GB 151中浮头式换热器管板设计方法的理论依据及其应用

阐述了国家标准GB 151中浮头式换热器设计方法的理论依据。在此基础上,进一步给出了如何应用GB 151中浮头式换热器对应于最小管板设计厚度的公式与曲线,计算实际管板厚度下的管板应力和换热管应力的方法。通过一个实际算例,说明当管板的实际厚度与其最小设计厚度相差较多时,换热管中的应力可以大大降低。

浮头换热器管板热应力分析

浮头换热器是工程上应用极广的管壳式换热器,由于浮头端管板与壳体不相连,一般浮头换热器管板设计不考虑温差应力作用。建立了某循环油浆蒸汽发生器管板有限元分析模型,分别计算了在管程压力、壳程压力和温差3种载荷作用下管板中的应力,并考察了管板厚度的影响,结果发现,对于厚管板,由温度载荷引起的管板中的应力甚至大于由压力载荷所引起的应力。因此,虽然是浮头换热器,当管板厚度较厚时,不能忽略温度载荷的作用。

大型折流杆与单程浮头结构结合换热器设计

介绍了一种折流杆与单管程浮头结构相结合的气-气换热器的设计,阐述了折流杆换热器相对于普通换热器的优点,并结合工程实际案例描述了折流杆结构与单管程浮头结构相结合的结构特点及设计要点。并对气-气换热器从结构选型、材料的选择到各部件强度计算方法,进行了比较详细的介绍。此为广大工程技术人员今后遇到类似换热器设计时提供参考。

特殊结构填函式换热器的管板设计

在分析固定管板换热器管板应力的计算原理基础上,指出了该特殊结构的填函换热器,由于其管板周边的剪力和弯矩为零,不会引起管板的整体弯曲应力,故可视为极端状态的固定管板换热器。在进行管板厚度设计时可免除整体弯曲应力的计算,仅按小圆板模型进行计算,且在结构上满足制造要求的最小厚度即可。

特殊形式浮头换热器管板强度计算方法

我国现行的换热器标准GB/T 151仅适用于固定端为a型连接的浮头式换热器管板计算,对于b型管板,则需按JB/T 4732附录Ⅰ计算。但该方法涉及一组十一元一次方程组,求解非常困难。通过对管板力学原理的研究,建立了一组较为简单的三元一次力学方程组,大大简化了计算过程,在此基础上,对该方程组的系数矩阵进行了进一步的归类和简化,从而实现系数矩阵的参数化。该方法不仅能够用于b型管板的强度计算,而且能够用于管板形式为a型、但参数超出GB/T 151曲线范围的常规浮头换热器。

管板分程隔板槽面积的计算与分析

介绍了管壳式换热器换热管三角形排列、正方形排列时管板分程隔板槽面积的计算原理和方法。同时以浮头换热器为例,分析了隔板槽面积对管板计算厚度的影响,以期对广大的工程设计人员更好地理解和运用标准,使设计更符合规范的要求提供有益的参考。

对GB/T151—2014《热交换器》有关内容的商榷——浮头式热交换器管板设计

浮头式热交换器设计原理除管、壳间不存在约束外和固定管板式换热器相同,都按弹性基础圆平板理论设计,为此而应先假定管板厚度并按迭代法实施。GB 151—1999和GB/T 151—2014对其a型结构的规定则可以不假设管板厚度,直接由所规定管板计算厚度公式和系数C、Gwe的线算图简单求得,而系数C、Gwe和管板厚度δ无关,显然和弹性基础圆平板理论不符,对此提出商榷,并对阐述GB151中浮头式换热器管板设计方法理论依据和应用的专文提出商榷。

对GB/T 151《热交换器》有关内容的再商榷——并联系JB 4732(2005)附录Ⅰ的相关内容

浮头式热交换器设计原理除管、壳间不存在约束外和固定管板式换热器相同,都按弹性基础圆平板理论设计,为此而应先假定管板厚度并按迭代法实施。对GB/T 151和JB 4732换热管加强系数K值中直径D的表述,对其a型结构的规定可以不假设管板厚度,直接由所规定管板计算厚度公式和系数C简单求得的根据等再次提出商榷。

一种单管程浮头式热交换器内填料函密封结构的设计

介绍了一种可随管束伸缩而移动的内填料函密封结构,研究了该填料函结构的密封机理,并对相应的组件进行强度校核;核算换热管和壳程圆筒的热膨胀量,确保设备安全可靠运行。

浮头式换热器管板应力的直接计算方法

依据GB/T 151浮头式换热器管板计算模型,绘制了全新的计算参数曲线,给出了根据管子加强系数K和布管区当量直径参数ρ_t直接求解管板应力和换热管应力的直接计算方法。在工程实践中,可以通过此计算方法按管板实际有效厚度计算管板和换热管的实际应力,以便于对管板厚度进行工程评价。

