换热器GB151
GB热交换器解读
热交换器管束级别精度提升（主要指钢制） ——Ⅰ、Ⅱ级管束精度均有不同程度的提高 ——与国际接轨，增强国际市场竞争力 ——管束精度主要影响：换热管与管板连接接头质 量；对壳程流体的无相变传热效率的影响（漏流量） ——NB/T47019.1~8《锅炉、热交换器用管订货技 术条件》 TEMA《列管式换热器制造商协会标准》用在除套管式 换热器以外的所有管壳式换热器中，是对ASME标准 的补充和说明
管板
6.5.1管孔直径允许偏差随换热管进行调整。 6.5.1.8当奥氏体不锈钢、双相不锈钢、钛、铜、镍、锆及其合金换热管 与管板采用强度胀接时，管板的管孔公称直径宜减小0.05~0.1mm。 8.4.1DN≤2600的热交换器管板不宜拼接（新增） 8.4.2a）对接接头应采用全焊透结构 8.4.3b）基层材料的待堆焊面和覆层材料加工后（管板钻孔前）的表面， 应按JB/T4730进行表面检测，Ⅰ级合格（不得有裂纹、成排气孔，符 合Ⅱ级缺陷显示） 8.4.4管板管孔偏差要求 a）允许有4%的管孔上偏差超出表中相应值的50%（0.15mm） b）抽查不小于60°管板中心角区域内的管孔，未达到a）要求时100%检 查。（100%检测为新增）
换热管与管板的连接
6.6.4内孔焊（新增） 适用于大口径换热管
其他
增加了热交换器传热计算的基本要求 修订了单管板设计计算，增加了双管板设 计计算 增加振动计算
GB/T151-2014《热交换器》是一个什 么样的标准，具有怎样的地位？
相关标准 GB150-2011《压力容器》
下列容器不在本标准的适用范围内： a） 设计压力低于 0.1MPa 且真空度低于0.02MPa 的容器； b） 《移动式压力容器安全监察规程》管辖的容器； c） 旋转或往复运动机械设备中自成整体或作为部件的受压器室 （如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）； d） 核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器； e） 直接火焰加热的容器； f） 内直径（对非圆形截面，指截面内边界的最大几何尺寸，如： 矩形为对角线，椭圆为长轴）小于 150mm 的容器； g） 搪玻璃容器和制冷空调行业中另有国家标准或行业标准的容 器。
GB151-1999换热器培训教材
(2)GB151-1999适用的材料
碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢、 铝及合金、铜及合金、钛及合金。
(3)美、日规范 a)直径 TEMA： DN≤100″（2540mm） JIS B 8249：DN≤1500mm b)压力 TEMA：PN≤3000 psi（20MPa） JIS B 8249: PN≤300kgf/cm2 （20.684MPa） c)直径和压力的乘积 TEMA：（PN×DN)≤105in×KPa （1.75×104 mm×MPa）
7．换热器型号表示法 [3.10]
pt LN Nt DN A Ⅰ 或Ⅱ ps d Ns
采用碳素钢、低合金钢冷拔钢管做换热管时， 其管束分为Ⅰ、Ⅱ两级； Ⅰ级管束——采用较高级、高级冷拔钢管； Ⅱ级管束——采用普通级冷拔钢管
管/壳程数，单壳程时只写 Nt LN-换热管公称长度（m），d-换热管外径（mm），当采用Al、 Cu、Ti换热管时，应在 LN/d 后面加材料符号，如 LN/dCu 公称换热面积（m2） 管/壳程设计压力（MPa），压力相等时只写
pt
公称直径（mm），对于釜式重沸器用分数表示，分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径 第一个字母代表前端管箱型式 第二个字母代表壳体型式 第三个字母代表后端结构形式
换热器主要部件的分类与代号
2.5 9 200 4I 例如：1. BEM 800 1.6 25
此型号表示：两端均为封头管箱、 4 管 程、单壳程固定管板式换热器，公称直径 为 800mm ，管程设计压力为 2.5MPa ，壳程 设 计 压 力 为 1.6MPa ， 公 称 换 热 面 积 为 200mm2，碳素钢较高级冷拔换热管外径为 25mm，管长为9m。
(2) 壳 程 试 验 压 力 低 于 管 程 试 验 压 力 [3.17][6.18.5] 此时，为检查换热管与管板的连接接 头的严密性，应对其试验方法和压力提 出详细要求。一般，壳程试验压力可按 以下几种方法考虑： a) 提高壳程试验压力，使其等于管程 试验压力，同时校核各相关元件在压力 试验下的应力，其应满足GB150要求。
GB151-1999《管壳式换热器》宣贯资料
三. GB151-1999《管壳式换热器》
3总则（参见GB150）
与GB150相同的内容略去，只介绍换热 器因有管、壳程而造成的特殊要求。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
注意 GB151《管壳式换热器》分类与GB150一样，是遵循“容 规”的规定，但因其是二腔容器（管程和壳程），故分类、 设计与制造应遵守下列规定： a) 二腔应分别按各腔的设计参数进行划类，并分别提相应 的设计、制造、检验与验收的要求； b) 换热器总类别,应以两腔中高的类别确定； c) 换热器的机械设计 按照管、壳程不同的类别分别进行设 计时，对同时受管、壳程介质作用的受压元件及用同一螺柱 连接的管、壳程法兰，应给予特别的考虑。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
