【正文】 在壓力試驗(yàn)合格后進(jìn)行。一般為液壓試驗(yàn)，以水、油等為試驗(yàn)介質(zhì)，特殊情況下作氣壓試驗(yàn)，以 N惰性氣體為試驗(yàn)介質(zhì)。 對(duì)于不銹鋼容器，取 mm2min ?? 對(duì)于碳素鋼和低合金鋼容器????????件確定根據(jù)運(yùn)輸和制造安裝條時(shí)內(nèi)徑且不小于時(shí)內(nèi)徑,3 8 0 03,1 0 0 02,3 8 0 0 m i nmmDmmmmDmmDiii ? 對(duì)于換熱設(shè)備，其最小厚度 min? 的規(guī)定更為嚴(yán)格，具體規(guī)定見(jiàn) P118 表 5 55。名義厚度為標(biāo)注在圖樣上的厚度。 2．設(shè)計(jì)厚度 d? —— 計(jì)算厚度 c? +腐蝕裕量 C2，即： 2Ccd ???? 。 試驗(yàn)溫度 —— 進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，殼體的金屬溫度。 二、溫 度 金屬溫度 —— 沿元件金屬截面的溫度平均值。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可以忽略液柱靜壓力。它與設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不小于工作壓力。 工作壓力 Pw—— 指在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。簡(jiǎn)介其結(jié)構(gòu) 4．殼體內(nèi)徑的確定 （僅為估算公式，且沒(méi)考慮分程的影響） 首先根據(jù)換熱管總數(shù) Nt確定換熱管束中 心管排的管數(shù) Nc： 對(duì)于正方形排列： Nc= 對(duì)于正三角形排列： Nc= 殼體內(nèi)徑 Di: Di=s(Nc1)+d0+e Di也可以按下式估算： Di= s(Nc1)+4d0 式中： s換熱管中心距， m d0外徑， m e殼體內(nèi)徑與管束外徑之差，一般在 。 3．滑道 滑道的結(jié)構(gòu)有滑板、滾輪、滑條等形式。 （ 3）導(dǎo)流筒的設(shè)置： 當(dāng)殼程進(jìn)出口接管距管板較遠(yuǎn)，流體停滯區(qū)過(guò)大時(shí)，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流筒，以減少流體停滯區(qū)，增加換熱管的有效長(zhǎng)度。 （ 2）防沖板的設(shè)置： 防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離，應(yīng)不小于接管外徑的 1/4； 防沖板的直徑或邊長(zhǎng)，應(yīng)大于接管外徑 50 mm； 防沖板 的最小厚度：碳鋼 mm，不銹鋼 3 mm； 防沖板可采用三種固定形式：焊在定距管或拉桿上；焊在圓筒上；螺栓固定。對(duì)于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適量的拉桿， 任何折流板應(yīng)不少于三個(gè)支撐點(diǎn) 。拉桿公稱(chēng)直徑不得小于 10 mm，數(shù)量不得少于 4根。 焊接連接 ：拉桿與管板、折流板均采用焊接，適用于外經(jīng)小于等于 14 mm的管束。（強(qiáng)調(diào)：分程隔板端 面屬于密封面，在與管箱整體焊后進(jìn)行精加工） 二、其它結(jié)構(gòu) 1. 拉桿與定距管 安裝拉桿與定距管的目的是為了固定折流板或支持板，使兩板保持一固定的距離。 注意事項(xiàng)：盡量減小管箱內(nèi)徑；盡量用鍛件；盡量少用法蘭結(jié)構(gòu)；盡量采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)；選擇合理的物流流向。 按圖 447 所示介紹管箱結(jié)構(gòu) ，如何拆裝 。該結(jié)構(gòu)具有雙重填料，內(nèi)圈填料主要用密封管、殼程的壓差密封，外圈填料主要起保險(xiǎn)作用，一旦內(nèi)圈填料有泄漏，外圈填料則能阻止漏出的介質(zhì)擴(kuò)散到空間，并能由接管收集漏出的介質(zhì)，一般用于介質(zhì)為易燃、易爆、有毒性介質(zhì)等場(chǎng)合。