TEMA—E型管壳式换热器壳侧流路分析法的改进
非对称管壳式换热器结构分析及改进中的问题
非对称管壳式换热器结构分析及改进中的问题张守伟;于鸿洲【摘要】本文针对非对称管壳式换热器结构及改进中的问题展开研究,为扩大其应用范围和优化性能提供参考.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】2页(P93,95)【关键词】非对称;管壳式换热器;结构【作者】张守伟;于鸿洲【作者单位】山东旭洋机械集团股份有限公司,临沂 276000;山东旭洋机械集团股份有限公司,临沂 276000【正文语种】中文现阶段，固定管壳式换热器和非对称管壳式换热器的研究现状决定，针对非对称管壳式换热器结构进行分析和改进，建立在固定管壳式换热器基础上。
具体的，在对其管板内径、管板厚度、法兰外径、法兰螺栓圈直径和个数、垫片内外径、壳体厚度、换热管尺寸以及各结构材料、换热器设计中参考的压力和温度、操作中适用的压力和温度准确掌握的基础上，需建立温度场有限元模型和结构有限元模型。
换热器结构的温度分布受管程、壳程内流体的流动和传热的直接影响，但换热器壳程中存在的换热管束等结构形状并不规则，使流体的传热过程和流动形式变得更加复杂。
所以，通过有限差分析法对其相关数值进行模拟，具有可行性[1]。
在具体设计过程中，要有意识地结合换热器的实际运行状态，对其所处的温度场边界进行模拟，以此保证模拟结果的可信度。
通过温度场有限元模型和结构有限元模型两个三维有限元结构分析发现，在非对称管壳式换热器整体结构中，由于壳体和管板连接结构在换热器工作中几何变化幅度大而膨胀节位置厚度较小，在此类换热器下半截沟不存在换热管的情况下，应力相对较大；而在管板结构中，管板中心区域的应力最小，而随着测量位置与中心区域距离的不断扩大，应力也会随之减少。
换言之，在管板的上边缘和右下角的应力最大，在管板布管应力相对较大的位置，换热管的拉脱力也相对较大；反之，亦然[2]。
另外，通过应力校核线布置和第三轻度理论校核强度可以发现，强度校核是不通过的。
tema换热器分类
tema换热器分类一、换热器概述换热器（Heat Exchanger）是一种用于实现两个或多个介质之间热量传递的设备，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、医药等行业。
换热器能够提高能源利用率、降低能耗，对于节约能源和减少环境污染具有重要意义。
二、换热器分类1.按热媒介质分类根据热媒介质的不同，换热器可分为：（1）水水换热器：主要用于锅炉、热力系统等场合，实现水与水之间的热量传递。
（2）汽汽换热器：主要用于蒸汽之间的热量传递，如锅炉尾部烟道换热器。
（3）水汽换热器：主要用于水与蒸汽之间的热量传递，如汽轮机组的回热抽汽换热器。
2.按结构分类根据结构形式的不同，换热器可分为：（1）壳管式换热器：壳管式换热器由壳体和管束组成，热媒介质在管内流动，壳侧为冷凝或蒸发空间。
适用于高压、高温场合。
（2）板式换热器：板式换热器由一系列平行排列的金属板组成，板间夹层为热媒介质流动通道。
结构紧凑，占地面积小，适用于中低压、温度较低的场合。
（3）螺纹管换热器：螺纹管换热器采用特殊螺纹的管子组成，具有良好的传热性能和抗振性能。
适用于高压、高温场合。
3.按工作原理分类根据工作原理的不同，换热器可分为：（1）间壁式换热器：通过壁面分离热媒介质，实现热量传递。
如壳管式换热器、板式换热器等。
（2）沉浸式换热器：热媒介质直接浸泡在另一介质中，实现热量传递。
如沉浸式水冷器等。
（3）翅片式换热器：在热媒介质管道外表面设置翅片，增加换热面积，实现热量传递。
如空气预热器等。
三、各类换热器的特点与应用1.壳管式换热器：具有良好的热传导性能、较高的承压能力，适用于高压、高温场合。
应用于锅炉、热力系统、化工等领域。
2.板式换热器：结构紧凑，占地面积小，便于清洗和维修，适用于中低压、温度较低的场合。
应用于食品、制药、化妆品等行业。
3.螺纹管换热器：具有良好的传热性能和抗振性能，适用于高压、高温场合。
应用于石油、化工、冶金等领域。
4.沉浸式换热器：传热效果较好，适用于液液、气液等介质的热量传递。
TEMA(列管式换热器制造商协会标准)规格的管壳式换热器设计原则
TEMA规格的管壳式换热器设计原则——摘引自《PERRY’S CHEMICAL ENGINEER’S HANDBOOK 1999》设计中的一般考虑流程的选择在选择一台换热器中两种流体的流程时，会采用某些通则。
管程的流体的腐蚀性较强，或是较脏、压力较高。
壳程则会是高粘度流体或某种气体。
当管壳程流体中的某一种要用到合金结构时，碳钢壳体加合金质壳程元件比之壳程流体接触部件全用合金加碳钢管箱的方案要较为节省费用。
清晰管子的内部较之清洗其外部要更为容易。
假如两侧流体中有表压超过2068KPa(300 Psig)的,较为节约的结构形式是将高压流体安排在管侧。
