双管板换热器的设计与制造(2021)
双管板换热器的设计及制造要点_何玉伟
- 18 -论文广场石油和化工设备2013年第16卷表1 换热器技术参数双管板换热器的设计及制造要点何玉伟，李岩，王雷（中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125001）[摘 要] 对双管板换热器的设计及制造要点进行了介绍，对管板间距的计算及制造工艺的合理性进行了探讨，可供设计人员参考。
[关键词] 双管板换热器；结构；管束；设计；制造；要点作者简介：何玉伟（1969—），女，辽宁葫芦岛人，大学本科，工程师。
在中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司研究院长期从事压力容器设计制造工作。
换热器是一种实现物料间热量交换的设备。
随着换热器技术的提高，其在工业领域的应用范围越来越广。
在生产使用中为防止腐蚀和污染，同时为满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，通常采用双管板换热器。
本文提到的冷却器管程介质为四氯化钛，不易燃，但高毒，且渗透性强，设备一旦发生泄漏，与壳程的介质冷却水混合后分解放热，释放出有毒的腐蚀性烟气，具有较强腐蚀性，在设计上采用双管板结构，以延长换热器的寿命。
1 换热器技术参数及结构1.1 设备技术参数见表1。
名称壳程管程设计压力MPa 0.50.5设计温度℃50100工作压力MPa 0.40.4工作温度（进/出）℃30/3870/57程数12物料名称/特性冷却水（无毒）四氯化钛汽液混合体（中度危害）主要受压元件材料Q345R 0Cr18Ni9焊缝接头系数0.851.0管子与管板连接形式强度胀(内管板)强度胀+强度焊(外管板)换热面积（m 2）351.2 设备结构特点设备外形结构见图1。
冷却器壳体尺寸Dg600×8×3982mm ，材质Q345R 。
外侧管板尺寸φ740×45mm ，材质为16MnⅢ+堆焊304，内侧管图1 冷却器结构简图板尺寸φ616×45mm ，材质为16Mn Ⅲ，共有124根φ25×2.5×4000mm 换热管，材质为0Cr18Ni9。
双管板换热器的设计与制造
双管板换热器的设计与制造简介双管板换热器是一种广泛应用于化工、制药、石油、食品等行业的换热设备。
其主要作用是将一个流体的热量传递给另一个流体，从而达到加热、冷却、蒸发等处理目的。
相比于传统的管壳式换热器，双管板换热器具有体积小、传热效率高、维修方便等优点，因此被广泛应用。
本文将从双管板换热器的设计、制造和使用等方面进行介绍。
设计热传递计算双管板换热器的设计需要进行热传递计算，以确定板片的数量和表面积。
一般情况下，热传递计算需要考虑以下因素：•流体的温度、压力和流量•热传递系数•固体传热能力•换热器的体积和形状•板片的布局和数量•热负荷和热效率要求在进行热传递计算时，可以使用一些工具和软件来辅助计算。
例如，可以使用ANSYS FLUENT软件对流体和固体传热进行模拟和计算。
此外，还需要考虑流体和固体之间的传热方式，包括对流、辐射和传导等。
板片的设计板片的设计是双管板换热器中最重要的部分之一。
一般情况下，板片的设计需要考虑以下因素：•材料的选择：板片材料需要具有良好的耐腐蚀性和传热性能，常见的材料包括不锈钢、镍合金等。
•板片的形状和大小：板片的形状和大小需要根据换热器的具体应用来确定，一般情况下，板片的宽度在2-10mm之间，间距在2-10mm之间，板片总面积应当满足热传递计算的需求。
•板片的密度和布局：密度和布局的选择需要考虑到流体的流量和热负荷等因素，一般情况下，板片的间距和布局需要满足流体的流速和热传递计算的需求。
•板片的安装方式：板片的安装方式需要考虑到维修和清洗等因素，一般情况下，板片需要可以方便的拆卸和安装。
其他设计因素除了板片的设计之外，双管板换热器的设计还需要考虑以下因素：•进出口管道的设计：进出口管道需要满足流量和压力的要求，一般情况下，可以使用方形、圆形或矩形形状的进出口管道。
•头部和底部的设计：头部和底部需要满足与板片的对接要求和防泄漏要求，一般情况下，可以使用法兰连接、焊接或密封槽连接等方式。
双管板换热器的结构及制造工艺合理设计
双管板换热器的结构及制造工艺合理设计一、双管板换热器结构设计准备工作（一）结构初步规划对于一项双管板换热器而言，其结构主体上有4块管板，主要结构状态如下：首先是法兰式管程侧管板，有两块，其与管箱法兰之间的连接使用垫片以及螺柱，同时联通换热管、管道共同组成管程。
换热管与管程侧管板之间的连接可采用贴胀与强度焊联合方式，在介质选择上也适应于条件偏向苛刻程度的介质。
非法兰式的壳程侧管板与壳体之间的的连接让壳程更具完整性，在换热管与壳程侧管板之间的连接方式为强度胀接。
在结构中，壳程管板与换热管之间又可以构成两腔积液程，由此产生形态特殊的四腔结构。
（二）選材控制材料的选择关系到双管板换热器的使用稳定性以及安全性，因此选材是结构设计的关键。
在材料选择方面，首先应考虑介质特性，重点放在抗腐蚀方面，并根据用户需求加以调整，保障在压力以及操作温度方面不会对工艺性能产生不良影响。
换热管与管程侧管板之间的连接使用贴胀加强度焊型式，锻件级别为Ⅱ级。
由于换热管与壳程侧管板之间的连接属于强度胀接，因此要求管板质量高，故锻件级别为Ⅲ级。
同时，鉴于管板材料在硬度值方面要与双管板换热器约在HB20-30之间，从理论上来说不锈钢管板与换热管之间的硬度应属于同一水平，但在实际硬度测量中发现，硬度变化能够通过材料供应以及材料选择实现。
在具体设计制造环节中，设计人员同样需要对换热管与管板管孔之间的间隙严格把关，利用“特殊紧配合”原则减少管板材料与换热管之间由于硬度差带来的不良影响。
需要注意的是，换热管HBW硬度要求应在评定实验中明确指出。
二、结构设计要点（一）布管操作以某实际设计为例，换热管外径19mm用户将布管间距设置为23.75mm，将排列方式要求为转角正三角形，因此理论上来说孔桥宽度只能够为4.75mm，在制造中胀接环节操作具有一定难度。
按照双管板换热器传统经验结合相关企业自行加工制造能力，可将换热管与管板之间的胀接设定为液袋柔性胀接，其作用原理如下：当液体压力不断上升过程中，换热管受到压力后会出现变形，并且随着压力的增大变形程度也会加大（此变形属于弹性变形），之后在达到塑性变形程度时会被挤压至管板孔壁部位。
双管板换热器
双管板换热器简介双管板换热器是一种常见的换热设备，它适用于多种工业领域，能够高效地实现热量传递。
本文将介绍双管板换热器的原理、结构以及应用领域，以便读者对其有一个全面的了解。