超出适用参数范围的处理办法
超出GB151适用参数范围除可以按照 力分析法进行设计外，GB151还规定了可以 按照GB150用“验证性液压试验”和“用可 比的已投入使用的结构进行对比经验设计” 方法来进行设计，但这必须要由全国锅炉压 力容器标委会审定认可。
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二.国内换热器及相关标准概况
换热器用管材标准
1)GB/T1527《銅及铜合金拉制管》 2)GB/T3625《热交换器及冷凝器用钛及钛合金管》 3)GB/T3639-2009《冷拔或冷轧精密无缝钢管》（代替2000年版，10、20、16Mn可作换 热管，其外径允差可达到国外标准同类水平） 4)GB5310《高压锅炉用无缝钢管》［2008版冷拔（轧）无髙精度管，但其普通级外径精度 已达95版高级的要求］ 5)GB6479《化肥设备用高压无缝钢管》 6)GB/T6893《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》 7)GB/T8163《输送流体用无缝钢管》 8)GB/T8890《热交换器用铜合金无缝管》（无纯銅） 9)GB/T9948《石油裂化用无缝钢管》 10)GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》 11)GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》 12)GB/T××××《锅炉、热交换器用焊接奥氏体钢管》-报批中 13）GB/T××××《髙效换热器用特型管》（含：T型槽管、波纹管、内波外螺纹管、内 槽管）-报批中 14)JB/T××××《锅炉、热交换器用管订货技术条件》正在制订中
管壳式换热器 GB151讲义
管壳式换热器 GB151-1999一.适用范围 1.型式固定——P t 、P S 大，△t 小浮头、U 形——P t 大，△t 大*一般不用于MPa P D 5.2>，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。
结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式（径向双道） 2.参数41075.1,35,2600X PN DN MPa P mm D N N ≤⨯≤≤。
参数超出时参照执行。
D N :板卷按内径，管制按外径。
3.管束精度等级——仅对CS ，LAS 冷拔换热管Ⅰ级——采用较高级，高级精度（通常用于无相变和易产生振动的场合） Ⅱ级——采用普通级精度 （通常用于再沸，冷凝和无振动场合） 不同精度等级管束在换热器设计中涉及管板管孔，折流板管孔的加工公差。
GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。
4.不适用范围受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准（制冷、造纸等）P D ＜0.1MPa 或真空度＜0.02MPa+二．引用标准1.压力容器安全技术监察规程——监察范围，类别划分*等*按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。
*壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。
壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。
2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料及许用应力、各受压元件的结构和强度计算。
3.有关材料标准。
管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。
封头、法兰（容器法兰、管法兰）紧固件、垫片、膨胀节、支座等三．设计参数1.有关定义同GB1502.设计压力Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合（一侧为零或真空）。
管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1）自换热 2）Pt P s均较高，操作又能绝对保证同时升降压。
3．设计温度℃0℃以上，设计温度≥最高金属温度。
0℃以下，设计温度≤最低金属温度。
GB151-戴季煌要点
GB151《管壳式换热器》1 范围参数DN≤2600mm；≤2540（100〞）PN≤35 MPa；≤20.684（3000psi）p×D≤1.75×104；≤1.75×104（105）A.TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）.2 管壳式换热器类型2.1 固定管板换热器（图1）二端管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
