双管板换热器的结构设计
双管板换热器的结构设计
双管板换热器的结构设计【摘要】本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，详细概述了有关设计条件和计算两方面的要点，并给出了几点需要注意的问题，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
【关键词】双管板换热器；结构设计；问题所谓的换热器，就是是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
而双管板换热器比一般的换热器结构复杂，因此在设计过程中要更加重视。
基于此，本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
1.设计条件某一项目烧碱装置后冷却器设计条件见表1。
该设备壳程介质为氯气，管程介质为循环水，如果两个介质发生泄漏，相接触就会产生强腐蚀性的盐酸或次氯酸，对该设备造成严重的腐蚀。
所以该设备选择双管板换热器，为绝对避免壳程介质与管程介质相接触，设置积液程结构，并设有放空口和排净口（取样口）进行泄漏检测，该设备结构如图1所示。
2.设计计算本文主要介绍管板强度的设计计算及积液程长度L的计算及其相关规定，其他受压元件的计算方法，与普通的单管板换热器计算方法相同，计算时可参考GB151—1999等相关规范···，这里不再赘述。
2.1管板强度计算双管板换热器的设计计算，在我国现行的标准规范GBl51中，没有该结构形式的管板厚度计算方法。
由此，本文参考TEMA标准及文献[2]，认为双管板换热器的管程管板（也称外管板）和壳程管板（也称内管板）都能单独满足相应设计工况的设计前提下，确定该换热器管板厚度的计算方法。
（1）管程管板厚度计算。
运用SW6强度计算软件进行换热器的设计时，管板形式选择延长部分兼作法兰的固定式管板，设计参数按以下情况考虑：①设计压力和设计温度按管程工况确定；②壳程和换热管金属壁温按壳程和管程工况确定；③管板与换热管的连接为强度焊；④换热管长度为换热管总长度，换热管有效长度为管程管板内侧间的距离，换热管受压失稳的当量长度Lcr按GB151图32选取。
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。
双管板换热器的设计与制造.docx
双管板换热器的设计与制造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/MPa 2.7 -0.1最高工作压力/MPa 4.0/-0.1 0.35/-0.1设计温度/ ℃265 230进口工作温度/ ℃236 190出口工作温度/ ℃230 198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 1 1腐蚀裕度/mm 0 0焊接接头系数0.85 0.85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。
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。
分离式双管板热交换器的设计及制造要点
板孔的合理 间 隙.考 虑 到 双 管 板 结 构 的 特 殊 性,
管板孔表面粗糙度 Ra 应不大于 １２．
５μm,有利于
加,不 利 于 整 台 热 交 换
２)管板 孔 与 管 板 密 封 面 的 垂 直 度 要 求. 对
g 为隔离腔长度.
本文结合工程实例讨论分离式双管板热交换
收稿日期:
２０２０
Ｇ
１０
Ｇ
２８.
作者简介:许伟,男,
２００２ 年 毕 业 于 浙 江 大 学 过 程 装 备 与 控
制工程专业,工 学 学 士,主 要 从 事 静 设 备 设 计 工 作,高 级 工
程师.
Ema
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２
石 油 化 工 设 备 技 术
２０２１ 年
表 １ E
Ｇ
３０８ 设计参数
质中,会引起后续的吸附塔中吸附剂含水量超标,
影响吸附剂性能,故 该 热 交 换 器 采 用 分 离 式 双 管
项目
壳程
管程
板结构,以避免管、壳程介质的窜漏.为了便于管
操作介质
中压蒸汽
束抽 出 清 洗,内、外 管 板 均 兼 做 设 备 法 兰,分 别 与
２４４ ℃ 考 虑,内 管 板 平 均 金 属 温 度 按 １８２ ℃ 考
虑,内、外 管 板 间 距 按 GB/T１５１ 中 公 式 (
７
Ｇ
１３５)
计算的值约为１７８mm,设计取g＝１９０mm,计算
结果偏于保守.
