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2、关注【小黄人工业互联】头条号，私信回复【化工】即可获取下载地址。一 、前言换热器分类：管壳式换热器凭据结构特点可分为下列两类。

1.刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又成为牢固管板式，通常可分为单管程和多管程两种。它的优点是结构简朴紧凑、造价自制和应用较广；缺点是管外不能举行机械清洗。2.具有温差赔偿装置的管壳式换热器：它可使受热部门自由膨胀。

该结构形式又可分成：① 浮头式换热器：这种换热器的一端管板能自由伸缩，即所谓“浮头”。他适用于管壁和壳壁温差大，管制空间经常清洗。但它的结构较庞大，加工制造的用度较高。

② U形管式换热器：它只有一块管板，因此管子在受热或冷却时，可以自由伸缩。这种换热器的结构简朴，但制造弯管的事情量较大，且由于管子需要有一定的弯曲半 径，管板的使用率较差，管内举行机械清洗难题，拆换管子也不容易，因此要求通过管内的流体是清洁的。这种换热器可用于温差变化大，高温或高压的场所。

③ 填料函式换热器：它有两种形式，一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封，以保证管子的自由伸缩，当换热器内的管子数目很少时，才接纳这种结 构，但管距比一般换热器要大，结构庞大。另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构，在浮动处接纳整体填料函密封，结构较简朴，但此种结构不易用在直径 大、压力高的情况。

填料函式换热器现在很少接纳。二、设计条件的审查：1. 换热器的设计，用户应提供一下设计条件（工艺参数）：① 管、壳程的操作压力（作为判断设备是否上类的条件之一，必须提供）②管、壳程的操作温度（入口/出口）③金属壁温（工艺盘算得出（用户提供））④物料名称及特性⑤腐蚀裕量 ⑥程数⑦换热面积⑧换热管规格，排列形式（三角形或正方形）⑨折流板或支撑板数量⑩保温质料及厚度（以便确定铭牌座伸出高度）⑾油漆: Ⅰ.如用户有特殊要求，请用户提供牌号，颜色Ⅱ.用户无特殊要求，设计人员自己选定2. 几个重点设计条件①操作压力：作为判断设备是否上类 的条件之一，必须提供②物料特性：如用户不提供物料名称则必须提供物料的毒性水平。因为介质的毒性水平关系到设备的无损监测、热处置惩罚、锻件的级别对于上类设备，还关系到设备的划分a. GB150 10.8.2.1(f)图样注明盛装毒性极端危害或高度危害介质的容器100%RT.b. 10.4.1.3 图样注明盛装毒性为极端或高度危害介质的容器，应举行焊后热处置惩罚（奥氏体不锈钢的焊接讨论可不举行热处置惩罚）c.锻件. 使用介质的毒性为极端或高度危害性的锻件应切合Ⅲ级或Ⅳ级要求。③管规格：常用的 碳钢 φ19×2，φ25×2.5，φ32×3， φ38×5不锈钢φ19×2，φ25×2， φ32×2.5，φ38×2.5换热管的排列形式：三角形，转角三角形，正方形，转角正方形。

★ 换热管间需要机械清洗时，应接纳正方形排列。三、基本设计参数简直定 1．设计压力，设计温度，焊接讨论系数 2．直径：DN<400的圆筒，接纳钢管。

DN≥400的圆筒，接纳钢板卷制。16”钢管------与用户商量接纳钢板卷制。

3．部署图：凭据换热面积、换热管规格画部署图，确定换热管数量。如果用户提供了布管图，也要复核布管是否在布管限定圆以内。

★布管的原则： ①在布管限定圆内应充满管。②多管程的各管程数应只管相等。

③换热管应对称排列。4．质料管板自己具有凸肩并与圆筒（或封头）毗连时，应接纳锻件。由于接纳此种结构的管板一般都用于压力较高、易燃、易爆、以及毒性水平为极端、高度危害的场所， 对管板要求较高，管板也较厚。

为制止凸肩处发生加渣、分层、及改善凸肩处纤维受力的状况，淘汰加工量，节约质料，接纳凸肩与管板直接铸造出来的整体锻件来制造管板5．换热器与管板的毗连方式管子于管板的毗连，在管壳式换热器的设计中是一个比力重要的结构部门。他不仅加工事情量大，而且必须使每一个毗连处在设备运作中，保证介质无泄漏及蒙受介质压力能力。管子与管板的毗连方式主要有以下三种：a胀接；b焊接；c胀焊接胀接用于管壳之间介质渗漏不会引起不良结果的情况，特别适用于质料可焊性差（如碳钢换热管）及制造厂的事情量过大的情况。

由于胀接受端处在焊接时发生塑性变 形，存在着残余应力，随着温度的升高，残余应力逐渐消失。这样使管端处降低密封和联合力的作用，所以胀接结构受到压力和温度的限制，一般适用于设计压力 ≤4Mpa，设计温度≤300度，而且在操作中无猛烈地震动，无过大的温度变化及无显着的应力腐蚀；焊接毗连具有生产简朴、效率高、毗连可靠的优点。

