。 ４ 换热器的检修 ４．１堵管 经过试压试验或经氨试漏检查出由于腐蚀而泄露的换热管简单的方法就是堵管。对于管口比较规整的管子，换热管与管板为焊接形式可以将堵头加工成圆柱状，一端打盲孔的形式，这样堵头与管板焊接时焊接变形主要集中在堵头上，减少管板的焊接应力。对于换热管与管板为胀接形 管壳式换热器的检修 王岗波 （中国化工沧州大化集团机修车间 河北沧州 ０６１０００） 摘 要：本文摘要介绍了管壳式换热器的结构类型特点，失效形式及试压方法，简要介绍了对换热器检修方法及注意事项。关键词：管壳式换热器 换热管 腐蚀 检修中图分类号：ＴＱ０５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００９）０８（ａ）－００９７－０２
%物性参数 % 有机液体取69度 p1=997; cp1=2220; mu1=0.0006; num1=0.16; % 水取30度 p2=995.7; mu2=0.0008; cp2=4174; num2=0.62; %操作参数 % 有机物 qm1=18;%-----------有机物流量-------------- dt1=78; dt2=60; % 水 t1=23; t2=37;%----------自选----------- %系标准选择 dd=0.4;%内径 ntc=15;%中心排管数 dn=2;%管程数 n=164;%管数 dd0=0.002;%管粗 d0=0.019;%管外径 l=0.025;%管心距 dl=3;%换热管长度 s=0.0145;%管程流通面积 da=28.4;%换热面积 fie=0.98;%温差修正系数----------根据R和P查表------------ B=0.4;%挡板间距-----------------自选-------------- %预选计算 dq=qm1*cp1*(dt1-dt2); dtm=((dt1-t2)-(dt2-t1))/(log((dt1-t2)/(dt2-t1))); R=(dt1-dt2)/(t2-t1); P=(t2-t1)/(dt1-t1); %管程流速 qm2=dq/cp2/(t2-t1); ui=qm2/(s*p2);
%管程给热系数计算 rei=(d0-2*dd0)*ui*p2/mu2; pri=cp2*mu2/num2; ai=0.023*(num2/(d0-2*dd0))*rei^0.8*pri^0.4; %管壳给热系数计算 %采用正三角形排列 Apie=B*dd*(1-d0/l);%最大截流面积 u0=qm1/p1/Apie; de=4*(sqrt(3)/2*l^2-pi/4*d0^2)/(pi*d0);%当量直径 re0=de*u0*p1/mu1; pr0=cp1*mu1/num1; if re0>=2000 a0=0.36*re0^0.55*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; else a0=0.5*re0^0.507*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; end %K计算 K=1/(1/ai*d0/(d0-2*dd0)+1/a0+2.6*10^(-5)+3.4*10^-5+dd0/45.4); %A Aj=dq/(K*dtm*fie); disp('K=') disp(K); disp('A/A计='); disp(da/Aj); %计算管程压降 ed=0.00001/(d0-2*dd0); num=0.008; err=100; for i=0:5000 err=1/sqrt(num)-1.74+2*log(2*ed+18.7/(rei*sqrt(num)))/log(10); berr=err/(1/sqrt(num)); if berr<0.01 break; else num=num+num*0.01;
标准系列化管壳式换热器的设计计算步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）计算传热量，并确定第二种流体的流量 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取经验传热系数 （7）计算传热面积 （8）查换热器标准系列，获取其基本参数 （9）校核传热系数，包括管程、壳程对流给热系数的计算。假如核算的K与原选的经验值相差不大，就不再进行校核。若相差较大，则需重复（6）以下步骤 （10）校核有效平均温度差 （11）校核传热面积 （12）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 非标准系列化列管式换热器的设计计算步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）计算传热量，并确定第二种流体的流量 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取管径和管内流速 （7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核 （8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍（9）选取管长 （10）计算管数 （11）校核管内流速，确定管程数 （12）画出排管图，确定壳径和壳程挡板形式及数量等 （13）校核壳程对流传热系数 （14）校核平均温度差 （15）校核传热面积 （16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 甲苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列） 一、设计任务 1.处理能力： 2.376×104t/a正戊烷； 2.设备形式：立式列管式冷凝器。 二、操作条件 1.正戊烷：冷凝温度51.7℃，冷凝液于饱和温度下离开冷凝器； 2.冷却介质：为井水，流量70000kg/h，入口温度32℃； 3.允许压降：不大于105Pa； 4.每天按330天，每天按24小时连续运行。 三、设计要求 选择适宜的列管式换热器并进行核算。 附：正戊烷立式管壳式冷却器的设计——工艺计算书（标准系列）