原理双管板换热器利用两根平行的管道，一根为流体介质A的进管，另一根为流体介质B的进管。
两个管道之间通过一系列的平行板片隔开，使介质A和介质B之间产生对流与传热。
其中，流体介质A在进管中流向换热器，通过热交换与流体介质B直接进行换热，然后流向出管；而流体介质B则相反。
在传热的过程中，介质A和介质B的热量通过板片直接传导，实现了高效的传热效果。
双管板换热器可以根据需要进行多种形式的设计，包括平行流、逆流和交叉流等，以满足不同的工艺要求。
结构双管板换热器的结构主要由以下几个组成部分构成：1.壳体：壳体是双管板换热器的外壳，用于容纳管道和板片。
它通常由金属材料制成，具有良好的密封性和耐腐蚀性。
2.进管和出管：进管和出管是介质A和介质B的进出口，通过它们进入和离开换热器。
3.板片：板片是双管板换热器中最重要的组成部分。
它们位于进管和出管之间，负责实现介质A和介质B之间的传热。
板片通常是波形的，以增加接触面积和热交换效率。
4.密封圈：密封圈用于保持板片的密封性，防止介质A和介质B之间的交叉污染。
它通常由橡胶或其他可靠的密封材料制成。
应用领域双管板换热器广泛应用于各种工业领域，包括化工、制药、食品加工等。
其主要应用如下：1.蒸汽冷凝器：双管板换热器可以将蒸汽中的热量传递给冷却介质，实现蒸汽的冷凝。
2.热水供暖系统：双管板换热器可以将燃气锅炉产生的热水传递给供暖系统，提供舒适的室内温度。
3.热交换站：双管板换热器可以用于热网中的热交换站，将供热水与回收水进行热交换，以提高热能利用效率。
4.化工生产：双管板换热器可以在化工生产过程中实现不同介质之间的传热，以满足工艺要求。
5.污水处理：双管板换热器可以将废水中的热量传递给清水，提高能源利用效率。
双管板换热器的设计与制造
双管板换热器的设计与制造1.概述换热器是在不同温度物料之间进行热量传递的设备，其主要作用是维持或改变物料的工作温度和相态，满足工艺操作要求，提高过程能量利用效率进行余热回收。
在换热器设备中，管壳式换热器应用最为广泛。
在实际操作中换热器的换热管和管板连接处最容易发生泄漏，从而使壳程物料和管程物料有少许混合，而且这种泄漏目前还没有有效的方法完全防止。
在有些场合，某些泄漏是允许的，但在以下的场合，这些泄漏是不允许的：1）产生严重的腐蚀；2）使一方物料产生严重的污染；3）产生燃烧和爆炸；4）产生固溶化，形成设备的污垢；5）使催化剂中毒，降低或消除催化剂的性能；6）限制另一程的反应；7）使产品不纯。
在这些场合，我们通常采用双管板换热器，以减小泄漏，能有效防止两种物料混合，从而杜绝上述事故的发生。
所谓双管板换热器就是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的换热器。
双管板换热器的结构一般有两种。
一种为固定管板式换热器，一台换热器共有四块管板。
这种换热器的壳程及管程中两种介质的流动方向为逆流，其传热系数较高，传热效果较好。
另一种为U 型管式换热器，一台换热器共有两块管板。
这种换热器有一半管束管内外介质的流动方向为并流，另一半管束管内外介质的流动方向为逆流，因此其传热系数较低。
由于此再沸器的管、壳程的操作参数比较高，前期设计制造的再沸器使用后一个月左右就泄漏，无法使用，严重影响生产。
为此从设计、试验、制造多方面进行了改进。
2.设计鉴于该再沸器的高参数，及双管板换热器结构的特殊性，在设计时，换热管与管板的连接则是换热器安全运行的关键。
在换热器的内管板处，两侧均与换热管连接，必须采用强度账接的形式，而此处又是密封壳程和固定换热管的部位，该处强度账接的质量将直接影响整个设备的使用，尤其是在较高的操作条件下。
胀接是靠管子的塑性变形和管板的弹性变形来达到密封和紧固的一种机械连接方法。
对于换热管的账接通常有两种，液压胀和机械胀。
双管板换热器设计制造中应注意的问题
定 位支 撑连 接 的双 管 板 ， 中 以整 体式 双 管 板 较 其 为 常 用 。多数 整 体 式 双 管 板 实 为 两 管 板 焊 接
而 成 。 图 １为 焊 接整 体 式 双管 板 与 管箱 、 体 和 壳 换 热 管 的连接 示 意 图 ， 管箱 法 兰 用 螺栓 连 接 的 与 管板 为外 管板 ； 与壳 体 连接 的管板 为 内管板 Ｉ 夕 管 板 与 内管 板焊 接 为 一体 ， 热管 同时 穿 过 两块 管 换
冲 区 ， 效 防止 了因换 热管 接头 泄漏 引起 管 、 程 有 壳
因为管 头 泄 漏 引起 的 管 、 程 介 质 串混 … ， 年 壳 近
广 泛应 用 于多 晶硅 项 目中的诸 多换 热 场 合 ， 在 但
具体 的设 备设计 和 制造 中仍 有几 点容 易被忽 视 的 重要 问题 ， 若处 理 不 当将会 使 设 备 的制 造难 度 加
的 可靠 性 。是 否可在 设计 过程 或设 备使 用 过程 中
采取 一定 的措施 减小 此应 力 。 ３ 制造 中应 注意 的 问题
双管 板 换热 器 的制造 工艺 仍处 于尝 试 和讨论 中， 各制 造厂 可 能 都 有 自己的 思路 与方 法 。但 笔
者认 为双 管板 换 热器 的组 焊顺 序可 能没 有大 的 随 意性 ， 且有 几 个 问题 必 须 引起 重视 。 ３ １ 共识 性 问题 ．
双管 板换 热 器 的 管板 结 构 一 般 分 为 ３种 ： 整 体 式双 管板 、 由哈 夫短 接 连 接 而 成 的 双管 板 和 由
双 管板 换热 器 的设 计 比较 成 熟 ， 基 本 形 成 且 固定标 准 ， 其 中仍 有 值得 重视 和商榷 的地方 。 但
双管板换热器的设计及制造
图 ３ 变形 示 意图
１ 外侧 管板 ． ２ 内侧管 板 ．
之问距 。穿入全部换 热管后 ，以外侧管 板面 为基 准 ，调 整换热 管伸 出管 板面 的长 度为 ２～３ ｍ。双 管板与换 热 ａ ｒ 管连接的顺 序为 ，先胀接 内侧 管板与换 热管 ，后焊接 外
（）管子伸 出管板 面长 度 为确 保焊 接 的可 靠性 ， ２ 避免水压试验 时部分连接接头 泄漏 ， 选择 了如 图 ２ 故 所 示的结构。管子伸出管板 面 的长 度为 ２ ｍ ａ ｒ 。这 种结构 既 可使管板与管 子焊缝高度增 加 ，又不会熔 化管头 ，从 而 增加了连接接头的强度及密封性能，保持管端 圆整无缺。
体 ， 图样压力进行水压及 气密性试验 。最后 对管程进 按
行气 压试验 。
压胀 。对于碳素钢及其合金钢保持管板 与管子之 间一定
的硬度差是改善胀接质量的重要途径 之一 ，通常将 硬度
四、建议
１ ）严 格控 制可能影 响双 管板 同心度 、平行度 、扭
差控制在 ３０ Ｒ ０Ｈ Ｃ左右。对 于奥 氏体 不锈钢 ，虽然 因材
