0204换热器工艺设计(2)

第 6 页 共 15 页 3.1.3 当壳程流体的允许压降较小，且“E”或“F”型不能满足要求时，可采用“J”、或“X”、或“H”型。

3.1.4 对于壳程沸腾且汽化率大于50～100%时，可考虑用“K”型。 3.2 封头的选择

3.2.1 通常，选择“B”型作为前封头。对于水冷却器，当管侧需要定期清洗，且管侧设计压力小于1 MPa时，前封头可选择“A”型。

3.2.2 对于固定管板式，宜选择“M”型作为后封头；而对于浮头式，应选择“S”型作为后封头。

3.2.3 浮头式换热器的壳径应大于DN300。

3.2.4 对于外填料式浮头“P”和外密封式浮头“W”型的换热器不能在中国设计和制造。

4 管壳式换热器机械参数的确定

4.1 设计压力

4.1.1 换热器的设计压力规定为最大操作压力加上200KPa，或者等于1. 1倍最大操作压力，二者取较大值。

4.1.2 对于泵循环系统的换热器，其设计压力等于泵的出口关闭压力。并与上一条比较，二者取较大值。

4.1.3 对于塔釜再沸器，其设计压力等于塔的设计压力、塔的操作压降和静压头（塔釜高液位至再沸器入口之间的距离）三者之和。

4.1.4 对于真空系统换热器，真空侧的设计压力按承受的外压考虑，当装有安全装置（如真空泄放阀）时，设计压力取1.25倍最大内外压力差，或0.1MPa两者中的较低值；当没有安全控制装置时取0.1MPa。真空换热器非真空侧，同时受管、壳程压力作用的元 件，其设计压力为内压侧和真空侧之和。 4.2 设计温度

4.2.1 换热器操作温度范围的在0～400℃时，其管侧或壳侧的设计温度应至少比最高操作温度高17℃。

4.2.2 换热器操作温度高于400℃时，其管侧或壳侧的设计温度应至少比最高操作温度高出1%。

4.2.3 换热器操作温度低于几0℃时，其管侧或壳侧的设计温度应至少为可能达到的最低操作温度。

第 7 页 共 15 页 4.2.4 当换热器需要用蒸汽吹扫时，其设计温度不应低于150℃；若需要干燥时，其设计温度不应低于 80℃。

4.2.5 当几台换热器串联时，其设计温度应至少等于管、壳侧流体在上一台换热器中所能达到的最大温度。

4.2.6 所有换热器的设计温度必须满足最小金属壁温。

4.2.7 对于“F”型换热器，壳侧流体的进出口温度不得大于191℃（3500F）。 4.3 管子及管束

4.3.1 表4.3-1列出国外常用光管系列（英制）的外径、壁厚，包括铜、钢、铝和一些合金等不同材质。

表 4.3-1 管子材料 mm 15.87 19.05 铜或铜合金 25.40 31.75 38.10 钢、铝或铝15.87 合金 19.05 25.40 31.75 38.10 其他合金 15.87 19.05 25.40 31.75 38.10 4.3.2

表4.3-2列出国产光管系列的外径、壁厚，包括铜、钢、铝和一些合金等不同材质。

外径 (inch) (5/8) (3/4) (1) (1 1/4) (1 1/2) (5/8) (3/4) (1) (1 1/4) (1 1/2) (5/8) (3/4) (1) (1 1/4) (1 1/2) 壁厚等级（SWG） mm 16 16 14 12 12 14 14 12 10 10 16 16 14 12 12 1.626 1.626 2.032 2.642 2.642 2.032 2.032 2.642 3.251 3.251 1.626 1.626 2.032 2.642 2.642 壁厚 (inch) (0.064) (0.064) (0.080) (0. 104) (0. 104) (0.080) (0.080) (0. 104) (0.128) (0.128) (0.064) (0.064) (0.080) (0. 104) (0. 104) 第 8 页 共 15 页 表4.3-2 材质 外径 mm 16 铜或铜合金 19 25 16 19 钢，铝或铝合金 25 32 38 16 19 其他合金 25 32 38 其中，