管壳式换热器传热设计说明书 设计一列管试换热器，主要完成冷却水——过冷水的热量交换设计压力为管程（表压），壳程压力为（表压），壳程冷却水进,出口温度分别为20℃和50℃，管程过冷水进，出口温度分别为90℃和65℃管程冷水的流量为80t/h。 2、设计计算过程： （1）热力计算 1)原始数据： 过冷却水进口温度t1′=145℃； 过冷却水出口温度t1〞=45℃； 过冷却水工作压力P1=（表压） 冷水流量G1=80000kg/h； 冷却水进口温度t2′=20℃； 冷却水出口温度t2〞=50℃； 冷却水工作压力P2= Mp a（表压）。改为冷却水工作压力P2= Mp 2)定性温度及物性参数： 冷却水的定性温度t2=( t1′+ t1〞)/2=(20+50)/2=35℃； 冷却水的密度查物性表得ρ2= kg/m3； 冷却水的比热查物性表得C p2= kJ/kg.℃ 冷却水的导热系数查物性表得λ2= W/m.℃ 冷却水的粘度μ2=×10－6 Pa·s； 冷却水的普朗特数查物性表得P r2=； 过冷水的定性温度℃； 过冷水的密度查物性表得ρ1=976 kg/m3； 过冷水的比热查物性表得C p1=kg.℃； 过冷水的导热系数查物性表得λ1=m.℃； 过冷水的普朗特数查物性表得P r2； 过冷水的粘度μ1=×10－6 Pa·s。 过冷水的工作压力P1= Mp a（表压） 3)传热量与水热流量 取定换热器热效率为η=； 设计传热量： 过冷却水流量： ； 4)有效平均温差 逆流平均温差：
根据式（3-20）计算参数p、R: 参数P： 参数R： 换热器按单壳程2管程设计，查图3—8得温差校正系数Ψ=； 有效平均温差： 5)管程换热系数计算： 附录10，初定传热系数K0=400 W/m.℃； 初选传热面积： m2； 选用φ25×无缝钢管作换热管； 管子外径d0=m； 管子内径d i=×=0.02 m； 管子长度取为l=3 m； 管子总数： 取720根管程流通截面积： m2 管程流速： m/s 管程雷诺数： 湍流管程传热系数：（式3-33c） 6)结构初步设计： 布管方式见图所示: 管间距s=0.032m（按GB151,取）； 管束中心排管的管数按所给的公式确定： 取20根；
管壳式换热器的制造检验 要求 The final revision was on November 23, 2020
管壳式换热器的制造、检验要求 作为压力容器管壳式换热器制造、检验及验收应符合GB150的要求，但同时也要符合换热器本身的特殊要求。 一、焊接接头分类 与一般压力容器类似，管壳式换热器也将主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，如图7-1所示（教材P192）。 A类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的轴向焊缝； Ｂ类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的周向焊缝或带径发兰与接管的对接环向焊缝； Ｃ类接头为筒体或前后管箱与无径发兰或无径发兰与接管的平焊环向焊缝； Ｄ类接头为接管与筒体或前后管箱的环向焊缝。 二、零部件制造要求 1．管箱与壳体 壳体内径允许偏差： 对于用板材卷制的壳体，起内径允许偏差可通过控制外圆周长的方式加以控制，外圆周长的允许上偏差为10mm，下偏差为零。 2．圆度： 壳体同一断面上的最大直径和最小直径之差e应符合以下要求： 对于公称直径DN（以mm为单位）不大于1200mm的壳体：e≤min（%DN，5）mm；对于公称直径DN（以mm为单位）大于1200mm的壳体：e≤min（%DN，7）mm。 3．直线度：
壳体沿圆周0°、90°、180°、270°四个部位（即通过中心线的水平面和垂直面处）测量的壳体直线度允许偏差应满足以下要求： 当壳体总长L≤6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000， mm； 当壳体总长L＞6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000，8) mm。 热处理要求`：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头平盖、侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，焊后需作清除应力处理，有关密封面在热处理后加工。 4．其它要求： 壳体在制造中应防止出现影响管束顺利安装的变形。有碍管束装配的焊缝应磨至与母材表面平齐。接管、管接头等不应伸出管箱、壳体的内表面。 （解释圆度、直线度） 5．换热管 （1）换热管的拼接： 当换热管需拼接时其对接接头应作焊接工艺评定。对于直管，同一根换热管的对接焊缝不得超过一条；对于U形管，对接不得超过两条，拼接管段的长度不得小于300mm，U形管段及其相邻的至少50mm直管段范围内不得有拼接焊缝。 换热管拼接接头的对接错边量不超过管壁厚度的15%，且小于，拼接后的直线度以不影响穿管为准。 对接后的换热管按表7-7选取钢球直径进行通球检查，以钢球通过为合格 换热管拼接接头应进行射线抽样检测，抽样数量应不少于接头数量的10%且不少于一条，满足JB4730中的Ⅱ级为合格，如有一条焊缝不合格，则应加倍抽样，仍出现不合格焊缝时，则应100%检查。。对接后的换热管应以2倍的设计压力为试验压力进行液压试验。
