1、管壳式换热器 GB151-1999一.适用范围1.型式固定P t、P S 大，t 小浮头、U 形P t 大，t 大一般不用于 ，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。MaD5.2结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式（径向双道）2.参数。参数超出时参照执行。41075.,3,260XPNPmNN DN:板卷按内径，管制按外径。3.管束精度等级仅对 CS，LAS 冷拔换热管级采用较高级，高级精度（通常用于无相变和易产生振动的场合）级采用普通级精度 （通常用于再沸，冷凝和无振动场合）不同精度等级管束在换热器设计中涉及管板管孔，折流板管孔的加工公差。GB13296 不锈钢换热管，一种精度，相当级
2、；有色金属按相应标准。4.不适用范围受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准（制冷、造纸等）P D 0.1MPa 或真空度0.02MPa+二引用标准1. 压力容器安全技术监察规程监察范围，类别划分 等按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。 壳程容积=内径截面积 X 管板内侧间长度。2. GB150-1998钢制压力容器设计界限、载荷、材料及许用应力、各受压元件的结构和强度计算。3.有关材料标准。管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。封头、法兰（容器法兰、管法兰）紧固件、垫片、膨胀节、
3、支座等三设计参数1. 有关定义同 GB1502. 设计压力 Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合（一侧为零或真空） 。管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如 1）自换热 2）Pt Ps均较高，操作又能绝对保证同时升降压。3 设计温度 0以上，设计温度 最高金属温度。0以下，设计温度 最低金属温度。（一般可参照 HG20580设计基础 ）材 料 允 许 使 用 温 度 ）（ 元 件 表 面 温 度 算 用最 高 部 位 温 度 ， 强 度 计壳 程 元 件平 均 温 度壳 程 元 件 厚 度 截 面 金 属 管 程 元 件平 均 温 度管 程 元 件 厚 度 截 面 金
4、属 t固 定 管 板 式 温 差可 不 计 环 境 温 度壳 材 线 胀 系 数温壳 程 筒 体 沿 全 长 平 均 壁 按 附 录 确 定管 材 线 胀 系 数换 热 管 沿 全 长 平 均 壁 温 St应力计算用* 对气-气或液-液可近似取管、壳程介质平均温度的平均值。其它按估算。chmttT* 可近似取壳程介质平均温度。外有保温或流体温度近似等于环境温度4.腐蚀裕量 C2（仅对管，壳程均匀腐蚀）年腐蚀率设计寿命 mm0.250 1 2 3对换热器设计寿命通常考虑 810 年（对炼油设备或有磨蚀的 C2 较上表大）压缩空气、水蒸汽、水对 CS、LAS1mm,双面考虑的元件管板、浮头法兰、浮
5、头盖、钩圈，管板、平盖的槽深作 C2或加差值。(槽深与 C2取大值)不另考虑 C2的元件换热管 *、拉杆、定距管、折流板、支持板等。*流动性较好腐蚀相对轻，换热元件要求给热系数 小，管头胀接不宜过厚。5.许用应力CS、LAS、SS 按 GB150，有色金属按 GB151 附录 D。铝、铜及其合金 n b=4、n s=1.5钛及其合金 n b=3、n s=1.5复合板结合率B2 级，可计入复层 21ttt6.焊接接头系数CS、LAS、SS 按 GB150，有色金属按 GB151 附录 D，管板圆筒环向接头，用氩弧焊打底或有垫板焊接 =0.6。7.换热面积 m 2管束外表面积 ，L 管板内侧有效长
