河南一諾工搪容器有限公司搪玻璃反應釜产品介绍
655搪玻璃反應釜是一种具有优良耐腐蚀性能的非金属化学反应设备，广泛应用于石油化工、制药、染料、农药、有机合成等领域。搪玻璃反應釜采用搪玻璃材料与碳钢或不锈钢基体结合，形成了一种具有优异耐腐蚀性能和机械强度的复合材料。
查看全文管壳式換熱器设计步骤
1、前言
換熱器分类：
管壳式換熱器根据结构特点可分为下列两类。
1.刚性结构的管壳式換熱器：这种換熱器又成为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。它的优点是结构简单紧凑、造价便宜和应用较广；缺点是管外不能进行机械清洗。
2.具有温差补偿装置的管壳式換熱器：它可使受热部分自由膨胀。该结构形式又可分成：
① 浮头式換熱器：这种換熱器的一端管板能自由伸缩，即所谓“浮头”。他适用于管壁和壳壁温差大，管束空间经常清洗。但它的结构较复杂，加工制造的费用较高。
② U形管式換熱器：它只有一块管板，因此管子在受热或冷却时，可以自由伸缩。这种換熱器的结构简单，但制造弯管的工作量较大，且由于管子需要有一定的弯曲半径，管板的利用率较差，管内进行机械清洗困难，拆换管子也不容易，因此要求通过管内的流体是清洁的。这种換熱器可用于温差变化大，高温或高压的场合。
③ 填料函式換熱器：它有两种形式，一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封，以保证管子的自由伸缩，当換熱器内的管子数目很少时，才采用这种结 构，但管距比一般換熱器要大，结构复杂。另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构，在浮动处采用整体填料函密封，结构较简单，但此种结构不易用在直径 大、压力高的情况。填料函式換熱器现在很少采用。
2、設計條件的審查
1. 換熱器的设计，用户应提供一下设计条件（工艺参数）：
① 管、壳程的操作压力（作为判定设备是否上类的条件之一，必须提供）
②管、殼程的操作溫度（進口/出口）
③金屬壁溫（工藝計算得出（用戶提供））
④物料名稱及特性
⑤腐蝕裕量
⑥程數
⑦換熱面積
⑧換熱管規格，排列形式（三角形或正方形）
⑨折流板或支撐板數量
⑩保溫材料及厚度（以便確定銘牌座伸出高度）
⑾油漆:
Ⅰ.如用戶有特殊要求，請用戶提供牌號，顔色
Ⅱ.用戶無特殊要求，設計人員自己選定
2. 几个重点设计条件
①操作压力：作为判定设备是否上类 的条件之一，必须提供
②物料特性：如用戶不提供物料名稱則必須提供物料的毒性程度。
因爲介質的毒性程度關系到設備的無損監測、熱處理、鍛件的級別對于上類設備，還關系到設備的劃分：
a. GB150 10.8.2.1(f)图样注明盛装毒性极度危害或高度危害介质的容器100%RT.