图12.2 浮头式换热器（图2）一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的浮头管板（包括浮头盖、勾圈等）在管箱内自由浮动。
图22.3 U形管式换热器（图3）只有一块管板，换热管二端固定在同一块管板上，管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
2.4 填料函式换热器一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的管板在填料函内自由浮动。
图31）外填料函式换热器（图4）图4适用设备直径在DN700mm以下，且操作压力和操作温度也不宜过高，一般用于p≤2.0MPa场合。
2）单填料函式换热器（图5）在填料内侧密封处，管壳程介质间仍会产生串流现象，不适用管壳程介质不允许混合的场合。
3）双填料函式换热器（图6）该结构以内圈为主要密封，防止内、外漏，而以外圈以辅助密封，防止外漏，且内外密封圈之间设置泄漏引出管与低压放空总管相连。
该结构可用于有毒、易燃、易爆等介质。
2.5釜式重沸器（图7）釜式重沸器是一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端为U形管束或浮头管束，壳程为单（或双）斜锥具有蒸发空间的壳体，一般为管程介质加热壳程介质，故管程的温度和压力比壳体的高。
图5 图62.6双管板式换热器（图8）每一侧有二块管板，换热管的一端同时与二块管板连接。
图7 图8主要用于管程和壳程之间介质相混合后，将会产生严重后果。
但制造困难；设计要求高。
要考虑二块管板温度不同，产生不同热膨胀，从而管板的应力也不一样，易造成换热管与管板的连接失效。
1）防腐蚀：管程和壳程二介质相混合后会引起严重腐蚀。
GB151-1999换热器培训教材
7．换热器型号表示法 [3.10]
DN pt A LN Nt
ps
d Ns
Ⅰ或Ⅱ
采用碳素钢、低合金钢冷拔钢管做换热管时， 其管束分为Ⅰ、Ⅱ两级； Ⅰ级管束——采用较高级、高级冷拔钢管； Ⅱ级管束——采用普通级冷拔钢管
管/壳程数，单壳程时只写 Nt LN-换热管公称长度（m），d-换热管外径（mm），当采用Al、 Cu、Ti换热管时，应在 LN/d 后面加材料符号，如 LN/dCu
压力。
(1)同时受管、壳程压力作用的元件(主要 是管板)
a)真空换热器非真空侧应为两侧计算压力 之和。
b)非真空换热器应为管壳程计算压力中较 大值。
c)非真空换热器当管、壳程的压力较大 时，为减薄受压元件的厚度，可按压差 设计。按压差设计的换热器在工艺操作 系统中必须具有保证管、壳程同时升、 降压的切实措施，设计压差取值应不小 于实际操作时规定的升、降压过程中管、 壳程的最大压差及液压试验过程中管、 壳程的最大压差，同时应提出压力试验 时升、降压的具体要求（步进程序）。
4．不适用范围 [1.4]
(1)直接火焰加热的换热器及废热锅炉； (2)受核辐射的换热器； (3)要求作疲劳分析的换热器； (4)已有其他行业标准管辖的换热器。
5．公称长度 [3.8]
(1)换热管为直管时，取直管长度； (2)换热管为U形管时，取U形管的直管段 长度。
6．换热面积 [3.7]
1.6
25
此型号表示：两端均为封头管箱、4管 程、单壳程固定管板式换热器，公称直径 为800mm，管程设计压力为2.5MPa，壳程 设 计 压 力 为 1.6MPa ， 公 称 换 热 面 积 为 200mm2，碳素钢较高级冷拔换热管外径为 25mm，管长为9m。
GB151-2014 热交换器
温度高于或者等于其标准沸点的液体。
GB/T151-2014《热交换器》是一个什 么样的标准，具有怎样的地位？
相关标准 GB150-2011《压力容器》
——压力容器行业基础标准 ——给出了压力容器建造的通用要求，包括材料、设计、 制造检验与验收等内容
1、本标准适用的设计压力 1.1、钢制容器不大于35MPa。 1.2、 其他金属材料制容器按相应引用标准确定。 2、本标准适用的设计温度范围 2.1 设计温度范围：－269℃～900℃。 2.2 钢制容器不得超过按GB 150.2 中列入材料的允许使用温度范围。 2.3 其他金属材料制容器按本部分相应引用标准中列入的材料允许使用温度确定
换器管
换器管
8.3.2 管端清理长度： 焊接时：不小于换热管外径，且不小于25mm 胀接时：不小于强度胀接长度，且不得影响胀接质量 （不小于两倍管板厚度） 双管板时：按设计文件规定 8.3.3.3 U形管的弯制： U形管弯制后应逐根进行耐压试验，试验压力不得小于热交换器的耐压试验压 力（管、壳程试验压力的高值）（新增） 8.3.4换热管的拼接（换热管直管或直管段长度大于6000mm时允许拼接） b）最短直管段长不应小于300mm，且应大于管板厚度50mm以上。 f）对接接头100%射线检测，合格级别不低于Ⅲ级，检测技术等级不低于AB级。 （抽检10%，不合格加倍，再100%） g）对接后应逐根进行耐压试验，试验压力不得小于热交换器的耐压试验压力（管、 壳程试验压力的高值）（设计压力2倍液压试验）
换热管与管板的连接
6.6.4内孔焊（新增） 适用于大口径换热管
其他
增加了热交换器传热计算的基本要求 修订了单管板设计计算，增加了双管板设 计计算 增加振动计算