6、度。dneOeU 形管一般不包括弯管段面积。8.换热器公称长度 m.,形 管 的 直 管 段 长 度直 管 的 全 长 度换 热 管 长 度 U9.压力试验、气密试验气密试验常用于易燃、极度、高度毒性介质或管、壳介质互漏时会有严重危害（例如加重腐蚀、引起爆炸、影响产品质量、催化剂中毒、吸附剂粉化等） 。试验压力值同 GB150管板按压差设计时，须规定管、壳程升、降压的具体压差值， 氨 渗 漏 试 验壳 程 自 身 水 压 试 验 后 增 （ 便 于 查 管 头 连 接 ）， 壁 厚 不 扣 除 壳 程 校 核 壳 程适 用 压 差 不 大 条 件 ， 且提 高 壳 程 试 验 压 力时 试 2
7、9.0Cpsst A 法： 100%NH3，23KPaB 法： 1030%，NH 3，0.151.0MpaC 法： 1% NH3，11.05P D四.材料1. CS、LAS、SS 按 GB1502.有色金属按 GB151 附录 D1) 铝和铝合金8Mpa，-269200，对65不宜用含 Mg3%的 Al-Mg 合金*，2) 铜和铜合金 纯铜150，铜合金2003) 钛和钛合金 纯钛300，钛合金350*Mg 在 Al 中的室温溶解度 0.34%，极限溶解度 14.9%，Mg 含量较高，会在晶间析出 相（Mg 2Al3, Mg8Al5）,在某些介质中会产生应力腐蚀敏感性，只有在65以下不会产生。
8、析出相过多也会降低冲击韧性。3.锻件1) 带凸肩与圆筒或管箱对接焊的管板，2) 厚度60mm 的管板，3) 形状复杂的管板4) 锻件级别级。4.复合材料1) 筒体、封头复合板（轧制、爆炸复合）2) 管板、平盖复合或堆焊，堆焊分 2 层，第 1 层打底后热处理.3) 轧制复合不锈钢管板级，平盖级, 爆炸复合管板B1 级，平盖 B3 级。（贴合率与剪切强度指标不同）5.换热管通常用无缝管，附录 C 的 SS 有缝管用于 PD6.4Mpa，非极度危害介质，并考虑接头系数0.85。五.设计1.管箱1) 管箱深度a) 轴向开孔 开孔中心处最小深度 di31b) 侧向开孔 满足元件焊接距离要求c) 对多管
9、程管箱、相邻两程之间最小流通面积每程换热管流通面积的 1.3倍2) 平盖厚度（用于平盖管箱）a) 无分程隔板（强度条件） 操作时 tCGKPD137.10GCDPWLK预紧时 tCGPKD237.1GCDWLb) 有分程隔板（含刚度条件）3/133 )5.043.(GbtCGLAPEYD中心扰度 Y： DN600 Y=0.75DN600 Y= （mm）80N最终取 、 、 中之大值1233) 分程隔板a) 分程原则 每程换热管数大致相等，隔板槽形状简单，容易加工，密封面长度较短（计算隔板槽面积时，包括未被换热管支承的面积槽两测）b) 常用分程形式c) 最小厚度DN min mmCS 、 LAS
10、 SS 600 8 6600 1200 10 81200 2000 14 102000 2600 14 10压差大时按（式 12）进行计算 B：尺寸系数与隔板结tPb5.构尺寸有关d) 隔板密封端最大厚度 10mm，超过时端部削边。e) 隔板槽 槽深4mm（大于密封垫厚度）槽宽 隔板密封端厚+2mm，槽拐角处倒角 b45br（垫片转角） 。f) 密封面与法兰齐平，同时加工。4) 管箱 PWHT（针对 CS、LAS，SS 一般不做）最 后 加 工 密 封 面侧 向 接 管 开 孔有 分 程 隔 板 Diba3/1)消除焊接残余应力，否则易引起法兰变形（甲型法兰尤甚） ，影响密封性能。2.圆筒1)
