换热器设计汇编

1、目录1、GB151适用参数：(P1)12、计算换热面积：13、计算压力：14、换热器、两级15、传热工艺流程的确定16、腐蚀裕量C2 （P7）27、换热器接头系数的选取（P9）28、耐压试验（P109）29、泄漏试验（P109）310、公称直径411、封头的连接：412、分程隔板(P20，P51)513、分程隔板槽（P25）614、壳程承压部件（P50）615、接管（或接口）的一般要求（P45）716、换热管长度（P21）817、常用换热管管材标准及允许偏差818、U形管弯管段的弯曲半径(P18)1019、管板最小厚度：1120、换热管的排列形式：1121、换热管的中心距：（P17）1222、

2、换热管布管限定圆：(P18)1223、管程分布：(P19)1224、钢换热管的管板管孔直径及允许偏差。1425、拉杆孔(P24)1426、换热管与管板的焊接(P27)1527、折流板和支持板(P30)1628、拉杆(P39)1929、支座(P46)2030、设置防冲挡板的条件：（29）2131、换热管拼接要求：(P102)2232、孔桥宽度偏差(P103)2333、管孔表面粗糙度：(P104)2434、管箱的热处理：(P105)2435、低压流体输送用焊接钢管及镀锌焊接钢管2436、换热管特性表(P218)251、GB151适用参数：(P1)公称直径DN4000mm；公称压力PN35MPa且公

3、称直径（mm）和公称压力（MPa）的乘积不大于2.7×104。2、计算换热面积：以换热管外径为基准，扣除伸入管板内的换热管长度后，计算得到的管束外表面积；对于U形管式换热器，一般不包括U形弯管段的面积， m23、计算压力：计算压力指在相应设计温度下。用以确定换热器元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%的设计压力时。可忽略不计。4、换热器、两级级：采用较高冷拔换热管，适用于无相变传热和易产生振动的场合。级：采用普通级冷拔换热管，适用于重沸、冷凝传热和无振动的一般场合5、传热工艺流程的确定、不洁净或易于分解结垢的物料应流经易清洗的一侧，一般是管内。 、具有腐

4、蚀性的物料应走管内。 、压力高的物料走管内。 、温度很高或很低的物料走管内，减少热损失。 、蒸汽一般走壳程，便于排液，传热系数也大。 、粘度大的流体一般走壳程，便于提高流速。 、传热系数小的流体如气体，应走壳程，易于提高速度。、流量小的流体走壳程，易改变流动状态。6、腐蚀裕量C2 （P7）、对有均匀腐蚀或磨损的元件，应根据预期的容器设计使用年限和介质对金属材料的腐蚀速率（及磨蚀速率）来确定腐蚀裕量。、换热器各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量。、介质为压缩空气、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制热交换器，腐蚀裕量不小于1mm。、换热管不考虑腐蚀裕量。、拉杆、定距管、折流板（支持板）等非

5、受压元件，一般不考虑腐蚀裕量。7、换热器接头系数的选取（P9）焊接接头型式焊接接头系数全部无损检测局部无损检测双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头=1.00=0.85单面焊对接接头（沿焊接接头根部全长有紧贴基本金属的垫板）=0.90=0.80无法进行无损检测的固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，当采用氩弧焊打底或沿焊接接头根部全长有紧贴基本金属的垫板时，=0.6；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=1.0，局部无损检测时焊接接头系数=0.85，不进行射线检测时焊接接头系数=0.68、耐压试验（P109）1）热交换器耐压试验的顺序应符合本标准的规定，耐压

6、试验的方法及要求应符合GB150.4-2011的规定。2）固定管板式热交换器耐压试验顺序：a) 壳程试压，同时检查管头；b) 管程试压。3）U形管式热交换器、釜式重沸器（U形管束）及填料函式热交换器耐压试验顺序：a)用试验压环进行壳程试验，同时检查管头；b)管程试压。4）浮头式热交换器、釜式重沸器（浮头式管束）耐压试验顺序：a)用试验压环和浮头专用试压工具进行管头试压，对釜式重沸器尚应配备管头试压专用壳体；b)管程试压；c)壳程试压。5）按压差设计的热交换器耐压试验顺序：a)管头试压（按图样规定的最大试验压力差值）；b)管程和壳程步进试压（按图样规定的试验压力和步进程序）；c)要有相应控制压差

