山東博宇鍋爐設備有限公司管殼換熱器的設計，用戶(hù)應提供一下設計條件（工藝參數）：

① 管、殼程的操作壓力（作為判定設備是否上類(lèi)的條件之一，必提供）

②管、殼程的操作溫度（進(jìn)口/出口）

③金屬壁溫（工藝計算得出（用戶(hù)提供））

④物料名稱(chēng)及特性

⑤腐蝕裕量

⑥程數

⑦換熱面積

⑧換熱管規格，排列形式（三角形或正方形）

⑨折流板或支撐板數量

⑩保溫材料及厚度（以便確定銘牌座伸出高度）

⑾油漆: Ⅰ.如用戶(hù)有特殊要求，請用戶(hù)提供牌號，顏色

Ⅱ.用戶(hù)無(wú)特殊要求，設計人員自己選定

2. 幾個(gè)重要的設計條件

①操作壓力：作為判定設備是否上類(lèi)的條件之一，一定提供

②物料特性：如用戶(hù)不提供物料名稱(chēng)則必定提供物料的毒性程度。

因為介質(zhì)的毒性程度關(guān)系到設備的無(wú)損監測、熱處理、鍛件的級別

對于上類(lèi)設備，還關(guān)系到設備的劃分

a. GB150 10.8.2.1(f)圖樣注明盛裝毒性高度危害介質(zhì)的

容器百分之100RT.

b. 10.4.1.3 圖樣注明盛裝毒性為高度危害介質(zhì)的容器，應進(jìn)行焊后熱處理（奧氏體不銹鋼的連接接頭可不進(jìn)行熱處理）

c.鍛件. 使用介質(zhì)的毒性為中度或高度危害性的鍛件應符合Ⅲ級或Ⅳ級要求。

③管規格：

常用的 碳鋼 φ19×2，φ25×2.5，φ32×3， φ38×5

不銹鋼φ19×2，φ25×2， φ32×2.5，φ38×2.5

換熱管的排列形式：三角形，轉角三角形，正方形，轉角正方形。

★ 換熱管間需要機械清洗時(shí)，應采用正方形排列。

3、基本設計參數的確定

1．設計壓力，設計溫度，連接接頭系數

2．直徑：DN<400的圓筒，采用鋼管。

DN≥400的圓筒，采用鋼板卷制。

16”鋼管------與用戶(hù)商量采用鋼板卷制。

3．布置圖：

根據換熱面積、換熱管規格畫(huà)布置圖，確定換熱管數量。

如果用戶(hù)提供了布管圖，也要復核布管是否在布管限定圓以?xún)取?/span>

★布管的原則：

①在布管限定圓內應布滿(mǎn)管。

②多管程的各管程數應盡量相等。

③換熱管應對稱(chēng)排列。

4．材料

管板本身具有凸肩并與圓筒（或封頭）連接時(shí)，應采用鍛件。由于采用此種結構的管板一般都用于壓力較高、易燃、易爆、以及毒性程度， 對管板要求較高，管板也較厚。為避免凸肩處產(chǎn)生加渣、分層、及改變凸肩處纖維受力的狀況，減少加工量，節約材料，采用凸肩與管板直接鍛造出來(lái)的整體鍛件來(lái)制造管板

5．換熱器與管板的連接方式

管子于管板的連接，在管殼換熱器的設計中是一個(gè)比較重要的結構部分。他不僅加工工作量大，而且一定使每一個(gè)連接處在設備運作中，保證介質(zhì)無(wú)泄漏及承受介質(zhì)壓力能力。

管子與管板的連接方式主要有以下三種：a脹接；b焊接；c焊脹接

此外，當介質(zhì)毒性很大，介質(zhì)和大氣混合 易發(fā)生爆炸介質(zhì)有放射性或管內外物料混合會(huì )產(chǎn)生不佳影響時(shí)，為確保接頭密封，也常采用焊接法。焊接法雖然優(yōu)點(diǎn)甚多，因為他并不能完全避免“縫隙腐蝕”和焊 接節點(diǎn)的應力腐蝕，而且薄管壁和厚管板之間也很難碰到可靠的焊縫。

焊接法雖然較脹接可以乃更高的溫度，但是在高溫循環(huán)應力的作用下，焊口易發(fā)生疲勞裂 紋，列管與管孔存在間隙，當受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕時(shí)，以會(huì )加速接頭的損壞。