对于给定的压降，壳侧的传热系数较管侧的要高。
换热器的停运最通常的原因是结垢、腐蚀和磨蚀。
建造规则“压力容器建造规则，第一册”也就是《ASME锅炉及压力容器规范Section VIII , Division 1》, 用作换热器的建造规则时提供了最低标准。
一般此标准的最新版每3年出版发行一次。
期间的修改以附录形式每半年出一次。
在美国和加拿大的很多地方，遵循ASME 规则上的要求是强制性的。
最初这一系列规范并不是为换热器制造所准备的。
但现在已添加了固定管板式换热器上管板与壳体间的焊接接头的有关规定，并且还包含了一个非强制性的有关管子－管板接头的附件。
目前ASME 正在研究有关换热器的其他规定。
列管式换热器制造商协会标准, 第6版., 1978 (通常引称为TEMA 标准*), 用作在除套管式换热器而外的所有管壳式换热器的应用中对ASME规则的补充和说明。
TEMA “R级”设计就是“用于石油及相关加工应用的一般性苛刻要求。
按本标准制造的设备是设计目的在于在此类应用中严苛的保养和维修条件下的安全性、持久性。
”TEMA “C级”设计是“用于商用及通用加工用途的一般性适度要求。
”而TEMA“B级”是“用于化学加工用途”*译者注：这已经不是最新版的，现在已经出到1999年第8版3种建造标准的机械设计要求都是一样的。
管壳式换热器故障分析及维修处理
管壳式换热器故障分析及维修处理发布时间：2023-02-21T04:59:57.673Z 来源：《福光技术》2023年2期作者：谢世川[导读] 固定管板式换热器采取的方式是焊接方式，其两端的管板和壳体相连接，壳体内部具有多并紧密的排管，其总体构造比较简单。
该换热器的壳测流动中具有折流板，管程为偶数倍且旁路小，此换热器内部的每个管子都可进行清洗，且总造价是较低的。
四川中蓝国塑新材料科技有限公司四川省泸州市 646300摘要：对于管壳式的换热器来说，其优势主要表现在结构紧凑和材料选择广泛等方面，可以说是在化工生产当中比较重要的一种换热设备。
就管壳式的换热器来说，其主要功能是将不同介质进行换热，将不同温位能量合理的利用，既满足工艺要求，又达到节约能耗的作用。
然而，由于介质的多样性，其物料杂质也是五花八门，腐蚀原因复杂多变，多种腐蚀机理共同作用，导致其腐蚀破坏，结垢导致换热效率低下，故障频发，检修频繁，都会影响其经济性。
因此，想要确保装置的顺利工作，运行经济高效，确保装置的长、满、优运行，那么处理好管壳式换热器出现的腐蚀和积垢问题，对材质进行合理升级，就是十分值得加强研究的。
关键词：管壳式换热器；故障分析；维修处理一、管壳式换热器的形式和构造1.1固定管板式换热器固定管板式换热器采取的方式是焊接方式，其两端的管板和壳体相连接，壳体内部具有多并紧密的排管，其总体构造比较简单。
该换热器的壳测流动中具有折流板，管程为偶数倍且旁路小，此换热器内部的每个管子都可进行清洗，且总造价是较低的。
1.2 U型管式换热器U型管换热器是将管子弯成U型，并且具有一个管板的换热器。
该换热器中管子两头是固定于同一管板。
其壳体和管子是不在一起的，管束之间不会产生热应力，热补偿性能很好，管程是比较长的双管程。
U型管换热器可以承受外界较大的压力，在工作过程中具有很快的流速和良好的传热性能，其使用范围基本是在高温高压条件下的。
1.3浮头式换热器浮头式换热器与固定管板式换热器有一定的区别，其管板并不是两端固定的，而是一端于管壳固定，另一端是可自由移的浮头。
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
管壳式换热器故障及维修处理研究
192 2015年17期管壳式换热器故障及维修处理研究杜文佳谢春伟延长石油集团股份有限公司安源化工有限公司，陕西榆林 719319摘要：在化工装置中管壳式换热器被广泛的应用，本文首先对管壳式换热器故障进行了详细分析，并在此基础上对管壳式换热器的维修处理进行了相关研究。
关键词：管壳式换热器；故障；维修处理中图分类号：TK172;TK124 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)17-0192-01在化工生产中，换热器是非常重要的一项换热设备，其中管壳式换热器以其紧凑的结构、较大的操作弹性以及较广的材料范围而在化工装置中得到广泛的使用。
因此，对管壳式换热器故障及其维修处理的分析研究势在必行。
1 管壳式换热器故障分析管壳式换热器的故障主要表现在两个方面：一是换热器泄漏；二是换热器的热交换效率降低。
产生换热器泄漏故障的原因主要是腐蚀而导致的管板或换热管穿孔，在温差应力作用下，管板与换热管涨接处产生裂纹。
产生热交换效率降低故障的原因主要是换热器结垢，一般来讲，绝大部分的换热器在运行过程中都存在结垢的现象，这些污垢会覆盖同流体接触的换热表面，而且由于污垢仅仅具有普通碳钢几十分之一的导热系数，所以污垢层的存在使换热器的热交换效率大大降低。