11、 公称直径 宜与标准封头或容器法兰（以外径为标准的与管法兰匹配）匹配2) 厚度 两 者 取 大 值最 小 厚 度 强 度 计 算按 )150bGBa最小厚度考虑保证刚性、变形小，管束/管板易安装，尤其对 U 形、浮头式重叠式局部应力；以及 PTPs时，壳侧试压值要提高min (CS、LAS) mmDN 400 700 700 10001000 15001500 20002000 2600浮 头 、 形 8 10 12 14 16固 定 6 8 10 12 14* 表中含 1mm C2值，当设计 C21mm 时，增加差值。min (SS) mmDN 400 500 500 700 700 100
12、0 1000 1500 1500 2000 2000 2600 min 3.5 4.5 6 8 10 123） 制造要求 e0.5%DN，且 DN1200 e5，DN1200 e7；周长 内表面焊缝磨平。 01直线度 L/1000 且 L6000 4.5， L6000 83.接管1) 与圆筒内表面齐平2) 径向或轴向设置3) TD300，用带颈对焊法兰，4) 高点排气，低点排液，DN20（或螺塞）4.换热管（GB/T8163 流体输送，GB9948 石油裂解，GB13296 锅炉、换热器 S.S.无缝管）1) 公称长度（m）1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.5,6.0,7.5,9.0
13、,12.0（有利于提高管材利用率）2) 规格 按各自材料标准（见表 10） ，其中 CS，LAS，SS 常用规格： （d 0）14,19,25,32,38,45,573) 偏差分、级精度，SS 均相当级精度4) U 形管 a) 弯曲半径 R2d 0(R管中心半径)10 12 14 16 19 20 22 25 30 32 35 38 45 50 55 57Rmin 20 24 30 32 40 40 45 50 60 65 70 76 90100110115b) 弯前最小 min )(min1Rd直管 R弯曲半径（指到管中心） 管外径1计 0dc) 弯后圆度偏差10% ，R40球 径 0.75
14、di 0.8di 0.85di0d5.管板1)有效厚度 a)整板 槽 壳壳槽 管管 tCtne 22maxaa) 整板 复合板 复合质量符合要求时，计入 21te的 当 量复2) 最小厚度（不含 C2） ，与计算厚度比较取大值a) 胀接 易燃易爆，有毒介质 0mind一般场合 250d75.0i06.ndb) 焊接 满足结构设计和制造要求，但12mmc) 复合板 3mm，且表层 2mm 理化性能达标焊接连接换热管复10mm，且表层 8mm 理化性能达标胀接连接换热复管3) 拼接 a) 全焊透接头b) 100%XT-或 UT-c) PWHT（SS 除外）4) 堆焊a) 基层表面检测级b) 不允许
15、管桥间补焊堆焊法c) 分层堆焊，保证最小有效层厚度带级堆焊，2 层，每层 4mm，手工堆焊，分区、对称、同时表面机加工5) 布管a) 排列形式（流向垂直于折流板缺口边）b) 中心距 1.25d 010 12 14 16 19 20 22 25 30 32 35 38 45 50 55 57S 13 14 16 19 22 25 26 28 32 38 40 44 48 57 64 70 72Sn 28 30 32 35 38 40 42 44 50 52 56 60 68 76 78 800dSn分程隔板两侧相邻管中距离c) 布管限定圆固定管板、U 形管板 最外层换热管外壁至圆筒内壁距 b3=
16、0.25d0，且8mm浮头管板 Di-2(b1+b2+b)b1浮头管板与圆筒间隙b2密封垫片台阶宽b台阶与换热管外壁距离6) 管孔a) 钢换热管分、级管束孔d0 16 14 19 25 32 38 45 57管孔d()16.25 14.25 19.25 25.25 32.35 38.4 45.4 57.55CS，LAS，SS15.0 20.25.0管孔d()14.40 16.40 19.40 25.40 32.50 38.5 45.5 57.70CS，LAS15.020. 30.40.b) 有色金属管不分级（详见 GB151 表 18表 21）I 级范围7) 孔桥宽度 出钻一侧管板表面，相邻两
