换热器设计指导书.doc

《换热器设计指导书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《换热器设计指导书.doc（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 换热器设计指导书换热器设计指导书1 工艺设计计算换热器传热计算推举选用软件:1. HTRI(Heat Transfer Research, Inc.)英国传热争辩公司；2. HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service) 一美国传热与流体效劳中心。上述两家公司的软件，用作工艺设计计算.是被广泛认可的。2 设计引用标准摘录14TSGR0004-2023 GB150.14-2023 GB151-2023 GB50231-2023 GB/T324-2023 GB/T985.14-2023 GB/T1031-1995 GB/T1184-1996 GB/T180

2、4-2023 GB/T17450-2023 GB/T18686-2023 GB9019-2023 GB12337-2023 GB/T14689-1993 GB/T14690-1993HG2159421604-2023HG20580-2023 HG20581-2023 HG20582-2023 HG20583-2023 HG20585-2023 HG2059220635-2023固定式压力换热器安全技术监察规程 压力容器钢制管壳式换热器机械设备安装工程施工及验收通用标准焊接符号表示法焊缝推举坡口外表粗糙度参数及其数值 外形和位置公差未注公差值一般公差线性尺寸的未注公差机械制图图线机械制图 CAD

3、 系统用图线的表示压力换热器公称直径钢制球形储罐技术制图图纸幅面和格式技术制图比例不锈钢人、手孔钢制化工容设计根底规定 钢制化工容器材料选用规定钢制化工容器强度计算规定钢制化工容器构造设计规定钢制低温压力容器设计规定钢制管法兰、垫片、紧固件HG/T215121535-2023碳素钢、低合金钢制人和手孔标准系列JB1205-2023塔盘技术条件JB/T4711-2023压力容器涂敷与运输包装JB47004707-2023压力容器法兰NB/T47015-2023压力容器焊接规程JB4710-2023钢制塔式容器GB/T17261-2023钢制球形储罐型式与根本参数JB/T47124712.4-20

4、23容器支座NB/T47008-2023承压设备用碳素钢和合金钢锻件NB/T47009-2023低温承压设备用低合金钢锻件NB/T47010-2023承压设备用不锈钢和耐热钢锻件GB/T25198-2023压力容器封头JB/T4730.14730.6-2023 压力容器无损检测NB/T47003.1-2023钢制焊接常压容器JB/T4736-2023补强圈JB/T4731-2023钢制卧式容器HG/T20668-2023化工设备设计文件编制规定TCED41002-2023化工设备图样技术要求3 设计数据3.1 设计参数3.1.1 设计压力：是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为

5、换热器的根本设计载荷条件，其值不低于工作压力。设计压力确实定应符合以下原则。(1). 当工艺系统专业或工程设计文件数据表对换热器的设计压力有特地规定时，其设计压力应按规定执行确定。(2). 设计压力必需与相应的设计温度作为设计载荷条件；且应留意到换热器在运行中可能消灭的各种工况，并以最苛刻的工作压力与温度的组合工况，确定换热器的设计压力。3.1.2 计算压力计算压力系指在相应设计温度下用以确定元件厚度的压力，并应考虑液柱静压力等附加载荷。3.2 设计温度换热器在正常工作状况下，设定的元件的金属温度沿元件金属截面的温度平均值。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。确定换热器的设计温度可按表4

6、选取。3.2.1 设计温度确定原则。a. 当工艺系统专业或工程设计文件对换热器的设计温度有特地规定时，设计温度按规定执行。b. 设计温度不得低于元件金属在工作状态下可能到达的最高温度。c. 对于 0以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属所能到达的最低温度。d. 当换热器各局部在工作状况下的金属温度不同时，可分别设定各局部的设计温度。e.对具有不同工况的换热器，应按最苛刻的工况设计，并应在设计文件或设计图样中注明各工况下的设计压力和设计温度值。3.2.2 当金属温度无法用传热计算或实测结果确定时，设计温度按以下规定：a. 换热器内壁与介质直接接触，且有外保温或保冷时，其换热器的设计温度按表 1

7、 的规定选取。最高或最低工作温度 to，to-20-20to1515to350 to350换热器设计温度 t , t=to-010 或取最低工作温度t=to-510 或取最低工作温度t=To+1530 或取最高工作温度t=to+155注：最高或最低工作接近所选材料的允许使用温度界限时或材料跳档时，应慎重选取设计温度的裕量，以免材料铺张或降低安全性。表1换热器的设计温度选取b. 换热器内的介质是蒸汽直接加热时，设计温度可取介质的最高工作温度。c. 换热器的受压元件两侧与不同温度介质直接接触时，应以较苛刻一侧的工作温度如高温或低温为基准确定该元件的设计温度。3.2.3 管壳式换热器的设计温度a.