1.1 换热器泄漏故障原因分析换热器泄漏故障发生的原因有三个：一、密封垫片的损坏或者螺栓松动而导致换热器静密封面发生泄漏；二、介质的冲刷使换热器发生磨损，换热管遭到锈蚀或者积垢的腐蚀而出现穿孔现象，此外，外界机械式的清洗也会对换热管产生一定的损害，从而导致管束发生泄漏，管壳程介质出现互相窜动的现象。
三、换热管振动、温差应力、管板锈蚀以及腐蚀穿孔，往往会使换热管同管板胀焊处产生裂纹及砂眼，从而导致管板发生泄漏，管壳程介质出现互相窜动的现象。
1.2 热交换效率降低故障原因分析从管壳式换热器装置的生产工艺特点来分析，换热器热交换效率之所以降低，一是因为污垢使换热器发生了堵塞，二是因为在换热器中，介质的流速或者流程减小。
美国ASME与TEMA标准管板计算方法比较(一)
Ｓ ｔ Ａ一 ｉ １ ｅ ｉＡ ｅｉ ｃ ｎ Ｄ ． ｐ ｄ Ａ一１同时，ＯＡ ｏ ｖ Ａ ｎｘ ， ｐ ＣＤ Ｐ
（ 章） Ｃ 及欧共体标准（Ｐ Ｄｓｎ 一 ｌｓ ７ ＵＶ ｉ Ｐｔ Ｃｕ ｅｇ ａ ａｅ ｒ
１） ３也采用该方法。在 ２０ 年， ３ ０２ 这 个标准正式发
ｕ日 餐Ｓ
（） ２
布了 该计算方法， 这也是后来 ＡＭ Ｓ ｔｎ珊－ Ｓ Ｅ ｉ ｅｏ ｃ
式中，一无因次量， Ｃ 圆板周边支承系数；
Ｄ ． Ｈ 一２ 基础， ｉ１ ｖ 中Ｕ Ｘ １章的 ． 更为详细的 资料参见
ＦＯｗｉ ｒ ０） ． ｌ （０２ 发表的有关文章“ＣＶ ２０ ｓｅ ｅ ２ ＩＰＴ ２ ０
Ｖｎｏｖｒ １＂ ａｃｕｅ Ｒ ｖ 。 ｅ １
Ｆ Ｖ准规范
石油化工设计 Ｐｔｃｅ ｉ ｌ ｅ ｇ ｅｏｈｍｃ Ｄｓ ｒ ａ ｉ ｎ
２０ ，１ ） １ ２ ０４２（ ２ 一 ６ ４
编者按： 美国ＡＭ 和ＴＭ Ｓ Ｅ Ｅ Ａ标准是国际上最具影响力的两大压力容器标准， 其中都有关于换热器管板等的设计方法。该
两标准在国内 外石化、 化工装置设计中 得到日 益广泛的应用。为此了解、 比较该两标准的理论基础及其差异对做好 国际、 国内 压力容器设计都显得十分重要。
宽度计算得到（ＳＥ ＡＭ 中的管板的 孔桥带效率产 ’
是基于最小的孔桥宽度计算得到的， 因而该值较
题。Ｇｒ ｅ在 １ ９ ａｎ ｄ ｒ ９ 年时曾推荐过该值， ６ 并被欧洲 的 一些国家标准采纳（Ｓ５０Ｃ ＤＰ ， Ｂ５０， Ａ ）并运用了 Ｏ
近２ 年。经圆平板极限载荷分析的修正， ０ 对于简
ＴＭ 中， 最小值为０ ２三角形排管） 的 ＥＡ ．（ ４ 及
有关内 综合考虑了以 容， 下４ 条： １ 管板开孔部分简化为当量均质的平板， ） 有
换热器分类
换热器分类换热器种类繁多，若按其传热面的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其他型式换热器。
而管型换热器又可分为管壳式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器；板型换热器可分为板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器、螺旋板式换热器。
其他型式换热器是为了满足一种特殊要求而出现的换热器，如回转式换热器、热管换热器等。
管壳式换热器若按功能命名又可分为冷凝器、加热器、再沸器、蒸发器、过热器等。
以下介绍一些常用的几种换热器。
一、管壳式换热器它由许多管子组成管束，管束构成换热器的传热面。
此类换热器又称为列管式换热器。
换热器的管子固定在管板上，而管板又与外壳联接在一起。
为了增加流体在管外空间的流速，以改善换热器的传热情况，在筒体内间隔安装了许多折流板。
换热器的壳体和两侧管箱上开有流体的进出口，有时还在其上装设有检查孔，为安置仪表用的接口管、排液孔和排气孔等。
在换热器中，一种流体从一侧管箱(称为前管箱)流进管子里，经另一侧管箱(称为后管箱)流出(对奇数单管程换热器)，或绕过管箱，流回进口侧前管箱流出(对偶数单管程换热器)，这条路径称为管程。
另一种流体从筒体上的连接管进出换热器壳体，流经管束外，这条路径称为壳程。
图5-10所示即为二管程、单壳程，工程上称为1-2型换热器(1表示壳程数，2表示管程数)。
管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。
根据其不同的连接与固定方式又可分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式等。
1. 固定管板式换热器固定管板换热器的两端管板，采用焊接方法与壳体连接固定。
这种换热器结构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑。
由于两个管板被换热管互相支攫，与其他管壳式换热器相比，管板最薄，不仅造价低而且每根管子内侧都能进行清洗。
但壳侧清洗较难，不能进行机械清洗，所以宜用于不易结垢的流体。