管壳式换热器 GB151讲义
管壳式换热器 GB151-1999一.适用范围1.型式固定——P t 、P S 大，△t 小 浮头、U 形——P t 大，△t 大一般不用于MPa P D 5.2>，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。
结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式（径向双道）2.参数41075.1,35,2600X PN DN MPa P mm D N N ≤⨯≤≤。
参数超出时参照执行。
D N :板卷按内径，管制按外径。
3.管束精度等级——仅对CS ，LAS 冷拔换热管Ⅰ级——采用较高级，高级精度（通常用于无相变和易产生振动的场合）Ⅱ级——采用普通级精度 （通常用于再沸，冷凝和无振动场合）不同精度等级管束在换热器设计中涉及管板管孔，折流板管孔的加工公差。
GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。
4.不适用范围受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准（制冷、造纸等）P D＜0.1MPa或真空度＜0.02MPa+二．引用标准1.压力容器安全技术监察规程——监察范围，类别划分*等按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。
壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。
壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。
2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料及许用应力、各受压元件的结构和强度计算。
3.有关材料标准。
管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。
封头、法兰（容器法兰、管法兰）紧固件、垫片、膨胀节、支座等三．设计参数1.有关定义同GB1502.设计压力Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合（一侧为零或真空）。
管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1）自换热 2）Pt P s均较高，操作又能绝对保证同时升降压。
3．设计温度℃0℃以上，设计温度≥最高金属温度。
0℃以下，设计温度≤最低金属温度。
GBT 151-2014 热交换器讲解
戴季煌
热交换器2015.01
第一部分GB151-2014
1.修改了标准名称，扩大了标准适用范围：
1.1提出了热交换器的通用要求，也就是适用于其他结构型式热交换器。并对安装、使用等提出要求。
1.2规定了其他结构型式的热交换器所依据的标准。
2.范围：
GB151-201X《热交换器》规定公称直径范围（DN≤4000mm，原为2600mm）、公称压力（PN≤35MPa）及压力和直径乘积范围（PN×DN≤2.7×104，原为1.75×104）。并且管板计算公式推导过程的许多简化假定不符合。也给制造带来困难。TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）。
管板、平盖可采用堆焊或爆炸复合结构，当管程压力不是真空状态时，平盖亦可采用衬层结构。
9.2.1堆焊结构
用堆焊制作的管板与平盖，其覆层与基层的结合是最好的，但堆焊的加工难度大，中间检验、最终检验及热处理的要求高，堆焊一般有手工堆焊和带极堆焊两种方法。
（1）管板堆焊结构：其覆层完全可计入管板的有效厚度（以许用应力比值折算），与换热管连接采用强度焊时，有充分的能力来承受换热管的轴向剪切载荷。
例约定项目中晶间腐蚀试验，若介质易产生晶间腐蚀，钢管的材料要求，在设计文件中必须明确要求钢管在出厂检验时必须通过晶间腐蚀检验。
3）无缝和有缝不锈钢换热管订货技术条件
在NB/T47019.5-2011规定了GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》和GB/T24593《锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管》用作换热管时的订货技术条件。
剪切强度≥210MPa
1级，结合率100%
剪切强度≥210MPa
3级，2010
《压力容器用爆炸焊接复合板 第2部分：镍—钢复合板》
GBT 151-2014 热交换器讲解
9.3.1铝及铝合金
（1）设计参数：p≤16MPa，含镁量大于或等于3%的铝和铝合金，-269℃≤t≤65℃，其他牌号的铝和铝合金，-269℃≤t≤200℃；
（2）在低温下，具有良好的塑性和韧性；
（3）有良好的成型及焊接性能；
（4）铝和空气中的氧迅速生成Al2O3薄膜，故在空气和许多化工介质中有着良好的耐蚀性。
0.05～0.5
0.5～1.5
＞1.5
6.3腐蚀裕量的考虑原则
6.3.1各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量。
