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管壳式换热设备设计中应注意的几个问题

浏览量:1334 发布时间:2023-12-08

      管壳式换热设备设计中应注意的几个问题


       在换热设备设计中,设计者虽然以GB/T151-2014作为管壳式换热设备的设计依据,但常常会忽视标准规范中的某些说明而导致设计不正确或不合理,从而影响设备的安全可靠性。下面就几种我们图纸中常出现的问题,提醒设计者在设计工作中引起重视。


       1换热设备类别的确定以及相关的技术要求


      TSG 21-2016 A1.3.2规定:多腔压力容器(如热交换器的管程和壳程、夹套压力容器等)应当分别对各压力腔进行分类,划分时设计压力取本压力腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积;以各压力腔的更高类别作为该多腔压力容器的类别并且按照该类别进行使用管理,但是应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。


       2换热设备管程设计压力大于壳程设计压力时,壳程试验压力的选取问题


       当管程设计压力大于壳程设计压力时,为了检查管子与管板连接的严密性,壳程的试验压力可按下面几种方法处理,应在技术特性表或技术要求中提出:(1)提高壳程的试验压力等于管程试验压力。采用这种方法时,必须首先核算壳体在压力试验时产生的应力,要求壳程任意点的一次薄膜应力的计算值不得超过所用材料在试验温度下的90%屈服极限。同时接管、法兰也应满足压力试验条件下的强度要求。(2)若经过计算后不能采用上述方法试验,或从技术经济考虑不合理时,则壳程、管程按各自要求的试验压力进行试验合格后,壳程应按照HG/T20584-2011附录A《压力容器氨检漏试验方法》进行氨渗漏试验。(3)对有特殊要求的换热设备,如高压换热设备等可用低压纯氨进行试漏或采用卤素检漏等方法试验。


       3管板本身兼做法兰,并且直径较大或者厚度较厚时,材质选择问题


       此时管板更好用锻件加工,尽量不用板材加工。因为厚板有分层倾向,在上述情况下如用板材加工成管板,特别容易出问题。


        4换热管受压失稳当量长度计算问题


       在进行换热管计算时,有些设计者将换热管受压失稳当量长度L,给出一个大一些的数值,而不按GB/T151规定进行计算,这是错误的,因为GB/T151中的数值是将换热管作为压杆,换热管与管板的连接端视为固支端,折流板、支撑板视为铰支端,即按材料力学压杆的理论计算得出的,所以应据此计算换热管受压失稳当量长度,才能保证管板计算结果的正确性。


        5多管程管壳式换热设备,分程设计时应考虑的问题


       Ⅰ尽可能使各管程换热设备管数大致相等,以达到换热设备各管程流速基本相等,达到良好的换热效果。各管程换热管数相对误差应控制在10%以内,更大不超过20%。


       Ⅱ做到分程隔板槽尽量简单,密封面长度尽量短。


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