八换热器管程和壳程压力降测定

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管壳式换热器的制造检验要求

管壳式换热器的制造、检验要求作为压力容器管壳式换热器制造、检验及验收应符合GB150的要求，但同时也要符合换热器本身的特殊要求。

一、焊接接头分类与一般压力容器类似，管壳式换热器也将主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，如图7-1所示（教材P192）。

A类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的轴向焊缝；Ｂ类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的周向焊缝或带径发兰与接管的对接环向焊缝；Ｃ类接头为筒体或前后管箱与无径发兰或无径发兰与接管的平焊环向焊缝；Ｄ类接头为接管与筒体或前后管箱的环向焊缝。

二、零部件制造要求1．管箱与壳体壳体内径允许偏差：对于用板材卷制的壳体，起内径允许偏差可通过控制外圆周长的方式加以控制，外圆周长的允许上偏差为10mm，下偏差为零。

2．圆度：壳体同一断面上的最大直径和最小直径之差e应符合以下要求：对于公称直径DN（以mm为单位）不大于1200mm的壳体：e≤min（0.5%DN，5）mm；对于公称直径DN（以mm为单位）大于1200mm的壳体：e≤min（0.5%DN，7）mm。

3．直线度：壳体沿圆周0°、90°、180°、270°四个部位（即通过中心线的水平面和垂直面处）测量的壳体直线度允许偏差应满足以下要求：当壳体总长L≤6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000，4.5) mm；当壳体总长L＞6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000，8) mm。

热处理要求`：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头平盖、侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，焊后需作清除应力处理，有关密封面在热处理后加工。

4．其它要求：壳体在制造中应防止出现影响管束顺利安装的变形。

有碍管束装配的焊缝应磨至与母材表面平齐。

接管、管接头等不应伸出管箱、壳体的内表面。

（解释圆度、直线度）5．换热管（1）换热管的拼接：当换热管需拼接时其对接接头应作焊接工艺评定。

换热器的壳程和管程

在热交换器（换热器）中，壳程（Shell Side）和管程（Tube Side）是指热交换器中两侧的流体流动路径。

1.壳程：壳程是热交换器的一个侧面（也称为壳侧），其中一个流体（通常是
冷却剂或工作流体）在一个外部壳体内流动。

壳程内通常安装了一组固定的管子，用于传递另一个流体（通常是被加热或冷却的流体）。

在壳程内，流体在管子外侧进行流动，通过管子和壳体之间的传热表面进行热量交换。

2.管程：管程是热交换器的另一个侧面（也称为管侧），其中另一个流体（通
常是热源或冷源）在一组管子内流动。

管程内的流体通过管子内部的传热表面与壳程中的流体进行热量交换。

通常，管程内的管子是固定的，而壳程内的流体在管程外部流动。

壳程和管程在热交换器中扮演不同的角色，根据具体的应用需求和设计要求，选择合适的壳程和管程配置可以实现最佳的热传输效果。

壳程和管程的选择与流体性质、压降、热传输要求以及维护便利性等因素密切相关。

在实际应用中，需要根据具体的工程需求进行选择和设计。

管壳式换热器的设计及计算

第一章换热器简介及发展趋势1.1 概述在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。

进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。

换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。

在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。

由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。

在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。

70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展，为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备[1]。

这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。

所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题，最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。