17、管孔之间的实际桥宽，由钻头偏移量引起，偏移量随管板厚度增大而增大，孔桥宽相应减小。a) 孔桥宽度 名义孔桥宽度-孔桥偏差，B=（S-d）-1孔桥偏差 1=2 2+C 2钻头扁移量， 2=0.0016XC 附加量 d016，C=0.508d016，C=0.762b) 最小孔桥宽度 仅允许存在4%的孔数其值为名义孔桥宽度的一半+附加量，Bmin=1/2(S-d)+C1 d032，C 1=0.1d032，C 1=0(详见表 51，表 52钢换热管)6.换热管与管板连接 （抗拉脱+密封）1) 强度胀不可焊接或 d014mm(机械胀)或习惯制造工艺a) 胀接原理 换热管屈服变形，管板弹性变形（或管孔表面
18、屈服）硬度：换热管管板，有应力腐蚀不采用局部退火软化管头.管壁厚减薄率 68%，拉脱力最强b) 最适宜间隙 曾有分析：一对#10、#20 钢，胀接的最佳间隙值：do 192 252 323 384C 0.1 0.16 0.2 0.19按 GB151 管孔尺寸，采用级管适宜。c) 适用（开槽）P D4.0Mpa，T D300，无剧烈振动，无过大温度变化，无明显应力腐蚀d) 要求:管孔不允许存在纵向或螺旋贯通刻痕 Al、Cu 管用翻边胀，提高qe) 最小胀接长度 L= ，或 50mm 的较小值m3管 孔f) 采用液压胀时，第一道加工沟槽后退到 12mm 左右g) 管头外表面清理至金属光泽，l2 管
19、板h) 不开槽q=2Mpa，开槽q=4Mpa，有色金属开槽q=3Mpa2) 强度焊a) 适用 GB151 规定的压力范围，不适用有较大振动、有间隙腐蚀场合b) 焊口 45倒角，倒角深度随换热管直径增大而加大，高压换热器 已广泛采用 U 形坡口。（示意图）c) 要求 注明双道焊。可保证焊口无贯通缺陷。d) 管头清理 ld 0且25mme) Al 管采用氩弧焊，铜管采用钎焊f) q=0.5 tt3) 胀焊并用a) 结构 强度胀+密封焊或强度焊+贴胀、 （消除间隙，轻度胀）b) 适用 密封要求高有振动或疲劳载荷有间隙腐蚀复合管板7.筒体与管板连接 焊接结构详见附录 G，其中带10mm 对接段结构，板
20、材若有分层，不抗撕裂。与筒体对接焊的带凸肩管板应采用锻件，就是此原因.8.折流板和支持板1) 作用a) 折流板 提高传热系数，增大换热管轴向压缩稳定度（减小失稳当量长度） ，减小管束振动。b) 支持板 缩小换热管无支撑跨距，防止产生过大挠度（不超越最大无支撑跨距）.2) 形式 弓形（单、双、三） ，圆盘圆环形3) 尺寸a) 弓形缺口高度 缺口处流速横过管束流速，切割率一般为（0.20.45）Dib)切口处于管孔中心线以下或两排管孔的小桥之间c)最小厚度 mm 无 支 撑 跨 距 LDN 300 300 600 600 900 900 1200 1200 1500 1500最 小 厚 度400
21、700 4 5 6 10 10 12700 900 5 6 8 10 12 16900 1500 6 8 10 12 16 161500 2000 10 12 16 20 202000 2600 12 14 18 20 22d)管孔 钢管分、级管束级（CS、LAS、SS） mm换热管外径 d 或无支0撑跨距d 32 或 l090l900 且 30d管孔 d 7.04.0允许偏差 3.级（CS、LAS） mm0d14 16 19 25 32 38 45 57管孔d14.6 16.6 19.6 25.8 32.8 38.8 45.8 58.0允许偏差40. 45.050.有色金属换热管详见表 37
