傳熱與換熱器設(shè)計(jì)

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1、管殼式換熱器（GB151-1999）傳熱與換熱器設(shè)計(jì)一、傳熱的基本方式熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。第一部分傳熱基本知識(shí)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(gè)步驟：①熱流體將熱量傳遞給固體壁面一側(cè)(對(duì)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(dǎo))；③冷流體將熱量取走(對(duì)流傳熱)。從兩流體無相變熱量衡算式：可知：要想對(duì)換熱器進(jìn)行計(jì)算，需要知道4個(gè)溫度和2個(gè)流量。第一部分傳熱基本知識(shí)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(yīng)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(yīng)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(shí)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(yīng)走殼程，易于提高速度。⑧流量小的流體走殼程，易改變流動(dòng)狀態(tài)提高湍動(dòng)程度。第一部分傳熱基本知識(shí)二、傳熱基本方程：第一部分傳熱基本知識(shí)1、GB151-1999標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍（1）本標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)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(jìn)級(jí)檔，必要時(shí)可以50mm進(jìn)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(jì)算換熱面積：以換熱管外徑為基準(zhǔn)，扣除伸入管板內(nèi)的換熱管長度后，計(jì)算得到的管束外表面積；對(duì)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(jì)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(shí)，取直管長度；換熱管為U形管時(shí)，取U形管直管段的長度。第二部分GB151-19995、設(shè)計(jì)壓力、計(jì)算壓力和試驗(yàn)壓力：設(shè)計(jì)壓力指設(shè)定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不得低于工作壓力。計(jì)算壓力指在相應(yīng)設(shè)計(jì)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(dāng)液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。試驗(yàn)壓力指壓力試驗(yàn)時(shí)，換熱器管、殼程頂

5、部的壓力。第二部分GB151-1999壓力試驗(yàn)：液壓和氣壓試驗(yàn)兩種，優(yōu)先選用前者。進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)，取φ=1.0第二部分GB151-1999（1）當(dāng)管程壓力低于殼程壓力時(shí)，壓力試驗(yàn)時(shí)，按正常試壓就可以。試驗(yàn)壓力的最低值按下述規(guī)定，試驗(yàn)壓力的上限還應(yīng)滿足應(yīng)力校核的要求。內(nèi)壓換熱器的試驗(yàn)壓力：第二部分GB151-1999（注：液壓時(shí)取1.25，氣壓時(shí)取1.15）說明：A、當(dāng)換熱器銘牌上規(guī)定有最大允許工作壓力時(shí)，試驗(yàn)壓力公式中應(yīng)以該最大工作壓力代替設(shè)計(jì)壓力。B、立式換熱器臥置壓力試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力應(yīng)計(jì)入試驗(yàn)介質(zhì)的液柱靜壓力。C、當(dāng)各元件所采用材料不同時(shí)，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(yàn)前的應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)前，應(yīng)校核圓筒和封頭試壓時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度是否足夠大。圓筒應(yīng)力校核：橢圓形封頭應(yīng)力校核：第二部分GB151-1999（2）而當(dāng)管程壓力高于殼程壓力時(shí)，GB151規(guī)定：接頭試壓應(yīng)按圖樣規(guī)定，或按供需雙方商定的方法進(jìn)行。出現(xiàn)上述工況時(shí)，一般按如下處理方法：1）用0.9ΦReL的應(yīng)力值計(jì)算殼程的試驗(yàn)壓力，以盡量提高殼程試驗(yàn)壓力使其達(dá)到管程試驗(yàn)壓力，但此時(shí)必須注意殼程其它元件是否也能承受在此試驗(yàn)壓力下的強(qiáng)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(yàn)壓力時(shí)，

7、可采取以下辦法：①若差距不大，可以考慮適當(dāng)增加厚度；②如仍然相差甚遠(yuǎn)，則只能以殼程允許的最大試驗(yàn)壓力試壓，其后，再在殼程用氨滲透、鹵素滲透或氦滲透進(jìn)行補(bǔ)充性試驗(yàn)。2）對(duì)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(yàn)(PT=p):當(dāng)符合下述情況時(shí)，應(yīng)在壓力試驗(yàn)合格后作氣密性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力、試驗(yàn)介質(zhì)和檢驗(yàn)要求應(yīng)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(duì)真空有較嚴(yán)格要求；④管、殼程介質(zhì)互漏會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)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(shè)計(jì)溫度：是指換熱器在正常工作條件下，設(shè)定的