因此，就產(chǎn)生了焊接和脹接同時(shí)使用的方法。這樣不但能提高接頭的抗壓性能，同時(shí) 可以降低縫隙腐蝕傾向，因而其使用壽命比單用焊接時(shí)長(cháng)的多。在什么場(chǎng)合下適宜施行焊、脹接并用的方法，目前尚無(wú)統一標準。

通常在溫度不太高而壓力很高或介質(zhì)易滲漏時(shí)，采用強度脹加密封焊（密封焊是指單純防止滲漏而施行的焊接，并不保證強度）。當在壓力和溫度都很高的情況下，則采用強度焊加貼脹，（強度焊 是即使焊縫有嚴密性，又能保證接頭具有較大的拉脫力，通常是指焊縫強度等于管子軸向負荷下的強度時(shí)的焊接）。

貼脹的作用主要是去除縫隙腐蝕和提高焊縫的抗 疲勞性能。具體的結構尺寸標準中（GB/T151）已有規定，在此不再詳述。

對于管孔表面粗糙度的要求：

a當換熱管與管板焊接連接時(shí)，管的表面粗糙度Ra值不大于35uM

b單換熱管與管板脹接聯(lián)接時(shí)，管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5uM脹接連接時(shí)，管孔表面不應有影響脹接緊密性的缺陷，如貫通的縱向或螺旋狀刻痕等

四、設計計算

1.殼體壁厚計算（包括管箱短節、封頭、殼程筒體的壁厚計算）管、殼程筒體壁厚應滿(mǎn)足GB151中最小壁厚的規定，對于碳素鋼和低合金鋼最小壁厚是按腐蝕裕量C2=1mm考慮的，對于C2大于1mm的情況，殼體的最小壁厚應相應增加。

2.開(kāi)孔補強計算

對于殼體采用鋼管制的，建議采用整體補強（增加筒體壁厚或采用厚壁管）；對于比較厚的管箱上開(kāi)大孔考慮綜合經(jīng)濟性

不另行補強應滿(mǎn)足的幾點(diǎn)要求：

①設計壓力≤2.5Mpa

②相鄰兩孔中間距應不小于兩孔直徑之和的兩倍

③接管公稱(chēng)直徑≤89mm

④接管小壁厚應表8-1的要求（接管腐蝕裕量為1mm）

3．法蘭

設備法蘭采用標準法蘭時(shí)應注意法蘭與墊片、緊固件的匹配，否則應對法蘭進(jìn)行計算。

4．管板

需注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

① 管板的設計溫度：根據GB150及GB/T151的規定,應取不低于元件的金屬溫度,但在管板計算中無(wú)法保證管\殼程介質(zhì)作用,且管板的金屬溫度很難計算,故一般取較高側的設計溫度為管 板的設計溫度。

②多管程換熱器：在布管區范圍內，因設置隔板槽和拉桿結構的需要而未能被換熱器支承的面積Ad：按GB/T151公式計算

③管板的厚度

管板的厚度系指管程分程隔板槽底部的管板厚度減去下列二者之和

a管程腐蝕裕量超出管程隔板槽深的部分

b殼程腐蝕裕量與管板在殼程側的結構開(kāi)槽，深度二者中的最大植

5.膨脹節的設置

在固定管板換熱器中，由于管程內流體與管程流體之間具有溫差，而換熱器和殼體與管版固定連接，這樣在使用狀態(tài)時(shí)，殼體與管子之間有膨脹差存在，殼體和管子受 到軸向載荷。為了避免殼體和換熱器破壞、換熱器失穩、換熱管從管板上拉脫，就應設置膨脹節，以降低殼體和換熱器的軸向載荷。

一般在殼體和換熱器壁溫差較大時(shí)，需考慮設置膨脹節，在管板計算中，按有溫差的各種共況計算出σt、σc 、q ，其中有一個(gè)不合格時(shí)，就需增加膨脹節。