7、的措施，保证整个试压期间（包括升压和降压）不超过压差。6）当管程试验压力高于壳程试验压力时，管头试压应按图样规定，或按供需双方商定的方法进行。9、泄漏试验（P109）1）泄漏试验应符合GB150.42011中11.5的规定。2）对于投用后无法维护修理管头的管壳式热交换器应进行泄漏试验。3）重叠热交换器的管头耐压试验允许单台进行。当各台热交换器管壳程间分别连通时，管程及壳程试压还应在重叠组装后进行。4）对无法更换有缺陷换热管的热交换器，允许堵管。堵管根数不宜超过1%且总数不超过2根；堵管应遵守下列规定：a)换热管堵管方法应得到采购方的认可；b)保证管束堵管后不影响设备的安全性；c)出厂资料应标记

8、出堵管位置，并提供给采购方。5）热交换器耐压试验合格后，内部积水应排净、吹干。10、公称直径、卷制圆筒的公称直径以400mm为基数，以100mm为进级档；必要时，也可采用50mm为进级档。、公称直径DN400mm的圆筒，可用钢管制作。11、封头的连接：12、分程隔板(P20，P51)A.分程隔板要求：公称直径DN隔板最小厚度碳素钢及低合金钢高合金钢60010660012001210120018001411180026001612260032001814320040002016流体脉动场合，隔板的厚度可适当增加，或改变隔板的结构。常见的分程隔板如图所示 分程隔板端部的厚度应比对应的隔板槽宽度小2

9、mm，隔板端部可按图6-14削薄；必要时，分程隔板上可开设排净孔，排净孔的直径宜为4mm8mm. 分程隔板与管箱内壁应采用双面连续焊，最小焊脚尺寸为3/4倍的隔板厚度； 必要时，隔板边缘应开坡口；允许采用与焊接连接等强度的其他连接方式。B.纵向隔板的厚度要求：a)与壳体之间采用密封板（垫）密封时，纵向隔板的厚度不应小于6mm；b)与壳体之间采用焊接密封时，纵向隔板的厚度不应小于8mm，必要时可按式（7-7）进行校核。13、分程隔板槽（P25） 槽深应大于垫片厚度，且不宜小于4mm，隔板槽密封面应与环形密封面平齐； 槽宽宜为814mm 分程隔板槽拐角处的倒角一般为45°，倒角宽度b宜大

10、于分程垫片的圆角半径。14、壳程承压部件（P50）a)壳程圆筒、外导流筒、凸形封头及接管等受压元件的厚度计算及开孔补强计算应符合GB150.3-2011的有关规定。b)圆筒的最小厚度应满足表7-1的规定。表格7-1圆筒的最小厚度DN碳素钢、低合金钢和复合板高合金钢可抽管束不可抽管束管制1005.05.03.21002006.06.03.22004007.56.04.8板制4007008657001000108710001500121081500200014121020002600161412260032001613320040001817注 1：碳素钢、低合金钢制圆筒的最小厚度包含1.0mm腐

11、蚀裕量。注2：复合板的最小厚度指爆炸焊接复合板或内壁有堆焊层的总厚度。注3：对于可抽管束，当DN2600时，圆筒最小厚度由设计者自行确定 。15、接管（或接口）的一般要求（P45）、壳程接管宜与壳体内表面平齐，必须内伸的的接管不应妨碍管束的拆装；、应保证接管法兰面的水平或垂直；有特殊要求时应符合图样规定；、对于不能利用接管（或接口）进行放气和排液时，应在管程和壳程的最高点设置放气口，最低点设置排液口；、当设计条件提出接管外载荷时，设计应予以考虑。；、必要时设置温度计、压力表及液位计等接口，仪表接口可设置在接管上。16、换热管长度（P21）1)换热管长度推荐：1.0，1.5，2.0，2.5，3.

12、0，4.5，6.0，7.5，9.0，12.0(m)2)换热管可采用定尺或倍尺交货，长度允许念头应符合下述规定：a) L6.0mm，偏差为0mm4mm;b) 6.0mmL9.0mm，偏差为0mm6mm;c) 9.0mmL12.0mm，偏差为0mm9mm;d) 12.0mmL15.0mm，偏差为0mm12mm;e) L15.0mm，偏差为0mm15mm;17、常用换热管管材标准及允许偏差1）标准：（P10）a) GB/T1527 铜及铜合金拉制管b) GB/T 2882 镍及镍合金管c) GB/T 3625 换热器及冷凝器用钛合金管d） GB 5310 高压锅炉用无缝钢管e) GB 6479高压化

13、肥设备用无缝钢管f) GB/T 6893 铝及铝合金拉（钆）制无缝钢管g) GB/T 8890 热交换器用铜合金无缝管h） GB 9948 石油裂化用无缝钢管i） GB 13296 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管J） GB/T 21832 奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊接钢管k） GB/T 21833 奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管l） GB/T 24593 锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管m） GB/T 26283 锆及锆合金交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管n） NB/T 47019.147019.8 锅炉、热交换器用管订货技术条件2）钢换热管外径的允许偏差(P21)级管束换热管外径的允许

