下载文档原格式
第十章管壳式换热器第一节管壳式换热器基本知识【学习目标】学习GB151-1999《管壳式换热器》，了解该标准适用范围及相关定义、规定。
了解管壳式换热器型号表示方法。
一、GB151《管壳式换热器》标准适用范围GB151-1999《管壳式换热器》标准规定了非直接受火管壳式换热器（已下简称“换热器”）的设计、制造、检验和验收的要求。
GB151-1999《管壳式换热器》1 “范围”二、换热器型号表示方法GB151-1999《管壳式换热器》标准第3章“总则”中，规定了换热器型号的表示方法。
1、换热器的主要组合部件（GB151图1）图10-1 AES、BES浮头式换热器1-平盖；2-平盖管箱（部件）；3-接管法兰；4-管箱法兰；5-固定管板；6-壳体法兰；7-防冲板8-仪表接口；9-补强圈；10-壳体（部件）；11-折流板；12-旁路挡板；13-拉杆；14-定距管；15-支持板；16-双头螺柱或螺栓；17-螺母；18-外头盖垫片；19-外头盖侧法兰；20-外头盖法兰；2、换热器型号的表示方法采用碳素钢、低合金钢冷拔钢管做换热管时，其管束分为Ⅰ、Ⅱ两级：Ⅰ级管束——采用较高级、高级冷拔钢管；Ⅱ级管束——采用普通级冷拔钢管。
示例：a ）浮头式换热器平盖管箱，公称直径500mm ，管程和壳程设计压力均为1.6MPa ，公称换热面积54m 2，碳素钢较高级冷拨换热管外径25mm ，管长6m ，4管程，单壳程的浮头式换热器，其型号为：4256546.1500----AES Ⅰ b ）固定管板式换热器封头管箱，公称直径700mm ，管程设计压力2.5MPa ，壳程设计压力1.6MPa ，公称换热面积200m 2，碳素钢较高级冷拨换热管外径25mm ，管长9m ，4管程，单壳程的固定管板式换热器，其型号为：42592006.15.2700----BEM Ⅰ c ）U 形管式换热器封头管箱，公称直径500mm ，管程设计压力4.0MPa ，壳程设计压力1.6MPa ，公称换热面积75m 2，不锈钢冷拨换热管外径19mm ，管长6m ，2管程，单壳程的U 形管式换热器，其型号为：2196756.10.4500----BIU f ）填料函式换热器平盖管箱，公称直径600mm ，管程和壳程设计压力均为1.0MPa ，公称换热面积90m 2，16Mn 较高级冷拨换热管外径25mm ，管长6m ，2管程，2壳程的填料函浮头式换热器，其型号为：22256900.1600----AFP Ⅰ 三、换热器部分定义及规定GB 151标准许多定义和规定是与GB 150一致的，以下内容摘录了一部分不同于GB 150的规定。
管壳式换热器 GB151-1999一.适用范围 1.型式固定——P t 、P S 大，△t 小浮头、U 形——P t 大，△t 大*一般不用于MPa P D 5.2>，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。
结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式（径向双道） 2.参数41075.1,35,2600X PN DN MPa P mm D N N ≤⨯≤≤。
参数超出时参照执行。
D N :板卷按内径，管制按外径。
3.管束精度等级——仅对CS ，LAS 冷拔换热管Ⅰ级——采用较高级，高级精度（通常用于无相变和易产生振动的场合） Ⅱ级——采用普通级精度 （通常用于再沸，冷凝和无振动场合） 不同精度等级管束在换热器设计中涉及管板管孔，折流板管孔的加工公差。
GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。
4.不适用范围受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准（制冷、造纸等）P D ＜0.1MPa 或真空度＜0.02MPa+二．引用标准1.压力容器安全技术监察规程——监察范围，类别划分*等*按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。
*壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。
壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。
2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料及许用应力、各受压元件的结构和强度计算。
3.有关材料标准。
管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。
封头、法兰（容器法兰、管法兰）紧固件、垫片、膨胀节、支座等三．设计参数1.有关定义同GB1502.设计压力Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合（一侧为零或真空）。
管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1）自换热 2）Pt P s均较高，操作又能绝对保证同时升降压。
3．设计温度℃0℃以上，设计温度≥最高金属温度。
0℃以下，设计温度≤最低金属温度。
GB151-1999 管壳式换热器GBl51―1999《管壳式换热器》规定了管壳式换热器在设计、制造、检验要求。
1 GBl51适用范围1.1 适用参数GBl51规定了标准的适用参数范围见表1.1。
表中同时列出了国外常用管壳式换热器的标准。
表1.1 适用参数范围标准DN (mm) PN (MPa) DN·PN 注GB 151 ≤2600 ≤35 ≤17500 （1）TEMA ≤2540（100”）≤20.684（3000psi）≤17500（100000）（2）ASMEⅧⅠ没有具体参数规定，主要提供了U型和固定管板的设计计算规则。
UHX篇API660ISO 16812 没有具体参数规定，体现用户对换热器的要求。
（1）GB 151中1.2：超出上述参数范围的换热器也可参照本标准进行设计与制造。
（2）TEMARCB-1.11 规定这些参数的意图是限定壳壁最厚约为3（76mm）、双头螺栓的最大直径为4″（102mm）。
是对换热器制造商的要求。
（3）上述各标准，均适用于固定、U形、浮头、填函式换热器。
（4）TEMA将换热器按使用场所分为三级，“R”---用于石油及一般工艺过程的严格要求场合；“C”---用于工业及一般工艺过程的中等要求场合；“B”---用于化工过程场合标准限定最大设计参数范围是为了避免过于笨重的、结构上的不合理设计。
对于超出上述参数范围的换热器，特别是工程中可能遇到的中、低压大直径(超过DN2600mm)换热器，作为设备整体在结构尺寸合理设计的前提下完全可以应用标准给出的设计原则。
对于管壳式换热器的关键零部件管板的设计计算，GB 151对管板进行了尽可能详尽的力学分析，从本质上讲可以认为就是一种分析设计方法，只是为了能够利用图表公式进行计算在公式推导过程中作了某些简化和结构参数的限定，完全可以用于更大设计参数的管板设计。
仅对管板等个别零部件进行应力分析计算并不等于对换热器进行“应力分析设计”。
GB/T 151—2014《热交换器》简介一、修订历程GB/T151作为压力容器标准体系中的主要标准和热交换器的基础标准，应与新版《固定压力容器安全技术监察规程》（以下简称“《固容规》”）和基础标准GB 150-2011《压力容器》相协调，并体现技术进步的变化和行业发展的实际需求。