当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开，从而发生介质泄漏。
TEMA(列管式换热器制造商协会标准)规格的管壳式换热器设计原则
TEMA规格的管壳式换热器设计原则——摘引自《PERRY’S CHEMICAL ENGINEER’S HANDBOOK 1999》设计中的一般考虑流程的选择在选择一台换热器中两种流体的流程时，会采用某些通则。
管程的流体的腐蚀性较强，或是较脏、压力较高。
壳程则会是高粘度流体或某种气体。
当管壳程流体中的某一种要用到合金结构时，碳钢壳体加合金质壳程元件比之壳程流体接触部件全用合金加碳钢管箱的方案要较为节省费用。
清晰管子的内部较之清洗其外部要更为容易。
假如两侧流体中有表压超过2068KPa(300 Psig)的,较为节约的结构形式是将高压流体安排在管侧。
对于给定的压降，壳侧的传热系数较管侧的要高。
换热器的停运最通常的原因是结垢、腐蚀和磨蚀。
建造规则“压力容器建造规则，第一册”也就是《ASME锅炉及压力容器规范Section VIII , Division 1》, 用作换热器的建造规则时提供了最低标准。
一般此标准的最新版每3年出版发行一次。
期间的修改以附录形式每半年出一次。
在美国和加拿大的很多地方，遵循ASME 规则上的要求是强制性的。
最初这一系列规范并不是为换热器制造所准备的。
但现在已添加了固定管板式换热器上管板与壳体间的焊接接头的有关规定，并且还包含了一个非强制性的有关管子－管板接头的附件。
目前ASME 正在研究有关换热器的其他规定。
列管式换热器制造商协会标准, 第6版., 1978 (通常引称为TEMA 标准*), 用作在除套管式换热器而外的所有管壳式换热器的应用中对ASME规则的补充和说明。
TEMA “R级”设计就是“用于石油及相关加工应用的一般性苛刻要求。
按本标准制造的设备是设计目的在于在此类应用中严苛的保养和维修条件下的安全性、持久性。
”TEMA “C级”设计是“用于商用及通用加工用途的一般性适度要求。
”而TEMA“B级”是“用于化学加工用途”*译者注：这已经不是最新版的，现在已经出到1999年第8版3种建造标准的机械设计要求都是一样的。
TEMA换热器设计
TEMA换热器设计换热器是广泛应用于化工、石油、冶金、食品等行业的一种设备，用于将热量从一个介质转移到另一个介质。
换热器的设计对于节约能源和提高生产效率至关重要。
在本文中，将讨论换热器的设计原理以及一些常见的设计方法。
换热器的设计原理基于热传导和对流传热的原理。
热传导是指热量通过介质内部的分子传递，而对流传热则是指介质之间的流动导致的热量传递。
在换热器中，热量的传递通常通过壁面的传导和对流传热来实现。
换热器的设计通常分为两个步骤：热量计算和换热器尺寸计算。
热量计算是确定需要传递的热量量，在换热器设计的初期时非常重要。
它通常基于介质的热力学性质和流量来计算。
例如，对于蒸汽换热器，需要考虑供入和出口蒸汽的温度和流量，以及冷却水的温度和流量。
通过计算这些参数，可以确定所需的热量传递。
换热器尺寸计算是确定换热器的几何尺寸和换热面积的步骤。
设计人员通常需要考虑一些参数，例如介质的热传导系数、压降以及换热器的可靠性。
换热器的几何形状和流道结构对于换热效率有着重要的影响。
一些常见的换热器结构包括管壳式换热器、板式换热器和管束式换热器。
在管壳式换热器中，热量通过内部的管束传递给外壳中的流体。
内部管束的形状和数量可以根据具体的设计要求进行选择。
与管壳式换热器相比，板式换热器通常具有更高的换热效率，并且占用的空间更小。
板式换热器由一系列平行的金属板组成，这些板上有一系列用于流体流动的通道。
热量通过板之间的金属板传递。
管束式换热器是由一系列平行的管束组成，热量通过管束壁面传递给外部流体。
在进行换热器设计时，常常需要考虑的一个重要因素是热效率。
热效率是指实际传递的热量与理论上可传递的最大热量之比。
提高热效率是设计中的一个重要目标，可以通过选择适当的换热器结构和优化流体流动路径来实现。
此外，在换热器的设计中，还需要考虑材料的选择和热交换导管的设计。
对于高温和高压环境，需要选择能够耐受这些条件的材料。
热交换导管的设计需要考虑管道的直径、长度和布局，以确保流体能够高效地传递热量。
TEMA管壳式换热器设计原则
TEMA规格的管壳式换热器设计原则——摘引自《PERRY’S CHEMICAL ENGINEER’S HANDBOOK 1999》设计中的一般考虑流程的选择在选择一台换热器中两种流体的流程时，会采用某些通则。
管程的流体的腐蚀性较强，或是较脏、压力较高。
壳程则会是高粘度流体或某种气体。
当管/壳程流体中的某一种要用到合金结构时，“碳钢壳体+合金管侧部件”比之“接触壳程流体部件全用合金+碳钢管箱”的方案要较为节省费用。
清洗管子的内部较之清洗其外部要更为容易。
假如两侧流体中有表压超过2068KPa(300 Psig)的,较为节约的结构形式是将高压流体安排在管侧。