同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。

当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系[3]。

当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。

各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。

在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。

总之，为了适应工艺发展的需要，今后在强化传热过程和换热设备方面，还将继续探索新的途径。

实验八换热器管程和壳程压力降测定实验

实验八换热器管程和壳程压力降测定实验一、实验目的1. 测量换热器管程和壳程的流体压力损失； 2．分析压力损失和流速之间的关系。

二、实验装置过程设备与控制多功能实验台三、实验原理流体流经换热器时会出现压力损失，它包括流体在流道中的损失和流体进出口处的局部损失。

通过测量管程流体的进口压力、出口压力，便可以得到管程流体流经换热器的总压力损失；通过测量壳程流体的进口力、出口压力，便可以得到壳程流体流经换热器的总压力损失。

换热器管程和壳程压力降的理论计算见实验五附录。

四、实验步骤1．打开冷流体管程入口阀4、冷流体管程出口阀5，其他阀门关闭，使冷流体走管程；2．打开自来水阀门灌泵，保证离心泵中充满水，开排气阀放净空气； 3．关水，启动泵，调节压力调节旋钮，调整转速使P2=0.7MPa ； 4．调节出口流量调节阀6，依次改变冷流体流量从1.8L/s 到3.0L/s ； 5．清空数据库，记录数据；6．关泵，切换管路，打开冷流体壳程入口阀7、冷流体壳程出口阀8，其他阀门关闭，使冷流体走壳程；1t p 2t p 21t t t p p p -=∆1s p 2s p 12s s s p p p -=∆7．调节出口流量调节阀6，改变冷流体流量从0.4 L/s 到2.4L/s ； 8．清空数据库，记录数据。

五、数据记录和整理让冷水走管程，并改变流量，测量管程流体的进出口压力、，计算压力损失；切换管路，让冷水改走壳程，并改变流量，测量壳程流体的进出口压力、，计算压力损失。

将测量和计算出的结果填入数据表5-1中。

表5-1 实验测量和计算结果六、要求1．写出实验报告。

tV 1t p 2t p 21t t t p p p -=∆s V 1s p 2s p 21s s s p p p -=∆2．根据所测流量和，参照实验五附录计算管程流体流经换热器的压力损失并与实验结果进行比较。

以流量为横坐标，压力损失为纵坐标，作的理论与实验曲线及实验曲线，对所得曲线进行分析。

管壳式换热器谁走管程谁走壳程是怎么定的？

物性特征：
混和气体在℃下地有关物性数据如下（来自生产中地实测值）：
密度
定压比热容℃
热导率
粘度
循环水在℃下地物性数据：
密度㎏
定压比热容℃
热导率℃
粘度
二．确定设计方案
．选择换热器地类型
两流体温地变化情况：热流体进口温度℃出口温度℃；冷流体进口温度℃，出口温度为℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器地管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器.文档来自于网络搜索
管子在管板上排列地间距(指相邻两根管子地中心距)，随管子与管板地连接方法不同而异.通常，胀管法取(～)，且相邻两管外壁间距不应小于，即≥().焊接法取.文档来自于网络搜索
.管程和壳程数地确定当流体地流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小.为了提高管内流速，可采用多管程.但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用地面积减少，设计时应考虑这些问题.列管式换热器地系列标准中管程数有、、和程等四种.采用多程时，通常应使每程地管子数大致相等.文档来自于网络搜索
．计算管、壳程压强降根据初定地设备规格，计算管、壳程流体地流速和压强降.检查计算结果是否合理或满足工艺要求.若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格地设备，重新计算压强降直至满足要求为止.文档来自于网络搜索
．核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数α和α，确定污垢热阻和，再计算总传热系数'，比较得初始值和计算值，若'＝～，则初选地设备合适.否则需另设选值，重复以上计算步骤.文档来自于网络搜索
．流体流动阻力(压强降)地计算

列管式换热器流体通过管程和壳程依据什么来选择

列管式换热器流体通过管程和壳程依据什么来选择？
流体应走管程还是壳程，需要考虑多方面因素，不能提出一定规则，但总的原则是有利于传热，防止腐蚀，减少阻力，不易结垢，便于清扫。

由于管子容易清扫，强度较高，就抗腐蚀性来说，管子比壳体相对地要廉价些。

若易腐蚀的介质走壳程，那么壳程和管子一起被腐蚀。

因此，适宜走管程的流体有：①冷却水②易结垢或夹带有固体颗粒不清洁的流体（如油浆）③压力及温度较高和腐蚀性较强的流体④流量较小的流体（走管程可选择理想的流速，可以提高管程给热系数，缩小换热器尺寸）⑤粘度较大的流体（走管程可以减少压力降）⑥热流体或冷冻介质（走管程可以减少能量损失）。