全国锅炉压力容器标准化技术委员会于2009年提出修订工作规划，并列入国家标准修订计划。
2009年7月召开了压力容器标准体系主要修订协调安排会；2010年4月18日，GB 151修订启动会召开；2011年11月召开了标准草案首次审查会；2012年6月召开征求意见稿审查会，根据审查协调意见，形成征求意见稿。
2012年7月全国锅炉压力容器标准化技术委员会在网上公开征求意见，与此同时选择了部分设计、制造、检验单位重点征求意见。
2012年9月-12月，工作组对征求意见进行梳理、处理，形成标准审查稿。
2013年4月召开了标准送审稿审查会，对关键问题进行了充分谈论审查，与会专家原则同意标准审查稿的内容，针对送审稿提出条文意见审查，标准工作组根据会议审查意见进行修改，2013年7月召开了标准报批稿审查协调会，就标准中重点问题进行讨论确认。
2013年9月，形成报批稿。
2014年9月，国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员会联合批准发布。
二、修订原则1、与《固容规》相协调按照特种设备法规与技术标准体系架构，TSG 80004-2009《固容规》规范压力容器安全基本要求，压力容器技术标准规范产品建造要求，本标准的修订内容应与其相协调一致。
2、与GB 150的关系GB 150《压力容器》标准作为压力容器行业的基础标准，给出压力容器建造的通用要求，包括材料、设计、制造检验与验收等内容。
GB/T 151《热交换器》从属压力容器范畴，其理论基础、安全系数、许用应力和材料选择、通用制造要求等方面与GB 150相同。
凡属于压力容器的通用内容，本标准不再赘述。
管壳式换热器 GB151-1999一.适用范围1.型式固定——P t 、P S 大，△t 小 浮头、U 形——P t 大，△t 大一般不用于MPa P D 5.2>，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。
结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式（径向双道）2.参数41075.1,35,2600X PN DN MPa P mm D N N ≤⨯≤≤。
参数超出时参照执行。
D N :板卷按内径，管制按外径。
3.管束精度等级——仅对CS ，LAS 冷拔换热管Ⅰ级——采用较高级，高级精度（通常用于无相变和易产生振动的场合）Ⅱ级——采用普通级精度 （通常用于再沸，冷凝和无振动场合）不同精度等级管束在换热器设计中涉及管板管孔，折流板管孔的加工公差。
GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。
4.不适用范围受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准（制冷、造纸等）P D＜0.1MPa或真空度＜0.02MPa+二．引用标准1.压力容器安全技术监察规程——监察范围，类别划分*等按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。
壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。
壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。
2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料及许用应力、各受压元件的结构和强度计算。
3.有关材料标准。
管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。
封头、法兰（容器法兰、管法兰）紧固件、垫片、膨胀节、支座等三．设计参数1.有关定义同GB1502.设计压力Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合（一侧为零或真空）。
管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1）自换热 2）Pt P s均较高，操作又能绝对保证同时升降压。
3．设计温度℃0℃以上，设计温度≥最高金属温度。
0℃以下，设计温度≤最低金属温度。
管壳式换热器GB151-1999一.适用范围1.型式固定——P t、P S大，△t小浮头、U形——P t大，△t大P D5.2，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。
一般不用于MPa结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式（径向双道）2.参数4MPaDNPD。
参数超出时参照执行。
mmPN752600X.110,35,NND N:板卷按内径，管制按外径。
3.管束精度等级——仅对CS，LAS冷拔换热管Ⅰ级——采用较高级，高级精度（通常用于无相变和易产生振动的场合）Ⅱ级——采用普通级精度（通常用于再沸，冷凝和无振动场合）不同精度等级管束在换热器设计中涉及管板管孔，折流板管孔的加工公差。
GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。
4.不适用范围受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准（制冷、造纸等）P D＜0.1MPa或真空度＜0.02MPa+二．引用标准1.压力容器安全技术监察规程——监察范围，类别划分等按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。
壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。
壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。
2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料及许用应力、各受压元件的结构和强度计算。
3.有关材料标准。
管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。
封头、法兰（容器法兰、管法兰）紧固件、垫片、膨胀节、支座等三．设计参数1.有关定义同GB1502.设计压力Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合（一侧为零或真空）。
管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1）自换热 2）P t P s 均较高，操作又能绝对保证同时升降压。
3．设计温度℃0℃以上，设计温度最高金属温度。
0℃以下，设计温度最低金属温度。
（一般可参照HG20580《设计基础》）材料允许使用温度）≧（元件表面温度算用最高部位温度，强度计壳程元件平均温度壳程元件厚度截面金属管程元件平均温度管程元件厚度截面金属t t ][][固定管板式温差可不计环境温度壳材线胀系数温壳程筒体沿全长平均壁按附录Ｆ确定管材线胀系数换热管沿全长平均壁温S t 应力计算用*对气-气或液-液可近似取管、壳程介质平均温度的平均值。