穿。
受设备的机 械载荷 与热载荷 。承载能力主要取 决于双 管
板问距 。并且对 固定式双管板进 行壳程水压 试验时 ，内
侧管板 与换热管连接处可 能存 在泄漏 ，故在确 定双管板
问距时必须考虑观察 、检漏所需要 的最小空 问。综合考
虑 ，隔离腔 问距为 ５ ｒ ０ ｍ。 ａ
２
（）管束 与 壳体 组 装 在 壳体 内组装 拉 杆 、折 流 ２
Ｇ Ｍ 通 用 螽ｉ ｎｌ Ｉ 霾
２７ ７ …３ ０￣ ２ ０ 期 ７
Ｗ Ｗ ｔｘ ｎｔ Ｗ ．ｙ ．ｅ ｊ
双管板换热器的制造工艺
双管板换热器的制造工艺我对这双管板换热器的制造工艺啊，那可算是有不少的了解。
这双管板换热器，可不像那些普通的东西，制造起来讲究可多着呢。
我就先从材料说起吧。
这材料的选择就像选媳妇一样，得精挑细选。
你看啊，那钢材得是质量上乘的，表面得光滑得像那刚磨好的镜子似的，不能有一点瑕疵。
我去那材料库看的时候，那管板的材料堆在那儿，每一块都泛着那种金属特有的冷光，就好像在说“我可是很厉害的，选我准没错”。
管板的厚度也有讲究，太薄了可不行，就像纸糊的一样，根本经不住里面那些流体的折腾。
然后就是切割工艺。
那切割师傅站在切割机旁边，眼睛瞪得大大的，就像两颗铜铃，紧紧盯着那材料。
手里拿着操控杆，就跟拿着个魔法棒似的。
机器“嗡嗡”一响，那火花就像过年放的烟花一样四处飞溅。
这切割的尺寸可不能有一点偏差啊，差个一毫米，那这双管板换热器可能就废了。
我就跟那师傅说：“师傅啊，您可得仔细着点儿，这就跟绣花似的，一针绣歪了，这花可就不好看了。
”师傅就咧着嘴笑着说：“放心吧，我心里有数。
”再说说焊接。
焊接那就是把各个部件连起来的关键工序。
那焊接工人啊，戴着个大面罩，只露出两只眼睛，眼睛里透着一股专注的劲儿。
焊接的时候，那焊条就像个小火龙一样，在管板之间穿梭。
焊接的地方得均匀，不能这儿厚那儿薄的。
我在旁边看着的时候，那热浪一波一波地向我扑来，就像要把我烤熟了似的。
我就问那工人：“这热得慌吧？”工人就说：“习惯了，这要是不热啊，这活儿就干不好喽。
”还有那钻孔。
钻孔的时候啊，那钻头就像个小钻头兵一样，朝着管板进军。
每个孔的位置都得精确，就像棋盘上的棋子，得各就各位。
那负责钻孔的小伙子，额头上豆大的汗珠不停地往下掉，他也顾不上擦，就盯着那钻头，生怕出一点差错。
我就在旁边给他递个毛巾，说：“小伙子，擦擦汗，别累坏了。
”小伙子就接过毛巾，胡乱擦了一把，又接着干。
这双管板换热器的制造工艺啊，每一步都像是一场战斗，每个工人都是战场上的勇士，一点一点把这个复杂的东西制造出来。
双管板换热器制造难点的探讨
双管板换热器制造难点的探讨1.前言实际操作中，双管板换热器一般用于以下两种场合：一种是绝对防止管壳程间介质混串的场合，例如，对壳程为水、管程为氯气或氯化物的换热器，若壳程中的水与管程中的氯气或氯化物接触，就会产生具有强腐蚀性的盐酸或次氯酸，对管程材料造成严重的腐蚀，采用双管板结构，能有效防止两种介质混合，从而杜绝上述事故的发生；另一种是管壳程间介质压差很大的场合，此时通常在内外管板之间的空腔中加入一种介质，以减小管壳程间介质的压差。
近年来国内的化工企业使用双管板换热器的数量不断增加。
本人先后参与制定了换热管为不锈钢、Monel、铜等材质的双管板换热器的制造工艺，本文以不锈钢换热管的双管板换热器为例论述双管板换热器的制造难点及我公司的解决方案。
2.双管板结构双管板换热器从结构上与其他换热器的区别是：管壳程之间有短节，发生泄漏时很快会被发现。
它的制造难度仅在内管板与换热管的强度胀接，必须100﹪成功。
如果胀接不成功，则漏点很难找到，这是压力容器制造厂公认的难点，也是双管板换热器制造最大的风险。
双管板换热器的基本结构见下图。
位于换热管的端部有1块管板，称为外侧管板，兼作设备法兰，分别与换热管及管箱法兰相连接。
在距换热管端部比较近的位置还有1块管板，称为内侧管板，分别与换热管及壳程相连接。
外侧管板与内侧管板之间有一定的距离，用短节相连，组成不承受压力的隔离腔。
双管板结构的特征是，两块管板把管程与壳程的介质完全分隔开。
每块外侧管板的背面均有和隔离腔相连通的位置对称的两个排泄管。
外侧管板1和内侧管板1组成第一组双管板，外侧管板2和内侧管板2组成第二组双管板。
内管板与换热管采用强度胀接，外侧管板与换热管采用贴胀+密封焊。
双管板换热器的耐压试验及泄漏试验，首先进行壳程的耐压试验，从隔离腔的空间检查管子与内侧管板的连接质量。
壳程液压试验合格后，组焊隔离腔的短节使之成为密闭的腔体，按耐压试验合格后进行泄漏试验。
分别在隔离腔下方的2个管安装透明的U形管检验工装，U形管内加水，保持一定的水平液位。
双管板换热器的设计和制造 2
则壳程的设计压力 PS 为 :
ps
=
1105～111
×P [2 ] SW
管程的工作压力 Ptw 是与其相连的管道中的压力 。在此设计中 (见图 1) ,管板 1 管程一侧直接与大
气相连 ,即 : Pt w = 0
故此时的管程设计压力为 : pt = 0 ,则 : pd = ps
管板计算厚度 :
[3]
1 工艺参数
所谓双管板换热器就是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的 换热器见图 1 。
图 1 双管板换热器
收稿日期 :2006 - 06 - 02 作者简介 :王桂红 (1974 —) ,女 ,河北玉田人 ,讲师 ,硕士 。
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Ptw :管程工作压力 ,MPa ; q :换热管与管板连接的拉脱力 ,MPa ; [ q ] :许用拉脱力 ,MPa ;
δ1 :管板计算厚度 ,mm ;δt :换热管管壁厚度 ,mm ;μ:管板强度削弱系数 ,一般取 μ= 014 ;
σt :换热管轴向应力 ,MPa ;σr :换热管径向应力 ,MPa ;
,即 σmax
=
σ s
,则
:
l间距 ,mm ;
σs :换热管材料的屈服限 ,MPa ; E :换热管材料的弹性模数 ,MPa ;
J :换热管截面的轴惯性矩 ,mm4 ; d :换热管外径 ,mm ;
f
:换热管挠度
,mm ; f
=
Db 2
al ( tl - t0 ) - as ( ts - t0 )
双管板换热器的设计和制造
２ ３ 壳程 管板 与换热管的 强度胀 ．
ａ壳 程管 板与 换热 管 的强度 胀应 采用 液压 胀 。 ． 液 压胀 可靠 性好 ， 热 管 不 易 产 生 过胀 ， 接 的部 换 胀 位 不产 生窜 动 ， 热管 与管 板 的连接 处在 整个 长度 换
Ａ ＝ ×７ ｃ× ｄｏ× Ｚ