14、偏差外径25253838505057偏差±0.10±0.15±0.20±0.25级管束换热管外径的允许偏差外径25253838505057偏差±0.15±0.20±0.25±0.403）铝、铜、钛、镍、锆及其合金换热管外径的允许偏差管材标准精度级别外径允许偏差铝铝合金GB/T 6893-2010高精度1218±0.051830±0.0630±0.07铜GB/T 1527-2006高精度1015±0.051525±0.06铜合金GB/T 8890-2007高精度101

15、50.1015250.1625320.20续表钛钛合金GB/T 3625-2007-1025±0.102532±0.13镍镍合金GB/T 2882-2013较高级912±0.041215±0.051518±0.061820±0.082030±0.1132±0.15锆锆合金GB/T 26283-2010-10±0.061025±0.102532±0.1218、U形管弯管段的弯曲半径(P18)U形管弯管段半径R应不小于两倍的换热管外径，常用换热管的最小弯曲半径Rmin可按下表选取。换热管外

16、径10121416192022253032353845505557Rmin2024303240404550606570769010011011519、管板最小厚度：（P58）、管板与换热管采用胀接连接时，管板最小厚度min（不包括腐蚀裕量）按下规定：a、用于易燃、易爆及有毒介质等严格场合时，管板的最小厚度应不小于换热管的外径（d0）;b、用于一般场合时，管板的最小厚度，应符合如下要求：d025时 min0.75 d025d050时 min0.70d0d050时 min0.65 d0、管板与换热管采用焊接时，管板的最小厚度应满足结构设计和制造要求，且不小于12mm。20、换热管的排列形式：（18

17、）21、换热管的中心距：（P17）a)换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，常用换热管中心距见下表：换热管外径d10121416192022253032353845505557换热管中心距S1314161922252628323840444857647072分程隔板槽两侧相邻管中心距（图12）Sn28303235384042445052566068767880b)当管间需要机械清洗时，应采用正方形排列，且管间通道应连续直通，相邻管间的净空距离（Sd）不宜小于6mm；对于外径为10mm、12mm和14mm的换热管的中心距分别不得小于17mm、19mm和21mm;c) 外径为25mm的换热管

18、采用转角正方形排列时，其分程隔板槽两侧相邻管中心距可取32mm×32mm正方形的对角线长，即=45.25。22、换热管布管限定圆：(P18)换热器型式固定管板、U形管式浮 头 式布管限定圆直径DL圆筒内径换热管外径(0.25d,且不宜小于8mm)参照GB151-2014 P18页选取23、管程分布：(P19)管程数一般有1、2、4、6、8、10、12等七种，布置形式如下图，并考虑：a、应尽可能使各管程的换热管数大致相等；b、分程隔板槽形状简单，密封长度较短。24、钢换热管的管板管孔直径及允许偏差。(P23)、级管束（适用于碳素钢、低合金钢和不锈钢换热管）管板管孔直径及允许偏差应符合下

19、表规定； 外径25253838505057偏差±0.10±0.15±0.20±0.25、级管束（适用于碳素钢、低合金钢换热管）管板管孔直径及允许偏差：外径25253838505057偏差±0.15±0.20±0.25±0.4025、拉杆孔(P24) 焊接连接的拉杆孔见下图a，拉杆孔深宜大于拉杆孔直径.拉杆孔直径按下式确定： d1=+1.0 式中：拉杆直径 mm； d1 拉杆孔直径 mm 拉杆与管板螺纹连接的拉杆螺纹结构见下图b，螺纹深度应大于拉杆螺蚊长度。26、换热管与管板的焊接(P27)1、强度焊接可用于本标准规

20、定的设计压力，但不适用于有较大振动及有间隙腐蚀倾向的场合。2、强度焊接的焊脚高度l不应小于强度焊接的焊缝形式如下图：换热管规格10×1.012×1.014×1.516×1.519×225×232×2.538×345×357×3.5换热管最小伸出长度l10.51.01.52.02.53.0l21.52.02.53.03.54.0最小坡口深度l31.022.51、当工艺要求管端伸出长度小于表列值（如立式换热器要求平齐或稍低）时，可适当加大管板坡口深度或改变结构型式。2、当换热管直径和壁厚与列值不同时

