【正文】 縱向折流板或縱向隔板。 折流板形式 50 常用的折流形式有折流板、折流桿和螺旋折流板等。 2)折流板布置 a)折流板一般應(yīng)按等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)，出口接管； b)臥式換熱器的殼程為單相清潔流體時(shí)，折流板缺口應(yīng)水平上下布置。 C）臥式換熱器的殼程介質(zhì)為氣－液共存相或液體中含有固體物料時(shí)，折流板缺口應(yīng)崔直左右布置，并在缺口最低處開通液口。 缺口大小用切去的弓形弦高占筒體內(nèi)直徑的百分比來(lái)確定。 4).折流板和支持板最小厚度 根據(jù)換熱器直徑和換熱管無(wú)支撐跨距查 GB151 表 34 ．支持板 a)當(dāng)換熱器不需要設(shè)置折流板，但換熱管無(wú)支撐跨距大于 GB151 表 42 規(guī)定時(shí)，應(yīng)設(shè)置支持板，用來(lái)支撐換熱管，以防止換熱管產(chǎn)生過(guò)大的撓度。 U 形換熱器中，靠近彎管段起支撐作用的折流板 ，結(jié)構(gòu)尺寸 A+B+C 大于 GB151 表 42 規(guī)定時(shí)，應(yīng)在彎管部分加特殊支撐 53 54 55 折流桿 用與換熱管垂直的四組圓鋼所形成的“井”字將換熱管固定住。并且折流桿會(huì)使流體不斷地產(chǎn)生卡門漩渦以提高傳熱的效率。折流桿換熱器的關(guān)鍵技術(shù)在于正確的傳熱工藝計(jì)算及制造組裝技術(shù)。 ~40176。 拉桿，定距管 a)換熱外徑≥ 19mm 時(shí)，采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)； b). 換熱外徑≤ 14mm 時(shí) ,采用拉桿與折流板 點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)； c)拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束外邊緣。 e)拉桿直徑和數(shù)量根據(jù) GB151 表 43,表 44 防沖與導(dǎo)流 1)管程設(shè)置防沖板條件 當(dāng)管程采用軸向入口接管或換熱管內(nèi)流體流速超過(guò) 3m/s 時(shí)，應(yīng)設(shè)置防沖板，以減少流體的不均勻分布和對(duì)換熱管端的沖蝕。 3） 殼程設(shè)置導(dǎo)流筒條件 當(dāng)殼程進(jìn)出接管距管板較遠(yuǎn)，流體停滯區(qū)過(guò)大時(shí)，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流筒。 62 63 64 4） 防沖板 a) 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。 c) 防沖板的最小厚度：碳鋼為 ,不銹鋼為 3mm。 5) 導(dǎo)流筒 導(dǎo)流筒分內(nèi)導(dǎo)流筒和外導(dǎo)流筒 65 66 67 a)內(nèi)導(dǎo)流筒：內(nèi)導(dǎo)流筒外表面到殼體內(nèi)壁的距離宜不小于接管外徑的 1/3。 b)外導(dǎo)流筒：內(nèi)襯筒內(nèi)表面到外導(dǎo)流筒的內(nèi)表面距離為： 接管外徑 d≤ 250mm 時(shí)，間距≥ 50mm； 接管外徑 d250mm 時(shí)，間距≥ 75mm。 雙殼程結(jié)構(gòu) 當(dāng)管程流量較大，殼程流量較大、殼程流量較小時(shí)，或?yàn)檫_(dá)到全逆流傳熱的目的，采用雙殼程是很普遍的。 69 縱向隔板的最小厚度為 6mm,當(dāng)殼程壓力降較大時(shí)，隔板應(yīng)適當(dāng)增加。其浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算分析 GB150。 2)．鉤圈 70 鉤圈對(duì)于保證浮頭端的密封、防止介質(zhì)間的串漏起重要作用。 (1)A 型鉤圈為傳統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)形式，其厚度計(jì)算公式是活套法蘭的計(jì)算式，因其剖分為兩半，故其厚度為整體活套法蘭的 2 倍；這種鉤圈，加工要求低，但過(guò)大的結(jié)構(gòu)尺寸會(huì)造成雙頭螺柱長(zhǎng)，剛性差，同時(shí)會(huì)在浮頭端造成過(guò)大的介質(zhì)停滯區(qū)，減少了有效換熱面積。 (2)B 型鉤圈的計(jì)算公式是個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)公式，其優(yōu)點(diǎn)是雙頭螺柱短、鉤圈薄、浮頭端停滯區(qū)相對(duì) A 型要少，但加工有難度，要達(dá)到 B 型鉤圈的良好性能必須要保證以下兩點(diǎn)： ①應(yīng)保證 浮頭管板外徑與鉤圈內(nèi)徑 的徑向間隙，在擰緊螺栓時(shí)間隙消失，從而使管板對(duì)鉤圈起到支撐作用，控制了鉤圈的轉(zhuǎn)角變形，也能保證螺栓不致產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形，因此保證了有效的密封； ②保證頸部承受剪切載荷的 30mm 的厚度。 3）浮頭法蘭 72 球冠浮頭裝入法蘭深度 l 對(duì)法蘭計(jì)算厚度有較大影響：在外壓作用下，增加 l 可使法蘭厚度減薄，而在內(nèi)壓作用下增加 l 使法蘭厚度增大，應(yīng)慎重選擇 l。 5） 浮頭法蘭墊片 一般應(yīng)采用金屬包墊片或纏繞墊，不宜采用非金屬墊。 74 75 13．支座 1）臥式換熱器鞍座布置原則： a)當(dāng) L≤ 3000mm 時(shí)，兩鞍座之間距離 取 LB=(~)L。 c)盡量使 Lc 和 Lc’相近。 77 3） 重疊式換熱器支座安裝要求： a) 重疊式換熱器之間支座應(yīng)設(shè)置調(diào)整高度用的墊板； b) 支座底板到設(shè)備中心線的距離應(yīng)比接管法蘭密封面到設(shè)備中心線的距離至少小 5mm； c) 重疊式換熱器支座除按 JB/T4712 選用外，必要時(shí)應(yīng)對(duì)支座和殼體進(jìn) 行校核； d) 當(dāng)重疊式換熱器質(zhì)量較重時(shí)，可增設(shè)一組重疊支座。 2） 環(huán)首螺釘 浮頭換熱器， U 形換熱器，填料函換熱器及釜式重沸式換熱器可在管板上設(shè)置環(huán)首螺釘孔；在正常操作時(shí)，應(yīng)安裝絲堵和墊片加以保護(hù)；維修時(shí)換裝環(huán)首螺釘以便抽裝管束。 4） 防松支耳 78 浮頭換熱器， U 形換熱器，釜式重沸式換熱器宜設(shè)置防松支耳。 管接頭的型式有以下幾種： （ 1）強(qiáng)度脹 (strength expanded joint)； （ 2）強(qiáng)度焊 (strengthweldedjoint)； （ 3）強(qiáng)度脹加密封焊 (strength expanded puls seal welded joint)； （ 4）強(qiáng)度焊加貼脹 (strength welded puls light expanded joint)。 脹度 強(qiáng)度脹中，根據(jù)不同的材料、管孔和換熱管尺寸，選擇 — 個(gè)適宜的脹度公式并通過(guò)試驗(yàn)確定 — 個(gè)合適的脹度，是十分重要的。 80 %10 02 i2 ???? ? bddK 式中： K—— 脹度 (管壁減薄率 )，％； d2—— 換熱管脹后內(nèi)徑， mm； di—— 換熱管脹前內(nèi)徑， mm； b—— 換熱管與管板管孔的徑向 間隙 (管孔直徑減換熱管的外徑 )， mm； ?—— 換熱管的壁厚， mm。 表 推薦的脹度 換熱管的材料 換熱管外徑（ mm） 換熱管壁厚（ mm） K（ %） 碳鋼、低合金鋼 38~19 ?? 2~ 67 不銹鋼 ~ 78 81 鎳合金 ~ 56 銅合金 ~ 5 該脹度值的確定，考慮了換熱管的材料、管徑和管子壁厚的影響，所以適應(yīng) 性比較好。 強(qiáng)度脹的應(yīng)用 1．強(qiáng)度脹的適用范圍 GB l51 規(guī)定強(qiáng)度脹的適用范圍為：設(shè)計(jì)壓力 P≤ 4Mpa；設(shè)計(jì)溫度 T≤ 300℃；操作中無(wú)劇烈的振動(dòng)，無(wú)過(guò)大的溫度變化及無(wú)明顯的應(yīng)力腐蝕。 