单管程浮头换热器的设计注意事项

浮头式换热器是一种常见的换热器形式,通常其管程数为2程或4程。但在个别特殊场合中有时会使用到单管程的浮头式换热器。虽然单管程的浮头换热器已经有应用实例,但其特殊的结构,仍然需要引起设计人员的重视。尤其是夹持板的计算及其密封性,应当给予重点关注。文章对单管程浮头式换热器在设计过程中应注意的事项进行阐述,并提出相应的注意事项和计算方法。

新型单管程浮头式换热器结构设计

介绍了在管程不能使用填料函的情况下,单管程浮头式换热器管程出口设置波纹管膨胀节的新型结构。

U型或浮头式换热器管板中的热应力及其主要影响因素研究

采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力,并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明,对于U型或浮头式换热器,管板内仍存在较大的热应力,这是由于管板上换热管中热量传递造成的,并且当管板较厚时这种应力更为突出;在管程走热流体时,管板两侧表面存在拉伸热应力,降低管板厚度可以有效地降低由热载荷引起的管板壳程侧表面热应力,壳程侧表面热应力可由40 MPa降至-13 MPa;壳程传热系数对管板温度场的影响明显,在换热器设计中使对流换热系数较低的介质走壳程有利于降低管板的热应力。

一种单管程浮头式换热器的设计

介绍了一种单管程浮头换热器管程介质出口带波纹管膨胀节的结构,针对波纹管膨胀节的设计计算提供了一种较全面的算法,并对该结构上主要受压元件提供了算法介绍。

单管程浮头式热交换器浮动端的设计与计算

多年来,在石化装置中出现了多种型式的单管程浮头式热交换器,文章针对单管程浮头式热交换器所特有的浮头端出口管与外头盖的连接结构,归纳出工程中常见的3种结构型式。对于一种常用单管程浮头式热交换器浮动端采用外置垫片法兰和夹持环形板结构,通过分析外置垫片法兰和夹持环形板的相互作用关系,进一步详尽地对二元件进行了力学分析,给出了二元件的设计公式,从而实现了单管程浮头式热交换器更为准确地工程设计计算。

多管程浮头法兰程间流通面积计算

浮头法兰是浮头式换热器中重要的受压元件。文章对多管程浮头法兰程间流通面积的计算进行了推导,首次给出了GB 151标准中列出的所有管程分程形式下的球冠形封头浮头盖程间流通面积的计算公式,实现了GB151标准要求的计算方法,并给出了在此要求下的浮头法兰厚度计算公式;通过算例发现,通用现行软件的浮头法兰计算结果可能无法满足GB 151标准中有关程间流通面积"1.3"倍的要求,并考证了文献【3】方法的可行性。

内置膨胀节单管程浮头式换热器拆装技术

石油化工生产装置中常见的浮头式换热器大部分为多管程形式,文章介绍的单管程浮头式换热器是一种新型可耐高温高压且易清洗的换热器,为避免较大的温差应力,在管程出口采用内置膨胀节的形式。在陕西咸阳化工公司60万t/a甲醇装置的检修中,根据这种单管程浮头式换热器的结构特点制订了相应的拆装施工方案,并在施工实践中不断加以改进,圆满地完成了该换热器的拆装任务。文章系统地阐述了这种设备拆装的技术要点、应注意的问题和采取的技术措施。

炼制高硫原油后部分换热器下线安全再用技术

目前炼油企业在加工高含硫原油的必然趋势下 ,为实现装置安全、平稳、长周期运行 ,有计划地提高设备级别、更换旧设备成为当务之急 ;合理利用旧设备 ,降低安全隐患 ,充分挖掘现有资源 ,是企业降耗增效的有效措施。针对2001年下线的18台浮头式换热器再用技术 ,进行了两种结构改制对比 。

内置膨胀节浮头式热交换器水压试验工装设计

针对某项目中的一台浮头式热交换器的浮头结构和水压试验工装结构和设计作了介绍,并简要阐述了基于压差设计的热交换器的水压试验工艺过程。

基于规则设计的多管程局部布管浮头式换热器结构调整

局部布管的浮头式换热器,在设计过程中会出现系数ρ_t超出标准范围的情况,导致无法采用常规设计方法设计。从管板计算公式出发,通过调整布管方式等措施使此类设备得以满足常规设计方法的要求。