２ 分离式双管板热交换器的制造要点
毕业设计(论文)流量为200th双管程固定管板式换热器设计(全套图纸)
Compute in the traditional craft in include to transmit heat an area calculation, spread a calories calculation and transmit heat coefficient to really settle and change hot path inside the tube and change hot tube model number of choice, and transmit heat coefficient, press to decline and checking of wall calculate etc. problem.
Key word: Change a hot machine; Float to take care of plank; Transmitheat a calculation; The strength school checks
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
蒸汽加热器的双管板设计
蒸汽加热器的双管板设计摘要：以蒸汽加热器为例，介绍双管板换热器结构设计、材料选择，管板厚度计算以及间距G计算，相关零部件的连接，换热管排列方式，双管板的制造、检验要求。
关键词：双管板管板厚度间距G 连接胀管检验1 前言最近，我院为燕化公司化工一厂空分车间成功设计了一台双管板换热器—蒸汽加热器，用过热蒸汽加热氮气，由于产品氮气必须洁净，不能被水汽污染，所以两程之间的物料不得相混，双管板换热器正可用于防止管、壳程间介质混串的场合。
2 选择物料走向虽然这台换热器的目的是用温度很高的过热蒸汽去加热常温的氮气，换热温差很高，一般情况下管板会产生较大的应力，管束上也会引起可观的弯曲应力和剪切应力，这些应力会影响管子、管子和管板连接处的强度和密封性能，而在这种情况下选择压力温度高的蒸汽走壳程, 常压常温的氮气走管程, 管子一接触过热的蒸汽, 其温度立即升高接近蒸汽温度, 这样管子与壳体的温度差引起的温差应力不算太大，两管板壁温差也不至于太大，再将双管板间设计一个合适的间距，就可使双管板有个较好的受力状况，壳程壳体可避免设置膨胀节，同时也可避免壳程水压试验后烘干的麻烦。
3双管板的蒸汽加热器结构设计及其技术参数3.1 双管板换热器一般有两种结构形式，即固定管板式和U形管式两种，因这台换热器换热面积较大，管、壳程温度可同步，温差不会太大，壳程介质洁净，管束表面不需经常清理，故选择传热系数高些的表1蒸汽加热器的技术参数另外，氮气进口端：外管板温度160℃，内管板温度200℃；氮气出口端：外管板温度200℃，内管板温度240℃。
4 选材因考虑管板与换热管须有一定的硬度差，一般管板比换热管硬度高HB20～HB30，故管板选用20锻件，换热管就得选用硬度低些的10号无缝钢管，如硬度差还不够则应在换热管胀接部位进行退火软化处理，换热管应采用精度级别高的I级管束，质量要好，保证在使用中不出现管壁破裂的情况。
设备壳体选用20R钢板。
双管板换热器的结构比较及U型管双管板换热器特点浅析
双管板换热器的结构比较及U型管双管板换热器特点浅析作者：吴成义纪媛赵明张磊来源：《科学与财富》2017年第15期（沈阳远大压缩机有限公司 110027）摘要：双管板作为换热器的一种换热元件形式首次出现在GB/T151-2014《热交换器》标准中，本文主要对双管板换热器的结构和U型管双管板换热器的制造要点做出阐述。
关键词：双管板；换热器；压力容器制造；双管板换热器是指在管壳式换热器中，换热管分别与两块管板相连接。
这种换热器中，同一个元件两侧分别是管程介质和壳程介质，而中间部分只有换热管。
因此，只有换热管本体产生泄漏才会形成管程介质同壳程介质相混，而这种泄漏的可能性远小于换热管与管板之间的连接以及浮头管箱法兰连接处的泄漏。
因此在对管程介质与壳程介质严格要求其不相混时，可选用双管板式换热器。
双管板换热器一般用于绝对防止管壳程间介质有微泄漏的场合，如：壳程介质为水、管程介质为H2S的换热器，若壳程中介质与管程介质相接触，产生湿H2S腐蚀环境，将对设备、管道，甚至整体系统造成破坏。