由于壳程流过面积较大，因此走壳程的流体有：①要求经换热后压力损失小的流体②与适宜走管程的流体情况相反的流体。

管板式换热器详细设计

换热器设计1.换热器选型说明1.1 换热器类型换热器类型很多，按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器。

按其结构分，有列管式、板式等。

不同类型换热器，其性能各异。

管型换热器又可以分为蛇管式换热器、套管式换热器、管壳式换热器。

板型换热器可分为螺旋板式换热器、板式换热器、板翘式换热器。

换热器的结构分类见下表：表1-1 换热器的结构分类1.2 换热器类型选择换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有：①流体的性质；②热负荷及流量大小；③温度、压力及允许压降的范围；④设备结构、材料、尺寸、重量；⑤价格、使用安全性和寿命。

在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、制造条件密封性、安全性等方面加以考虑。

1.3 管壳式换热器的分类与特点在众多类型的换热器结构中，管壳式换热器是用得最广泛的一种换热设备类型。

它的突出优点是：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，而且可以选用的结构材料范围也比较宽广，清洗方便，处理量大，工作可靠，故适应性较强，操作弹性较大。

它的设计资料和数据比较完善，目前在许多国家已有系列化标准，因而在各种换热器的竞争发展中占有绝对优势。

综合考虑该类型换热器的优点和本次设计工艺的特点，大部分都采用的是管壳式换热器。

管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。

它的型式大致分为固定管板式、釜式、浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种。

表1-2管壳式换热器的性能对比表种类优点缺点应用范围相对费用耗用金属固定结构简单、紧凑，能承压力高，造价低，当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差不易结垢并能清洗，管、壳程两侧温差不1.0 302. 换热器设计举例.本工艺主要分为三个部分：预处理反应部分、吸收部分和精馏部分。

这三个部分总共有26台换热器（换热器，冷凝器，再沸器）。

我们主要对吸收部分的E0202换热器做详细设计。

2.1 设计任务和设计条件.本工艺流程中，丙烯腈分离塔T-106底侧线出来的循环水经给原料丙烯加热后，用液氨将其从69.62℃进一步冷却至4℃之后，与新鲜循环水混合进入混合器做为氢氰酸吸收塔T-103的吸收剂。

管壳式换热器走管程和壳程如何定

不是这么简单，需要考虑很多因素：宜走管内的流体：1）不洁净和易结垢的流体，因为管内清洗方便；2）腐蚀性的流体，因为可避免管子、壳体同时受腐蚀，且管子便于清洗和检修；3）压强高的流体，因为可以节省壳体材料；4）有毒的流体，因为可减少泄漏的机会。

宜走壳程的介质：1）饱和蒸汽，因为可便于及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较方便；2）被冷却的流体，因为可利用壳体散热，增强冷却效果；3）粘度大的流体或流量小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提高流动对流传热系数；4）对于刚性结构的换热器，若两流体的温差大，对流传热系数较大的介质走壳程，可减少热应力。

