热交换器
戴季煌
热交换器 2015.01
第一部分GB151-2014
1. 修改了标准名称，扩大了标准适用范围：
1.1提出了热交换器的通用要求，也就是适用于其他结构型式热交换器。并对安装、使用等提出要求。
1.2规定了其他结构型式的热交换器所依据的标准。
2. 范围：
GB151-201X《热交换器》规定公称直径范围（DN≤4000mm，原为2600mm）、公称压力
（PN≤35MPa）及压力和直径乘积范围（PN×DN≤2.7×104，原为1.75×104）。并且管板计算公式推导过程的许多简化假定不符合。也给制造带来困难。TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）。
3.术语和定义
3.1公称直径DN
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3.1.1卷制、锻制、圆筒
以圆筒内直径（mm）作为换热器的公称直径。
3.1.2钢管制圆筒
以钢管外径（mm）作为换热器的公称直径。
3.2公称长度LN
以换热管的长度（m）作为换热器的公称长度，换热管为直管时，取直管长度；换热管为U形管时，取U形管的直管段长度。
3.3换热面积A
杨立青3.3.1计算换热面积
换热面积是以换热管外径为基准，以二管板内侧的换热管长度来计算换热面积，计算得到的管束外表面积（m2）；对于U形管换热器，一般不包括U形管弯管段的面积。当需要把U形弯管部分计入换热面积时，则应使U形端的壳体进（出）口安装在U形管末端以外，以消除U形管末端流体停滞的换热损失。
3.3.2公称换热面积
公称换热面积是将计算面积经圆整后的换热面积（m2），一般取整数。
4.工艺计算（新增加）
4.1设计条件（用户或设计委托方应以正式书面形式向设计单位提出工艺设计条件），内容包含 4.1.1操作数据：包括流量、气相分率、温度、压力、热负荷等； 4.1.2物性数据：包括介质密度、比热、粘度、导热系数或介质组成等；
4.1.3允许阻力降；
4.1.4其他：包括操作弹性、工况、安装要求（几何参数、管口方位）等。
4.2选型应考虑的因素
4.2.1合理选择热交换器型式及基本参数，满足传热、安全可靠性及能效要求；
4.2.2考虑经济性，合理选材；
振动器4.2.3满足热交换器安装、操作、维修等要求。湖南大学综合教务系统
4.3计算
热交换器工艺计算时应进行优化，提高换热效率，满足工艺设计条件要求。需要时管壳式热交换器还应考虑流体诱发振动。
5.设计参数
5.1压力
5.1.1压差设计
同时受管、壳程压力作用的元件，当能保证制造、开停工、及维修时都能达到按规定压差进行管、壳程同时升、降压和装有安全装置时，方可按元件承受的压差设计。 5.1.2真空设计
真空侧的设计压力，应按GB150的规定，当元件一侧受真空作用，另一侧受非真空作用时，其设计压力应为两侧设计压力之和，即为最苛刻的压力组合。
5.1.3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。
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。
定襄秧歌2）当pt＞ps时，壳程试验压力按管程试验压力。
5.2温度
5.2.1设计温度
换热器在正常的工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属横截面的温度平均值），它与设计压力一起作为设计载荷条件，设计温度不得低于元件金属在工作状态下可能达到的最高温度，对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。
管程设计温度是指管程的管箱设计温度。非换热管的设计温度。
对于同时受两程温度作用的元件可按金属温度确定设计温度，也可取较高侧设计温度。
在任何情况下元件金属的温度不得高于材料允许使用的温度。
5.2.2元件金属温度确定。
5.2.2.1传热计算求得
1）换热管壁温tt
热流体热量通过管壁传给冷流体（图1）。换热管壁温tt
（1）
2）壳体圆筒壁温ts 图1
壳体圆筒壁温计算与换热管壁温相同，不同的地方圆筒外为大气温度，有保温的基本是圆筒外壁温度。
5.2.2.2已使用的同类换热器上测定
5.2.2.3根据介质温度并结合外部条件确定。
6. 厚度附加量
6.1钢材厚度负偏差
6.2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，（表1）。
表1
腐蚀率 | 无腐蚀 | 轻微腐蚀 | 有腐蚀 | 严重腐蚀 |
毫米/年 | ＜0.05 | 0.05～0.5 | 0.5～1.5 | ＞1.5 |
| | | | |
6.3腐蚀裕量的考虑原则
6.3.1各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量。
6.3.2考虑两面腐蚀的元件：管板、浮头法兰、球冠形封头、分程隔板。
6.3.3考虑内表面腐蚀的元件：管箱平盖、凸形封头、管箱、壳体、容器法兰和管法兰的内径面上。
6.3.4管板和平盖上开槽时：当腐蚀裕量大于槽深时，要加上两者的差值。
6.3.5不考虑腐蚀裕量的元件：换热管、钩圈、浮头螺栓、拉杆、定距管、拆流板、支持板、纵向隔板。当腐蚀裕量很大时也要考虑。
7.焊接接头分类（增加）与焊接接头系数。
对于换热管与管板连接的内孔焊，进行100%射线检测时焊接接头系数φ=1.0，局部射线检测时焊接接头系数φ=0.85，不进行射线检测时焊接接头系数φ=0.6。
8.泄露试验
生于一九九叉泄露试验的种类和要求应在图样上注明。
9.材料和防腐
换热器用钢材除采用GB150.2中所规定的材料外，作为GB151换热器的零部件还需要作进一步考虑。
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