通过焊接，使管子对管板有较好的增将作用；而且另有可降低管孔加工要求，节约加工工时，检验利便等优点，故应优先接纳。此外，当介质毒性很大，介质和大气混淆 易发生爆炸介质有放射性或管内外物料混淆会发生不良影响时，为确保讨论密封，也常接纳焊接法。焊接法虽然优点甚多，因为他并不能完全制止“漏洞腐蚀”和焊 接节点的应力腐蚀，而且薄管壁和厚管板之间也很难过到可靠的焊缝。

焊接法虽然较胀接可以乃更高的温度，可是在高温循环应力的作用下，焊口极易发生疲劳裂 纹，列管与管孔存在间隙，当受到腐蚀介质的侵蚀时，以会加速讨论的损坏。因此，就发生了焊接和胀接同时使用的方法。这样不光能提高讨论的抗疲劳性能，同时 可以降低漏洞腐蚀倾向，因而其使用寿命比单用焊接时长的多。

在什么场所下适宜施行焊、胀接并用的方法，现在尚无统一尺度。通常在温度不太高而压力很高或介 质极易渗漏时，接纳强度胀加密封焊（密封焊是指单纯防止渗漏而施行的焊接，并不保证强度）。

当在压力和温度都很高的情况下，则接纳强度焊加贴胀，（强度焊 是纵然焊缝有严密性，又能保证讨论具有较大的拉脱力，通常是指焊缝强度即是管子轴向负荷下的强度时的焊接）。贴胀的作用主要是消除漏洞腐蚀和提高焊缝的抗 疲劳性能。

详细的结构尺寸尺度中（GB/T151）已有划定，在此不再详述。对于管孔外貌粗拙度的要求：a当换热管与管板焊接毗连时，管的外貌粗拙度Ra值不大于35uMb单换热管与管板胀接联接时，管孔外貌粗拙度Ra值不大于12.5uM胀接毗连时，管孔外貌不应有影响胀接精密性的缺陷，如领悟的纵向或螺旋状刻痕等四、设计盘算1.壳体壁厚盘算（包罗管箱短节、封头、壳程筒体的壁厚盘算）管、壳程筒体壁厚应满足GB151中最小壁厚的划定，对于碳素钢和低合金钢最小壁厚是按腐蚀裕量C2=1mm思量的，对于C2大于1mm的情况，壳体的最小壁厚应相应增加。2.开孔补强盘算对于壳体接纳钢管制的，建议接纳整体补强（增加筒体壁厚或接纳厚壁管）；对于比力厚的管箱上开大孔思量综合经济性不另行补强应满足的几点要求：①设计压力≤2.5Mpa②相邻两孔中心距应不小于两孔直径之和的两倍③接受公称直径≤89mm④接受最小壁厚应表8-1的要求（接受腐蚀裕量为1mm）3．法兰设备法兰接纳尺度法兰时应注意法兰与垫片、紧固件的匹配，否则应对法兰举行盘算。

好比甲型平焊法兰在尺度中与其匹配的垫片为非金属软垫片；当接纳缠绕垫片应对法兰重新盘算4．管板需注意以下几个问题：① 管板的设计温度：凭据GB150及GB/T151的划定,应取不低于元件的金属温度,但在管板盘算中无法保证管壳程介质作用,且管板的金属温度很难盘算,故一般取较高侧的设计温度为管 板的设计温度。②多管程换热器：在布管区规模内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要而未能被换热器支承的面积Ad：按GB/T151公式盘算③管板的有效厚度管板的有效厚度系指管程分程隔板槽底部的管板厚度减去下列二者之和 a管程腐蚀裕量超出管程隔板槽深度的部门 b壳程腐蚀裕量与管板在壳程侧的结构开槽深度二者中的最大植5.膨胀节的设置在牢固管板换热器中，由于管程内流体与管程流体之间具有温差，而换热器和壳体与管版牢固毗连，这样在使用状态时，壳体与管子之间有膨胀差存在，壳体和管子受 到轴向载荷。为了制止壳体和换热器破坏、换热器失稳、换热管从管板上拉脱，就应设置膨胀节，以降低壳体和换热器的轴向载荷。

一般在壳体和换热器壁温差较大时，需思量设置膨胀节，在管板盘算中，按有温差的种种共况盘算出σt、σc 、q ，其中有一个不及格时，就需增加膨胀节。σt——换热管轴向应力 σc——壳程圆筒轴向应力q——换热管与管板毗连的拉脱力五、结构设计1．管箱（1）管箱的长度a最小内侧深度①向开孔的单管程管箱，开口中心处的最小深度应不小于接受内直径的1/3②管程的内外侧深度应保证两程之间的最小流通面积不小于每程换热管流通面积的1.3倍b最大内侧深度思量内件焊接和清理是否利便，尤其对于公称直径较小的多管程换热器。（2）分程隔板隔板的厚度和部署按GB151表6和图15，对于厚度大于10mm的分程隔板，密封面应削边至10mm；对于列管式换热器，隔板上应设置泪孔（排净孔），排净孔的直径一般为6mm2.壳体及管制①管制级别Ⅰ、Ⅱ级管制，仅仅针对碳钢、低合金钢换热管海内尺度中还存在着“较高级”和“普通级”制订的。