为安全起见， Ｌ实际取值应按计算值再放大
式 中 ： 为换热 管数 量 ；０为换热 管外 径 ， ｚ ｄ ｍ； 为
１％ 左 右。一 般 情 况 下 ， 取 值 在 ２ ０ ｍ ～ ２ Ｌ ０ｍ
３ ０ ｍ。 ０ ｒ ａ
两壳程管板 内侧的间距 ， ｍ。 由此可见 ， 双管板换热器的换热面积对于换热 管整体 长度 的利 用率较低 ， 设计 时应 予注意 。
板， 由此形成了 ３ 个程 ， 即壳程、 管程和壳程管板与 管 程管板 之 间形 成 的聚液程 。计算 管板厚 度时 ， 应
考 虑 ３个 程 的工况 ， 不 同工 况进行 计算 。下 面以 按 双 管板 固定管板 换热 器为例 ， 简述管 板强度 计算 中
的参数确定原则 。
ａ管程 管板 的设计参 数 。 ．
竟程管板 聚液亮 譬程管拔
图 １ 双 管板 固定管板换 热器
壳程管板 聚液壳 管程管板
图 ２ 双 管板 Ｕ 形 管 式换 热 器
介质 的流 动 方 向 为 逆 流 ， 热 系 数 较 高 。Ｕ 形 管 传
定 的硬 度 差 ， 般 管 板 比换 热 管 硬 度 高 ＨＢ ０～ 一 ２
压试验等 ， 出了双管板换热器在设计计算和制造方面应注意的问题 ， 指 供设计人 员参考。 关键词 ： 热 器 ； 管板 ； 换 双 计算 ； 构 ； 造 结 制
双管板换热器制造工艺的探讨
双管板换热器 一般使用在两种 介质条件 比较苛刻 ， 一 旦发生泄漏 ， 可能会 对整套 装置产生致 命腐蚀 或者有爆 炸危险 的场合 ， 其 作用不是 消除泄漏 ， 而是 防止壳程 （ 或 管程 ） 漏出的流体混进 管程 （ 或 壳程 ） ， 即双 管板问 的隔离腔把管程与壳程介 质完全分隔开ｎ 。近年 来 ， 无锡某换热 器公 司接 到了多个双管板换 热器 的制造合 同， 此种换热 器结构复杂 ， 制 造工艺 相对较 困难 ， 管 板加工 和强度胀接是 制造工艺 中的难 点。该公 司根 据此类换 热器 的结 构特点 ， 并且结合 多年来换 热器制造 的实践 经 验， 对换热器 内管板的胀接质量控制制定 了严格 的工艺措施。 １ ． 设计参数和 制造 难点 壳程简 体尺寸为 Ｄ Ｎ ６ ０ ０ ｍ ｍ， 换热器管 长度为 ４ ５ ０ ０ ｍ ｍ， 换热管规格 为 ３ ８×２ ． ５ ｍｍ， 设计制造简 图如 图 ｌ 所 示。
［ 摘 要］ 双 管板换热 器用于介质条件要 求 比较 苛刻的环境 ， 此种换 热器结构复 杂 ， 制造工 艺相 对较 困难 。本文针对其 结构特殊 ， 管 板加 工以及强度胀接 质量难 于控 制等特 点， 结合某公 司 多年换 热器制造的 实践 经验 ， 以某台再循环塔底 冷却器为例 ， 详 细介绍 了其 采 用的工艺方案及制造要点 。 ［ 关键词 ］ 换 热器 双管板 结构 强度胀接 制造 工艺
填谷 ” 的双赢策 略。对 于工厂而言 充分利用低 谷电量 进行生产 是非常 必要 的， 对 于有条 件的企业 鼓励低谷 期间用 电， 这样可 以节省 大量 的用 电成本， 实 际工作 中， 我们 也发现很 多工厂 白天线路 负荷很小， 夜间线路 负荷很大， 这样就大大节省 了企业 的生产成本， 经济 的杠杆作用 明显 。 ４ ． 加强工厂电力计量管理 企业需 要加强 对 电力 计量 的管 理， 有两层 含义， 其 一就是加 强管理 可 以避免 因为计量 问题而 给企业 经营带来 的隐 患， 对运行 的重 电能 计量装 置施 行质量跟踪 、 状态监测 、 抽样检定 、 动态管理， 定期 对在用计 量装置 进行测试 数据分 析， 避免计量 装置失 准运行， 提 高在用 电能计量 装置 的准确性 ； 其二 就是根据 电能计量 的结果 制定相关 长效 机制， 比如 说 同样 的办公室或 者车间用 电量 的 比较， 比如说 空调 、 照 明电量的 比较 等等， 通 过这些 电量可 以看 出设 备的使用情况， 进 而制定 出相 关措施， 减 少不必要 的电能损耗 或者使用， 降低企业产品 的成本 。
双管板换热器设计、计算和制造工艺
与第二种流体接触后 ， 会改变催化剂性能或与
催 化剂 起化 学反 应 。
１ ４ 产 品不 纯 ．
ｌ
…
｛ Ｉ ｌ Ｉ － ： － ｌ － ＿ ￣－ －－ ４ … ～ ｒｉ ＿ ‘ －－ －－
ｌ
…
Ｉ
ｌ Ｉ｝
．
； ＃ 。 ｛ … …＃ ＝
Ｉ
—
ｒ１ ｌ
混合时， 将会 产 生严重 后果 ， 管板换 热器 主要在 下 双
列 情况 下采 用 。
１ １ 防腐 性 ．
§ Ｉ ｌ １ ｌ ｌ Ｉ ． Ｉ ｊ １ ｌ ｌ ｌ ． １ ｌ Ｉ －一 Ｉ Ｉ Ｉ 目 。— ’ ｌ Ｉ ｌ ｉ ’ Ｉ — ｌ ｌ ｌ ｌ ） Ｌ
般 采用强 度焊加 贴 胀 ， 工 作 条件 苛 刻 可 采 用 强 度 若
焊 加强度 胀 。 ３ ２ 双 管板换 热器 材料 选用 设计 ．
设 计 时应 注 意管 板 与 管子 须 有 一定 的硬 度 差 ，
一
般管板 比换 热 管 硬 度 高 ＨＢ ０ ３ ， 两 者 硬 度 ２￣ ０ 当
摘 要
分析说明了双管板换热器在结构设计、 强度计算 、 材料选择和制造、 胀管方法 、 水压试验等方面
应 注意 的 问题 。
关键词 ： 换热器 双管板
结构设计 强度计算
胀管方法
１ 双 管板换热器的概述
双管板换 热器一般有两种型式 ： 普通型双管板 和整块式双管板。在实际应用 中， 采用普通型双管 板较为普遍 ， 而整块式 管板加工复杂 ， 以很少使 所
（６ １Ｍｎ锻件 ） 则选 用 强 度 等级 较 高 的 材 料 作 换 热 ，
管 （０ １ ＃无缝 钢管 ） 。
双板管式换热器原理
双板管式换热器的工作原理是通过利用两种流体在管束中流动时的热交换来实现换热。
具体来说，一种流体在管束内流动，称为管程流体；另一种流体在管束外流动，称为
壳程流体。
当两种流体在管束中流动时，由于温差的存在，会发生热交换，从而实现
换热的目的[[5]]。
这种结构设计的核心在于采用双管板结构设计，使管程和壳程分别
采用各自的管板进行连接，从而打破了传统列管式换热器管程和壳程共用一个连接管
板的结构[[3]]。
双管板换热器的独特之处在于其能够有效防止两种物料混合，从而杜绝可能引起重大
事故的产生。
设计时，管板与管子之间需要有一定的硬度差，以确保两者在使用过程
中不会因为硬度差异过大而导致泄漏或混合[[4]]。
此外，双管板换热器还具有作为渗
漏监测点的功能，可以防止物料和换热媒介双向交叉污染，提高了换热器的卫生安全
等级[[2]]。
在实际操作中，双管板换热器通常是在一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定