22、表 40.无诱导振动，并对传热影响不大时可适当放大管孔尺寸，但不超越钢管的级孔.e) 板的外径 mmDN la(螺纹深)10防冲与导流1）作用 减轻冲蚀，改善流体不均匀分布。2）防冲板 a） 设置条件 轴向进口流速3m/s壳程进口流体的 2值：非腐蚀、磨蚀单相2230Kg/ms 2其他液体740Kg/ms 2有腐蚀、磨蚀气体、蒸汽、气液混合物。b） 尺寸 间距1/4 接管外径板的直径或边长=接管外径+50mm。厚度 ：CS4.5mm,SS3mmc） 组合式单片防冲罩 （适用于满布管）3）导流筒 防冲与均布作用a） 设置条件 壳程进出口管距管板较远，流体停滞区过大，b） 作用 减少流体停滞区，增
23、加有效换热长度，提高换热面积利用率，c） 内导流筒 筒壳间隙1/3 接管外径，筒端空距以流通面积对等为准，即 F 环隙 =F 周向外导流筒 筒壳间隙：接管外径200mm 为50mm， 接管外径200mm 为75mm。4）扩大管 起缓冲作用，常用于蒸汽进口管11. 双壳程1） 纵向隔板a） =6mm， 端部与管板连接（焊接或螺栓） （ 取决于刚度和压差）b） 回流端通道面积折流板缺口面积2） 密封 单向密封和双向密封 2 种结构，单向的应设置在压力高的一侧（进流侧） 。常用于可抽式管束，固定管板式可焊死或插入壳体槽口12防短路1） 旁路挡板(密封条)a)设在与折流流向相垂直处，焊于折流板槽口，厚
24、度 = 折b)数量 DN500mm 1 对500D N1000mm 2 对DN1000mm 3 对对 DN 小的，管数少的效果明显2） 挡管（假管） a） 结构 空管+端板(温度太高的不宜堵死)，直径同换热管，长度超出首尾折流板 50mm与折流板点焊。b） 数量 每隔 34 排换热管设 1 根。3） 设置部位a） 旁路挡板在周边。b） 挡管在管箱分程隔板对应处。c） 两者均应设置在有效折流区内。4）中间挡板 用于 U 形管束的壳侧中间通道，与折流板点焊13滑道1） 用途 可抽式管束装拆用2） 结构 滑板、滚轮、滑条 3 种结构滑条（卧式再沸点用，管束 d 与外壳 D 相切）14支座1）鞍座 鞍
25、座距离 L3000 L B=（0.40.6）LL3000 L B=（0.50.7）LL管板间长度；L B支座中心间距；两端对称2）耳座 D N800 至少 2 个，对称分布，DN800 至少 4 个，均匀分布。3） 重叠式a） 重叠支座高度比接管高度少 5mm，b） 重叠支座处增设调整垫片，c） 重量较大时，可增设 1 组支座，并校核筒体局部应力。15波形膨胀节 GB16749-1997 标准是按 TD=300，许用循环次数N=3000 次1）结构 单波，多波（轴向刚度 Kn=单层，多层（各层的 ）N，多层膨胀节的优越性：挠性好，补偿变形能力强挠曲时有多个中性面，断面弯曲应力趋于总体均衡疲劳寿
26、命高，约为单层的 6 倍结构紧凑，占用空间小利于采用耐腐蚀材料不会发生突然破坏，相对安全2） 选材a） 耐腐蚀介质，且 C21mm，否则用 SS，b） 温度 CS、LAS375C， SS500C。3）热处理a）体钢冷成形，消除应力热处理，b）钢冷成形不热处理，热成形固溶处理。4）制造a）整体式（ZD 或 ZX）有纵缝，无环缝，挤压或滚压成形，减薄量10%壁厚。b）冲压，环向拼接成形接头全焊透结构，接头 100% X 检测，消除应力热处理或固溶处理（SS） ，接头无角变形，错边量，焊缝内外表面磨光与圆弧一致。C）焊接接头控制要点错边量 影响应力分布均匀性，多层结构的贴合度等。有限制值余高 余高对
27、最后一层焊道有保温和缓冷作用，有利于减小焊接应力。但局部形状突变引起应力集中影响疲劳寿命。有限制值。咬边 相当于尖锐缺口，造成应力集中大，对膨胀节的强度、应力腐蚀、疲劳寿命均不利。不允许存在5）衬筒a） 减少涡流阻力和流体对膨胀节的磨蚀，b）条件 空气、蒸汽、气体 V7m/s水 V3m/sc） 焊接固定在流体进流端，立式衬筒下端开泪孔。6） 应力计算采用工程近似法，将膨胀节视为梁、曲杆或环板（两个半环壳和环板组合）计算方法同 EJMA美国膨胀节制造商协会a）内压 1内压波壳周向薄膜应力MPa）（ WhmSPD2571.02一次总体薄膜应力，非自限性，与内压平衡所必须，直接关系到膨胀节的安全使用