换热器中管壳程介质的确定原则如下：1、不清洁的流体走管内，以便于清洗。

例如冷却水一般通入管内，因为冷却水常常用江河水或井水，比较脏，硬度较高、受热后容易结垢，在管内便于机械清洗。

此外管内流体易于维持高速，可避免悬浮颗粒的沉积。

2、流量小的流体，或传热系数小的流体走管内。

因管内截面一般比管间截面小，流速可高些，有利于提高传热系数。

3、有腐蚀性的流体走管内，这样只要管子、管板用耐腐蚀材料即可。

此外，管子便于检修。

4、压强高的流体走管内，因管子较宜承受高压。

5、高温或低温流体走管内，这样可以减少热量或冷量向周围大气散失而造成的热损失。

6、饱和蒸汽走管内，便于排除冷凝液。

冷热流体哪一个走管程，哪一个走壳程，需要考虑的因素很多，难以有统一的定则；但总的要求是首先要有利于传热和防腐，其次是要减少流体流动阻力和结垢，便于清洗等。

一般可参考如下原则并结合具体工艺要求确定。

(1)腐蚀性介质走管程，以免使管程和壳程材质都遭到腐蚀。

(2)有毒介质走管程，这样泄漏的机会少一些。

(3)流量小的流体走管程，以便选择理想的流速，流量大的流体宜走壳程。

(4)高温、高压流体走管程，因管子直径较小可承受较高的压力。

(5)容易结垢的流体在固定管板式和浮头式换热器中走管程、在u形管式换热器中走壳程，这样便于清洗和除垢；若是在冷却器中，一般是冷却水走管程、被冷却流体走壳程。

换热器的壳程和管程 -回复

换热器的壳程和管程-回复换热器是一种重要的热交换设备，用于在两种不同介质之间传递热量。

换热器由一个壳程和一个管程组成，每个部分都有不同的功能和特点。

壳程是换热器的外壳，主要用于容纳管束和支撑管束的内部结构。

壳程通常是一个圆柱形或方形的容器，由金属材料制成，具有优良的强度和耐压性能。

壳程的设计和结构可以根据具体的应用要求进行调整。

例如，可通过改变壳程的直径和长度来调整换热器的换热面积，以满足不同的换热需求。

壳程通常有进口和出口口，用于引入和排出热介质。

壳程内部常常还有流道，用于引导热介质在壳程内流动。

这些流道的形状和布局可以根据具体的换热需求进行设计，以确保热介质在壳程内能够均匀流动，并尽可能地接触到管束表面，以实现最大的热传递效率。

管束是壳程内的换热核心部分，用于与热介质进行热交换。

管束通常由一根或多根金属管子组成，这些管子通常是圆形的，具有较小的直径。

管束的数量和布局可以根据具体的换热需求进行调整，以实现最大的热传递效果。

管束中的管子通常是平行排列的，彼此之间的间距较小。

这种排列方式有助于增加管束的密度，提高换热器的换热效率。

此外，管束的管子通常是直通的，两端开口，这样可以方便热介质在管子内流动，从而实现热量的传递。

为了增加管束和壳程之间的热交换效果，壳程内常常还会装置一些附件，如折流板、挡板等。

这些附件的作用是改变壳程内的流动方向和速度，以增加热介质与管束之间的接触面积，从而提高热传递效率。

换热器的运行过程通常是这样的：首先，热介质通过壳程的进口流入壳程内部，然后在壳程内的流道中流动，并接触到管束表面，从而与管束中的管子进行热交换。

在热交换过程中，热量从热介质传递给管子内的冷介质，使冷介质的温度升高。

最后，热介质流出壳程的出口，完成整个换热过程。

总结起来，换热器的壳程和管程是实现热传递的关键部分。

壳程主要用于容纳和支撑管束，提供流道和附件以实现热介质的流动和接触。

管程则用于与热介质进行直接的热交换，通过管束中的管子将热量传递给冷介质。

管壳式换热器热力计算(最全版)PTT文档

所选用的换热器的换热面积应留有15~25%的裕度。
传热系数和导热系数的区别
1.传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1小时内通过1 平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，对于低粘度流体(μi<2μa， μa为常温下水的粘度)，可用