σt——換熱管軸向應力

σc——殼程圓筒軸向應力

q——換熱管與管板連接的拉脫力

五、結構設計

1．管箱

（1）管箱的長(cháng)度

a最小內側深度

①向開(kāi)孔的單管程管箱，開(kāi)口中心處的最小深度應不小于接管內直徑的1/3

②管程的內外側深度應保證兩程之間的最小流通面積不小于每程換熱管流通面積的1.3倍

b最大內側深度

考慮內件連接和清理是否方便，尤其對于公稱(chēng)直徑較小的多管程換熱器。

（2）分程隔板

隔板的厚度和布置按GB151表6和圖15，對于厚度大于10mm的分程隔板，密封面應削邊至10mm；對于列管式換熱器，隔板上應設置淚孔（排凈孔），排凈孔的直徑一般為6mm

2.殼體及管束

①管束級別

Ⅰ、Ⅱ級管束，僅僅針對碳鋼、低合金鋼換熱管?chē)鴥葮藴手羞€存在著(zhù)“較高極”和“普通級”制訂的。一旦國內換熱管能夠采用“較高極”鋼管時(shí)，碳鋼、低合金鋼換熱管束無(wú)需再分Ⅰ級和Ⅱ級

Ⅰ、Ⅱ管束的區別主要在于換熱管的外徑、壁厚偏差不同，相應地管孔尺寸和偏差不同

Ⅰ級管束的精度要求高一些，對于不銹鋼換熱管，只有Ⅰ級管束；對于常用的碳鋼換熱管

②管板

a管孔尺寸偏差

注意Ⅰ、Ⅱ級管束的區別

b分程隔板槽

Ⅰ槽深一般不小于4mm

Ⅱ分程隔板槽寬：碳鋼12mm；不銹鋼11mm

Ⅲ分程隔板槽拐角處的倒角一般為45度，倒角寬度b近似等于分程墊片的圓角半徑R。

③折流板

a管孔尺寸：按管束級別區分

b弓形折流板的缺口高度

缺口高度應使流體通過(guò)缺口時(shí)與橫過(guò)管束的流速相近，缺口眩高一般取0.20—0.45倍的圓角內直徑，缺口一般切在管排中間線(xiàn)以下或切于兩排管孔的小橋之間(便于穿管方便)。

c缺口方位

單向清潔流體，缺口上下布置；

氣體中含少量的液體，缺口朝上的折流板的最低處開(kāi)通液口；

液體中含少量氣體，缺口朝下的折流板的最高處開(kāi)通氣口

氣液共存或液體中含有固體物料時(shí)，缺口左右布置，并在最低處開(kāi)通液口

d折流板的最少厚度；最大無(wú)支撐跨距

e管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)出、口接管

④拉桿

a拉桿的直徑和數量

直徑和數量按表6-32，6-33選用，在保證大于或等于表6-33所給定的拉桿截面積的前提下，拉桿的直徑和數量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于10mm，數量不小于4根

b拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣，對于大直徑的換熱器，在布管區或靠近折流板缺口處應布置適當數量的拉桿，任何折流板應不小于3個(gè)支撐點(diǎn)

c拉桿螺母，有的用戶(hù)要求下面一個(gè)螺母與折流板電焊

⑤防沖板

a防沖板的設置是為了減少流體的不均勻分布和對換熱管端的沖蝕

b防沖板的固定方式

盡可能固定在定距管上或靠近管板的頭一塊折流板，當殼程進(jìn)口位于非固定拉桿的管板的一側時(shí)，防沖板可焊在筒體上

⑥膨脹節的設置

a位于兩側折流板之間

為了減少膨脹節的流體阻力，必要時(shí)可在膨脹節內側設置一個(gè)襯筒，襯筒應在順流體流動(dòng)方向上與殼體連接，對于立式換熱器，當流體流動(dòng)方向朝上時(shí)，應在襯筒下端設置排液孔

b膨脹節的保護裝置，防止設備在運輸過(guò)程中或使用中拉壞

⑦管板與殼體的連接

a延長(cháng)部分兼作法蘭

b不帶法蘭的管板（GB151附錄G）

3.管法蘭：

①設計溫度大于等于300度，應采用對接法蘭。

②對于不能利用接管式接口進(jìn)行放棄和排泄的換熱器，應在管、殼程高點(diǎn)設置放氣口、低點(diǎn)設置排液口，其特小公稱(chēng)直徑為20mm。

③立式換熱器可設置溢流口

4．支座：按GB151種5.20條的規定

5. 附件部分

①吊耳

質(zhì)量大于30Kg的官箱及管箱蓋宜設置吊耳

②頂絲

為了便于拆卸管箱、管箱蓋，應在官板、管箱蓋上設置頂絲