合理选用双管板结构，能有效减少不利工况发生，从而避免事故，在多晶硅行业中应用较多；在管壳程压差较大的情况下，具有密封能力的双管板结构也可用作管壳程过度压力腔。
1、GB151-2014中双管板换热器的基本结构（见图）2.目前双管板换热器常见应用形式2.1固定管板式换热器中固定管板式双管板换热器具有传统固定管板式换热器可逆向设置管壳程流体流向，提高换热能力的优点，但此形式换热器具有四块管板，增加了换热管与管板的焊接量，介质泄漏可能性增大，进而提高了设备的整体制造难度，且此形式换热器一般为不可抽芯结构，对不洁净介质导致的污堵具有较差的清洗能力，适用于换热面积较大、壳程为洁净介质的工况。
2.2 U型管式换热器中U型管式双管板换热器具有传统U型管换热器稳定运行于管壳程温差较大的工况环境及拆卸相对便捷的可抽芯结构，且只有两块管板，降低焊接量，虽然相对固定管板式结构，U型管式不能设置管壳程介质全逆流，换热效果相对固定管板式较差，但由于其具备了可抽芯子和适用温差较大的环境中，因此应用更广。
双管板换热器的结构设计
双管板换热器的结构设计双管板换热器在工业生产中普遍使用，做好其结构设计尤为重要。
本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，详细概述了双管板换热器的应用场合、结构和内外管板计算要点及内外管板间距的计算，并总结了设计中需要注意的问题，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
标签：双管板换热器；结构；设计要点引言在工业生产中，实现物料之间热量交换的节能设备统称为换热器，它广泛应用于国民经济的各个领域。
在生产中为了防止腐蚀和污染，以及满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，通常采用双管板换热器来解决。
而由于双管板换热器与一般的换热器相比结构较为复杂，因此在设计过程中各细节必须充分考虑，产品质量才能得到有效的保证。
1 应用场合双管板换热器分为整体式双管板、连接式双管板、分离式双管板3种形式。
双管板换热器主要用于当两程之间的物料相混后，将会产生严重后果，一般用于下列情况：（1）产生严重腐蚀；（2）使极毒流体波及到大面积的场合；（3）发生燃烧或爆炸；（4）产生聚脂状物质或聚合物，形成设备污垢；（5）使催化剂中毒，或使化学反应停止或反向进行，以致减少产量；（6）使产品不纯。
在这些情况下，尽管双管板换热器比普通单管板换热器投资费用大，为了确保安全，还是应考虑在管子两端或一端采用双管板的换热器，以防止壳程流体与管程流体之间的泄漏。
2 双管板换热器的结构所谓双管板换热器就是在换热器一端或两端设有一定间隙的双管板且两块双管板间用一段筒节相连。
最常见的结构示意图如图1所示。
隔离腔用于封闭相邻的内管板与外管板之间漏出的气（液）体，防止有毒气（液）体的外溢。
隔离腔最高和最低处需分别设置放空口和排净口，用于及时导出渗漏气（液）体。
换热器与管板的连接，通常外管板与换热管采用强度焊加贴胀，内管板与换热管采用强度胀接。
外管板采用强度焊加贴胀的目的是通过焊接结构来保证换热管与管板连接的密封性能以及抗拉脱强度，通过贴胀来消除换热管与管孔之间间隙。
化工原理论文 换热器的设计
双管板换热器的结构设计摘要：双管板换热器为管壳式换热器的一种特殊结构。
本文对一台固定双管板式换热器的结构设计和强度计算进行了阐述，其中包括选材、布管、管板的结构和间距、胀管和开槽尺寸等方面的设计和计算。
关键词：管壳式换热器固定管板双管板结构设计强度胀接布管强度计算Structure Design of Double Tube Sheet Heat Exchanger Abstract:Double tube sheet heat exchanger is a special construction of the tubular heat exchanger．The paper describes the structure design and strength calculation of a fixed double tube sheet beat exchanger, including design and calculation of material selection，tubes distribution，tube plate structure and spacing，tube expansion and slot size．Key words：Tubular heat exchanger；Fixed tube sheet；Double tube sheet；Structure design；Strength expansion；Tube arrangement；Strength calculation.前言双管板换热器为管壳式换热器的一种特殊结构，广泛应用于换热器管程和壳程介质严禁混合的场合。
