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1、管殼式換熱器（GB151-1999）傳熱與換熱器設計一、傳熱的基本方式熱傳導、熱對流、熱輻射。第一部分傳熱基本知識在管殼式換熱器中的傳熱為間壁式熱交換。間壁式熱交換熱量傳遞的過程包括三個步驟：①熱流體將熱量傳遞給固體壁面一側(cè)(對流傳熱)；②熱量從固體壁面的一側(cè)傳遞到另一側(cè)(熱傳導)；③冷流體將熱量取走(對流傳熱)。從兩流體無相變熱量衡算式：可知：要想對換熱器進行計算，需要知道4個溫度和2個流量。第一部分傳熱基本知識傳熱工藝流程的確定①不潔凈或易于分解結(jié)垢的物料應流經(jīng)易清洗的一側(cè)，一般是管內(nèi)。②具有腐蝕性的物料應走管內(nèi)。③壓力高的物料走管內(nèi)。④溫度很高或很低的
2、物料走管內(nèi)，減少熱損失。第一部分傳熱基本知識⑤蒸汽一般走殼程，便于排液，傳熱系數(shù)也大。⑥粘度大的流體一般走殼程，便于提高流速。⑦給熱系數(shù)小的流體如氣體，應走殼程，易于提高速度。⑧流量小的流體走殼程，易改變流動狀態(tài)提高湍動程度。第一部分傳熱基本知識二、傳熱基本方程：第一部分傳熱基本知識1、GB151-1999標準的適用范圍（1）本標準適用于固定管板式、浮頭式、U形管式和填函式換熱器；（2）適用的參數(shù)為：DN≤2600mm，PN≤35MPa，且DN×PN≤1.75×104（mm·MPa）。（3）設計溫度范圍：按金屬材料允許的使用溫度確定。第二部分GB151-19
3、99（4）設計壓力低于0.1MPa及真空度低于0.02MPa的換熱器，可按JB/T4735及本標準的有關規(guī)定進行設計、制造、檢驗和驗收。第二部分GB151-19992、公稱直徑DN（1）卷制圓筒：以圓筒內(nèi)直徑作為換熱器的公稱直徑，一般為DN≥400mm，以100mm為進級檔，必要時可以50mm進檔；（2）鋼管制圓筒：以鋼管外徑（mm）作為換熱器的公稱直徑，一般為DN≤400mm的圓筒。3、換熱面積A（1）計算換熱面積：以換熱管外徑為基準，扣除伸入管板內(nèi)的換熱管長度后，計算得到的管束外表面積；對于U形管式換熱器，一般不包括U形彎管段的面積，m2。（2）公稱換熱
4、面積：經(jīng)圓整后的計算換熱面積，m2，尾數(shù)為0或5。（3）為滿足傳熱要求的換熱面積：第二部分GB151-19994、公稱長度LN以換熱管的長度（m）作為換熱器的公稱長度。換熱管為直管時，取直管長度；換熱管為U形管時，取U形管直管段的長度。第二部分GB151-19995、設計壓力、計算壓力和試驗壓力：設計壓力指設定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件，其值不得低于工作壓力。計算壓力指在相應設計溫度下，用以確定換熱器元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當液柱靜壓力小于5%設計壓力時，可忽略不計。試驗壓力指壓力試驗時，換熱器管、殼程頂
5、部的壓力。第二部分GB151-1999壓力試驗：液壓和氣壓試驗兩種，優(yōu)先選用前者。進行氣壓試驗時，取φ=1.0第二部分GB151-1999（1）當管程壓力低于殼程壓力時，壓力試驗時，按正常試壓就可以。試驗壓力的最低值按下述規(guī)定，試驗壓力的上限還應滿足應力校核的要求。內(nèi)壓換熱器的試驗壓力：第二部分GB151-1999（注：液壓時取1.25，氣壓時取1.15）說明：A、當換熱器銘牌上規(guī)定有最大允許工作壓力時，試驗壓力公式中應以該最大工作壓力代替設計壓力。B、立式換熱器臥置壓力試驗時，試驗壓力應計入試驗介質(zhì)的液柱靜壓力。C、當各元件所采用材料不同時，修正系數(shù)用各元
6、件的最小值。第二部分GB151-1999外壓和真空換熱器：壓力試驗前的應力校核壓力試驗前，應校核圓筒和封頭試壓時的應力強度是否足夠大。圓筒應力校核：橢圓形封頭應力校核：第二部分GB151-1999（2）而當管程壓力高于殼程壓力時，GB151規(guī)定：接頭試壓應按圖樣規(guī)定，或按供需雙方商定的方法進行。出現(xiàn)上述工況時，一般按如下處理方法：1）用0.9ΦReL的應力值計算殼程的試驗壓力，以盡量提高殼程試驗壓力使其達到管程試驗壓力，但此時必須注意殼程其它元件是否也能承受在此試驗壓力下的強度及密封性能。第二部分GB151-1999用上述辦法不能提高到規(guī)定的管程試驗壓力時，
7、可采取以下辦法：①若差距不大，可以考慮適當增加厚度；②如仍然相差甚遠，則只能以殼程允許的最大試驗壓力試壓，其后，再在殼程用氨滲透、鹵素滲透或氦滲透進行補充性試驗。2）對于可抽式管束，可先打管程高壓，用窺視鏡從管板背面檢查泄露情況。第二部分GB151-1999氣密性試驗(PT=p):當符合下述情況時，應在壓力試驗合格后作氣密性試驗，試驗壓力、試驗介質(zhì)和檢驗要求應在圖樣上注明。①介質(zhì)為易燃、易爆；②介質(zhì)的毒性程度為極度或高度危害；③對真空有較嚴格要求；④管、殼程介質(zhì)互漏會產(chǎn)生嚴重危害；⑤如有泄漏將危及容器的安全性（如襯里等）和正常操作者。第二部分GB151-19
8、996、設計溫度：是指換熱器在正常工作條件下，設定的