b. 10.4.1.3 图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器，应进行焊后热处理（奥氏体不锈钢的焊接接头可不进行热处理）
c.锻件. 使用介质的毒性为极度或高度危害性的锻件应符合Ⅲ级或Ⅳ级要求。
③管規格：
常用的 碳钢 φ19×2，φ25×2.5，φ32×3， φ38×5
不锈钢φ19×2，φ25×2， φ32×2.5，φ38×2.5
換熱管的排列形式：三角形，轉角三角形，正方形，轉角正方形。
★ 换热管间需要机械清洗时，应采用正方形排列。
1．設計壓力，設計溫度，焊接接頭系數
2．直徑：DN<400的圓筒，采用鋼管。
DN≥400的圆筒，采用钢板卷制。
16”钢管——与用户商量采用钢板卷制。
3．布置圖：
根據換熱面積、換熱管規格畫布置圖，確定換熱管數量。
如果用戶提供了布管圖，也要複核布管是否在布管限定圓以內。
★布管的原则：
①在布管限定圆内应布满管。
②多管程的各管程数应尽量相等。
③换热管应对称排列。
4．材料
管板本身具有凸肩并与圆筒（或封头）连接时，应采用锻件。由于采用此种结构的管板一般都用于压力较高、易燃、易爆、以及毒性程度为极度、高度危害的场合， 对管板要求较高，管板也较厚。为避免凸肩处产生加渣、分层、及改善凸肩处纤维受力的状况，减少加工量，节约材料，采用凸肩与管板直接锻造出来的整体锻件来制造管板。
5．換熱器与管板的连接方式
管子于管板的连接，在管壳式換熱器的设计中是一个比较重要的结构部分。他不仅加工工作量大，而且必须使每一个连接处在设备运作中，保证介质无泄漏及承受介质压力能力。
管子與管板的連接方式主要有以下三種：a脹接；b焊接；c脹焊接
脹接用于管殼之間介質滲漏不會引起不良後果的情況，特別適用于材料可焊性差（如碳鋼換熱管）及制造廠的工作量過大的情況。
由于胀接管端处在焊接时产生塑性变 形，存在着残余应力，随着温度的升高，残余应力逐渐消失，这样使管端处降低密封和结合力的作用，所以胀接结构受到压力和温度的限制，一般适用于设计压力 ≤4Mpa，设计温度≤300度，并且在操作中无剧烈地震动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。
焊接連接具有生産簡單、效率高、連接可靠的優點。通過焊接，使管子對管板有較好的增將作用；並且還有可降低管孔加工要求，節約加工工時，檢修方便等優點，故應優先采用。
此外，当介质毒性很大，介质和大气混合 易发生爆炸介质有放射性或管内外物料混合会产生不良影响时，为确保接头密封，也常采用焊接法。焊接法虽然优点甚多，因为他并不能完全避免“缝隙腐蚀”和焊 接节点的应力腐蚀，而且薄管壁和厚管板之间也很难得到可靠的焊缝。
焊接法虽然较胀接可以乃更高的温度，但是在高温循环应力的作用下，焊口极易发生疲劳裂 纹，列管与管孔存在间隙，当受到腐蚀介质的侵蚀时，以会加速接头的损坏。因此，就产生了焊接和胀接同时使用的方法。这样不但能提高接头的抗疲劳性能，同时 可以降低缝隙腐蚀倾向，因而其使用寿命比单用焊接时长的多。
在什么场合下适宜施行焊、胀接并用的方法，目前尚无统一标准。通常在温度不太高而压力很高或介 质极易渗漏时，采用强度胀加密封焊（密封焊是指单纯防止渗漏而施行的焊接，并不保证强度）。
当在压力和温度都很高的情况下，则采用强度焊加贴胀，（强度焊 是即使焊缝有严密性，又能保证接头具有较大的拉脱力，通常是指焊缝强度等于管子轴向负荷下的强度时的焊接）。贴胀的作用主要是消除缝隙腐蚀和提高焊缝的抗 疲劳性能。具体的结构尺寸标准中（GB/T151）已有规定，在此不再详述。
對于管孔表面粗糙度的要求：