21、，l1 l2 l3可适当调整。3、图C用于压力较高的工况。27、折流板和支持板(P30) 管孔a、级管束（适用于碳素钢、低合金钢和不锈钢换热管）折流板和支持板管孔直径及允许偏差应符合下表：换热管外径d或最大无支撑跨距ld32且l900d32或l900管孔直径d+0.40d+0.70允许偏差+0.300b、级管束（适用于碳素钢、低合金钢）折流板和支持板管孔直径及允许偏差应符合下表换热管外径d或最大无支撑跨距ld32且l900d32或l900管孔直径d+0.50d+0.70允许偏差+0.400 折流板和支持板的最小厚度符合下表规定：公称直径DN换 热 管 无 支 撑 跨 距 l3003006006

22、009009001200120015001500折 流 板 或 支 持 板 最 小 厚 度400345810104007004561010127009005681012169001500681012161615002000-101216202020002600121418222426003200-141822242632004000-20242628 折流板和支持板外直径及允许偏差应符合下表：（P31）公称直径DN4004005005009009001300130017001700210021002300230026002600320032004000折流板名以外直径DN2.5DN3.5DN4

23、.5DN6DN7DN8.5DN12DN14DN16DN18折流板外直径允许偏差00.500.801.001.401.601.802.01、用DN400mm管材作圆筒时，折流板名义外直径为管材实测内径减2mm。2、对传热影响不大时，折流板外径的允许偏差可比表中值大1倍。3、换热器采用内导流结构时，折流板的名义外径可适当放大。4、对于浮头式热交换器，折流板和支持板的名义外径不得小于浮动管板外径。 折流板的布置： a、折流板一般应按等间距布置，管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出接管。b、卧式换热器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置，若气体中含有少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低

24、处开通液口，如下（a）；若液体中含有少量气体时，则应在缺口朝下的折流板最高处开通气口，如下图（b）。c、卧式换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气、液相共存或液体中含有固体颗粒时，折流板缺口应垂直左右布置；气、液相共存时，应在折流板最低处和最高处开通液口和通气口，液体中含固体颗粒时，应在折流板最低处开通液口。 折流板缺口高度：a、缺口高h，宜取0.200.45倍的圆筒内直径，通常为0.25倍b、弓形折流板的缺口处宜使剩余管孔弓形高小于或等于d/2 ， 或切于两排管孔的孔桥之间。 折流板间距a)折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm；特殊情况也可取较小的间距。b)换热管的无

25、支撑跟踪不应大于表6-31（P33）的规定。流动脉动场合，无支撑跨距尽可能减小，或改变流动方式防止管束振动。28、拉杆(P39) 拉杆的直径、数量按下表选用换热管外径d10d1414d2525d57拉杆直径dn101216公称直径拉杆直径4004007007009009001300130015001500180018002000200023002300260010461012161824324012448101214182428164466810121416拉杆直径/mm热交换器公称直径DN/mm2600280028003000300032003200340034003600360038003

26、8004000104856647280889812324044525664681620242628323640在保证大于或等于表中所给定的拉杆总截面积的前提下，拉杆直径和数量可以变动，但其直径不得小于10mm，数量不少于4根 拉杆直径d拉杆螺纹公称直径dnLaLbb101013401.5121216502.0161622602.029、支座(P46)卧式热交换器鞍式支座的布置应按下列原则确定:a)L3000mm时，取=(0.40.6)L；b)L3000mm时，取=(0.50.7)L；c）宜使和相近。d)必要时应对支座和壳体进行强度和稳定性校核。30、设置防冲挡板的条件：（P29）1)设置防冲板

27、或导流筒的场合符合下列场合之一时，应在壳程进口管处设置防冲板或导流筒：a) 非磨蚀的单相流体，b)有磨蚀的液体，包括沸点下的液体，c)有磨蚀的气体、蒸汽（气）及气液混合物。注：-壳程进口管的流体密度，-壳程进口管的流体速度2）防冲结构a)防冲板的直径或边长，应大于接管内径50mm.b)防冲板的最小厚度确定如下： （1）碳素钢和低合金钢为4.5mm;（2）不锈钢为3mm.c)防冲板可采用下列方式固定：（1）两侧焊在定距管或拉杆上，也可同时焊在相邻的折流板或支持板上；（2）焊接在筒体上，但不应阻碍管束的拆装。d)需要时，也可采用防冲杆结构。防冲杆的直径和中心距应与换热管相同，正方形排列时防冲杆最少布置1排，其他排列时防冲杆最少布置2排。3）导流筒a)必要时，靠近管板的进、出口接管距管板较远时，可设置导流筒。b)导流筒设置应符合下列要求：（1）内导流筒外表面到壳程圆筒内壁的距离不宜小于接管内径的1/3.