间隙的两块管板，这样的设计有助于减小管壳程间介质的压差，适用于绝对防止管壳
程间介质混串的场合，或管壳程间介质压差很大的场合[[7]][[11]]。
这种结构不仅提高
了热交换效率，还大大降低了交叉污染的风险，是现代工业中应用广泛的一种高效、
安全的换热器类型。
双管板换热器的设计及应用
双管板换热器的设计及应用张屹（中石化南京工程有限公司， 江苏 南京 211100）[摘 要] 本文以多晶硅项目中的一台再沸器为例，以TEMA标准为依据，详细介绍了固定管板式双管板换热器的设计计算过程，并对其结构、选料、焊接及水压试验等方面进行了分析，总结了双管板换热器适用的场合以及设计中需要注意的问题。
[关键词] 双管板；换热管；胀接；设计；应用作者简介：张屹（1983—），女，江苏南京人，2005年毕业于南京航空航天大学，本科，高级工程师。
现在主要从事压力容器设备设计与研究工作。
图1 再沸器结构简图换热器是在不同温度介质之间进行热量传递的设备，又称热交换器。
在石油化工、炼油、核工业、食品及其它许多工业生产中，换热器是其主要的生产设备，得到广泛应用。
然而，在生产过程中，换热器经常发生泄漏现象，泄漏往往发生在换热管管头与管板的连接处，导致管壳程物料混合，不仅影响产品质量，严重的还会对环境造成污染。
目前，还未找到十分理想的方法完全阻止泄漏，在有些产品的生产中，少量的物料混合并不对最后的产品质量造成一定影响，但在有些场合下，管壳程的介质是不允许发生混合的，如目前化工工业中的多晶硅项目，由于工艺介质SiCHl3、SiH 2Cl 2、SiCl 4等遇水会产生反应，产生强腐蚀性有毒气体，不仅对环境造成危害，严重时将会引起重大化工事故[1]。
在这种场合，可以选择双管板换热器，该换热器的特性可以有效防止泄漏发生。
1 双管板换热器的结构双管板换热器，顾名思义，就是在管箱侧设有两片管板，两片管板间有一定距离，形成积液腔，当发生泄漏时，管程介质不会直接漏到壳程里去，而只会漏到这个积液腔里。
目前，双管板换热器的类型主要有两种，分别为固定管板式和U 型管式。
这两种形式各有利弊，固定管板式换热器可以使管壳程介质完全形成对流，充分接触，能量传递效果好，但是管束无法抽出，不能清洗，长期使用磨损较快；U 型管式换热器由于其介质流动方向导致换热效果不理想，但相比于固定管板式换热器，它只有一侧管箱，管板片数少，泄漏点相应也少，密封性更好，且U 型管束可以抽出清洗。
双管板换热器的设计与制造探讨
宴乏妻j ；篓凰，双管板换热器的设计与制造探讨曲斌(沈阳仪表科学研究院，辽宁沈阳110043)c}商要]换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可缺少的工艺设备之一。
本文探讨了双管板换热器的设计与制造问题。
鹾键词]双管板；设计；制造换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可缺少的工艺设备之一，因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视。
面|f 缶着资源日益枯竭的难题，如何提高设备的使用效率已成为—个迫切的问题。
目前，管壳式换热设备在化工生产中仍占据主要地位，尤其在高温或有腐蚀性介质的作业中更能显出优势。
但多数管壳式换热器达不到制冷要求的现状，因此本文选择双管板换热器为研究对象。
1换热器的分类工业生产中使用的换热器型式很多，而且仍在不断发展。
按使用目的不同，换热器可分为加热器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
由于使用的条件和工作的环境不同，换热器又有各种各样的型式和结构。
按传热原理和实现热交换的方法，换热器可分为间壁式、混合式和蓄热式3类，其中以间壁式换热器应用最为普遍。
问壁式换热器种类很多，如夹套式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器、板式换热器、板翅式换热器和列管式换热器，列管式换热器又D H 做管壳式换热器，是目前应用最广泛的一种换热器。
2双管板换热器及其特点简介双管板换热器是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有～定间隙的两块管板的换热器。
在工业应用中，主要在两种环境下采用双管板换热器。
其一是要求百分百防止管壳程间介质混串的场合，这时通常会加排液倒淋装置在内外管板之间的空腔上，使得管壳程介质切实被内外两层管板隔离，方便日常观测和排放内管板的泄露。
其二是在管壳程间介质压差很大的场合，为了喇氏管壳程间介质的压差，—般采取在内外管板之间的空腔中加入某种介质。
目前，单管板换热器最常见，但其在使用中经常出现一些问题，比如垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，管板上的管口泄漏，以及焊接裂纹等、单管板换热器管板上的管日泄漏大部分出现在焊接收弧处一焊接收弧时气体未放干净，有砂跟。
分离式双管板列管换热器的设计与制造
１ ９ ８ ・
工 程 科 技
分离式双管板列管换热器 的设 计与制造
王艳武 白 光
（ 中化 吉林长 山化工有限公 司， 吉林 前郭 １ ３ １ １ ０ ９ ）
摘 要： 本文对双 管板换热器的设计和制造情 况进行 了论述 ， 在设计 方面主要介绍 了结构设计、 材料选择以及管板 强度 的计 算方 法； 在制造方面主要介 绍了管板加工、 折流板加 工、 胀接 以及水压实验 。同时指 出了在换热器的设计与制造过程 中应注意的问题 ， 以供参考 。 关键词： 双管板； 双管板换热 器； 设计 ； 制造； 胀接