对于给定的压降，壳侧的传热系数较管侧的要高。
换热器的停运最通常的原因是结垢、腐蚀和磨蚀。
建造规则“压力容器建造规则，第一册”也就是《ASME锅炉及压力容器规范Section VIII , Division 1》, 用作换热器的建造规则时提供了最低标准。
一般此标准的最新版每3年出版发行一次。
期间的修改以附录形式每半年出一次。
在美国和加拿大的很多地方，遵循ASME 规则上的要求是强制性的。
最初这一系列规范并不是准备用于换热器制造的。
但现在已包含了固定管板式换热器中管板与壳体间焊接接头的有关规定，并且还包含了一个非强制性的有关管子－管板接头的附件。
目前ASME 正在开发用于换热器的其他规则。
列管式换热器制造商协会标准, 第6版., 1978 (通常引称为TEMA 标准*), 用在除套管式换热器而外的所有管壳式换热器的应用中，对ASME规则的补充和说明。
TEMA “R级”设计就是“用于石油及相关加工应用的一般性苛刻要求。
按本标准制造的设备，设计目的在于在此类应用时严苛的保养和维修条件下的安全性、持久性。
”TEMA “C级”设计是“用于商用及通用加工用途的一般性适度要求。
”而TEMA“B级”是“用于化学加工用途”*译者注：这已经不是最新版的，现在已经出到1999年第8版3种建造标准的机械设计要求都是一样的。
美国换热器协会《电厂换热器标准》分析与讨论
美国换热器协会《电厂换热器标准》分析与讨论陈红生;应秉斌;巢孟科;李煜【摘要】介绍了美国换热器协会(HEI)《电厂换热器标准》的主要内容,对比其与GB 151和TEMA换热器标准的差异,并讨论了采用该标准进行核电厂换热器设计需注意的事项.%The detail requirements of Heat Exchange Institute(HEI) Standards for Power Plant Heat Exchangers (PPHX) were introduced and discussed in order that more designer would pay attention to the standard. The similarities and differences between PPHX, TEMA and GB 151 were compared. Moreover, some items to be noticed in PPHX were pointed out in nuclear power plant heat exchanger design.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2011(028)010【总页数】6页(P27-32)【关键词】美国换热器协会;电厂换热器标准;核电厂【作者】陈红生;应秉斌;巢孟科;李煜【作者单位】上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233【正文语种】中文【中图分类】TE965;T-650 引言美国换热器协会(HEI)成立于1933年，是知名的换热和真空设备标准的开发组织，目前共发布7份标准，见表 1。
《电厂换热器标准》(PPHX)［1］是其中之一，我国引进的三门和海阳AP1000核电项目的一些换热器就是采用该标准进行设计的。
3.换热器的设计计算
传热负荷生产上对物料加热(冷却)时所需提供(移除)的热量设Q —传热速率，W ；W1、W2 —热、冷流体的质量流率，kg/s ；Cp1、Cp2 —热、冷流体的比热，J/(kg·K)；T1、T2 —热流体的进、出口温度，℃；t1、t2 —冷流体的进、出口温度，℃；r —流体的汽化或冷凝潜热，kJ/kg 。
无相变：()1211p Q W C T T =−()2221p Q W C t t =−()21p Q W r C t t =+−⎡⎤⎣⎦有相变：()()12112221p p Q W C W C t t T T =−=−若忽略热损失，则热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量)()22112121212lnln t T t t t t T t t T −−Δ−Δ=−Δ−Δ()()12121122lnmt t T T t t T t T −−−Δ==−−温差修正曲线¾ψ＜1(Δtm ＜Δtm,逆)是由于复杂流动中同时存在并流和逆流；¾换热器设计时ψ值不应小于0.8，否则不经济；¾可改用多壳程来增大ψ，即将几台换热器串联使用。
Hextran使用最大的管长作为初始值进行计算，如果不满足管程压降和管速限制的话就会减少一个增加值再进行计算。
标准指定选择方法。