一旦海内换热管能够接纳“较高级”钢管时，碳钢、低合金钢换热管制无需再分Ⅰ级和Ⅱ级Ⅰ、Ⅱ管制的区别主要在于换热管的外径、壁厚偏差差别，相应地管孔尺寸和偏差差别Ⅰ级管制的精度要求高一些，对于不锈钢换热管，只有Ⅰ级管制；对于常用的碳钢换热管②管板a管孔尺寸偏差注意Ⅰ、Ⅱ级管制的区别b分程隔板槽Ⅰ槽深一般不小于4mmⅡ分程隔板槽宽：碳钢12mm；不锈钢11mmⅢ分程隔板槽拐角处的倒角一般为45度，倒角宽度b近似即是分程垫片的圆角半径R。③折流板a管孔尺寸：按管制级别区分b弓形折流板的缺口高度缺口高度应使流体通过缺口时与横过管制的流速相近，缺口眩高一般取0.20—0.45倍的圆角内直径，缺口一般切在管排中心线以下或切于两排管孔的小桥之间(便于穿管利便)。c缺口方位单向清洁流体，缺口上下部署；气体中含少量的液体，缺口朝上的折流板的最低处开通液口；液体中含少量气体，缺口朝下的折流板的最高处开通气口吻液共存或液体中含有固体物料时，缺口左右部署，并在最低处开通液口d折流板的最少厚度；最大无支撑跨距e管制两头的折流板尽可能靠近壳程收支、口接受④拉杆a拉杆的直径和数量直径和数量按表6-32，6-33选用，在保证大于或即是表6-33所给定的拉杆截面积的前提下，拉杆的直径和数量可以变更，但其直径不得小于10mm，数量不小于4根b拉杆应只管匀称部署在管制的外边缘，对于大直径的换热器，在布管区或靠近折流板缺口处应部署适当数量的拉杆，任何折流板应不小于3个支撑点c拉杆螺母，有的用户要求下面一个螺母与折流板电焊⑤防冲板a防冲板的设置是为了淘汰流体的不匀称漫衍和对换热管端的冲蚀b防冲板的牢固方式尽可能牢固在定距管上或靠近管板的第一块折流板，当壳程入口位于非牢固拉杆的管板的一侧时，防冲板可焊在筒体上⑥膨胀节的设置a位于两侧折流板之间为了淘汰膨胀节的流体阻力，须要时可在膨胀节内侧设置一个衬筒，衬筒应在顺流体流动偏向上与壳体焊接，对于立式换热器，当流体流动偏向朝上时，应在衬筒下端设置排液孔b膨胀节的掩护装置，防止设备在运输历程中或使用中拉坏⑦管板与壳体的毗连a延长部门兼作法兰b不带法兰的管板（GB151附录G）3.管法兰： ①设计温度大于即是300度，应接纳对接法兰。

②对于不能使用接受式接口举行放弃和排泄的换热器，应在管、壳程最高点设置放气口、最低点设置排液口，其最小公称直径为20mm。③立式换热器可设置溢流口4．支座：按GB151种5.20条的划定5.其他附件①吊耳质量大于30Kg的官箱及管箱盖宜设置吊耳②顶丝为了便于拆卸管箱、管箱盖，应在官板、管箱盖上设置顶丝六、制造、磨练的要求1．管板①拼接受板的对接讨论举行100%射线磨练或UT,及格级别：RT：Ⅱ级UT:Ⅰ级② 除不锈钢外，拼接的管板消除应力热处置惩罚③ 管板孔桥宽度偏差:按公式举行盘算孔桥宽度：B=(S-d)-D1 孔桥最小宽度：B=1/2(S-d)+C2．管箱热处置惩罚：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱，以及管箱的侧向开孔凌驾1/3圆筒内直径的管箱，在施焊后作消除应力热处置惩罚，法兰及隔板密封面应在热处置惩罚后加工。

3．压力试验当壳程设计压力低于管程压力时，为了检查换热管与管板毗连的质量优劣①将壳程压力提高到与管程试验压力一致举行水压试验，来检查管讨论是否泄漏。（但需保证水压实验时壳体的一次薄膜应力≤0.9ReLΦ ） ②上述方法不合适时，可对壳体按原来的压力举行水压试验及格后，再对壳体举行氨渗漏试验或卤素检漏试验。七、图面上应注意的一些问题1.注明管制级别；2.换热管应写明标注号；3.管板布管轮廓线外设为关闭的粗实线；4.装配图中应标出折流板缺口方位；5.尺度膨胀节排液孔,排气孔上的管讨论、管塞是否要出图。

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