國(guó)外的制造經(jīng)驗(yàn)表明，在電力行業(yè)中的給水加熱器， 當(dāng)采用多個(gè)開槽 (3~4 個(gè)槽 )的強(qiáng)度脹接時(shí)可用于設(shè)計(jì)溫度 300℃時(shí)高達(dá) 10MPa 以上的設(shè)計(jì)壓力。 (2)管孔開槽對(duì)提高密封性能和增加拉脫力是最有效的方法，強(qiáng)度脹 — 般開兩個(gè)糟或更多，但在溫度、壓力都很低的工況中，也可不開槽或開 — 個(gè)槽。 (3)強(qiáng)度脹要求換熱管伸出管板的長(zhǎng)度不小于 3mm，是保護(hù)管板與換熱管始 脹處不受沖刷，同時(shí)無(wú)論是強(qiáng)度脹還是貼脹，脹接長(zhǎng)度不準(zhǔn)超出管板背面，并應(yīng)離開 3mm，是為了避免換熱管被脹接碾成環(huán)狀壓痕而產(chǎn)生破壞。 (5)管子與管板宜有一定的硬度差，即管板比換熱管的硬度應(yīng)稍高，如 16Mn 管板與10換熱管之間的脹接是合適的，但與 20換熱管脹接時(shí)， 20管則應(yīng)進(jìn)行管端軟化退火 (當(dāng)有應(yīng)力腐蝕要求時(shí)，應(yīng)整根進(jìn)行軟化處理或換成 10換熱管 )。 脹接方法 無(wú)論是強(qiáng)度脹或者貼脹，脹接方法都分為機(jī)械脹接和柔性脹接 (液袋脹接、液壓脹接、橡膠脹接和爆炸脹接 )兩大類，各種脹接方法簡(jiǎn)要介紹如下： 1．機(jī)械脹接 機(jī)械脹接見(jiàn)圖。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，脹接成本低，對(duì)換熱管精度要求不高。 2．柔性脹接 (1)液壓脹接 原理：通過(guò)不斷升高的液體壓力使換熱管向外擴(kuò)張，達(dá)到脹接的目的。 缺點(diǎn)： O 形環(huán)密封，易損 壞，而且要求管子精度高，否則會(huì)漏液壓力上不去，管內(nèi)壁脹后殘留泵液，不利于先脹后焊。 85 優(yōu)點(diǎn)：脹后換熱管干凈，可用于先脹后焊。 （ 3）橡膠脹接 原理：軸向擠壓特種橡膠使橡膠產(chǎn)生徑向擴(kuò)張力，促使換熱管向外擴(kuò)張，達(dá)到脹接的目的。 缺點(diǎn)：橡膠使用的壽命短（易損件），要求換熱管的精度高，否則橡膠壽命更短，脹接長(zhǎng)度與泵壓成正比。 優(yōu)點(diǎn)：成本不高，效率高；操作簡(jiǎn)單，可遙控。 管接頭焊接 1．強(qiáng)度焊 強(qiáng)度焊管接頭承受換熱管軸向剪切載荷和密封要求的焊縫高度 H 應(yīng)大 于或等于 倍的管子壁厚。焊縫也要求保證管子接頭不泄漏。 一般強(qiáng)度焊適用的壓力和溫度不受限制，但不適用于有較大振動(dòng)和有間隙腐蝕的場(chǎng)合。 3．內(nèi)孔焊 內(nèi)孔焊一般有如圖 (a)、 (b)兩種連接型式，其總的特點(diǎn)是將換熱 管與管板間的焊縫布置于管板的殼程一側(cè)，將焊槍深入管孔內(nèi)進(jìn)行焊接，故稱內(nèi)孔焊。 因此內(nèi)孔焊可使用于要求降低焊接接頭溫度、避免熱疲勞的換熱器；使用于完全避免間隙腐蝕的場(chǎng)合；使用于要求較高，如設(shè)計(jì)壓力、溫度及操作條件苛刻的場(chǎng)合。 采用先焊后脹或是先脹后焊并沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定，應(yīng)根據(jù)各制造廠的加工工藝、設(shè)備條件以及施工經(jīng)驗(yàn)而定。 焊接管接頭的射線檢測(cè) 目前普遍采用的是表面滲透或磁粉檢測(cè)方法控制接頭質(zhì)量，對(duì)于焊接接頭內(nèi)部缺陷并沒(méi)有任何檢測(cè)要求。目前已在國(guó)內(nèi)個(gè)別的石化裝置建設(shè)中得到了應(yīng)用。 強(qiáng)度焊管接頭的熱處理 一般換熱器的強(qiáng)度焊焊接接頭無(wú)須作焊后消除應(yīng)力熱處理，但在應(yīng)力腐蝕較嚴(yán)重和管接頭材料本身須進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，焊接接頭可進(jìn)行局部熱處理，此時(shí)應(yīng)根據(jù)換 熱管和管板材質(zhì)制定局部熱處理工藝。