双管板换热器的管板有普通型双管板和整块式双管板两种型式，整块式管板加工难度大、成本高．而且在防止管壳程介质串流方面也不如普通型双管板，所以在实际应用中普通型双管板较为普遍。
随着新型化工产品的研究开发，双管板换热器的用量逐年增加。
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
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Ｉ
ｌ Ｉ｝
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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 ） 。
双管板换热器结构原理
双管板换热器结构原理双管板换热器是一种常见的换热设备，它利用工质的温度梯度来实现换热，广泛应用于特殊用途的工业换热和热能利用系统中。
它被广泛用于汽轮机空冷、空调系统和其他高温、高压、恶劣环境中。
双管板换热器由两个节流管组成，每个节流管由内壁直管、外壁直管和夹套组成，这样构成了两个独立的内外管管室。
双管板的换热机构由夹套所围绕的空间组成，其中夹套的内壁被切成一系列细小的节流片，从而形成多个独立的流路供热交换介质流动。
双管板换热器具有多种优点，其中最主要的是能够提供高效率的热交换效果。
这是因为双管板换热器的结构特性，其内外壁的细分型节流片斜面可使介质流动更为均匀，使换热面积可以更为充分地利用；并且还可以减少流体的反复运行，有效地降低了压降的损失。
另外，由于每个节流片的压力都很低，换热器的压力损失也比较低。
此外，双管板换热器还有良好的抗压能力，可以适应高压环境。
双管板换热器的结构比较复杂，其安装也很费时费力。
定型后，由于换热器内壁直管与外壁直管之间的节流片体积较小，可能会产生因焊接而损坏换热器的热效率。
因此，双管板换热器的设计和安装需要经过严格的检查，以确保换热器的性能。
除了上述的优点以外，双管板换热器还有更多好处，比如结构紧凑、体积小、可以实现节能环保等。
双管板换热器的应用广泛，既可以用于汽轮机空冷，又可以用于空调系统，也可以用于其他需要高温、高压、恶劣环境的特殊用途的工业换热系统中。
双管板换热器的发展对工业热能交换有重要意义，其良好的热传导和高效率的换热效果，让大多数工业应用能够更加节能环保、安全可靠。
未来，双管板换热器将在更多的领域得到广泛应用，成为工业热能交换的基础设施，为更多的应用提供安全可靠的热能源。
双管板换热器是一种应用广泛、用处多样的热能交换设备，它能够满足工业应用中复杂的换热需求，是提高工业效率、改善工业能源利用效率的重要设备。
因此，双管板换热器在工业换热中拥有广泛的应用前景，未来可期。
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。
双管板换热器的设计原理
双管板换热器的设计原理换热器是一种实现物料之间热量交换的节能设备，它广泛应用于国民经济的各个领域。
在生产中为了防止腐蚀和污染，以及满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，通常采用双管板换热器来解决。
论述了双管板换热器的用途、结构、设计等方面需注意的问题，并把它与单管板换热器进行了对比，指出双管板换热器的管程壳程间泄漏量变得很小，受力状况也更好。
同时也论述了双管板换热器的壳体、管板、折流板等的制造工艺方法、管板预装、管板与换热管的连接方法、以及压力试验等方面的技术问题。
在换热管端部有一块管板，称为外侧管板，也就是管程管板，兼作设备法兰，与换热管及管箱法兰相连接。
在距换热管端部较近的位置还有一块管板，称为内侧管板，即壳程管板，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，这部分空间可以用一个短节跟外界隔离开，组成一个不承受压力的隔离腔；也可以是一个敞开的结构。