a當換熱管與管板焊接連接時，管的表面粗糙度Ra值不大于35uM。
b單換熱管與管板脹接聯接時，管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5uM脹接連接時，管孔表面不應有影響脹接緊密性的缺陷，如貫通的縱向或螺旋狀刻痕等。
3、設計計算
1.殼體壁厚計算（包括管箱短節、封頭、殼程筒體的壁厚計算）管、殼程筒體壁厚應滿足GB151中最小壁厚的規定，對于碳素鋼和低合金鋼最小壁厚是按腐蝕裕量C2=1mm考慮的，對于C2大于1mm的情況，殼體的最小壁厚應相應增加。
2.開孔補強計算
對于殼體采用鋼管制的，建議采用整體補強（增加筒體壁厚或采用厚壁管）；對于比較厚的管箱上開大孔考慮綜合經濟性。
不另行補強應滿足的幾點要求：
①設計壓力≤2.5Mpa；
②相鄰兩孔中心距應不小于兩孔直徑之和的兩倍；
③接管公稱直徑≤89mm；
④接管最小壁厚應表8-1的要求（接管腐蝕裕量爲1mm）。
3．法蘭
設備法蘭采用標准法蘭時應注意法蘭與墊片、緊固件的匹配，否則應對法蘭進行計算。比如甲型平焊法蘭在標准中與其匹配的墊片爲非金屬軟墊片；當采用纏繞墊片應對法蘭重新計算。
4．管板
需注意以下幾個問題：
① 管板的设计温度：根据GB150及GB/T151的规定,应取不低于元件的金属温度,但在管板计算中无法保证管\壳程介质作用,且管板的金属温度很难计算,故一般取较高侧的设计温度为管 板的设计温度。
②多管程換熱器：在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要而未能被換熱器支承的面积Ad：按GB/T151公式计算。
③管板的有效厚度
管板的有效厚度系指管程分程隔板槽底部的管板厚度減去下列二者之和
a管程腐蚀裕量超出管程隔板槽深度的部分
b壳程腐蚀裕量与管板在壳程侧的结构开槽深度二者中的最大植
5.膨脹節的設置
在固定管板換熱器中，由于管程内流体与管程流体之间具有温差，而換熱器和壳体与管版固定连接，这样在使用状态时，壳体与管子之间有膨胀差存在，壳体和管子受 到轴向载荷。为了避免壳体和換熱器破坏、換熱器失稳、换热管从管板上拉脱，就应设置膨胀节，以降低壳体和換熱器的轴向载荷。
一般在壳体和換熱器壁温差较大时，需考虑设置膨胀节，在管板计算中，按有温差的各种共况计算出σt、σc 、q ，其中有一个不合格时，就需增加膨胀节。
σt——換熱管軸向應力
σc——殼程圓筒軸向應力
q——換熱管與管板連接的拉脫力
4、結構設計
1．管箱
（1）管箱的長度
a最小內側深度
①向開孔的單管程管箱，開口中心處的最小深度應不小于接管內直徑的1/3；
②管程的內外側深度應保證兩程之間的最小流通面積不小于每程換熱管流通面積的1.3倍；
b最大內側深度
考虑内件焊接和清理是否方便，尤其对于公称直径较小的多管程換熱器。
（2）分程隔板
隔板的厚度和布置按GB151表6和图15，对于厚度大于10mm的分程隔板，密封面应削边至10mm；对于列管式換熱器，隔板上应设置泪孔（排净孔），排净孔的直径一般为6mm。
2.殼體及管束
①管束級別
Ⅰ、Ⅱ級管束，僅僅針對碳鋼、低合金鋼換熱管國內標准中還存在著“較高級”和“普通級”制訂的。一旦國內換熱管能夠采用“較高級”鋼管時，碳鋼、低合金鋼換熱管束無需再分Ⅰ級和Ⅱ級
Ⅰ、Ⅱ管束的區別主要在于換熱管的外徑、壁厚偏差不同，相應地管孔尺寸和偏差不同
Ⅰ級管束的精度要求高一些，對于不鏽鋼換熱管，只有Ⅰ級管束；對于常用的碳鋼換熱管
②管板
a管孔尺寸偏差
注意Ⅰ、Ⅱ級管束的區別
b分程隔板槽
Ⅰ槽深一般不小于4mm
Ⅱ分程隔板槽寬：碳鋼12mm；不鏽鋼11mm