對(duì)于易燃?xì)怏w、高度危害以上的介質(zhì)、液化石油氣或者設(shè)計(jì)壓力高、設(shè)計(jì)溫度高及低溫、疲勞、有間隙腐蝕要求時(shí)，此處的焊縫應(yīng)采用對(duì)接、全焊透和不存在縫隙的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)，管板應(yīng)為鍛件，管板凸肩與圓筒應(yīng)等厚，以便對(duì)接焊和承受較大的應(yīng)力，見(jiàn)圖 。 (2)整體焊后熱處理：對(duì)于固定管板換熱器，這種方法關(guān)鍵是如何控制熱處理過(guò)程中的溫差應(yīng)力。當(dāng)熱處理完畢后，在冷卻的過(guò)程中，受力情 90 況剛好與上述情況相反，所以必須控制熱處理過(guò)程中的加熱與冷卻時(shí)管束和殼體的溫差應(yīng)力小于材料在該溫度下 倍的屈服強(qiáng)度。 17 壓力試驗(yàn) 換熱器的壓力試驗(yàn)，一般應(yīng)包括： (1)換熱管與管板接頭的試壓：換熱器的壽命及事故的發(fā)生往往在于連接接頭的失效，故通過(guò)連接接頭的試壓以保證接頭的可靠性尤為重要。 試壓方法有以下三種： (1)液壓試驗(yàn)； (2)氣壓試驗(yàn)； (3)氣密性試驗(yàn)。 試驗(yàn)程序和試壓胎具 (1)對(duì)固定管板換熱器，不需試壓胎具。 (2)對(duì) U 形管換熱器： ①殼體試壓：管束穿人殼體，甩環(huán)形試壓胎具將管束與殼體法蘭及墊片用螺柱擰緊進(jìn)行殼程試壓，同時(shí)檢查了連接接頭和殼程的強(qiáng)度和致密性 。 (3)對(duì)浮頭式換熱器； ①管頭試壓：管束穿入殼體，固定管板端加環(huán)狀試壓胎，浮頭端加專用的試壓胎具，進(jìn)行連接接頭的試壓。 92 ③管程試壓合格后，裝上外頭蓋進(jìn)行殼程試壓。這一條 文明確了設(shè)計(jì)者應(yīng)在制造前考慮解決這個(gè)問(wèn)題。 用上述辦法不能提高到規(guī)定的管程試驗(yàn)壓力時(shí)： ①若差距不大，可以考慮適當(dāng)增加壁厚； ②若仍然相差甚遠(yuǎn)，則只能以殼程允許的最大試驗(yàn)壓力試壓，其后，再在殼程用氨滲漏、鹵素滲漏或氦滲漏進(jìn)行補(bǔ)充性試驗(yàn)。 18 管束振動(dòng)與防振措施 換熱器殼程流體橫向流過(guò)管束，在較高的流速下可以取得較好的傳熱效果，然而，可能會(huì)誘發(fā)管子振動(dòng)或聲振動(dòng)，因而可能導(dǎo)致如下結(jié)果： (1)相鄰管或管與殼體間的相互碰撞，使管與殼體受到磨損而開裂； 95 (2)管子因不斷撞擊折流板孔而被切斷； (3)管子與管板連接處發(fā)生泄漏； (4)管子的疲勞破壞； (5)聲壓級(jí)高達(dá) 150dB(A)的噪聲污染； (6)增大殼程流體的壓力降。詳細(xì)計(jì)算可參見(jiàn) GB l51 附錄 E。 96 T 為橫排管心矩； L 為縱向管心矩； do 為管外徑 (見(jiàn) GB l51 中 )。振動(dòng)時(shí)，與管子固有頻率一致的紊流漩渦頻率稱為紊流抖振主頻率。 3．流體彈性不穩(wěn)定 橫流速度高時(shí)，流體彈性不穩(wěn)定 (或稱流體彈性振動(dòng) )是管束振動(dòng) 的最主要原因，由于管子產(chǎn)生的彈性位移與作用在管子上的流體力交替相互影響的結(jié)果，使管子在一個(gè)振動(dòng)循環(huán)中，管子從流體吸取的能量超過(guò)管子阻尼消耗的能量，管子便處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 振動(dòng)判據(jù) 判斷管束是否可能發(fā)生誘發(fā)振動(dòng)涉及某些計(jì)算參數(shù)的選取，以及多種頻率參數(shù)的繁瑣計(jì)算過(guò)程，具體的振動(dòng)判據(jù)和計(jì)算見(jiàn) GB l51。減少殼程流量，以分流殼程代替單殼程，以雙弓形折流板代替單弓形折流板，都能降低橫流速度，防止