在管板上焊一短節(jié)，將填料函設(shè)在殼體法蘭內(nèi)，填料填在短節(jié)和填料函之間，用管箱法蘭兼作填料壓蓋。用于壓力小于 的換熱器。 （ 1）外填料函浮頭式： 如圖 444所示。 安圖 443講述幾種常見(jiàn)固定管箱結(jié)構(gòu) 2．滑動(dòng)管箱 主要指用于填料函式換熱器滑動(dòng)端的管箱。 1．固定端管箱 主要用于固定管板式換熱器及 U形管式換熱器。 對(duì)立式冷凝器可如圖 441 所示設(shè)置泄液管罩或當(dāng)液板。 減薄冷凝液液膜厚度 減薄冷凝液液膜厚度可改進(jìn)傳熱效果。目的是為了保證較高的雷諾數(shù)且 能排除不凝性氣體。 冷凝蒸汽走管程 為使冷凝液膜能快速流走而不堆積需采用立式結(jié)構(gòu)。也保證換熱器內(nèi)存在一定的液位 高度，可達(dá)到目的。在下列特殊情況可考慮采用立式冷凝器。 冷凝器形式的確定 立式和臥式放置對(duì)一般換熱器影響不大，但對(duì)冷凝器來(lái)講卻不一樣。 冷凝介質(zhì)粘度大或流量小 此時(shí)讓冷凝介質(zhì)走殼程可提高滯動(dòng)程度，增大雷諾數(shù)以提高傳熱系數(shù)。（一般殼程傳熱系數(shù)小與管程傳熱系數(shù)，讓殼程發(fā)生相變可大大提高殼程傳熱系數(shù)）在下列特殊情況下可以讓蒸汽走管程： 冷凝蒸汽壓力高或腐蝕性很強(qiáng)。 一、 冷凝器介質(zhì)流程的選擇 （被冷凝介質(zhì)一般指水蒸汽、也可為其他可冷凝的氣體如冷凝液 氨等） 一般要求冷凝蒸汽走殼程，冷凝介質(zhì)走管程。無(wú)成型結(jié)構(gòu)。 三、 折流 桿 一種新型結(jié)構(gòu)，尚在研發(fā)中。但對(duì)最大無(wú)支撐跨距有要求。間距過(guò)大或過(guò)小均不好，一般最小不得小于 Di/5，最大不得大于 Di 二、支持板 目的： 是支撐（換熱管）、防止其產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和撓度。 缺口高度： 倍的圓筒內(nèi)直徑 （ 4）間距： 折流板間距應(yīng)根據(jù)殼程介質(zhì)的流量、粘度確定。間隙小則裝配困難，間隙大又影響傳熱，折流板自身強(qiáng)度降低，但加工方便，穿管方便。管孔大則因間隙大而降低傳熱效果，換熱管易震動(dòng)。一般不做強(qiáng)度計(jì)算，折流板過(guò)厚造成 總重增加，材料浪費(fèi)。 2． 折流板尺寸 （ 1）厚度：其值取決于它所支撐的重量，即與殼體直徑和板間距相關(guān)。 （ 3）螺旋形：用于殼程流體含有固體顆粒的場(chǎng)合， 如圖 437 所示。（強(qiáng)調(diào)折流板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)開(kāi)缺口，以保證氣體放空、液體放凈） （ 2）圓盤(pán) 圓環(huán)形及矩形：用于大直徑筒體， 減少流體阻力，避免形成死區(qū)。多弓用于殼體直徑較大，須減少流體阻力，避免形成死區(qū)的情形。 1． 折流板形式 常見(jiàn)的為弓形和圓盤(pán) 圓環(huán)形兩種，以弓形最為常用，此外還有矩形、螺旋形等。（我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦 427） 簡(jiǎn)單介紹其他焊接方法 3．脹焊并用 ⅰ 適用范圍 密封性要求高的場(chǎng)合； 承受振動(dòng)或疲勞載荷的場(chǎng)合；有間隙腐蝕的場(chǎng)合；采用復(fù)合管板的場(chǎng)合 ⅱ 連接 方法 強(qiáng)度脹 +密封焊；貼脹 +強(qiáng)度焊；對(duì)密封要 求較高時(shí)可用強(qiáng)度脹 +貼脹 +密封焊；強(qiáng)度焊 +強(qiáng)度脹 +貼脹 ⅲ 連接次序 一般先焊后脹（說(shuō)明原因，先脹后焊將影響焊接質(zhì)量。 優(yōu)點(diǎn)：不需開(kāi)槽加工簡(jiǎn)便；焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗拉能力強(qiáng)；管子管板材料性能要求不高。 機(jī)械滾脹法缺點(diǎn) ：不易控制脹度；各管脹度不均勻；管板易變形；可脹性差的管子易產(chǎn)生脹接裂紋；內(nèi)壁面產(chǎn)生加工硬化。（講解機(jī)械滾脹法。 1．