压力容器设计审核人员培训教材换热器部分

4-2 管壳式换热器分为几级？各采用什么换热管？各适用于什么场合？

答：换热器分Ⅰ、Ⅱ两级。

Ⅰ级换热器采用较高级精度冷拔管，适用于无相变传热和易产生振动的场合。 Ⅱ级换热器采用普通级精度冷拔管，适用冷凝、重沸传热和无振动的一般场合。

4-3 管壳式换热器主要组合部件名称及分类代号是什么？

答：前端管箱：

A ——平盖管箱

B ——封头管箱

C ——用于可拆管束与管板制成一体的管箱

N ——与管板制成一体的固定管板管箱

D ——特殊高压管箱

壳体型式：

E ——单程壳体

F ——具有纵向隔板的双程壳体

G ——分流

H ——双分流

I ——U 形管式换热器

J ——无隔板分流（或冷凝器壳体）

K ——釜式重沸器

O ——外导流

后端结构（包括管束）：

L ——与A 相似的固定管板结构

M ——与B 相似的固定管板结构

N ——与C 相似的固定管板结构

P ——填料函式浮头

S ——钩圈式浮头

T ——可抽式浮头

U ——U 形管束

W ——带套环填料函式浮头

4-4 设计U 形管式或浮头式换热器的管板时，怎样确定管板的设计压力？

答：管板设计压力的确定：若能保证在任何情况下都同时作用或t s p p 与之一为负压时，则

d s d p -p p =

否则取下列两值中较大者：

s d p p =或t d p p =

4-5 用复合钢板制造管壳式换热器管板时，对复层材料有什么要求？

答：用轧制复合板或者爆炸复合板作管板时，应对复层与基层的结合情况逐张进行超声波检测，布管区内不开孔的部分不得有分层。

4-6 设计多管程式换热器时，确定分程隔板位置的原则是什么？

答：确定分程隔板位置的原则是：1.应尽能使各管程的换热管数大致相等。2.分程隔板槽形状简单，密封面长度较短。

4-7管壳式换热器的换热管和管板之间采用胀接连接应符合什么条件？

答：1.必须采用的条件：换热管与管板不可焊。

2.适用范围：a.设计压力≤4MPa ；b.设计温度≤300℃；c.外径小于14mm 的换热管与管板的连接，不宜采用胀接。

4-8 管壳式换热器在什么情况下管板与换热管之间的连接应胀焊并用？

答：1.密封性能要求较高的场合；

2.要求承受振动、有疲劳、交变载荷的场合；

3.采用复合管板的场合；

4.有间隙腐蚀的场合。

4-9 管壳式换热器的整体管板的有效厚度如何确定？

答：整体管板的有效厚度，等于管板的实际厚度减去管板两侧的开槽深度或腐蚀裕量中的大值之和。即 ()，

Y Y -S S e += e S ——管板有效厚度mm ；

S ——管板实际厚度mm ；

Y ——计算数：2C K Y 或=，取大值；

Y ’——计算数：'C K'Y '2或=，取大值；

K ——管程隔板槽深，mm ；

；，—管程隔板的腐蚀裕量—m m C 2

；壳程结构开槽深，——mm 'K

。壳程管板的腐蚀裕量，——m m 'C 2

图4-1

4-10 管壳式换热器复合管板的有效厚度如何确定？

答：复层和基层完全贴合的管板，复层可计入复合管板的有效厚度。

当复层的材料的强度低于基层材料时，应以复层的当量厚度计入复合管板的有效厚度。 [][]δσσδ1

2c = mm ；—复层当量厚度，—m m c δ

；—复层设计厚度，—mm δ

[]；的许用应力，—设计温度下基层材料—MPa 1σ

[]。的许用应力，—设计温度下复层材料—MPa 2σ

4-11 管壳式换热器固定管板与U 形管式管板的受力情况有什么分别？

答：管壳式换热器固定管板主要受到以下几方面的力的作用：

1. 管壳程压力对管板的直接作用力；

2. 管壳之间的热膨胀差产生对管板的作用力；

3. 管束对管板的弹性支承反力；

4. 管板兼做法兰时法兰螺栓产生的力矩。

对于GB-151-89中所示U 形管式管板仅受管、壳程压力对管板的直接作用力。

4-12 在什么情况下固定管板式换热器的壳程筒体需设置膨胀节？

答：在管板的计算中（GB151-89）按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力e σ、换热管的轴向应力t σ、换热管与管板之间的拉脱力q 中，有一个不能满足强度（或稳定）条件时，就需要设置膨胀节。在管板强度校核计算中，当管板厚度确定以后，不设膨胀节时，有时管板强度不够，设膨胀节后，管板厚度可能满足要求。此时，也可设置膨胀节来减薄管板，但要从材料消耗、制造难易、安全及经济效果等综合评估而定。

4-13 管壳式换热器管板的延长部分兼做法兰时，法兰部分对管板有什么影响？

答：当管板兼做法兰时，法兰力矩不仅作用于法兰上，还会延伸作用于管板上，对管板来说，增加了一个附加力矩。因此计算管板时，除考虑壳程、管程设计压力的“当量压力”及管子与壳体不同热膨胀引起的“当量压力”外，还需要计入由于法兰力矩引起的管板应力。

由于法兰力矩在管板上引起的附加力矩，使管板计算趋于复杂化，管板厚度取决于其危险组合。

对延长部分兼做法兰的管板，法兰与管板应分别设计，且法兰厚度可以和管板厚度不同。

4-14 在什么情况下，管壳式换热器管程和壳程的介质进口处应设置防冲板？

答：1.管板设置防冲板的条件：当管程采用轴向入口接管或换热管内流体流速超过3m/s 时，应设置防冲板，以减少流体的不均匀分布和对换热管端的冲蚀。

2.壳程设置防冲板的条件：①当壳程进口管流体的2v ρ值为下列数值时，应在壳程进口处设置防冲板：

a.非腐蚀、非腐蚀性的单向流体：22m .s /2330v kg >ρ者

b.其它液体，包括沸点下的液体：22s .m /740v kg >ρ者

②有腐蚀或有腐蚀的气体、蒸汽及汽液混合物，应设置防冲板。

ρ——流体密度，kg/m ³；v ——流体流速，m/s 。

4-15 在什么情况下，管壳式换热器壳程进出口处应设置导流筒？

答：①同4-14题中，壳程设置防冲板的条件①；

②当壳程进出口距管板较远，流体停滞区过大时，应设置导流筒，以减小流体停滞区，增加换热管有效长度。

4-16 管壳式换热器壳程进口处的防冲板表面距壳体圆筒内壁的距离与防冲板直径或边长各为多少？

答：防冲板表面到圆筒内壁的距离，一般为接管外径的1/4~1/3。

防冲板的直径或边长，应大于接管外径50mm 。

4-17管壳式换热器壳程进口处的导流筒有几种形式，其结构尺寸在设计中应如何考虑？

答：一般有内导流筒与外导流筒两种形式。

a. 内导流筒 导流筒表面到壳体圆筒内壁的距离一般应大于接管外径的1/3；导流筒端部至管板的距离，应使该处的流通面积不小于导流筒的外侧流通面积；