(1)算术平均温度差
Δtm1= (Δt1+ Δt2)/2 (2)对数平均温度差
Δtm2= (Δt2- Δt1)/ln (Δt2 / Δt1) 式中 Δtm2——较大的温度差；
Δtm1——较小的温度差。当Δtm1/ Δtm2<2时，采用算术平均温度差，否则采用对数平均温度差。在计算平均温度差时，对无相变的对流传热，逆流的平均温度差大于并流的平均温度差，因而在工业设计中在工业设计中，在满足工艺条件的情况下，通常选用逆流。
若考虑换热器对外界环境的散热损失Qc，则热流体放出的热量Q1将大于冷流体所吸收的热量Q2 ： Q1=Q2+Qc
Q2=ηcQ1 热损失系数ηc通常取；不管师傅考虑热损失，在管壳式换热器的设计计算中，热负荷Q一般取管内流体放出或吸收的热量。
总传热系数K
1/K=1/αo+1/αi(Ao/ Ai)+ro+ ri( Ao/ Ai)+ δAo/ λw Am 式中 αo——管外流体传热膜系数，W/(m2 · ℃)；
雷诺数Re
Re=ρvd/μ ，其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏度，d为一特征长度。例如流体流过圆形管道，则d为管道直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。

管壳式换热器检验

管壳式换热器特点:1多腔结构2管壳程之间密封协调要求检验：1固定管板式换热器的壳程检验只能从外表面进行，埋藏缺陷的检验只能选择超声波探伤的方法，一般将全部隔热层拆除后进行检验，对于直径较大，壳程温度较高，壳体均匀腐蚀的容器可局部拆除保温层进行检验。

管板附近区域，形状突变部位及附近区域应部分拆除，应露出部分纵环焊缝、T型焊缝、角焊缝。

2管程检验主要是对两端管箱进行检验，考虑到要检验换热管与管板的连接部位，一般应将管箱或者管箱盖板拆下进行检验。

因此，管程检验一般在内表面进行，必要时才拆除管箱外部的的隔热层来检验外表面。

管程检验一般将管箱或管盖板拆下，从内表面进行检验。

固定管板式换热器最好将两端管箱都拆开进行检验，由于管程入口端流体压力高、流速大、对管箱内表面和管板的冲刷腐蚀更打，前端管箱更具有代表性。

3宏观检查及测厚：固定管板式换热器的管程和壳程均承压，都应进行检验。

设备壁温较高，在防腐层完好的情况下，外壁表现为均匀腐蚀特征，可局部拆除保温进行检验。

壳程检验：壳体与管板法兰连接的环焊缝、膨胀节与壳体连接的环焊缝、筒节上的纵焊缝和连接部位的丁字形焊缝、介质进出口管角焊缝等为重点检验部位；检查容器本体及焊缝表面有无裂纹、变形、腐蚀、泄漏等缺陷；选择有代表性的区域进行测厚检查。

管程检验：检查管箱本体及所有焊缝表面有无裂纹、变形、腐蚀、泄漏等缺陷；注意检查下管板、进出口管角焊缝的流体冲刷腐蚀，下管箱盖板、上管板的积液腐蚀；上、下管箱的表面腐蚀及应力集中部位等应重点检查，选择有代表性的部位进行测厚检测。

4无损检测：固定管板式换热器制造中有一道焊缝不能进行射线检测，采用带垫板的焊接形式时有可能存在缝隙腐蚀。

因此，管板与壳体连接焊缝应进行表面检测。

固定管板式换热器的膨胀节的环焊缝也要进行检测。

当壳体材料为碳素钢或者低合金钢时，表面无损检测通常采用磁粉探伤，膨胀节为不锈钢时在膨胀节与碳素钢的异种钢焊接部位多选择渗透检测，由于通常只能从外表面进行检测，壳体内有换热管束遮挡，埋藏缺陷一般采用超神波探伤。

换热器的压力试验

压力试验：
1：根据GB150：如果夹套试压时内筒失稳，则内筒需要保压，内筒就需要密闭，则夹套试压时就看不到夹套筒体所覆盖的内筒焊缝是否泄漏，所以要先进行泄漏检查，主要是防止夹套介质内漏问题。