脹接 ⅰ 適用范圍（各國(guó)要求不同，我國(guó)以 GB151為準(zhǔn)） GB1511999中規(guī)定強(qiáng)度脹接的應(yīng)用范圍為：設(shè)計(jì)壓力小于等于 4MPa；設(shè)計(jì)溫度小于等于 300℃ ；操作中無(wú)劇烈振動(dòng)，無(wú)過(guò)大溫度變化及明顯的應(yīng)力腐蝕。 三、管子與管板的連接（重點(diǎn)） 換熱管與管板的連接必須考慮強(qiáng)度和密封性?xún)煞矫娴囊?。（?對(duì)各條講述管長(zhǎng)過(guò)大的弊端，尤其是對(duì)可拆結(jié)構(gòu)需有足夠大的空間） 二、管束安裝轉(zhuǎn)角 當(dāng)殼程為氣體冷凝時(shí)，為減少液膜在列管上的包角及液膜厚度，管束裝配時(shí)應(yīng)偏轉(zhuǎn)一定角度，因液膜包蓋換熱管，降低傳熱效果。但其長(zhǎng)度受到管程清洗、運(yùn)輸、拆裝、管程壓降及支座等因素的影響。 換熱管層數(shù)過(guò)多會(huì)影響直管段的長(zhǎng)度。 第二節(jié) 管束 一、管子的排列 換熱管常用的四種排列方式前面已提到。而 U形管式、浮頭式、填料函式換熱器的管束通常為可拆結(jié)構(gòu)，故管板與殼體、管箱一般采用法蘭連接。注意焊接開(kāi)坡口和邊緣應(yīng)力） 4．法蘭連接結(jié)構(gòu) ：固定管板式換熱器中，兼作法蘭的管板與管箱的連接基本采用法蘭連接。 3．兼作法蘭 ：筒體與管板的端面（凹槽或凸臺(tái)）進(jìn)行焊接。 3．密封面的設(shè)計(jì)： 管板密封面的形式應(yīng)與之相配合的法蘭密封面相配，其常設(shè)計(jì)為帶有凸肩的結(jié)構(gòu)，以減少密封面的加 工面積，節(jié)省工時(shí)。分程隔板槽根據(jù)分程布置圖設(shè)置，隔板槽密封面應(yīng)與管板外邊緣密封面處在同一水平高度上，槽寬一般比與其相聯(lián)接的隔板厚度大 2mm。 Ⅲ 螺栓孔的布置：管板上開(kāi)螺栓孔 的位置、數(shù)量、直徑應(yīng)與相連接的法蘭上開(kāi)的螺栓孔一致。（按圖 410介紹式 4 44的意義，強(qiáng)調(diào)換熱管外表面在 Di范圍內(nèi)） Ⅱ 拉桿孔的布置：拉桿孔位置根據(jù)拉桿位置確定，一般應(yīng)均勻布置于管束的外邊緣。而管孔直徑按表 44～ 49查取。 中心距要求 ：為保證脹管時(shí)管板的剛度且便于管子與管板的焊接，同時(shí)便于清潔管程空間，要求兩管中心距應(yīng)大于等于 。（按 GB15198 設(shè)計(jì)） 三、管板的結(jié)構(gòu) 管板的結(jié)構(gòu)包括：管板上開(kāi)孔的位置、分程隔板槽的位置、密封面的設(shè)計(jì)等。（即便管子與殼程連接處泄漏，殼程介質(zhì)不會(huì)污染管程介質(zhì)） 雙管板保持合適間距的原因：雙管板孔錯(cuò)位及雙管板溫差均會(huì)在管束上引起彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力，通過(guò)設(shè)置一定的間距，可使彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力限定在許可范圍之內(nèi)。 優(yōu)點(diǎn)：受力比平板好許多，因此可做得很薄，利于降低溫差應(yīng)力。單各換熱管長(zhǎng)短不一，設(shè)計(jì)、制造上要復(fù)雜于平管板。 橢圓形管板 結(jié)構(gòu)：類(lèi)似于橢圓形封頭，即半個(gè)橢球殼，而不是橢圓形平板。（均簡(jiǎn)要講解） 薄管板 由于機(jī)械應(yīng)力與溫差應(yīng)力相互矛盾，因此希望在滿(mǎn)足強(qiáng)度條件下管板越薄越好（溫差應(yīng)力?。?。一般由普通碳鋼板、不銹鋼板制造，當(dāng)介質(zhì) 具有腐蝕性時(shí)可用復(fù)合鋼板制造。 二、管板的形式 管板有四種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，即平管板、薄管板、橢圓形管板及雙管板。 第四章 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 管板 一、管板的作用及重要性 作 用： 1．排布 換熱管 2. 