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换热器工程设计中的常见问题 刘笑竺 2015年1月 ;前言;1. 换热器的设计条件; (2) 近些年来，许多设计单位对管壳程设计压力相差较大 的换热器，采用压力较高侧设计压力除以水压试验的放大系 数（GB150规定为1.25）的数值作为压力较低侧的设计压力 。这种做法依据的工况，是不存在的。采用这种做法，除对 换热器的压力较低侧造成浪费外，还可能造成该换热器无法 进行设计。 （3) 近年来，许多单位将蒸汽吹扫（设计压力 0.35MPa，设计温度为150～180℃）作为设计工况，对换热 器进行校核。这种做法依据的工况，是不存在的。 (4) 固定管板换热器的管板强度计算中的管壁和壳壁金 属温度，应取正常操作情况下由传热计算得到的温度。;2. 换热器 的级别;3. 换热面积计算中换热管长度;4. 腐蚀裕量;5. 复合板制管板;6. 换热器型式代号; 从两个标准规定看，GB151将TEMA中的中的E分为E、Q、 I、O四种，其中E和Q都是单程出现重复，I为U形管与后端代 号U重复产生混淆；GB151将TEMA中的G和X合并为分流G(无隔 板)，使工艺专业要求的分流和穿流无法区分。 TEMA规定的换热器代号在国际上是通用的，化学工程传 热软件是用的TEMA代号，工艺专业的设备设计数据表中自然 也是TEMA代号 。因此，目前工程设计中按TEMA代号统一较 为合适。 换热器结构形式和代号举例如下: ;7. 换热器壳体的最小厚度; 在TEMA-1999 RCB-3.13中规定了壳体的最小厚度，其中 壳体包括斜锥及其大小端连接的圆筒，分档尺寸是壳体的名 义直径。按这个规定，釜式壳体的斜锥及其大小端连接圆筒 的最小厚度是按自身的名义直径确定。在RCB-3.2中规定壳 体封头、外头盖圆筒和封头（即标准中的壳盖）的最小厚度 与各自壳体相同。 在工程设计中，可按TEMA规定，对这些壳体按各自的 名义直径从GB151规定的圆筒最小厚度表中取值。 ;8. 管箱; ⑵ 管箱分程隔板 ① 分程隔板厚度 分程隔板厚度，除必须满足GB151中最小厚度外，还应 满足设计条件所要求压降引起的强度要求。 GB151中 5.2.3.2（P18）和TEMA中RCB-9.132都对分程隔板强度计 算，规定了完全相同的计算方法和公式（如下式），但对其 中的压差ΔP都没有给出确定的方法。 式中:b —隔板尺寸 B —隔板尺寸系数 ΔP —隔板两侧压差 [σ]t —隔板材料在设温下许用应力 ; 公式中的压ΔP ，API 660-2003版中7.4.2规定计算分 程隔板厚度的压差取分程隔板两側压差的2倍，API660-2007 版中将7.4.2规定修改为取管程允许的总压降。 对API 660-2003版中的规定存在两种情况：一是对2管 程，分程隔板两侧的压差就是管程总压降，再乘以2倍，取 值过大；二是对4或更多管程，分程隔板两侧的压差可能有 多个数值，没有规定如何选取。 ; 对API 660-2007版中的规定也存在两种情况：一是对2管 程，分程隔板两侧的压差就是管程总压降，取值合理；二是 对4或更多管程，分程隔板两侧的压差比管程总压降小得很 多，都取为总压降，显然不合理。因此，对分程隔板厚度计 算公式中的压差ΔP应取隔板两侧的压差为宜，可按下式计算： 式中：ΔP——隔板两侧的计算压降，MPa。 ΔPZ——换热器数据表中允许总压降，MPa。 N——管程数。 Z——从隔板一侧到另一侧流体的折返次数。; 确定Z值举例 管程数 流体流动顺序 入口管箱隔板布置 返回管箱隔板布置 IV VI ;系数 Z ; 隔板厚度，应按隔板位置分别确定折返系数Z值和相应的隔 板宽度和长度, 代入上述的公式进行计算，取其中的较大值。 隔板厚度计算中的尺寸系数B ，按GB151表7（见下表）。 其中的a和b ，分别是隔板在管箱或浮头盖中的纵向截面和横 向截面尺寸。 下表中左图为“三边固定，一边简支”，中图为“长边固 定，短边简支”，右图为“短边固定，长边简支”。 “三边固 定”就是三边都是焊缝，“长边固定“就是焊缝在长边，“短 边固定”就是焊缝在短边。 在左图中，a为纵向截面尺寸，b为横向尺寸； 在中图 中，a为纵向截面尺寸，b为横向截面尺寸；右图中， a为横向 截面尺寸，b为纵向截面尺寸。 由