1．设计题目及设计参数 (1) 1.1设计题目：满液式蒸发器 (1) 1.2设计参数： (1) 2设计计算 (1) 2.1热力计算 (1) 2.1.1制冷剂的流量 (1) 2.1.2冷媒水流量 (1) 2.2传热计算 (2) 2.2.1选管 (2) 2.2.2污垢热阻确定 (2) 2.2.3管内换热系数的计算 (2) 2.2.4管外换热系数的计算 (3) 2.2.5传热系数 K计算 (3) 2.2.6传热面积和管长确定 (4) 2.3流动阻力计算 (4) 3．结构计算 (5) 3.1换热管布置设计 (5) 3.2壳体设计计算 (5) 3.3校验换热管管与管板结构合理性 (5) 3.4零部件结构尺寸设计 (6) 3.4.1管板尺寸设计 (6) 3.4.2端盖 (6) 3.4.3分程隔板 (7) 3.4.4支座 (7) 3.4.5支撑板与拉杆 (7) 3.4.6垫片的选取 (7) 3.4.7螺栓 (8) 3.4.8连接管 (9) 4．换热器总体结构讨论分析 (10) 5．设计心得体会 (10) 6．参考文献 (10)
1．设计题目及设计参数 1.1设计题目：105KW 满液式蒸发器 1.2设计参数： 蒸发器的换热量Q 0=105KW ； 给定制冷剂：R22； 蒸发温度：t 0=2℃，t k =40℃， 冷却水的进出口温度： 进口1t '=12℃; 出口1 t " =7℃。 2设计计算 2.1热力计算 2.1.1制冷剂的流量 根据资料【1】，制冷剂的lgp-h 图：P 0=0.4MPa ，h 1=405KJ/Kg ，h 2=433KJ/Kg ， P K =1.5MPa ，h 3=h 4=250KJ/Kg ，kg m 04427.0v 3 1=，kg m v 3 400078.0= 图2-1 R22的lgP-h 图 制冷剂流量s kg s kg h h Q q m 667 .0250 4051054 10=-= -= 2.1.2冷媒水流量 水的定性温度t s =（12+7）/2℃=9.5℃,根据资料【2】附录9，ρ=999.71kg/m 3 ,c p =4.192KJ/(Kg ·K)
管壳式换热器标准的一些常见问题 换热器-1 GB151-1999管壳式换热器的适用范围是什么？ 答：1．适用于固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式换热器。 2．适用的参数为： 公称直径DN ≤2600mm； 公称压力PN ≤35MPa； 且公称直径（mm）和公称压力（MPa）的乘积不大于1.75×104。 换热器-2 对于管、壳程设计压力均为内压的管壳式换热器，其受压元件在什么情况下可按压差设计？还应考虑什么问题？ 答：对于同时受管、壳程内压作用的元件，仅在能保证管、壳程同时升、降压时，才可以按压差设计。压差的取值还应考虑在压力试验过程中可能出现的最大压差值，同时设计者应提出压力试验的步进程序。 换热器-3 试述管壳式换热器中管、壳程设计温度与管壁、壳壁温度的差异及作用。 答：管、壳程设计温度分别为管程管箱和壳程壳体的设计温度，是对应于管、壳程设计压力分别设定的管、壳程受压元件金属温度（沿元件金属横截面的温度平均值）的最高值或最低值。用于确定元件材料的许用应力。 管壁、壳壁温度分别为沿长度平均的换热管、壳程圆筒金属温度，分别是传热过程中形成的换热管、壳程圆筒金属温度沿长度方向的平均值。用于计算壳程圆筒与换热管的热膨胀差在管板、换热管和壳程圆筒中引起的应力。 这两组温度不仅定义、性质和作用不同，而且数值上也会有较大差异，因此，在计算时一定要注意，不可混用。 换热器-4 管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度如何确定？ 答：管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度可按金属温度确定，也可取较高侧的设计温度。 换热器-5 管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则是什么？ 答：管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则： a）管板、浮头法兰、球冠形封头和钩圈两面均应考虑腐蚀裕量； b）平盖、凸形封头、管箱和圆筒的内表面应考虑腐蚀裕量； c）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； d）压力容器法兰和管法兰的内直径面上应考虑腐蚀裕量； e）换热管不考虑腐蚀裕量； f）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。 换热器-6 对于无法进行无损检测的钢制固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，其焊接接头系数如何选取？ 答：对于无法进行无损检测的钢制固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，当采用氩弧焊打底或沿焊接接头根部全长有紧贴基本金属的垫板时，其焊接接头系数φ＝0.6。