1) 16 mm的管子适用于进出料换热器，操作介质较为干净。 2) 19 mm的管子适用于以下情况：

管侧流体的污垢系数小于或等于0.00034 m2·K / W 水做冷却介质走管内，且水的污垢没有严格要求。 3) 25 mm的管子适用于以下情况：

管侧流体的污垢系数大于或等于0. 00034 m2·K / W 出于工艺设计考虑，如换热器的允许压降较小时。

4) 32 mm和38 mm的管子只是出于工艺设计考虑，如换热器的允许压降较小时。 5) 未经业主和专利商同意，不得采用小于16 mm的管子。

通常低翅片管只适用于污垢系数不大于0. 00017m2·K / W的介质，且流体对翅片没有磨蚀作用。翅片的直径不应大于其基管直径。翅片管的壁厚通常指基管的壁厚。 在管壳式换热器中不使用高翅片管，但在套管式和多管式套管换热器中可以使用纵向高翅片管。

壁厚 mm 1.5 1.5 2.0 2.0 2.0 2.5 3.0 3.0 2.0 2.0 2.0 2.5 2.5 第 9 页 共 15 页 对于国内设计和制造的换热器，建议采用标准长度：1. 0，1. 5，2. 0，2. 5，3.0，4. 5，6. 0，7.5，9和12m。对于U形管，其长度是指直管段长度。

管子排列方式分30，60，90和45度，其中对于浮头式换热器多采用45和90度排列方式。

换热管中心距不宜小于1.25倍换热管外径，常用的换热管中心距见表4.3-3。

表4.3-3 外径(mm) 中心管间距(mm)

4.4 壳径

管壳式换热器的公称直径不应小于150mm。对于直径500mm以下，且材质为碳钢的壳体可以应用现有的管材，计算时应注意以管子的内径作为壳体直径。

根据GB151，国内设计和制造的换热器直径最大至2600mm。否则需要国外设计和供货。

4.5 折流板和支撑板

4.5.1 对于壳侧是无相变的流体，折流板应采用水平切边；对于两相流流体或“F”型换热器，折流板应采用垂直切边。

4.5.2 对于其他折流元件，如折流杆、折流环盘或螺旋折流板需要经过业主或工程承包商同意方可使用。

4.5.3 对于管子无支撑跨距超过GB151或TEMA的规定值的0.8倍时，应在管束间设置支持板。 4.6 防冲板

防冲板是为了防止壳侧流体对管束的直接冲击而设置。对于壳侧入口是蒸汽或混相介质，应该在壳侧入口处设置防冲板。对于无相变流体，当入口处的ρV2超过下列值时也应加防冲板，见表4.6。

表4.6 物性 ρV2（kg/ (m·s2） 16 22 19 25 25 32 32 40 38 48 第 10 页 共 15 页

非腐蚀性，非腐蚀性单相流体 其他液体，包括沸点下的液体 2230 740 ρ-流体密度，kg/m3 V-流体入口处流速，m/s

对于管侧流体，下而几种情况也应做特别考虑，以减少流体对管子末端的磨蚀。 对于气体和蒸汽，入口处的ρV2超过7000kg/ (ms2)。 对于液体，入口处的ρV2超过9000kg/ (ms2)。 4.7 接管

换热器的物料进出口接管尺寸不应小于DN50，放空口和放净口除外。 所有管口连接采用法兰形式，并且要求在设备数据表中注明法兰规格。接管尺寸未经允许不得随意修改。

5 管壳式换热器的传热计算

管壳式换热器的传热设计和校核计算所采用的计算方法要求是被广泛应用的。推荐使

RR

用HTRI○公司发布的HTRI Xchanger Suite和HTFS○公司发布的TASC软件。

传热设计计算要求保证所计算的管子根数能够在壳体中完全排列，并且提供设备数据表和设备简图，并且包括以下结构参数：

（1） 壳内径

（2） 管子外径和壁厚及长度 （3） 管子排列方式和管间距 （4） 管子根数和程数 （5） 是否需要设置防冲板 （6） 是否需要设置旁路挡板 （7） 折流板切口率和切边方向 （8） 支撑板

（9） 折流板或支撑板间距 （10） 物料管口尺寸 （11） 放空或放净管口尺寸 5.1 设计余量

5.1.1 换热器的设计余量一般应满足如下要求：

（1）最大操作热负荷或正常操作工况下≥10%的余量，二者中取大值。

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