双管板结构具有可迅速检测 出管壳程任意一 端介 质是否发生 聚液程。 计算管板厚度的时候 ， 应考虑 ３个程的工况 ， 按实际工况计 了泄露 、 完全分割管 壳程介质并使其无法相互 串通 的优点 ， 目前 受 算 。 到 了介质危害性很 高 、 管壳程介质必须分割开的用户的欢迎。由于 ３双管板换热器 的制造 ３ ． １管 板 加 工 双管板 的结 构 比较独特 ， 在设 计和制造过程中难度较大 ， 也需要 一 定 的技巧 。 有鉴于此 ， 必须要对 双管板换热器的结构设计 、 材料选择 为 了保证 管孑 Ｌ 的垂直度 、 直径 以及 管 口间距 ， 加工管板孔 的时 以及制造检验等各个环节进行严格控制 ， 尽可能提高设计制造的质 候最好采用数控钻床。钻孑 Ｌ 时应尽可能降低切削和退刀的速度 ， 管 量 和水平 ， 使双管板换热器达到相应的使 用要求 。 孔 的表面粗糙度 ￣ ＞Ｒ ａ ６ ． ３ ，同时还应 留有一定的铰孔余 量 ．通常为 １ 双 管板 换 热 器 的 结构 ０ ． ０ １ ｍ ｍ。为 了消除管孔上的纵 向划痕 ， 钻孔之后还应对管板进行铰 通常情况下 ， 可将双管板换热器分为固定管板式换热器 和 Ｕ型 孔 ， 从 而将管 口的表面粗糙度保持在 Ｒ ａ ３ ． ２或之上 。 完成铰孔之后 ， 管式换热器 。 固定管板式换热器共包括四块管板 ， 这种换热器的管 、 应按 图样规定的要求调整管孔公 差 ， 使用止规和通规对 每块管板 的 严禁管孔 内 壳程介质呈逆流方 向流动 ， 具有较高 的传热系数 ， 也能获得 较好 的 管孔进行仔细的检测 。当管板有强度胀或贴胀要求时 ， 传热效果 。而一台 ｕ型管式换热器只有两块管板 ， 从 内外介质的流 存在纵 向条痕或贯通 的螺旋形 。 ３ ． ２ 折 流板 加 工 动方 向来说 ， 这种换热器管可分为一半管束为并流 ， 另 一半 管束为 逆流等两种 ， 这也是其传热系数较低的主要原 因。虽然就传热系数 使用 电焊将管板与折流板固定 好同时还要标 记好 方位 ， 以管板 而言 ， Ｕ型管式换热器 比固定管板式换 热器低 ， 但其管板只有两块 ， 孑 Ｌ 为导向钻折流板管孔 。最好使钻孔方 向与穿管方 向一致 ， 这样可 因此泄露点也少 。同时 ， 在壳程水压试验之后也易于烘干。因此 ， 如 为穿管提供便利。 清除掉折流板正 、 反两面的管孔上的毛刺 ， 而且还 果换热面积不大 、 壳管程具有较大的温差或需要经常性 的对壳程介 要仔 细倒角 ， 以防换热管外表面在穿管时遭受损伤。 质进行清理并管束表面 ， 可选择使用 Ｕ型管式换热器 。 ３ ． ３强度胀 ２双管板换热器 的设计 液压胀具有可靠性强 的特点 ，换热管产生过胀的可能性小 ， 胀 ２ ． １换 热 器 的 结 构设 计 接的部位也 比较稳定 ， 同时在整个长 度上管板与换热管连接处的应 固定管板式换热器作为加热器或冷却器 的时候 ， 壳程 的介质应 力分布 比较均匀 。因此换热管与壳程管板的强度胀 应采用液压胀 。 为水蒸 汽或水 ， 这样 除了可 以避 免设 置聚液壳之外 ， 在壳程水压试 另外 ， 通常应在胀管前进行胀接评定试验 ， 这样可 以保证胀接 的质 验之后还可 以减 少烘干的环节。 聚液壳在实现 Ｕ型管式换热器双管 量 。 板之 间的彼此连接 中发挥着重要作用 。 在管板间距 的调整并使管板 ３ ． ４水压试验和气密性试验 之 间保持相互平行等方面 ， 聚液壳也发挥着重要作用。 同时 ， 还可以 般来说 ， 在 双 管 板 换 热 器 的压 力 试 验 中 应 按 相 应 的 步 骤 来 进 使 用其 对相邻两管板之间泄漏 出的气ｆ 液） 体进行封 闭 ， 以避免有 毒 行 。 在壳程水压试验 的过程中应按照设计图样规定的压力试验值来 气（ 液） 体外溢。 可将放空 口和放净 口设置于聚液壳 的最高和最低处 ， 进行 ，可通过 聚液腔 的空间检查内侧壳程管板与换热 管的连接质 以便于渗漏气ｆ 液） 体 的及时导出。如果壳 、 管程之间有很大 的温差 ， 量。 水压试验合 格后 ， 还要按要求的压力试验值进行气密性试验 ， 并 为了有效 的降低换热管与管板连接处的应力 ， 应尽可能的降低短节 将透 明的 Ｕ形管检验工装分别安装在 聚液腔下方的 ２个排泄孔处 ， 的壁厚 ， 如有必要或情况允许 的时候还可增加一个膨胀节。 同时为 了保持水平液位 ， 还需要往 Ｕ形管内加水 。出现试验气体微 ｕ形管内的水平液位会发生一定的变化 。因此 ， 在气 在设计 壳程管板 的过程 中，带法 兰的固定式管板是 最为适宜 泄漏 的情况时 ， 的， 也 比较常用 。 如果不带法兰 ， 在对管板与壳程简体之间的接头施 密性试验过程中 ｕ形管如保持液位水平则为合格。 壳程氨渗漏试验 焊时 ， 易 因焊 接变形而无法使管孔与管板保持垂直 ， 从而导致 强度 的过程 中可使用试纸在聚液腔的排泄孔试漏 ， 如果试纸颜色没有改 胀难以达到预期 的效果。在连接换热管与管程管板时 ， 强度焊加贴 变则为合格 。 另外 ， 在做聚液腔气密性试验的时候应按要求进行 ， 对 胀的使用 比较普遍 ， 如有必要还可采用强度焊加 强度胀 。 换热管接头与管程管板 的连接质量进行仔 细的检查 ， 然后再对管程 ２ ． ２ 材 料 的选 择 进行水压试验和气密性试验 。 设 计时 ， 换热管与管板应保持一定 的硬度差。 一般来说 ， 管板 的 结束 语 综上所述 ， 作为一种较 为特殊的换热器结构 ， 双管 板换热器 可 硬度要 比换热管高 Ｈ Ｂ ２ ０～Ｈ Ｂ ３ ０ 。因此用于制作管板 的材料应具备 定 的强度等级（ 比如 １ ６ Ｍｎ锻件） ， 但用 于制作换热管 的材料 的强 以解决壳程与管程中介质相互泄露 的问题 ， 而双管板换热器的制造 因此 ， 必须要保证换热管 的质量。 为了 度等级要相对较低ｆ 比如 １ ０号无缝钢管） 。 如果两者在硬度上比较接 质量是解决这一问题的前提 。 近， 可进行退火处理 ， 以降低换热管 的硬度。 更好地应用和推广双管板换热器 ， 必须要在各个环节 中进行必要的 ２ ． ３设计计算 控制 ， 从而为产品的质量提供保证 。 参 考 文 献 在使用温度方 面，双 管板换 热器的两块管板存 在着一定 的差 异。 发生径 向位移时 ， 换热管会 随之产生弯曲应力和剪应力。 而管板 ［ １ 】 朱 东梅． 双管板换 热器的设计与制 造ｌ Ｊ １ ＿ 中国制造业信 息化， ２ ０ １ ０ 与换热管连接处 的应力易使介质发生泄漏 ， 因此为 了避免此类 事件 ｆ ９ １ ． 的发生 ， 可在计算壳 、 管程管板之 间的间隙长度 时适 当考虑这方 面 Ｉ ２ 】 王 向 军． 分 离式 双 管 板 列 管 换 热 器 的设 计 与制 造 ［ Ｊ 】 ． 化 学 工 业 与 工 的影 响 。 程技术． ２ ０ ０ ３ （ １ ） ． 由于双管板换热器 的壳程与管程之间共 有 ２ 快管板 ， 这样就形 ［ ３ １ ４ － － ３ ＂ ＿ ｚ － ． 伟， 李岩 ， 王 雷． 双管板换 热器的设 计及 制造要点 ｆ Ｊ ］ ． 石油和化 ２ ０ １ ３ （ ２ ） ． 成了 ３个程 ， 即壳程 、 管程 以及形 成于壳程 管板与管程管板 之间的 工设 备 ，
双管板换热器制作工艺
双管板换热器制作工艺第一篇：双管板换热器制作工艺双管板换热器制造工艺近年来,本厂成功制造了数台固定管板式和Ｕ形管式双管板换热器。
2003年为上海某公司制造的四氯化碳装置中的急冷器是1台固定管板式换热器,属于第三类压力容器。
换热面积为573ｍ2,其结构见图1,技术参数见表1。