6.3.2考虑两面腐蚀的元件：管板、浮头法兰、球冠形封头、分程隔板。
6.3.3考虑内表面腐蚀的元件：管箱平盖、凸形封头、管箱、壳体、容器法兰和管法兰的内径面上。
6.3.4管板和平盖上开槽时：当腐蚀裕量大于槽深时，要加上两者的差值。
（7）用于制造压力容器壳体时，应在退火状态下使用。
9.3.4镍和镍合金
（1）设计参数：p≤35MPa；
（2）有良好的低温性能，可用到-269℃；
（3）具有良好的耐腐蚀性能；
（4）具有良好的成型性能。
（5）用于制造压力容器受压元件时，应在退火或者固溶状态下使用。
9.3.5锆及锆合金
（1）设计参数：p≤35MPa；
5.设计参数
5.1压力
5.1.1压差设计
同时受管、壳程压力作用的元件，当能保证制造、开停工、及维修时都能达到按规定压差进行管、壳程同时升、降压和装有安全装置时，方可按元件承受的压差设计。
5.1.2真空设计
真空侧的设计压力，应按GB150的规定，当元件一侧受真空作用，另一侧受非真空作用时，其设计压力应为两侧设计压力之和，即为最苛刻的压力组合。
剪切强度≥140MPa
GB151-1999《管壳式换热器》宣贯
三. GB151-1999《管壳式换热器》
3总则（参见GB150）
与GB150相同的内容略去，只介绍换热 器因有管、壳程而造成的特殊要求。
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三. GB151-1999《管壳式换热器》
注意 GB151《管壳式换热器》分类与GB150一样，是遵循“容 规”的规定，但因其是二腔容器（管程和壳程），故分类、 设计与制造应遵守下列规定： a) 二腔应分别按各腔的设计参数进行划类，并分别提相应 的设计、制造、检验与验收的要求； b) 换热器总类别,应以两腔中高的类别确定； c) 换热器的机械设计 按照管、壳程不同的类别分别进行设 计时，对同时受管、壳程介质作用的受压元件及用同一螺柱 连接的管、壳程法兰，应给予特别的考虑。
6
二.国内换热器及相关标准概况
产品标准
1)GB151-1999《管壳式换热器》 2)JB/T4751《螺旋扳式换热器》 3)NB/T 47004-2009 (JB/T4752)《板式换热器》 4)NB/T 47005-2009 (JB/T4753)《板式蒸发装置》 5)NB/T 47006-2009 (JB/T4757)《铝制板翅式换热器》 6)JB/T4758《空冷式换热器》（即将出版，改行标） 7)HG/T2650《钢制管式换热器》（单套管换热器） 8)SH/T3119《石油化工钢制套管式换热器设计规范》（单、 多套管）
TEMA标准在其适用参数后面有如下说明： “规定这 些参数的目的是限定壳壁最厚约为3英尺寸（76mm）和双 头螺栓的直径最大为4英寸（102mm）”。 无论是TEMA还是GB151限制这些参数的目的是避免 因采用常规设计趋于保守，而造成过大的浪费；这就是说超 出这些参数范围，可采用更为精确更省材料的应力分析设计 方法来进行设计，但分析设计及其对材料、制造、检验的高 要求，使得如何确定使用常规与分析设计的界限成为很大的 难题，一般可用经济性杠杆作评判标准。
热交换器标准
热交换器热交换器第一部分GB151-20141. 修改了标准名称，扩大了标准适用范围：1.1提出了热交换器的通用要求，也就是适用于其他结构型式热交换器。
并对安装、使用等提出要求。
1.2规定了其他结构型式的热交换器所依据的标准。
2. 范围：GB151-201X《热交换器》规定公称直径范围（DN≤4000mm，原为2600mm）、公称压力（PN≤35MPa）及压力和直径乘积范围（PN×DN≤2.7×104，原为1.75×104）。
并且管板计算公式推导过程的许多简化假定不符合。
也给制造带来困难。
TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）。
3.术语和定义3.1公称直径DN3.1.1卷制、锻制、圆筒以圆筒内直径（mm）作为换热器的公称直径。
3.1.2钢管制圆筒以钢管外径（mm）作为换热器的公称直径。
3.2公称长度LN以换热管的长度（m）作为换热器的公称长度，换热管为直管时，取直管长度；换热管为U形管时，取U 形管的直管段长度。
3.3换热面积A3.3.1计算换热面积换热面积是以换热管外径为基准，以二管板内侧的换热管长度来计算换热面积，计算得到的管束外表面积（m2）；对于U形管换热器，一般不包括U形管弯管段的面积。
当需要把U形弯管部分计入换热面积时，则应使U形端的壳体进（出）口安装在U形管末端以外，以消除U形管末端流体停滞的换热损失。
3.3.2公称换热面积公称换热面积是将计算面积经圆整后的换热面积（m2），一般取整数。
4.工艺计算（新增加）4.1设计条件（用户或设计委托方应以正式书面形式向设计单位提出工艺设计条件），内容包含4.1.1操作数据：包括流量、气相分率、温度、压力、热负荷等；4.1.2物性数据：包括介质密度、比热、粘度、导热系数或介质组成等；4.1.3允许阻力降；4.1.4其他：包括操作弹性、工况、安装要求（几何参数、管口方位）等。
4.2选型应考虑的因素4.2.1合理选择热交换器型式及基本参数，满足传热、安全可靠性及能效要求；4.2.2考虑经济性，合理选材；4.2.3满足热交换器安装、操作、维修等要求。
GB151-戴季煌.