设计压力会TEMA类型：前管箱(A、B、C、N、D)TEMA类型：壳程(E,F,G,H,J,K,X)TEMA类型：后管箱或后端结构(L,M,N,P,S,T,U,W)翅片的设计（Fins 选项页）¾翅片效率：对于翅片管外膜传热系数的计算，以光管外表面为基准，其关系式如下：hf0—以光管外表面积为基准的翅片管外膜传热系数hf—翅片管表面膜传热系数At—翅片管的光管部分的面积Af—翅片管的翅片部分的面积A0—光管的外表面积Ω—翅片效率⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛Ω+=o f t f fo A A A h h。
管壳式换热器的一种新的性能设计优化思路
管壳式换热器的一种新的性能设计优化思路寇蔚;杨立;崔汉国;项威【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)017【摘要】结合国内生产企业实际,提出了管壳式换热器性能设计优化计算的一种新思路：（1）明确优化目标和变量,尽可能施加更为明确的约束条件;（2）根据管程流速的范围和换热管的内径,确定单程换热管数的取值范围;（3）按照采用的设计标准,确定壳体内径的取值范围;（4）最后根据壳径预估折流板间距,并按照一定策略迭代计算更新换热管长和折流板数。
该思路极大减小了设计优化计算量,并可得到满足各项热力性能指标的换热器结构参数的绝大部分方案,与以往先预估传热系数法和其它智能算法相比,更为简单、直接,需要的信息更少,而得到符合要求的解决方案变得更容易、全面。
%A kind of new strategy of optimization and design of shell - and - tube heat exchanger was applied in domestic heat exchanger manufacturers, which included： specify the optimization object and design variables, and exert more constraints such as the bundle structure parameters, standards, operation conditions, etc ; confine the tube number of the bundle with fluid velocity of tube side and inner diameter of tube ; confine the shell diameter with designated standard ; and confine the baffle distance and update baffle number and tube length with iteration calculations. The calculation amount can be reduced significantly and at the same time, most of the solutions meeting thethermal indices and discrete design parameters can be obtained with less information and fewer difficulties compared with traditional methods.【总页数】5页(P106-110)【作者】寇蔚;杨立;崔汉国;项威【作者单位】海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;湖北迪峰换热器有限公司,湖北大冶435100【正文语种】中文【中图分类】TK124【相关文献】1.一种新的消防设计方法--性能化消防设计 [J], 谭泽阳2.一种新的设计优化策略及其在翅片管式换热器性能设计中的应用 [J], 樊艮;寇蔚;王剑平3.一种新的二维光正交码的设计及性能分析 [J], 管成龙;朱杏华;李传起;张媛;周园园4.一种新的低功耗高性能绘图芯片GPU设计方案 [J], 武凤霞;阙恒;王渊峰5.一种新的P(n,k)多相码信号的设计及其脉压性能分析 [J], 徐红侠;郭凯;邓海棠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
管壳式换热器维修改造
管壳式换热器维修改造
汪大照
【期刊名称】《管道技术与设备》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】管壳式换热器维修改造,是炼化企业经常遇到的问题,也是压力容器设计和制造企业所涉及的重要领域.文中介绍了固定管板式换热器、U形管式换热器、引进设备的维修改造,重点介绍了浮头式换热器的维修改造,包括按原设计图纸要求进行更换、管板和换热管材质不同于原设计、浮头式改造成U形管式等方面.对炼化企业、压力容器设计和制造企业,具有较大的参考价值.