急冷器壳体尺寸Ｄｇ1065ｍｍ×14ｍｍ×5855ｍｍ,材料为16ＭｎＲ。
外侧管板尺寸1210ｍｍ×60ｍｍ,内侧管板尺寸1093ｍｍ×55ｍｍ,材料均为16Ｍｎ(锻Ⅲ)。
总共有1643根19ｍｍ×2ｍｍ×6100ｍｍ的换热管,材料为10号优质碳素钢。
急冷器为双管板结构,具有一定的制造难度,现对其制造工艺进行简要介绍。
双管板结构双管板是目前较新的结构,见图2。
在位于换热管的端部有1块管板,称为外侧管板,兼作设备法兰,分别与换热管及管箱法兰相连接。
在距换热管端部比较近的位置还有1块管板,称为内侧管板,分别与换热管及壳程相连接。
外侧管板与内侧管板之间有一定的距离,用哈呋短节相连,组成不承受压力的隔离腔。
双管板结构的特征是,2块管板把管程与壳程的介质完全分隔开。
每块外侧管板的背面均有和隔离腔相连通的位置对称的2个排泄孔。
内侧管板2背面(与壳体焊接面)有12个拉杆螺孔。
外侧管板1和内侧管板1组成第1组双管板,外侧管板2和内侧管板2组成第2组双管板。
(1)双管板间距隔离腔不与管程、壳程相连通,不承受介质压力,但承受设备的机械载荷与热载荷。
隔离腔的承载能力主要取决于双管板间距。
对固定式双管板进行壳程水压试验时,内侧管板与换热管连接处可能存在泄漏,故在确定双管板间距时必须考虑观察、检漏所需要的最小空间。
图样中的双管板间距为13ｍｍ,根据制造经验,将其调整为50ｍｍ。
(2)内侧管板管孔的胀管槽尺寸内侧管板与换热管的连接质量是双管板结构换热器制造的关键,而拉脱力与密封性能是衡量接头连接质量的主要指标。
双管板换热器结构原理
双管板换热器结构与工作原理双管板换热器主要用于卫生等级高的条件下。
其独特的设计使得完全排空和保持换热管清洁变得容易。
双管结构避免了传统换热器的交叉污染风险。
双管板换热器的工作原理：物料流经卫生钢管束，制冷剂或热媒反方向流经外管。
换热管束的端部由双管板固定，作为泄漏监测点，防止物料和换热介质的双向流动。
交叉感染。
双管板换热器结构：采用双管板结构设计，壳体两侧由各自的管板连接，打破了传统的管程与壳程共用连接管板的列管式换热器。
将交叉污染的风险降至非常低，便于及时发现泄漏，确保用户的安全生产。
完全清空设计的:换热管为316L卫生级管道，表面光滑，直通结构，无死角，清洗方便干净，设备至低点有排空阀，有利于材料，洗涤水和在线灭菌。
冷凝水排出。
完全清空的设计避免了产品接触区域的死点，防止微生物生长，易于清洁和消毒。
双管板换热器是我们经常看不到的产品，但也与我们的生活息息相关。
主要用于水循环系统的冷却/加热，化学液体的冷却/加热，洁净蒸汽的冷凝和冷却。
高温清洁液的温度控制一直是我们生活中重要的部分。
现在大家都知道，双管板换热器是管壳式换热器的一种，主要用在两种介质不能混合的情况下。
双管板换热器主要用于两个通道中的物料混合时，会产生严重的后果。
在下列情况下采用这种类型。
1.耐蚀性：当管内流体不与管间流体接触时，不会引起腐蚀，但当两种流体混合时，就会引起严重腐蚀。
2.劳动保护：如果一面是剧毒液体，如果渗入另二面，这种剧毒物质会大面积扩散，经常饮用，工厂在设计上没有考虑防止这种情况发生(比如扩散到制冷制热的公共系统)。
3.安全方面：当两种流体混合(接触)时，会引起燃烧和爆炸。
4.设备污垢：两种流体混合时，将形成树脂状物质或聚合物。
5.催化剂中毒：在与second流体接触后，它将改变催化剂的性能并与催化剂发生化学反应。
6.还原并显示：两种流体接触后，化学反应受到限制或者不产生反应。
7.产品不纯：在与second流体接触后，产品可能被污染，并且产品的质量会降低。
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When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors.（安全管理）单位：___________________姓名：___________________日期：___________________双管板换热器的设计与制造(2021)双管板换热器的设计与制造(2021)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。
生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。
当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。
"安全第一"的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。
换热器是在不同温度物料之间进行热量传递的设备，其主要作用是维持或改变物料的工作温度和相态，满足工艺操作要求，提高过程能量利用效率进行余热回收。
在换热器设备中，管壳式换热器应用最为广泛。
在实际操作中换热器的换热管和管板连接处最容易发生泄漏,从而使壳程物料和管程物料有少许混合,而且这种泄漏目前还没有有效的方法完全防止。
在有些场合,某些泄漏是允许的,但在以下的场合,这些泄漏是不允许的：1）产生严重的腐蚀；2）使一方物料产生严重的污染；3）产生燃烧和爆炸；4）产生固溶化,形成设备的污垢；5）使催化剂中毒,降低或消除催化剂的性能；6）限制另一程的反应；7）使产品不纯。
在这些场合,我们通常采用双管板换热器,以减小泄漏，能有效防止两种物料混合,从而杜绝上述事故的发生。
所谓双管板换热器就是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的换热器。
双管板换热器的结构一般有两种。
一种为固定管板式换热器,一台换热器共有四块管板。
这种换热器的壳程及管程中两种介质的流动方向为逆流,其传热系数较高,传热效果较好。
另一种为U型管式换热器,一台换热器共有两块管板。
这种换热器有一半管束管内外介质的流动方向为并流,另一半管束管内外介质的流动方向为逆流,因此其传热系数较低。
示例：此再沸器为固定管板式的双管板换热器，换热器的管、壳程物料接触后会使物料固化，凝结在管壁上，故选用双管板结构，具体参数如下表：表1再沸器技术参数名称壳程管程设计压力/MPa2.7-0.1最高工作压力/MPa4.0/-0.10.35/-0.1设计温度/℃265230进口工作温度/℃236190出口工作温度/℃230198物料水蒸汽溶剂+顺酐管子与管板连接形式强度胀强度焊+贴胀程数11腐蚀裕度/mm焊接接头系数0.850.85由于此再沸器的管、壳程的操作参数比较高，前期设计制造的再沸器使用后一个月左右就泄漏，无法使用，严重影响生产。