GB151《管壳式换热器》1 范围参数DN≤2600mm；≤2540（100〞）PN≤35 MPa；≤20.684（3000psi）p×D≤1.75×104；≤1.75×104（105）A.TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）.2 管壳式换热器类型2.1 固定管板换热器（图1）二端管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
图12.2 浮头式换热器（图2）一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的浮头管板（包括浮头盖、勾圈等）在管箱内自由浮动。
图22.3 U形管式换热器（图3）只有一块管板，换热管二端固定在同一块管板上，管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
2.4 填料函式换热器一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的管板在填料函内自由浮动。
图31）外填料函式换热器（图4）图4适用设备直径在DN700mm以下，且操作压力和操作温度也不宜过高，一般用于p≤2.0MPa场合。
2）单填料函式换热器（图5）在填料内侧密封处，管壳程介质间仍会产生串流现象，不适用管壳程介质不允许混合的场合。
3）双填料函式换热器（图6）该结构以内圈为主要密封，防止内、外漏，而以外圈以辅助密封，防止外漏，且内外密封圈之间设置泄漏引出管与低压放空总管相连。
该结构可用于有毒、易燃、易爆等介质。
2.5釜式重沸器（图7）釜式重沸器是一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端为U形管束或浮头管束，壳程为单（或双）斜锥具有蒸发空间的壳体，一般为管程介质加热壳程介质，故管程的温度和压力比壳体的高。
图5 图62.6双管板式换热器（图8）每一侧有二块管板，换热管的一端同时与二块管板连接。
图7 图8主要用于管程和壳程之间介质相混合后，将会产生严重后果。
但制造困难；设计要求高。
要考虑二块管板温度不同，产生不同热膨胀，从而管板的应力也不一样，易造成换热管与管板的连接失效。
1）防腐蚀：管程和壳程二介质相混合后会引起严重腐蚀。
GB151-1999讲义管壳式换热器
管壳式换热器 GB151-1999固定——P t 、P S 大，△t 小浮头、U 形——P t 大，△t 大*一般不用于MPa P D 5.2>，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。
结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式〔径向双道〕41075.1,35,2600X PN DN MPa P mm D N N ≤⨯≤≤。
参数超出时参照执行。
D N :板卷按内径，管制按外径。
——仅对CS ，LAS 冷拔换热管Ⅰ级——采用较高级，高级精度〔通常用于无相变和易产生振动的场合〕 Ⅱ级——采用普通级精度 〔通常用于再沸，冷凝和无振动场合〕不同精度等级管束在换热器设计中涉与管板管孔，折流板管孔的加工公差。
GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。
受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准〔制冷、造纸等〕P D+二．引用标准1.压力容器安全技术监察规程——监察X围，类别划分*等*按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。
*壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。
壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。
2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料与许用应力、各受压元件的结构和强度计算。
3.有关材料标准。
管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。
封头、法兰〔容器法兰、管法兰〕紧固件、垫片、膨胀节、支座等三．设计参数1.有关定义同GB1502.设计压力Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合〔一侧为零或真空〕。
管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1〕自换热 2〕Pt P s均较高，操作又能绝对保证同时升降压。
3．设计温度℃0℃以上，设计温度≥最高金属温度。
0℃以下，设计温度≤最低金属温度。
〔一般可参照HG20580《设计根底》〕材料允许使用温度）≯（元件表面温度算用最高部位温度，强度计壳程元件平均温度壳程元件厚度截面金属管程元件平均温度管程元件厚度截面金属⎭⎬⎫--t t ][][σσ()()固定管板式温差可不计环境温度壳材线胀系数温壳程筒体沿全长平均壁按附录Ｆ确定管材线胀系数换热管沿全长平均壁温⎪⎭⎪⎬⎫**-*-St αα 应力计算用* 对气-气或液-液可近似取管、壳程介质平均温度的平均值。
GB151-2014-热交换器
代替：GB151-1999《管壳式换热器》
发布：
2014年12月05日 实施： 2015年05月01日
GB/T151-2014《热交换器》是一个什 么样的标准，具有怎样的地位？