2：管壳式换热器。

在管程设计压力大于壳程设计压力很大的情况下，耐压试验方案有两种：①按照管程试验压力进行壳程试验压力同时可以对换热管与管板连接焊缝质量进行检验，但是此种情况需要校核壳程包括管板厚度，此时壳程筒体包括管板一般情况都要加厚，制造成本增高；②先按壳程设计压力进行耐压试验，同时进行氨渗漏试验，检验换热管与管板连接焊缝质量，这是因为氨渗漏试验的灵敏度很高，比气密性试验高出很多数量级，其次再按管程设计压力进行耐压试验，制造成本较低。

, H" w [) p9 ?% t管壳式换热器在管程设计压力大于壳程设计压力很多的情况下，一般用第二种方式；在管程设计压力大于壳程设计压力不是很多的情况下，一般用第一种情况进行耐压试验。

管程设计压力小于壳程换热器打压试验注意事项

当管程设计压力小于壳程设计压力时，对换热器进行打压试验时需要特别注意以下几个方面：
1. 试验顺序：按照标准和安全规范，应先进行壳程试验，再进行管程试验。

这是因为壳程试验可以帮助检查管头等关键部位的密封性能，如果先进行管程试验，上管箱后可能无法检查到这些问题。

2. 试验压力：壳程试验压力通常取壳程设计压力的一定倍数，根据GB150.2-2011标准，液压试验的压力为设计压力的1.25倍，而气压试验的压力为设计压力的1.15倍。

管程试验压力则按照管程设计压力来确定。

3. 材料许用应力：在计算试验压力时，需要参考GB150.2-2011标准中对应材料（如Q345R）的许用应力。

对于碳钢设备，通常取Q345R的最小许用应力。

4. 试验介质：根据换热器内部流体的性质，选择合适的试验介质。

对于壳程设计压力低于管程的情况，如果管程内走的是冷却水等低压介质，壳程试验可以用水作为介质。

但如果管程内走的是油气等高压介质，可能需要使用专门的试验介质或采用其他方法来提高壳程试验压力。

5. 安全措施：在进行打压试验时，必须遵守相应的安全操作规程。

包括确保所有试验设备的安全，试验现场的安全隔离，以及操作人员的安全培训和配备。

6. 监控与记录：试验过程中要进行严密监控，并准确记录试验数据，包括试验压力、保压时间、任何泄漏或异常情况等。

7. 异常处理：如果在试验过程中发现任何泄漏、变形或其他异常情况，应立即停止试验，并进行分析和处理。

遵循上述注意事项，可以确保换热器在压力试验过程中的安全与可靠性，及时发现和解决潜在问题，确保换热器的正常运行和使用寿命。

柴诚敬化工原理课后答案(05)第五章传热过程基础

第五章传热过程基础1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。

解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即 Lt t SQ 21-=λ 式中 W 50W 1005.0=⨯==IV Qm 02.0C 50C 200m 02.0212=︒=︒==L t t S ，，，将上述数据代入，可得()()()()C m W 333.0C m W 5020002.002.05021︒⋅=︒⋅-⨯⨯=-=t t S QL λ2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。

设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为20.30.0003t λ=+，W /(m C)⋅︒。

两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。

解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32）或 23221211b t t S b t t SQ -=-=λλ （5-32a ）式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032t t t λ+=+=+⨯=+21000.30.00030.30.00030.3150.000152t t t λ+=+=+⨯=+代入λ1、λ2得2.0100)00015.0315.0(4.01500)0003.025.1(-+=-+t t t t解之得C 9772︒==t t())()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11︒⋅=︒⋅⨯+=+=t λ则 ()22111m W 2017m W 4.09771500543.1=-⨯=-=b t t S Q λ3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，设A 的内层温度和B 的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？解：()()mW 150m W 100159100502159ln 0.11159502159ln 1.014017014.32ln 21ln 2123212121=++⨯++⨯+-⨯⨯=+-=r r r r t t L Q πλπλA 、B 两层互换位置后，热损失为()()mW 5.131m W 100159100502159ln 1.01159502159ln 0.114017014.32ln 21ln 2123212121=++⨯++⨯+-⨯⨯=+-=r r r r t t L Q πλπλ4．直径为57mm 3.5φ⨯mm 的钢管用40 mm 厚的软木包扎，其外又包扎100 mm 厚的保温灰作为绝热层。