【总页数】2页(P58-59)
【作者】汪大照
【作者单位】陕西化建工程有限责任公司,陕西兴平713100
【正文语种】中文
【中图分类】TE8
【相关文献】
1.应切实加强农村中小学校舍维修改造资金监管—对某市农村中小学校舍维修改造资金管理使用的审计调查
2.西白杨沟坡面径流观测场维修改造成效与经验
3.航天军工企业零星维修改造工程综合性管理新模式
4.城市匝道桥梁病害维修改造方案及有限元仿真验算
5.高校维修改造项目合同管理研究
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管壳式换热器故障维修方法范本
管壳式换热器故障维修方法范本
管壳式换热器是一种常见的换热设备，它常用于化工、制药、食品等行业。
在使用过程中，可能会出现故障，以下是管壳式换热器故障维修方法的范本：
故障现象：管壳式换热器温度升高，换热效果差。
故障分析：可能是管道堵塞、管壳漏水、管道内壁结垢等原因导致。
维修方法：
1.清洗管道：关闭管道出口，打开管道进口，将清洗液注入管道中，通过压力将管道内的污物冲刷干净，再用清水将管道冲洗干净。
2.检查管壳密封：检查管壳上的密封圈是否完好，如有破损需要更换。
3.清理管道内壁结垢：使用专业的清洗剂和工具清理管道内壁结垢，注意保护管道内壁的表面。
4.更换损坏的部件：如发现管道内的部件损坏，需要及时更换。
5.检查冷却水流量：检查冷却水流量是否正常，如不正常需要调整。
6.定期维护：定期对管壳式换热器进行维护，清洗、检查、更换必要的部件，以确保设备的正常运行。
以上是管壳式换热器故障维修方法的范本，具体维修方法需要根据实际情况进行调整。
在维修过程中，需要注意安全，避免造成人身伤害和设备损坏。
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【 关键词】流路 分析 法 管壳式换 热器 ＨＴ ＲＩ
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一
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一
爨
管壳式换热器中带有折流板的管壳式换热器壳侧 结构复杂，由于在壳体内的介质不能全部覆盖管束，故 结构间存在的缝隙会产生漏流现象，致使旁流形成了多
管程数Ｍ
２ 上下
４ 田形
ｌ
围 ，见表２ ，３ ２ ８ 个流路分 率数据 中有３ ２ ６ 个数据 点落于 合理范围 中，说 明本流路分析法模 型合理。
表２ 管壳式换热器流路分率典型范围 （ ％）
很大，将新流路分率由第三步开始重新代入计算 ，至收
敛为止 。
错流 （ Ｂ ） 管束旁流 （ Ｃ ＋ Ｆ ）
壳侧热工设 计最为准确的方法。在原有流路 分析 法的基
础上 ，在公开研 究成果的基础之上 ，对流路 分析 法的未
定义： Ａ 流路为折流板管孔与换热管外壁间的间隙泄漏 流； Ｂ 流路为错流有效流路 ；ｃ 流路为管束外侧与壳体
内壁间隙旁路流 ； Ｅ 流 路为折流板 外缘与壳 体内壁 间隙 泄漏流 ； Ｆ 流路为壳侧分程隔板空 间穿流 流路 。
近，证明了本模型的准确性和通用性，进一步确定了模
型的适用性 。
二 、物理模型和求解
１ ． 模型选择
采 用Ｈ Ｔ Ｒ Ｉ 流路分析法的物理模型 。￣ Ｌ Ｔ ｉ ｎ ｋ ｅ ｒ 模 型具
图２ 流动模型简化管路压降图
将流动模型等效简化为管路压降图，如图２ 所示。
７ ０ ｗ¨ ｗ． ｅ Ｘ ． ｃ ｏ ｉ ｎ ２ ０ １ ７ ￣ 第４ 期
跏 Ｍ
祝＿ 咖 ＝
旃
造
Ｔ Ｅ Ｍ Ａ —Ｅ 型管壳式换热器壳侧流路 分析法的改进