国家行政法规： 《特种设备安全监察条例》国务院2009 年549 号令
换器管
换器管
8.3.2 管端清理长度： 焊接时：不小于换热管外径，且不小于25mm 胀接时：不小于强度胀接长度，且不得影响胀接质量 （不小于两倍管板厚度） 双管板时：按设计文件规定 8.3.3.3 U形管的弯制： U形管弯制后应逐根进行耐压试验，试验压力不得小于热交换器的耐压试验压 力（管、壳程试验压力的高值）（新增） 8.3.4换热管的拼接（换热管直管或直管段长度大于6000mm时允许拼接） b）最短直管段长不应小于300mm，且应大于管板厚度50mm以上。 f）对接接头100%射线检测，合格级别不低于Ⅲ级，检测技术等级不低于AB级。 （抽检10%，不合格加倍，再100%） g）对接后应逐根进行耐压试验，试验压力不得小于热交换器的耐压试验压力（管、 壳程试验压力的高值）（设计压力2倍液压试验）
换热管与管板的连接
6.6.4内孔焊（新增） 适用于大口径换热管
其他
增加了热交换器传热计算的基本要求 修订了单管板设计计算，增加了双管板设 计计算 增加振动计算
管板
5.3.1锻件级别不得低于Ⅱ级 取消了 4.3.1.2管板本身具有凸肩并与圆筒对接连接时，应采用锻件 4.3.1.3厚度大于60mm的管板，宜采用锻件 5.3.2.1带凸肩的管板、内孔焊管板和管箱平盖采用轧制板材直接加工制 造时，碳素钢、低合金钢厚度方向性能级别不应低于GB/T5313中的 Z35级，并在设计文件上提出检验要求。 5.3.2.2复合板引入标准NB/T47002《压力容器用爆炸焊接复合板》 5.3.3衬层复合结构（新增）
GB151-1999换热器培训教材
pt
公称直径（mm），对于釜式重沸器用分数表示，分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径 第一个字母代表前端管箱型式 第二个字母代表壳体型式 第三个字母代表后端结构形式
换热器主要部件的分类与代号
2.5 9 200 4I 例如：1. BEM 800 1.6 25
此型号表示：两端均为封头管箱、 4 管 程、单壳程固定管板式换热器，公称直径 为 800mm ，管程设计压力为 2.5MPa ，壳程 设 计 压 力 为 1.6MPa ， 公 称 换 热 面 积 为 200mm2，碳素钢较高级冷拔换热管外径为 25mm，管长为9m。
2.最小厚度
应考虑最小厚度的元件有： （1）管程圆筒——按公称直径、材料和换 热器型式确定。[5.3.2] （2）壳程圆筒——按公称直径、材料和换 热器型式确定。[5.3.2] （3）分程隔板——按公称直径和材料确定。 [5.2.3.1]
（4）管板——按管板与换热管连接方式、 介质、换热管直径确定：[5.6.2] a)与换热管焊接时，应满足结构设计和 制造的要求，且不小于12mm； b)与换热管胀接时，按如下规定： 1)用于易燃、易爆以及有毒介质等场合， 不应小于换热管的外径(do)； 2)用于一般场合时，应符合如下要求： do≤25mm时, δ min≥0.75 do ； 25＜do＜50mm时, δ min≥0.70 do ； do≥50mm时, δ min≥0.60 do 。
7．换热器型号表示法 [3.10]
pt LN Nt DN A Ⅰ 或Ⅱ ps d Ns
采用碳素钢、低合金钢冷拔钢管做换热管时， 其管束分为Ⅰ、Ⅱ两级； Ⅰ级管束——采用较高级、高级冷拔钢管； Ⅱ级管束——采用普通级冷拔钢管
管/壳程数，单壳程时只写 Nt LN-换热管公称长度（m），d-换热管外径（mm），当采用Al、 Cu、Ti换热管时，应在 LN/d 后面加材料符号，如 LN/dCu 公称换热面积（m2） 管/壳程设计压力（MPa），压力相等时只写
GB151-戴季煌
GB151《管壳式换热器》1 范围参数DN≤2600mm；≤2540（100〞）PN≤35 MPa；≤20.684（3000psi）p×D≤1.75×104；≤1.75×104（105）A.TEMA控制壳体壁厚3〞（76mm）、双头螺柱最大直径为4〞（102mm）.2 管壳式换热器类型2.1 固定管板换热器（图1）二端管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
图12.2 浮头式换热器（图2）一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的浮头管板（包括浮头盖、勾圈等）在管箱内自由浮动。
图22.3 U形管式换热器（图3）只有一块管板，换热管二端固定在同一块管板上，管板与壳体固定连接（整体或夹持式）。
2.4 填料函式换热器一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端的管板在填料函内自由浮动。
图31）外填料函式换热器（图4）图4适用设备直径在DN700mm以下，且操作压力和操作温度也不宜过高，一般用于p≤2.0MPa场合。
2）单填料函式换热器（图5）在填料内侧密封处，管壳程介质间仍会产生串流现象，不适用管壳程介质不允许混合的场合。
3）双填料函式换热器（图6）该结构以内圈为主要密封，防止内、外漏，而以外圈以辅助密封，防止外漏，且内外密封圈之间设置泄漏引出管与低压放空总管相连。
该结构可用于有毒、易燃、易爆等介质。
2.5釜式重沸器（图7）釜式重沸器是一端管板与壳体固定连接（夹持式），另一端为U形管束或浮头管束，壳程为单（或双）斜锥具有蒸发空间的壳体，一般为管程介质加热壳程介质，故管程的温度和压力比壳体的高。
图5 图62.6双管板式换热器（图8）每一侧有二块管板，换热管的一端同时与二块管板连接。
图7 图8主要用于管程和壳程之间介质相混合后，将会产生严重后果。
但制造困难；设计要求高。
