GB151《管壳式换热器》
1 范围
参数
DN≤2600mm；≤2540（100〞）
PN≤35 MPa；≤20.684（3000psi）
p×D≤1.75×104；≤1.75×104（105）
A. TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）.
2 管壳式换热器类型
二端管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
2
图1
2.2 浮头式换热器（图2）
一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的浮头管板（包括浮头盖、勾圈等）在管箱内自由浮动。
图2
2.3 U形管式换热器（图3）
只有一块管板，换热管二端固定在同一块管板上，管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
2.4 填料函式换热器
一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的管板在填料函内自由浮动。
图3
1）外填料函式换热器（图4）
图4
适用设备直径在DN700mm以下，且操作压力和操作温度也不宜过高，一般用于p≤2.0MPa场合。 2）单填料函式换热器（图5）
在填料内侧密封处，管壳程介质间仍会产生串流现象，不适用管壳程介质不允许混合的场合。 3）双填料函式换热器（图6）
该结构以内圈为主要密封，防止内、外漏，而以外圈以辅助密封，防止外漏，且内外密封圈之间设置泄漏引出管与低压放空总管相连。该结构可用于有毒、易燃、易爆等介质。
2.5釜式重沸器（图7）
釜式重沸器是一端管板与壳体固定连接（夹持式），
另一端为U形管束或浮头管束，壳程为单（或双）斜
锥具有蒸发空间的壳体，一般为管程介质加热壳程介质，故管程的温度和压力比壳体的高。 图5 图6
2.6双管板式换热器（图8）
每一侧有二块管板，换热管的一端同时与二块管板连接。
图7 图8
主要用于管程和壳程之间介质相混合后，将会产生严重后果。但制造困难；设计要求高。要考虑二块管板温度不同，产生不同热膨胀，从而管板的应力也不一样，易造成换热
管与管板的连接失效。
1）防腐蚀：管程和壳程二介质相混合后会引起严重腐蚀。
2）劳动保护：一程为剧毒介质，渗入另一程会引起系统大面积污染（如波及到冷却或加热系统）。
3）安全方面：管程和壳程介质相混合后，引起燃烧或爆炸。
4）设备污染：管程和壳程介质相混合后，引起聚合或生成树脂状物质。
5）催化剂中毒：另一程介质混入后造成催化剂性能改变或化学反应。
6）还原反应：管程和壳程介质相混合后，引起化学反应终止或限制。
7）产品不纯：管程和壳程介质相混合后，引起产品污染或产品质量下降。
2.7 薄管板式换热器（图9）
薄管板式换热器的管板厚度较薄，一般厚度在12～16mm之间。
a b c
图9
结构型式有：
1）贴面式（德国）：管板焊在设备法兰密封面上（图9a）。
2）镶平式（原苏联ГОСТ标准）：管板焊在设备法兰密封面其平（图9b）。
3）焊入式（原上海医药设计院）：管板焊在壳体上（图9c）。
薄管板式换热器的结构简单，一般用于中低压时。可以节约材料；降低制造成本。目前用于温差不大的场合，即不能带膨胀节。
3换热器类别的划分
根据管程和壳程的工作（设计）压力、介质特性、温度、容积等参数，按《容规》分别确定管程和壳程的容器类别，按容器类别高的作为该台换热器的容器类别。
管程的容积是指二个（或一个）管箱容积与全部换热管内容积之和。
壳程的容积是指壳程容积，其中扣除换热管所占的容积。
4设计参数
4.1压力
4.1.1工作压力
4.1.2设计压力
u形管4.1.3计算压力
计算压力指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力。
4.1.4试验压力
试验压力pT=1.25[σ]/[σ]t，当容器元件所用材料不同时，应取各元件材料的[σ]/[σ]t比值中最小者。
外压容器和真空容器以内压进行压力试验。（注：壳程设计压力Ps，管程设计压力Pt）
1）当pt＜ps时，各程分别按上述办法试压。当pt（或ps）为真空时，则ps＋0.1（或pt＋0.1）再乘以规定值。
2） 当pt＞ps时，壳程试验压力按管程试验压力，但要复验筒体厚度是否满足0.9φσs，这主要是管板背面看不到泄漏处，如超过0.9φσs，则增加壳体壁厚至满足0.9φσs。如不增加壁厚时，也可用氨渗漏法试验。
4.1.4.1固定管板换热器试验
先壳程试压，检查连接接头和壳程的强度和致密性；再装上管箱进行管程试压。
4.1.4.2 U形管板换热器
壳程试压，将放入壳体，用环形试压胎具将管束与壳体法兰及垫片用螺柱拧紧进行壳程试压（图10），合格后卸下试压胎具，装上管箱后，进行管程试验。
4.1.4.3浮头式换热器
管头试压，固定管板端加环状试压胎具，浮头端加专用的试压胎具（图11和图12），试压合格后，拆除前后胎具，装上管箱和浮头法兰进行管程试压；合格后装上外头盖进行壳程
试压。
4.1.5气密性试验压力 图10
气密性试验压力指容器顶部压力。气密性试验压力等于设计压力。
4.1.6 压力试验的应力校核
图11 图12
压力试验前应进行圆筒与封头的应力校核。
圆筒与封头应力σT应分别满足下列条件：
液压试验时：σT≤0.9φσs；
气压试验时：σT≤0.8φσs。
4.2温度
4.2.1设计温度
4.2.2计算温度
管程与壳程的受压元件的计算温度按设计温度。
管板计算时，计算温度是沿长度平均的壳体圆筒的金属温度（即壳体壁温）以及换热管的金属温度（即换热管壁温）来查材料的线膨胀系数等参数。
4.2.3试验温度
4.2.4壁温（图13）
1）换热管壁温tt
热流体热量通过管壁传给冷流体。热流体热量以对流传热方式传到管内壁，热量以导热方式传到管外壁，热量再以对流传热方式传到冷流体。在热流体到管内壁之间和管外壁到冷流体之间均有污垢，热量通过污垢和管壁均有热阻，因此热流体温度为Tm传至冷流体是温度
为tm。因此换热管壁温tt
2）壳体圆筒壁温ts 图13
4.3厚度
4.3.1计算厚度
4.3.2设计厚度
4.3.3名义厚度
4.3.4有效厚度
4.4厚度附加量
4.4.1钢材厚度负偏差
4.4.2腐蚀裕量的规定
根据预期的容器寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定。
各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量。
4.4.3腐蚀裕量的考虑原则
考虑两面腐蚀的元件：管板、浮头法兰、球冠形封头、钩圈。
考虑内表面腐蚀的元件：平盖、凸形封头、管箱、壳体、容器法兰和管法兰的直径面上。
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