目录 任务书 (2) 摘要 (4) 说明书正文 (5) 一、设计题目及原始数据 (5) 1.原始数据 (5) 2.设计题目 (5) 二、结构计算 (5) 三、传热计算 (7) 四、阻力计算 (8) 五、强度计算 (9) 1.冷却水水管 (9) 2.制冷剂进出口管径 (9) 3.管板 (10) 4支座 (10) 5.密封垫片 (10) 6.螺钉 (10) 6.1螺钉载荷 (10) 6.2螺钉面积 (10) 6.3螺钉的设计载荷 (10) 7.端盖 (11) 六、实习心得 (11) 七、参考文献 (12) 八、附图
广东工业大学课程设计任务书 题目名称 35KW 壳管冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级 热能与动力工程制冷xx 班 姓 名 xx 学 号 xxxx 一、课程设计的内容 设计一台如题目名称所示的换热器。给定原始参数： 1. 换热器的换热量Q= 35 kw; 2. 给定制冷剂 R22 ; 3. 制冷剂温度 t k =40℃ 4. 冷却水的进出口温度 '0132t C =" 0136t C = 二、课程设计的要求与数据 1）学生独立完成设计。 2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。(换热器的传热计算, 换热面积计 算, 换热器的结构布置, 流体流动阻力的计算)。 3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标注规范，使用计算机绘图。 4）说明书要求： 文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。 格式要求： （1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文，包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；正文数据和公式要有文献来源编号、心得体会等；（6）参考文献。 三、课程设计应完成的工作 1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份； 2）绘制换热器的装配图1张，拆画关键部件零件图1～2张。
课程设计 设计题目：管壳式水-水换热器 姓名 院系 专业 年级 学号 指导教师 年月日
目录 1前言 (1) 2课程设计任务书 (2) 3课程设计说明书 (3) 3.1确定设计方案 (3) 3.1.1选择换热器的类型 (3) 3.1.2流动空间及流速的确定 (3) 3.2确定物性数据 (3) 3.3换热器热力计算 (4) 3.3.1热流量 (4) 3.3.2平均传热温度差 (4) 3.3.3循环冷却水用量 (4) 3.3.4总传热系数K (5) 3.3.4计算传热面积 (6) 3.4工艺结构尺寸 (6) 3.4.1管径和管内流速 (6) 3.4.2管程数和传热管数 (6) 3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (7) 3.4.4传热管排列和分程方法 (7) 3.4.5壳体内径 (7) 3.4.6折流板 (8) 3.4.7接管 (8) 3.5换热器核算 (8) 3.5.1热量核算 (8) 3.5.2换热器内流体的流动阻力 (12) 3 .6换热器主要结构尺寸、计算结果 (13) 3.7换热器示意图、管子草图、折流板图 (14) 4设计总结 (15) 5参考文献 (16)
1前言 在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，成为热交换器。热交换器在工业生产中的应用极为普遍，例如动力工业中锅炉设备的过热器、省煤器、空气预测器，电厂热力系统中的凝汽器、除氧器、给水加热器、冷水塔；冶金工业中高炉的热风炉，炼钢和轧钢生产工艺中的空气和煤气预热；制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的蒸发器、冷凝器；制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，都是热交换器的应用实例。在化学工业和石油化学工业的生产过程中，应用热交换器的场合更是不胜枚举。在航空航天工业中，为了及时取出发动机及辅助动力装置在运行时产生的大量热量；热交换器也是不可或缺的重要部件。 根据热交换器在生产中的地位和作用，它应满足多种多样的要求。一般来说，对其基本要求有： （1）满足工艺过程所提出的要求。热交换强度高，热损失少。在有利的平均温度下工作。 （2）要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构，制造简单，装修方便，经济合理，运行可靠。 （3）设备紧凑。这对大型企业，航空航天、新能源开发和余热回收装置更有重要意义。 （4）保证低的流动阻力，以减少热交换器的消耗。 管壳式换热器是目前应用最为广泛的一种换热器。它包括:固定管板式换热器、U 型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。管束是管壳式换热器的核心，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。另一个对换热器热力性能有较大影响的基本元件是折流板（或折流杆）。管箱和壳体主要决定管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。