天 津 津 滨石 化设 备有 限 公司 （ ３ ０ ０ ７ ０ ２ ） 赵 志 强
【 摘
要】 流路 分析法是 目前计算 管 壳式换 热 器
有更高的模拟准确度并更符合实际情况。在此取管壳式
换热 器非进 出 口段建立流 动模型 ，如 图１ 所示 。各流路
０ ． ０ ３ ｌ ７ ５ ０ ． ０ ３ ９ ７
２ ． 求解方法
一
管 心距ｎ ／ ｍ
整 套完 整的 可求 解流路 的分 析法 形成 了。可 如
切口率Ｂ （ ％） ２ ５ ２ ５ ２ ５ ． ９
下求解 ：
１ ）确定各结构参数 ，工艺参数和相关物性数 据。
质量流率／（ ｋ ｇ ／ ｓ ） 密度／（ ｋ ｇ ／ ｍ ）
粘 度／ Ｐ ａ ・ Ｓ
０ ． ５ ３ ６ １ ７ ７ ９ ． ２
４ ． ３ ｅ ． ３
８ ３ ＿ ３ ３ ９ ９ ４ ． １
７ ． ２ ｅ 一 ４
２ ７ ７ ． ８ ３ 】 ． ２ ９ ３
２ ． １ ９ ｅ ． ５
公 开参 数进行 相应 的处理 ，开 发 出一 种新 的流路 分析 法。通 过 大量 试算 和 分析对 比 ，验证 了本模 型 的合理 性 ，并 与ＨＴ Ｒ Ｉ 软件 计算结 果对比 ，得 到流路 分率和 压 降值偏差在 ±２ ０ ％以内，贴近度较 好 ，证明 了本模 型的
准确性和通 用性 ，进而确 定 了模型 的适 用性 。
壳体与折流板漏流 （ ） 管子与折流板漏流 （ Ａ）
３ ０ — ６ ５ １ ５ － ３ ５
６ － ２ １ ９ ￣ ２ ３
１ ０ ￣ ５ ０ ２ ０ ～ ８ Ｏ
６ ～ ４ ８ Ｏ １ ０
３ ． 模型验证
本文试算的三个案例壳体直径依次增大。案例ｌ 是 两管程上下布置，不涉及Ｆ 流路，流动状态为层流；案 例２ 是４ 管程左右布置；案例３ 是单管程，案例２ 和案例３
错流管排数Ｎ Ｃ Ｒ
折流板间距Ｌ ， ｍ
７
Ｏ ． ２
ｌ ６
０ ＿ ３
４ ３
２ ， ６ ５ ３
２ ）初设ｋ Ｘ ｏ 和Ｚ ０ 值，由流路分率求得各流路初 始流路分率 。 。
３ ）求得各流路流量ｗｉ ，并计算 各分路雷诺数尺 Ｐ 。 ４ ）求解新的ｋ ５ ）求得错流区和窗 口区压降 ，求得新的Ｘ 和ｚ 。 ６ ）按 新的 。 ，Ｘ 。 和ｚ 求得新 的流路分率 。 ７ ）将新流路 分率 与初始流路 分率 比较 ，如果差 的
＠ 通用 虮 麓
通用祝耱蒯造 ◎ ｌ
１ １ ｌ ｈ ｍ ｕ ／ ｉ ． 伽 Ｉ
箭头表 示流路 ，标 有各流路 符号 ，各流路 流 阻用 表
表１ 案例主要参数
■■■两 ■ ■＿
示 （ 沩Ａ ，Ｂ ，Ｃ，Ｅ ，Ｆ ）。错流分流、旁路分流和分
程隔板分流 （ Ｂ ，Ｃ ，Ｆ ）平行地横掠过折 流板间空间后
在窗口区汇合，然后在下一折流板空间重新分配为三路 流。折流板和换热管间漏流Ａ 与折流板和壳体间漏流
从前一折流板空间假设节点平行地流过折流板到 下一折 流 板空 间相对应的节点汇合 。在流通面积和流 阻的基础 上结 合述 建立的管路 模型 ，可求 出各流路分率值并获 得
压 降。
壳体内径Ｄ ｓ ， ｍ
０ － ３ ２
Ｏ ． ８
２ ． ４ ９
总管数Ⅳ Ｔ 管外径ｄ ｄ ｍ
孔 径 ／ ｍ
７ ８ Ｏ ＿ ０ １ ９
０ ． Ｏ １ ９ ２ ０ Ｄ ２ ５ ４
３ ６ ６ ０ ． ０ ２ ５
０ ． ０ ２ ５ ８ ０ ． ０ ３ ２
ｌ ７ ７ ９ ０ ， ０ ３ ２ ５ ４
个流路且各个流路彼此关联 ，对压 降和 传热造成一定的 影 响。本文基于原有流路分析 法 ， 结 合已有研究成果 ， 解决其未 公开问题 ，探 索出一套新 的可模拟Ｔ Ｅ ＭＡ —Ｅ
图１ 管壳式换热器流动模型
型管壳式换热器的流路分析法 解结果 与Ｈ Ｔ Ｒ Ｉ 模拟 非常接