1.双管板换热器的应用在如下情形时，换热器管程和壳程介质严格禁止混合，则常常采用双管板结构：①当管程和壳程二介质相混合后会引起严重腐蚀；②一侧为极度或高度危害介质渗入到另一侧会引起严重后果；③当管程和壳程介质相混合后两种介质会引起燃烧或爆炸；④当一种介质混入另一种介质时，引起催化剂中毒；⑤管程和壳程介质相混合后会引起聚合或生成树脂状物质；⑥管程和壳程介质相混合后会引起化学反应终止或限制；⑦管程和壳程介质相混合后，引起产品污染或产品质量下降。
2.双管板换热器的结构双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，这是与单管板换热器可采用多种结构型式、管束可以抽出清洗不同的地方。
对于温差较大的双管板换热器，筒体上可加装波纹膨胀节；而单管板换热器除可考虑筒体上加装波纹膨胀节外，常采用浮头或U型管型式来补偿。
对于双管板换热器，存在两种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。
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。
固定式双管板换热器的设计方法
固定式双管板换热器的设计方法摘要]双管板换热器的使用越来越普及，但是双管板换热器的设计在标准里并没有明确的说明,这样就要求设计者必须在设计过程中根据双管板换热器在操作以及设计工况对其进行设计,在没有成熟的设计标准的情况下,本文针对双管板换热器的管板受力情况并结合一些设计经验进行详细的设计说明。
[关键词]固定式换热器；双管板；积液程；管程；壳程；苛刻工况在换热器的设计中，若管程和壳程中的两种介质相混合会引起重大的事故，而双管板换热器的结构可以有效的杜绝这种情况的发生。
但是目前由于没有具体的设计标准，因此双管板的设计都是由设计者自己根据自己的理解进行设计的，有些设计方法没有按照双管板在操作工况下的具体受力来设计，导致双管板的设计不准确，由于双管板换热器内部介质的特殊性，因此这样是非常不安全，为以后在设备使用过程中埋下了极大的安全隐患。
本文综合各种设计方法，找出一种有效的设计思路，使得双管板的设计更偏于安全。
1 双管板换热器的结构介绍积液程的作用就是把管程和壳程由于双管板换热器的壳程管程之间是由两块管板组成的，由此形成三个程，即管程、壳程、管程管板和壳程管板之间形成积液程。
详见见图FIG.1。
由于较为苛刻的介质一般在管程，换热管在管程侧管板采用强度焊或强度焊加强度胀的连接方式，壳程侧管板采用强度胀的连接方式，积液程侧硬设计放空口和排净口。
3. 具体计算举例3.1假定设计工况为了使得管板的设计思路更加清晰准确，现假定一种设计工况，管程的介质是高度危害，根据工艺条件，管程和壳程的介质不能相混合。
根据这个要求设计一台双管板的换热器。
壳程管程积液程操作温度（℃） 100～150 140～160 20操作压力（MPa） 0.3 0.22 atm设计温度（℃） 170 180 170 (1)设计压力（MPa） 0.6 0.6 atm金属壁温（℃） 120 150 20（2）注（1）由于在操作中换热管的作用导致这个程的温度不会为常温因此可以考虑为壳程的设计温度，这样会比较苛刻。
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双管板换热器的结构设计
【摘要】本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，详细概述了有关设计条件和计算两方面的要点，并给出了几点需要注意的问题，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
【关键词】双管板换热器；结构设计；问题
所谓的换热器，就是是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
而双管板换热器比一般的换热器结构复杂，因此在设计过程中要更加重视。
基于此，本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。
1.设计条件
某一项目烧碱装置后冷却器设计条件见表1。