28、。 2内压波壳经向薄膜应力MPaPmSh一次总体薄膜应力，非自限性，与内压平衡所必须，但数值小，对膨胀节安全使用不具主导影响 3内压波壳经向弯曲应力MPaPCShm2）（一次弯曲应力，非自限性，与内压平衡所必须，数值较大，对波壳的承压能力和疲劳寿命有较大影响。但它是弯曲应力，应力沿厚度呈线性分布，应力达到屈服时，仅是上下表面屈服，中面仍是弹性状态，可继续承压；直至全部屈服。b）位移 4轴向位移波壳经向薄膜应力MPa （总轴向力/一个波的轴向刚度）fPbCheSE312）（ KFe1一次应力，一般数值很低，对波壳强度不起主导作用。 5轴向位移波壳经向弯曲应力MPadPbCheSE213）（ 二次
29、应力，有自限性，满足变形协调而产生，应力沿厚度线性分布，数值较大，对膨胀节强度影响较大，二次应力用“安定性”控制。c）应力控制 单项 1、 2 分别 t组合 2+ 31.5 st0. 7（ 2+ 3）+ 4+ 52 st 对 CS、LAS 抗疲劳性能差，此项必须合格（安定状态） ，否则不适用。对 SS，若合格可不考虑低周疲劳问题；若不合格时，可校核疲劳寿命及平面失稳确定的极限设计压力。 ）疲劳寿命控制 N 操作 N，N = N（疲劳破坏次数）/N f（安全系数15） ，N 可按应力幅在疲劳曲线上查取允许循环次数，或按公式计算 N= 4.370128）（ RfT平面失稳压力控制 P3P，否则刚度
30、不够，变形过大而平面失稳。d） 外压校核原则当 I 膨I 筒时，将膨胀节视为当量圆筒作外压校核。当量圆筒的长度为波纹管长度（L=nw） ，直径为 Dm ，厚度为膨胀节横截面对形心轴 11 的惯性矩 I1-1所相当的圆筒厚 度 31/2lISeqI1-1=IP+IrIP膨胀节环板部分截面惯性矩Ir波峰、波谷圆弧横截面惯性矩。当 I 膨I 筒时，将膨胀节视为圆筒的一部分，作圆筒整体外压校核（校核方法按GB150 6 章） 。六管板计算本计算不适用于非同一管径换热管、非轴对称布置、部分部管或载荷特殊的条件。1U 形管式 常用图 18 a 型结构，管板不受换热管支持，考虑开孔削弱的普通圆平板1）管板计
31、算厚度trdCGPD82.0Pd管板设计压力 或 或SdttSP管板在垫片 DG处的计算厚度2） 同时计算换热管的轴向应力 对 S.S、 可取高值，ttst adP42）（ ttt轴向应力按 PS、P t单侧分别等于 0 及 PS、P t同时作用三种工况计算换热管拉脱力 qq dlqt2.浮头式和填料函式 （常用结构同上）1） 管板计算厚度与无量纲压力有关的 Pd同上关系atPCD2） 同时计算换热管轴向应力 对 S.S、 可取高值为 负 值 时 ）（ 为 正 值 时 ）（ tcrtt t换热管拉脱力 q3. 固定管板式 常用图 18 e 型结构，管板受换热管支撑1） 结构 管板与壳程圆筒连为
32、整体延长部分兼作法兰用垫片紧固件与管箱连接 2 ）假设 承受均匀载荷，周边支承，弹性基础，管孔均匀削弱，受整体弯曲的当量圆平板。AD 规范局部弯曲且不计温差应力3 ）载荷 内压力（Pt、Ps） ，温度引起膨胀差，法兰力距。4 ）适用 周边不布管区较窄（k1.0）的情况。若 k1a）加大管间距 tb）按 JB4732 附录 Ic）加大管板 因为 k=K（1- ） 而tLEnaDKpti318.2本管区当量直径/壳内径（D t/Di）t5 ）计算内容a）管板应力（内压力、法兰力矩引起的弯曲应力和剪切应力）b）兼作法兰应力，c）圆筒轴向应力，d）换热管轴向应力及临界应力，e）换热管与管板连接的拉脱应