要考虑二块管板温度不同，产生不同热膨胀，从而管板的应力也不一样，易造成换热管与管板的连接失效。
1）防腐蚀：管程和壳程二介质相混合后会引起严重腐蚀。
GB151石油化工
本标准系根据国家质量技术监督局1993年“制修订标准项目计划”的安排对GBl51—1989进行修订。
本标准依据—è实施以来所取得的经验和国内管壳式换热器发展的需要，并参照近期国际同类标准进行了下列变动：1．修订了适用参数。
2．由于增加了铝、铜、钛换热管，故标准名称由《钢制管壳式换热器》改为《管壳式换热器》。
3．增加了以下内容：前言；引用标准；附录C标准的附录换热管用奥氏体不锈钢焊接钢管；附录D标准的附录有色金属设计数据；附录K提示的附录壳体与管束间的入口或出口面积的计算。
4．撤消了GB l51—1989中下列内容：附录A 膨胀节补充件；附录E 螺纹换热管参考件。
5．修改了平盖、U形管式换热器管板和浮头式换热器浮头法兰的计算公式，给出了孔桥宽度的计算式。
6．由于I、Ⅱ级换热器的差别只体现在管束上，将I、Ⅱ级换热器修订为I、Ⅱ级管束。
除了上述变动外，在各章节中还进行了相应的变动。
本标准从实施之日起，同时代替GBl51—1989。
本标准的附录A、附录B、附录C、附录D都是标准的附录。
本标准的附录E、附录F、附录G、附录H、附录J、附录K都是提示的附录。
本标准由全国压力容器标准化技术委员会提出，由全国压力容器标准化技术委员会换热设备分委员会归口。
本标准的起草单位和起草人：原机械部兰州石油机械研究所：朱巨贤、张延丰、马小珍；中国寰球化学工程公司：郑天孙；中石化洛阳石化工程公司：桑培清、李明伟；中石化北京石化工程公司：兰文清、李世玉；中石化兰州石油化工设计院：何勇才；中国五环化学工程公司：刘佑义；兰州石油化工机器厂：方祖赐、李晓阳；清华大学：黄克智、薛明德；天律大学：聂清德。
参加本标准编制的工作单位及人员有：中石化规划院：黄秀戎、寿比南、顾振铭、王为国、叶乾惠；中国通用石化机械工程总公司：张忠考；原劳动部职业安全卫生与锅炉压力容器监察局：侯明烈；原化学工业部建设协调司：梁之洵；原机械部兰州石油机械研究所：邹建东、陈晓洲。
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1、固定式管板换热器两相物流温度差大于60℃时应该设置膨胀节，两相物流温度不能超过120℃。
2、冷却器：板式传热效率高，传热面积大，但是使用温度在150以下，压力也较小，且压力降大，管式温度压力适用高
且投资费用少。
板翅式换热器适用于气体的冷却，但是对结垢严重的物料不适用。
3、加热器：对于有少量颗粒物料的加热，考虑用套管式或者螺旋板式。
4、换热面积：管外径与长度之积，U型管不包括U型部分。
5、命名方式：3字母（前盖+筒体+后盖代号）+DN+压力（管/壳）+换热面积+管长/管外径+管程/壳程数+管子类型（Ⅰ
或Ⅱ）
6、铝、铜（200℃）、钛（300℃）换热管的好处？？
7、在有分程隔板的情况下要注意其厚度是否满足要求。
最小：内径600→8（低）6（高），1200→10（低）8（高），2000
→14（低）10（高），大于10mm的分程隔板在连接处应该削减至10mm以下。
大直径必要时采用双层隔板。
8、400mm以下采用钢管制圆筒。
大于400的有最小厚度要求，固定式6（低、碳）逐次递增2（分级→
400~700~1000~1500~2000~2600），浮头U型式的比前固定式的每个都大2，3.5~4.5~6~8~10~12（高）（分级→400~500~700~1000~1500~2000~2600）
9、U型管弯曲半径大于2倍的换热管外径。
U型管弯曲段的最小半径为δ(1+d/4R)
10、对于胀接换热管管板，其最小厚度（不包括腐蚀余量）取决与换热管外径，条件苛刻（易燃、有毒等）环境大于d，
一般情况（0.75d→25，0.7→25~50，0.65→50~），对于焊接管板最小厚度大于12mm且满足设计）。
11、中心距大于1.25管外径，如20→26，分程隔板夹的为40mm。
16的为22，35
12、固定式、U型式换热管离管板边缘≥0.25d，且≥8mm，
13、壳程进出口管径大小应该尽量考虑到于壳程流通面积相当。
14、管板厚度设计涉及到其径向应力（中心处，布管区周边处，外缘处）、换热管的轴向应力和换热管的拉脱力，均应
满足要求。
两法兰中间夹压型管板不需要考虑其径向应力。
15、换热管与管板的连接包括：强度胀（密封性能和抗拉脱强度），贴胀（密封性能）、强度焊（密封性能和抗拉脱强度）、
密封焊（密封性能）。
换热管材料的硬度要小于管板材料的硬度。
16、折流板的间距一般大于圆筒内径的1/5，且大于50mm，19的管子最大跨距1500，25的为1850。
U型管的支撑A+B+C
不能超过直管的最大跨距。
卧式换热器、冷凝器和重沸器物料如果是汽液共存或者含固体物料则折流板的缺口应左右垂直布置，并在下方设排液口。
17、拉杆定距管在换热管大于19mm采用与管板焊接或者螺纹连接，14mm及以下采用与折流板点焊。
拉杆在DN400
的情况下，不能少于4根直径不能小于10mm，大于DN400时，增加根数或直径，且不同直径的拉杆定距管根数也不同，大而少，在同DN情况下保持总横截面不变。
定距管的直径小于换热管直径。
18、对于定距管在管板处的深度也有规定，其倒角为45度螺纹。
19、管程：当采用轴向入口或者流速达到3m/s时，要采用防冲档板。
这能说明轴向入口比径向入口差？？
20、壳程：无腐蚀无磨蚀单相流体其ρv2>2230时，设置防冲板或导流筒。
其他液体ρv2>740时，设置防冲板或导流筒。
腐蚀性气体、蒸汽及汽液混合物设置防冲板。
当壳程进口距离管板较远时，采用导流筒减少流体在壳程的停滞时间，增加换热管有效换热长度。