Ⅲ分程隔板槽拐角處的倒角一般爲45度，倒角寬度b近似等于分程墊片的圓角半徑R。
③折流板
a管孔尺寸：按管束級別區分
b弓形折流板的缺口高度
缺口高度應使流體通過缺口時與橫過管束的流速相近，缺口眩高一般取0.20—0.45倍的圓角內直徑，缺口一般切在管排中心線以下或切于兩排管孔的小橋之間(便于穿管方便)。
c缺口方位
單向清潔流體，缺口上下布置；
氣體中含少量的液體，缺口朝上的折流板的最低處開通液口；
液體中含少量氣體，缺口朝下的折流板的最高處開通氣口
氣液共存或液體中含有固體物料時，缺口左右布置，並在最低處開通液口
d折流板的最少厚度；最大無支撐跨距
e管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進出、口接管
④拉杆
a拉杆的直徑和數量
直徑和數量按表6-32，6-33選用，在保證大于或等于表6-33所給定的拉杆截面積的前提下，拉杆的直徑和數量可以變動，但其直徑不得小于10mm，數量不小于4根
b拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，对于大直径的換熱器，在布管区或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不小于3个支撑点
c拉杆螺母，有的用戶要求下面一個螺母與折流板電焊
⑤防沖板
a防沖板的設置是爲了減少流體的不均勻分布和對換熱管端的沖蝕
b防沖板的固定方式
盡可能固定在定距管上或靠近管板的第一塊折流板，當殼程進口位于非固定拉杆的管板的一側時，防沖板可焊在筒體上
⑥膨脹節的設置
a位于兩側折流板之間
为了减少膨胀节的流体阻力，必要时可在膨胀节内侧设置一个衬筒，衬筒应在顺流体流动方向上与壳体焊接，对于立式換熱器，当流体流动方向朝上时，应在衬筒下端设置排液孔
b膨脹節的保護裝置，防止設備在運輸過程中或使用中拉壞
⑦管板與殼體的連接
a延長部分兼作法蘭
b不帶法蘭的管板（GB151附錄G）
3.管法蘭：
①設計溫度大于等于300度，應采用對接法蘭。
②对于不能利用接管式接口进行放弃和排泄的換熱器，应在管、壳程最高点设置放气口、最低点设置排液口，其最小公称直径为20mm。
③立式換熱器可设置溢流口。
4．支座：按GB151種5.20條的規定。
5.其他附件
①吊耳
質量大于30Kg的官箱及管箱蓋宜設置吊耳。
②頂絲
爲了便于拆卸管箱、管箱蓋，應在官板、管箱蓋上設置頂絲。
5、制造、檢驗的要求
1．管板
①拼接管板的對接接頭進行100%射線檢驗或UT,合格級別：RT：Ⅱ級UT:Ⅰ級；
② 除不锈钢外，拼接的管板消除应力热处理；
③ 管板孔桥宽度偏差:按公式进行计算孔桥宽度：B=(S-d)-D1
孔桥最小宽度：B=1/2(S-d)+C；
2．管箱熱處理：
碳鋼、低合金鋼制的焊有分程隔板的管箱，以及管箱的側向開孔超過1/3圓筒內直徑的管箱，在施焊後作消除應力熱處理，法蘭及隔板密封面應在熱處理後加工。
3．壓力試驗
當殼程設計壓力低于管程壓力時，爲了檢查換熱管與管板連接的質量好壞
①将壳程压力提高到与管程试验压力一致进行水压试验，来检查管接头是否泄漏。（但需保证水压实验时壳体的一次薄膜应力≤0.9ReLΦ ）
②上述方法不合適時，可對殼體按原來的壓力進行水壓試驗合格後，再對殼體進行氨滲漏試驗或鹵素檢漏試驗。
6、圖面需要注意的一些問題
1.注明管束級別
2.換熱管應寫明標准號
3.管板布管輪廓線外設爲封閉的粗實線
4.裝配圖中應標出折流板缺口方位
5.标准膨胀节排液孔,排气孔上的管接头、管塞是否要出图 。
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