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换热器设计之独家记忆

 压力容器设计圈 2022-09-30 发布于江苏

      曾子曰“吾日三省吾身”,刚好利用周末时间把6年前关于浮头、U型管、折流杆等管壳式换热器设计的一些小结重新整理了,独家记忆分享给大家。

      很多设计人员对标准管壳式换热器没有概念,换热器壳体长度尺寸、管板厚度随意选择。实际上洛阳院很早的时候就出版了标准管壳式换热器系列图册,方便化工炼油厂对管束的更换(管束的的使用年限是3年,换热器通常是10年)。所以换热器壳体长度,管板厚度等一系列尺寸都是按照换热器的公称压力进行选择的。

 1.  换热器压差设计:耐压试验、开停车、非正常操作、正常操作等工况时管程与壳程压力同时作用。     

      耐压试验方法:先按压差值对壳程进行压力试验,同时检查换热管管头;然后管、壳程同步加压,升降压过程中压差不超过极值。

2.     折流杆管束设计注意点:

①折流杆管束第1块折流板横向布置(支持板作用)

②折流杆避免与拉杆孔发生干涉,否则将导致制造过程中折流圈间距变大

注:车间制造时,提前焊好折流杆,然后穿管,强力穿管导致折流圈误差累积(优化制造:穿管同时装焊折流杆)

③管束折流圈允许最大尺寸不超过壳体长度,否则钩圈侧螺栓的装卸及螺栓的热膨胀伸缩空间受限。

④单管程折流杆管板不要标注隔板槽间距(45°布置),否则会累积误差,无法顺利穿管

3.     布管:四管程(φ19)删去最内侧换热管 ,四管程管箱垫片规定MA值。

4.     工艺介质流向:冷流体(升温)↑;热流体(降温):↓

         BJS结构:重沸器介质↑;冷凝器介质↓

5.     折流板间距越小,壳程压降越大。

6.     浮头冷凝器中,换热管受轴向压缩力在较大折流板间距时,经常出现大于            [δ]cr的情况,但由于换热管在换热器内失稳是有约束的,所以正常操况下并未发生失稳破坏(SW6计算负值不合格)。

补:GB/T 151-98标准释义有详细解释,但是GB/T 151-2014标准释义把这条的解释删掉了。

7.     管板厚度应不小于0.6倍的设备法兰有效厚度(法兰刚度要求)

8.     固定式双管板换热器计算工况:

   外管板兼做法兰计算;

   内管板不兼做法兰计算;       

(外管板)隔离腔作为壳程设计压力;

(内管板)隔离腔作为管程设计压力

9.    高温高压工况下,SW6校核管板时生成计算书检查换热管内外压是否合格。如果只看计算结果你都不会发现问题的存在。

10.  重沸器假管结构设计:

设置几排假管,浮动端堵死;

进口处设置一排圆钢(防腐、除沫)

管束越靠上,腐蚀越大

11.  立式换热器设计注意:

排、放接管与螺栓干涉;

耳座孔距是否为标准的。

12.  浮头换热器:浮动端后端膨胀收缩长度≥60mm  (2M+10)min

13.  BJS换热器不设挡管、挡板结构 ;

管入口的滑道或旁路挡板2根改为1根。

折流板横切时,需在两侧设置旁路挡板。

14.  折流板横切时,壳程进出口内折流板数量一般为偶数,当因跨距过大,只能设置成奇数块折流板时,可以将其中一块折流板设计成支持板(上下切平)(重力因素)

15.  当设备直径开孔较小时,注意核算防冲板情况下流通面积;若不满足,可以在防冲板上冲排孔。

16.  U型管换热器交叉布管隔板槽间距及R值

   φ25换热管 :90.5/50.6  ;

   φ19换热管 :75/43.3

17.   用作容器的无缝钢管(φ426x12, φ325x10)应符合HG/T20584中6.3.9要求,回厂复验:拉力、冲击、水压。

18.  真空容器;﹥300℃容器;极度、高度危害介质不得采用衬层结构  

19.  外压容器每隔1~2m设置加强圈;惯性矩:T型钢>反置角钢>扁钢

20.  联合开孔补强计算方法:

先分别计算单孔补强,至少多50%,然后进行两孔联合补强

21.  较厚的高压设备纵环焊缝可以按NB/T47013.10-II  B级进行TOFD检测(可记录的UT检测)。固定管板换热器封闭焊缝进行MT/PT检测,特殊要求时,可移除封闭端管头进行伽马源进行射线检测。

22.  不锈钢浮头换热器浮头法兰处不锈钢螺栓预紧力不能满足要求,可采用ASME的高强度不锈钢螺栓。

23.   塔上有附属设备时一定注意核算偏心载荷;塔器中有设备法兰时,SW6中需输入法兰密封面离地面高度。

24.   半管夹套传热面积计算理解应为半盘管与设备的接触面积。

25.   注意补强圈的使用条件;接管开孔补强范围B值,不够时输入实际的B值。 

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