为此从设计、试验、制造多方面进行了改进。
设计鉴于该再沸器的高参数，及双管板换热器结构的特殊性，在设计时，换热管与管板的连接则是换热器安全运行的关键。
在换热器的内管板处，两侧均与换热管连接，必须采用强度账接的形式，而此处又是密封壳程和固定换热管的部位，该处强度账接的质量将直接影响整个设备的使用，尤其是在较高的操作条件下。
胀接是靠管子的塑性变形和管板的弹性变形来达到密封和紧固的一种机械连接方法。
对于换热管的账接通常有两种，液压胀和机械胀。
液压胀管时,胀接区的管子是在高液压内压的作用下产生弹性变形,然后产生塑性变形而被挤压到管板孔壁上。
随着压力的增加,在管子与管板之间的接触压力作用下,管板首先产生弹性变形,然后产生塑性变形。
压力撤消后,如果管板的自由弹性恢复量比管子的大,就会在管子与管板之间产生残余接触压力,实现胀接连接。
这种账接方式适合于操作压力不高的情况，当操作压力大时，账接的强度不足，并且在账接的过程中所用的账接的附件的损坏率也比较高。
因此本台双管板换热器采用机械账。
机械胀接是一种传统的胀接技术，又称为滚轧法，实施机械滚胀时，由胀珠胀撑滚压管内壁，管壁径向扩大，首先胀满间隙，之后进行紧胀，胀珠轧碾管内壁，管壁被胀珠和孔壁挤压，挤压区中的局部管壁发生塑变；进行径向扩大的同时，金属轴向流动。
孔壁在胀率小时，处于弹性状态；胀率增大，孔端抗挤压强度小，先塑性变形，成喇叭口；当管外壁被胀珠挤压，其接触压力使得管壁中间接触区的局部层面开始塑性变形，产生径向扩大和轴向流动。
层面之下的孔壁仍处于弹性状态。
施胀中，该层面上的变形随同胀珠的螺旋运动进行变形过程，但每次重复，层面加深，层层深入。
管壁和孔壁的受轧碾层面，晶粒破碎，晶格畸变，而硬度增加。
撤去胀管器后,管端和板孔进行回弹,由于管桥厚度远大于管壁而弹性变形量大,则管孔弹压管端。
此时,实现了以胀接的严密性、抗拉脱性的牢固性为目的的胀接要求,完成胀接。
现在生产的机械胀管机运用起来方便，并且效率也高。
在GB151-1999《管壳式换热器》中,胀管槽的宽度规定为3mm,但也指出,根据不同的胀接方法可以适当修改。
按通常方式图样中的内侧管板管孔的胀管槽宽度是3mm,深度是0.5mm,胀管槽距管板端面8mm,胀管槽的尺寸链为8mm-3mm-6mm-3mm如图3所示。
为解决本双管板换热器的操作压力比较大的难题，我们增加了一个胀管槽，增大拉脱力的承载能力，将胀管槽的尺寸链改为8mm-3mm-6mm-3mm-6mm-3mm。
在对该换热器的管板强度计算时，将固定双管板换热器分解成两个固定管板换热器,运用SW6固定管板换热器模块分别进行计算。
2.1首先不考虑壳程外管板的加强作用(即去掉壳程外管板),看成一个固定管板换热器,根据设计条件计算壳程管板的厚度。
2.2将管程管箱设为一个管箱、聚液壳设为壳程(这里聚液壳作为壳程,设计温度取环境温度、设计压力按常压,取作0.001MPa因为取0无法计算),不考虑另一侧管箱和双管板的加强作用,将剩下的部分设为另一个管箱(设计压力和温度按原壳程取)。
根据管程和壳程的不同温度及压力,分别计算壳程管板和壳程外管板的厚度。
2.3(最后,壳程管板和壳程外管板分别取计算中的较大值,这样保证固定管板的安全可靠。
同时，为了改善内管板强度胀的受力，在壳程又设置了两个波形膨胀节。
这样在结构的关键点处进行优化，达到了提高设备使用能力的要求。
试验为了保证胀接质量,我公司在胀管前做胀接评定试验。
3.1试验准备：首先制作模拟换热器，其管板厚度按产品实际管板厚度确定,管板间距、管孔排列形式按设计图纸要求。
管壳程管板间距、管孔尺寸、换热管尺寸、管间距均与产品相符。
模拟换热器壳程筒体厚度应能承受产品双管板换热器的壳程试验压力。
3.2试验过程：①测量内管板1管孔尺寸D和胀前换热管3外径d0、内径di和壁厚t,见表2;②根据要求,强度胀接率p应控制在10%～20%,由胀接率公式p=[(d-di)-(D-d0)]/t×100%推算出胀后换热管内径d的范围,胀接时,先将外管板4胀焊合格,再根据d值对内管板进行强度胀接,记录下胀管仪的扭矩M。
3.3试验结果：对模拟换热器进行壳程水压试验,试验压力5.85MPa,经检查,换热管与管板连接处无任何泄漏现象,说明此胀接工艺能够满足该双管板换热器的强度胀接要求。
制造控制4块管板的同心度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直度，可保障设备的制造质量，也可保障换热管与管板的连接性能。
而确保内侧管板与换热管液压胀接的拉脱力和密封性及其检验，是保证再沸器制造质量的关键。
4.1管板及折流板为增加两块管板管板管孔及折流板管孔的对中性，在满足制造能力的前提下，把折流板、两组管板按工作位置顺序定位焊焊好，再进行划线钻孔。
采用数控钻床加工管孔,以保证管孔直径、垂直度及管孔间距。
钻孔时,切削和退刀速度应尽量慢,以保证管孔的表面粗糙度为Ra3.2~Ra6.4,钻孔时还应留有0.1mm的铰孔余量。
钻孔后对管板孔进行铰孔,以消除管孔上的纵向划痕,保证管孔的表面粗糙度为Ra1.6～Ra3.2。
每块折流板正、反面的管孔均要仔细倒角，清除毛刺，防止穿管时损伤管子的外表面。
把双管板和折流板按钻孔的方向顺序叠置，用换热管逐孔预穿。
4.2管束与壳体组装在壳体内组装拉杆、折流板，并进行穿管。
先组对第1组双管板，调整第1组双管板与壳体的垂直度和同心度。
在壳体内把拉杆装于内侧管板上，按钻孔的顺序组对折流板。
每装一块折流板，就从外侧管板密封面方向穿入梅花形的数组换热管。
其目的是自然调整折流板与管板的同心度。
待用螺母紧固折流板之后，可从折流板朝外侧管板方向穿入全部换热管。
最后组装另一组双管板，测量外侧管板和内侧管板的同心度、平行度和扭曲度及双管板之间距。
穿入全部换热管后，以外侧管板面为基准，调整换热管伸出管板面的长度为2~3mm。
双管板与换热管连接的顺序为，先胀接内侧管板与换热管，后焊接外侧管板与换热管。
4.3外侧管板与换热管焊接按焊接工艺要求，采用氩弧焊，先焊接第1层，进行压力为0.05MPa的气密性试验。
然后采用氩弧焊再焊接第2层，进行100%PT检查。
4.4压力试验首先按图样压力进行壳程的水压试验，从隔离腔的空间检查管子与内侧管板的连接质量。
壳程水压试验合格后，组焊隔离腔使之成为密闭的腔体，按图样压力进行水压及气密性试验。
最后对管程进行气压试验。
使用经过从设计、试验、制造等一系列的严格运行下，最终圆满的完成了该再沸器的设计和制造，完成了最终的试验和检验，并在设备使用中收到良好的社会效益和经济效益。
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