压力容器设计钢制管壳式换热器知识问答题

压力容器设计钢制管壳式换热器知识问答题

4—1范区 GB151适用的换热器型式及参数范围是什么?

答：GDl51—89：1。适用于固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式

2．本标准适用的换热器参数为：

公称直径DN≤2000mm

公称压力PN≤35MPa

公称直径(mm)和公称压力(MPa)的乘积不大于104。

GBl51—1999适用范围变化为：公称直径

DN≤2600mm。公称直径(mm)

和公称压力(MPa)的乘积不大于1.75X104。

4-2 GB151-89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?GBl51-1999作何修改?

答：GBl5l-89换热器分I级、II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。

GB151—1999中对换热器分级改成换热器管束分级；即Ⅰ、Ⅱ级管束，具体要求相同。标准中取消了关于适用场合的建议。

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

后端结构：

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?

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Ｐs与Pt之一为负压时，则

Pd=│Ps-Pt│

否则取下列两式中的较大值Pd=max(│Ps│,│Pt│)。

４-5 GB151-89规定：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？GB151-1999有何修改？

答：GBl51-89规定：用轧制复合板或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验，布管区内不开孔的部分不得有分层。

GBl5l—1999规定：复合板应符合相应标准要求，详见4。3．2．3条。

4—6 设计多管程式管壳式换热器时，确定分程隔板位置的原则是什么?

确定分程隔板位置的原则是：1应尽可能使各管程的换热管数大致相等。2.分程隔板槽形状简单，密封面簪度短。

4-7 管壳式换热器的换热管与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.操作中无刷烈的振动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。

3．一般要求：a.换热管材料的硬度值一般须低于管板的硬度。B.有应力腐蚀时，不应采用管头局部退火的方式来降低换热管的硬度。

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

Se=S-(Y+Y’)

Se—管板有效厚度mm；

S—管板实际厚度mm；．

Y—计算数：Y=K或C2，取大值；

Y’—计算数：Y’=K’或C2’，取大值；

K——管程隔板槽深，mm；

C2——管程管板的腐蚀裕量，mm；

K’-壳程结构开槽深，mm；

C2’——壳程管板的腐蚀裕量，mm。

4-10管壳式换热器复合管板的有效厚度如何确定?

答：复层与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。

δc=

δc—复层当量厚度，mm；。

δ——复层设计厚度，mm；

[σ]1——设计温度下基层材料的许用应力，MPa；

[σ]2——设计温度下复层材料的许用应力，MPa。

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区别?

答：管壳式换热器固定管板主要受到以下几个方面的力的作用：

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．管板兼作法兰时法兰螺栓产生的力矩。

对于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?

在管板的计算中按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力σc、换热管的轴向应力σ1。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，当管板厚度确定之后，不设膨胀节时，有时管板强度不够，设膨胀节后，管板厚度可能就满足要求。此时，可设置膨胀节以减薄管板，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作法兰时，法兰部分对管板有什么影响?

答：当管板兼作法兰时，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中引起的附加力矩，使管板计算趋于复杂化，管板厚度取决于其危险组合。