33、力。6 ）计算前提a）最大绝对压差（自换热除外） ，即仅有 Ps 作用或仅有 Pt 作用的危险组合，当一侧为真空时要同时考虑。b) 管，壳程一侧卸压，但不卸温度（即不断流体，短时停流不会形成最大温差）c)不计温差应力、计温差应力 2 类 4 种工况。(当一侧为真空时，成为 Pt、Ps 同时作用或压力、温差同时作用的 2 种工况)7计算程序a)程序号 SW6-98（V3.0 2002.10）七.固定管板换热器（延长部分兼作法兰）b)模式 设计计算或校核计算（设定管板厚度和兼作法兰厚度，校核相关应力小于许用值。c)输入参数 a） 壳程圆筒参数 （平均金属温度 ts） ， sisSDtTP、， 材
34、料 、，、包 括 0b） 管箱圆筒参数， （ 大 小 端 平 均 ）， 材 料 、包 括 htTc） 换热管参数 换热管平均温度 t 管子受压失稳当量长度 lcr (图 32 取不同部位的大值)，材料、d 0、 （管间距）snt、d） 管板参数，材料、t P（设计） 、 、A d（槽面积） 、连接型式（管子管板） 、l（连接高度） 、qe） 管箱法兰参数 （需输入法兰详细参数 包括垫片、紧固件） ，f） 壳体法兰（兼作法兰）参数，材料、 （外径）ffD、g） 膨胀节总体轴向刚度。如无膨胀节为“0” ，N/mm8 ）应力限制a)由压力（Pt、Ps）和法兰力矩引起的管板应力为一次弯曲应力，限制r
35、*1.5 rtb)计入圆筒与换热管的温度膨胀差引起的管板应力为二次应力，限制 r *3 rt* 管板及本管区周边径向应力rc)布管区周边剪切应力 p，不计温差0.5 rt；计温差1.5 rtd)兼作法兰应力 f， 不计温差1.5 ft，计温差 3.0 ft e)换热管轴向应力 t， 不计温差1.0 tt，及1.0 cr（受压缩时）计温差 3.0 tt 及1.0 cr（受压缩时） f）圆筒轴向应力 c， 不计温差c t；计温差3c tg）管头连接拉脱应力 q， 不计温差1.0q 计温差：胀接1.0q；焊接3.0q* 对 S.S 许用值 t应取低值。h）极限分析和安定性准则极限分析26tMes 2
36、4tMPs受弯曲的梁，一点的应力达 时，整个结构未失效，当全截面各点应力达 ，构件s s才达到极限承载能力。在弯矩作用下表面进入屈服，继续加载，应力不增加，而是相邻层面相继进入屈服，但计算公式仍为弹性公式，此时计算应力（虚线值）比实际应力大（实线值） 。表面屈服时 ，全截面屈服时已加载到弯矩 ，26tMes 42tMSP代入前式得：sst5.142max安定性准则按纯弹性理论，在载荷作用下应力达到 D 点时的应力应变分别为 和 ，卸载1时沿 BC 下降，当应力将为零时，留有残余应变 ，而当应变值为零时，相应存在残s余应力 OC，再次加载，卸载，应力应变沿 BC 线变化，构件仍呈弹性状态，没有塑
37、性应变发生，结构是安定的。若结构承受更高载荷，应力沿 OA 至 D， 点，对应的应力应变点为 和 ，且若12 时，卸载沿 B E 下降，在应力- 处，出现反向压缩 EF，应变才降为零.1s s再次加载、卸载时，应力应变沿 FBB E 变化，相继产生拉伸屈服变形和压缩屈服变形，重而反复出现弹塑性变形，结构不处于安定状态，在一定的载荷循环下，导致材料疲劳破坏。所以，对局部区域应力或一次+二次应力 （相当 3 t）结构是安全的。ts29调整 应力超限时的调整a)增加管板厚度，b)设置膨胀节，(一般情况可减薄管板)c)减小换热管无支撑跨距（即减小 lcr）d)增加换热管壁厚，e)增加壳程圆筒厚度，f)改变材料，使管、壳材料的线胀系数 接近或相同（减少膨胀差） 。g)改型对压力高，温差大条件。七.图样技术参数（至少）技术特性表序号 项目 管程 壳程1 设计压力 MPa2 工作压力 MPa3 设计温度 C4 工作温度 C （进、出） （进、出）5 介质名称6 腐蚀裕量 mm7 焊接接头系数8 金属平均温度9 程数10 换热面积 m 211 主要受压元件材料12 容器类别八 低温管壳式换热器1 低温脆性断裂