管程试验压力高于壳程试验压力时的处理办法

管程试验压力高于壳程试验压力时的处理办法某项目，业主直接将几台固定管板换热器的工艺包资料(国外的)给了其兄弟单位(有压力容器设计资质的建设安装单位)设计，然后再把图纸交给设计院给帮忙看看。

这个项目业主给设计院的设计费其实不差这么几台换热器，他们这么做，应该是在照顾他们的兄弟单位。

没有化工工艺专业的支持，设备设计是一点也不敢改人家换热器的条件的，国外工艺包中的换热器条件最好还是让工艺专业再算算，把条件转化一下，让它更符合国内的标准和习惯，要不然容易出现一些略显奇怪的设计。

另外，现在稍微有点规模的项目，设计院都会出各个专业的统一规定，如果业主要找别人做设计，可以把这些统一规定拿上。

当然，现在业主少掏钱，设计院只出工程图，把一些主要材料、零部件尺寸什么的定一定，然后再给制造厂(让制造厂送个详细设计)，这种模式越来流行了。

回到正题，这次我们要说的是，对于管壳式换热器，如果管程试验压力大于壳程试验压力怎么办？这个问题其实不冷门，GB/T151里就强调了两次，很多人也很熟悉了。

但前面提到的业主兄弟单位设计的几套图纸(看作图风格，不是同一拨人设计的)都忽视了这个问题，要不咱就再来探讨探讨？GB/T151-2014在“第4章通用要求”的“4.7 耐压试验”的4.7.4中指出：对于管程设计压力高于壳程设计压力的管壳式换热器，应在图样上提出管头的试验方法和压力。

GB/T151-2014还在“第8章制造、检验与验收”的8.13.6强调：当管程试验压力高于壳程试验压力时，管头试压应按图样规定，或按供需双方商定的方法进行。

GB/T151的4.7.4和8.13.6，一处是说设计压力，另一处说是试验压力。

事实上，如果壳程设计温度较高，虽然壳程设计压力低于管程，但在考虑温度修正系数以后，壳程的试验压力是有可能高于管程的，所以还是8.13.6措辞比较严谨一些。

为什么如果管程试验压力大于壳程，就要单独考虑管接头？这是因为，壳程试压完，管接头不漏，并不能代表其在管程更高的试验压力之下也不漏，而管程试压时，如果管接头漏了，是很难发现的。

壳管换热器设计制造检验规范

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龚克陈二庚颜小琳蔡卫东
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通用技术条件
氟里昂制冷装置用壳管换热器设计、制造、检验规范
3.2.2 蒸发器名义工况
J00.51.013-01 生效日期: 共 10 页第 2 页
项目出水温度进出水温差水压损失污垢系数制冷剂
4.6.1 压力试验换热器制成后，必须对换热管与管板的连接接头壳程和管程进行压力试验，压力试验的
目的和要求必须在图样上注明。压力试验一般采用液压试验。对不适合液压试验的容器（不允许有微量残留液体或由于
结构原因不能充满液体的容器），可以采用气压试验。试验前容器各连接部位的紧固螺栓应装配齐全、紧固妥当。试验用压力表的刻度盘直径应
不小于 100mm。压力试验应用 2 个量程相同并经校正且在有效期内的压力表，压力表的量程在试验压力的 2 倍左右为宜，且不应低于 1.5 倍和高于 3 倍的试验压力。
压力试验的顺序：a，壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头； b，管程试压。
4.6.1.1 液压试验 A, 试验介质为洁净的水或不会导致发生危险的其他液体，试验时液体的温度应远低于其闪