與管箱隔板配合分隔管程空間 3. 與殼程隔板配 合分隔殼程空間 4. 避免冷熱流體混合 重要性：其重量在整臺(tái)換熱器重量中占有較大比例，也是換熱器最重要的部件之一。 四、問(wèn)答題： 固定管板式換熱器，浮頭式換熱器、 U形管式換熱器、填料函式換熱器、釜式重沸器等。（ ） 四、問(wèn)答題 1．管殼式換熱器根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可以分為哪幾類(lèi)換熱器？ 換熱器的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算包括哪些內(nèi)容？ 答案： 一、選擇題： 1B ； 2A、 B ； 3A ； 4D ； 5B ； 6B ； 7D ； 8C 。（ ） 法蘭的公稱(chēng) 直徑是指法蘭的外徑。 壓力容器按監(jiān)察要求可分為： 、 和 。（ ） (a) 固定管板式換熱器 (b) 填料函式換熱器 (c)U形管式換熱器 (d)浮頭式換熱器 有某型號(hào)為： I42592 0 0 0 0B E M ???? 的換熱器，其中的 1000為（ ） （ a） 公稱(chēng)換熱面積 (b)換熱器的公稱(chēng)長(zhǎng)度 (c)換熱器公稱(chēng)直徑 (d) 管程壓力為 1000Kg/m2 二、填空題 管殼式換熱 器的主要元件有： 、 、 、 、 等。 （簡(jiǎn)單介 紹設(shè)計(jì)圖中主要內(nèi)容：技術(shù)要求、技術(shù)特性表、管口表、明細(xì)欄、標(biāo)題欄、結(jié)構(gòu)圖、節(jié)點(diǎn)圖、圖紙目錄等） 第一章 概述 練習(xí)題 一、選擇題 中壓容器的設(shè)計(jì)壓力范圍 P為：（ ） （ a） P≥ 10 MPa (b) ≤ P＜ 10 MPa (c) 10≤ P＜ 100 MPa (d) 根據(jù)容器的型式而定 容器標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)有：（ ） (a) 公稱(chēng)壓力 PN (b) 公稱(chēng)直徑 DN (c) 內(nèi)徑 (d) 外徑 對(duì)于用鋼板卷制的圓柱形筒體，其公稱(chēng)直徑是指：（ ） （ a） 內(nèi)徑 (b) 外徑 (c)中徑 (d) 介于內(nèi)徑和外徑中間的某一值 下列哪一種換熱器在溫差較大時(shí)可能需要設(shè)置溫差補(bǔ)償裝置？（ ） (a)填料函式換熱器 (b)U形管式換熱器 (c)浮頭式換熱器 （ d） 固定管板式換熱器 管殼式換熱器屬于下列哪種類(lèi)型的換熱器？（ ） （ a） 混合式換熱器 (b)間壁式換熱器 (c)蓄熱式換熱器 (d)板面式換熱器 U形管換熱器的公稱(chēng)長(zhǎng)度是指：（ ） (a) U形管的抻開(kāi)長(zhǎng)度 (b)U形管的直管段長(zhǎng)度 (c)殼體的長(zhǎng)度 (d)換熱器的總長(zhǎng)度 請(qǐng)根據(jù)給定條件，選擇一種形式的換熱器。（包括臥式與立式支座計(jì)算） 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等。（含溫差應(yīng)力計(jì)算） 管子拉脫力的計(jì)算。 換熱器封頭的選擇及厚度計(jì)算。 三、流體阻力計(jì)算： 計(jì)算阻力降，保證阻力降在允許范圍內(nèi)。 一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)選擇換熱器的形式，初定出結(jié)構(gòu)尺寸。 管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)不允許相混時(shí)，可采用雙管板結(jié)構(gòu)的換熱器。 高溫高壓時(shí)，可選用 U形管式換熱器。 溫差較大時(shí)，可選用浮頭式換熱器、 U形管式換熱器、填料函式換熱器和滑動(dòng)管板式換熱器。（例能否用 U形管，管、殼程的清洗，是否分程，介質(zhì)的黏度對(duì)流動(dòng)的影響，是否須可拆結(jié)構(gòu)等） 4．利于制造、安裝和維修 —— 制造較簡(jiǎn)單、運(yùn)行性能良好、運(yùn)行費(fèi)用低等。包括強(qiáng)度、剛度足夠，結(jié)構(gòu)可 靠，滿(mǎn)足密封要求，材料與介質(zhì)相容。