该设备壳程介质为氯气，管程介质为循环水，如果两个介质发生泄漏，相接触就会产生强腐蚀性的盐酸或次氯酸，对该设备造成严重的腐蚀。
所以该设备选择双管板换热器，为绝对避免壳程介质与管程介质相接触，设置积液程结构，并设有放空口和排净口（取样口）进行泄漏检测，该设备结构如图1所示。
2.设计计算
本文主要介绍管板强度的设计计算及积液程长度L的计算及其相关规定，其他受压元件的计算方法，与普通的单管板换热器计算方法相同，计算时可参考GB151—1999等相关规范···，这里不再赘述。
2.1管板强度计算
双管板换热器的设计计算，在我国现行的标准规范GBl51中，没有该结构形式的管板厚度计算方法。
由此，本文参考TEMA标准及文献[2]，认为双管板换热器的管程管板（也称外管板）和壳程管板（也称内管板）都能单独满足相应设计工况的设计前提下，确定该换热器管板厚度的计算方法。
（1）管程管板厚度计算。
运用SW6强度计算软件进行换热器的设计时，管板形式选择延长部分兼作法兰的固定式管板，设计参数按以下情况考虑：①设计压力和设计温度按管程工况确定；②壳程和换热管金属壁温按壳程和管程工况确定；③管板与换热管的连接为强度焊；④换热管长度为换热管总长度，换热管有效长度为管程管板内侧间的距离，换热管受压失稳的当量长度Lcr按GB151图32选取。
（2）壳程管板厚度计算。
管板形式选择为不带法兰固定式管板（与两端筒节为焊接连接）设计参数按以下情况考虑：①设计压力和设计温度按壳程工况确定；②壳程和换热管金属壁温按壳程和管程工况确定；③管板与换热管的连接为强度胀接；④换热管长度为壳程管板外侧间的距离，换热管的有效长度为壳程管板内侧间的距离。
2.2 积液程计算
积液程（也称为聚液程）为管程管板和壳程管板之间的一个独立的腔体，所以对于双管板换热器这类多腔体设备，在技术特性表中，不仅要体现管程和壳程技术参数，还要体现积液程技术参数。
积液程壳体的长度L的确定，主要考虑两块管板由于使用温度的不同而产生径向位移作用在换热管上，引起弯曲应力和剪应力。
这里按照TEMA标准相关章节进行计算：
3.需要注意的问题
3.1管程与壳程管板厚度计算时的相互协调
（1）由于管程管板与壳程管板厚度计算时的条件不同，由此管板厚度计算值将会不同，允许对管程管板、壳程管板厚度采用各自的厚度计算值，不需要选取其两者较大的厚度计算值为管程管板和壳程管板厚度统一取值HJ。
（2）在管程管板和壳程管板厚度计算时，由于管板与换热管的连接分别为强度焊和强度胀接，拉脱应力的许用值不同，可能出现对膨胀节的不同要求，在出现该情况时，需按照对膨胀节相同要求进行管程管板和壳程管板厚度的计算。
3.2关于换热管与管板的连接
管程管板与换热管的连接采用强度焊加贴胀，壳程管板与换热管的连接采用强度胀。
胀接应采用液压胀，并做胀接工艺评定，也可采用评定合格的机械胀，开槽位置和尺寸可根据胀接工艺评定调整，开槽数量不得少于两条，见图2。
3.3压力试验
（1）内管板与换热管强度胀接后，壳程进行水压试验，水压试验合格后，再进行气密性试验。
检验合格后进行外管板与换热管的连接组装。
（2）外管板与换热管强度焊（氩弧焊）+贴胀连接组装后，焊后对焊接接头进行渗透检测，合格后进行积液程筒体的连接组焊。
（3）积液程进行水压试验，试验合格后，再进行气密性试验。
（4）壳程进行氨渗漏试验，同时在积液程的排净口处进行氨渗漏试验，以检查外管板与换热管的连接接头。
（5）管箱组装完成后，对管程进行压力水压试验。
3.4有关材料
考虑到管程管板和壳程管板任一块管板失效，设备还能坚持运行一段时间，而且管程与壳程两种介质不能接触的前提下，管程管板和壳程管板都要选取两者中较高的相同材料；积液程壳体材料选取管程和壳程两者中较高的材料，但最低要求为S30408（06Crl9Nil0）不锈钢；因积液程存在，工艺介质在事故状态时只能运行一段时间，所以其腐蚀裕量无需考虑。
4.结语
综上所述，换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
而由于双管板换热器的结构较为复杂，做好有关方面的结构设计就显得极其重要。
本文在双管板换热器的结构设计上给予了一定参考借鉴，相信对此设备的设计能有一定的帮助。
【参考文献】
[1]王树明.双管板换热器制作[J].城市建设理论研究，2013（20）.
[2]郁辉，王秀芝，胡艳芳.双管板换热器的结构及制造工艺合理设计[J].中国石油和化工标准与质量，2012（04）.。