8、管程设计温度是指管箱的设计温度不是换热管的设计温度。b. 壳程设计温度是指壳程壳体的设计温度。c. 管板和换热管两侧与不同温度介质直接接触时，应以较苛刻一侧的工作温度如高温或低温为基准确定该元件的设计温度3.3 钢板、钢管、锻件和螺栓材料在不同温度下的许用应力按 GB150.2-2023 的规定选取。3.4 换热器设计温度低于 20时，取材料 20时的许用应力。3.5 焊接接头系数3.5.1 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100无损检测 =1；局部无损检测 =0.85.3.5.2 单面焊对接接头,带垫板,100无损检测 =0.9，局部无损检测 =0.8。3.6 厚度附加量钢材负

9、偏差 C1 和腐蚀裕量 C2。3.6.1 钢板或钢管厚度负偏差C1 按钢材标准的规定选取，有供需协议要求的按实际取值;无供需协议要求时，GB713-2023锅炉和压力换热器用钢板、GB24511-2023承压设备用不锈钢钢板和钢带取 C1=0.3；无缝钢管参照表 2，表 3 选取。钢管标准钢管种类钢管公称外径102输送流体用无缝钢管GB/T8163-2023热轧102壁厚/钢管外径S/D0.050.050.100.10负偏差C112.5%或 0.40，取其大者15%或 0.40，取其大者2.5%或 0.40，取其大者10%S冷拔表 2 无缝钢管壁厚负偏差 C1310%S310%S钢管标准钢管种

10、类石油裂化用无缝钢管GB9948-2023热轧冷拔流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T14976-2023热轧冷拔表 3无缝钢管壁厚负负偏差 C1壁厚负偏差C1一般级高级全部10%310%310%7.5%1512.5%12.5%1515%12.5%314%10%310%10%全部10%10%310%10%310%7.5%高压化肥设备用无缝钢管GB6479-2023热轧冷拔3.6.2 腐蚀裕量 C2 取值原则按 GB150.1-2023 中 4.3.3.2 条规定,工艺系统专业或工程设计文件中对换热器的腐蚀量有特地规定或已有实际使用阅历时，其值按相应选取；除此外可下表 4表 5 选取.腐蚀速率表 4

11、炼油设备腐蚀裕量 C2腐蚀裕量C2 一般换热隔热衬里换热器器0.1221.51.520.10.2443320.10.2664.54.52/年塔、反响器高压换热器壳体换热器壳体管箱表 5 石油化工设备的腐蚀裕量 C2腐蚀速率腐蚀速率/年腐蚀裕量C2极略微腐蚀略微腐蚀腐蚀重腐蚀0.050.050.130.130.250.250113356注：1. 对不锈钢及有牢靠耐腐蚀衬里时，C2 一般取零；2. 介质为压缩空气、水蒸气或水的碳钢或低合金钢制换热器，取值 C21.0 .3. 对强腐蚀介质，当 C2 值超过 6 时应考虑承受更耐腐蚀的材料，如复合钢板、堆焊层或衬里层。3.7 设计寿命设计寿命是指换热

12、器预期到达的使用寿命，设计寿命不等同于实际使用寿命。换热器设计寿命按用户或设计托付方给出的设计条件中的预期使用年限确定，推荐的换热器设计使用寿命：一般换热器、换热器为 10 年。3.8 换热器类别划分按 TSG R0004-2023固定式压力换热器安全技术监察规程 (以下简称“容规”)的规定,将所管范围的压力换热器划分为、类,详见容规附录 A 中规定.容规不监管的压力换热器,总图上不划分类别。3.8 焊接接头无损检测3.8.1 凡符合以下状况之一的换热器焊接接头应进展 100%无损检测: a) GB150.4-2023 中第 10.3.1 条款规定的;b) 容规中第 4.5.3.2 条规定的；

13、c) 设备引用的其他标准有规定的。3.8.2 焊接接头无损伤检测方法的选择按 GB150.4-2023 中第 10. 1 条及容规中第 4.5.3.1条规定。3.9 焊后消退应力热处理按 GB150.4-2023 中第 8.2.2 条规定。3.10 耐压试验和泄漏试验 GB150.4-2023 中第 11 条规定4 材料选择4.1 材料选用的一般原则4.1.1 选择换热器用钢材，应考虑设备的操作条件如设计压力、设计温度是、介质特性等。因此，材料应有良好的机械性能、化学成分及金相组织。4.1.2 钢材要有良好的冷热加工性能，可焊性能和热处理性能。4.1.3 考虑材料的使用寿命及经济合理性：a）

14、所需钢板厚度小于 8mm 时，尽量承受碳素钢板；b） 在以刚度或构造设计为主的场合，应尽量选用碳素构造钢，在以强度设计为主的场合应依据压力、温度、介质等使用限制，受压元件依次选用 Q245R、Q345R、Q370R 等钢板，非受压元件依据操作条件，碳素钢及低合金钢板依次选用 Q235-B、Q245R、Q345R、Q370R 等钢板；c） 所需不锈钢板厚度大于 12mm 时，应承受衬里或复合板，堆焊等构造形式； d 不锈钢尽量不用作设计温度500的耐热钢。4.2 常用钢材的标准及使用范围4.2.1 常用钢板的标准及适用范围可参考表 6 选取钢号钢板标准使用温度范围，备注Q245RGB713-20

15、475壳体厚 n32mm 时，法兰、管板、平盖板厚 50mm 时应在正火状态下使用Q345RGB713-20475壳体厚 n32mm，法兰、管板，平盖板厚 50mm 时，应在正火状态下使用15CrMoRGB7130550厚 n6150 时，正火加回火状态下使用16MnDRGB3531-40350厚 n6120 时，正火、正火加回火状态下使用S30408、S31608GB24511-253700厚 n280mm，固容状态下使用表 6 常用钢板的标准及使用范围注：选材要求详见 GB150.2 标准、容规有关规定。4.2.2 常用钢管的标准及使用范围可参考表 7 选取钢号钢管标准壁厚mm10使用温度

16、范围10GB/T8163-104750Cr18Ni9S304080Cr18Ni12Mo2TiS31668GB1329614-253700GB1329614-253500表 7 常用钢管的标准即使用范围表GB994830-2047520GB/T8163 GB994810300475-20475GB6479400475Q345DGB/T 816310-2047516MnGB647940-4047515Cr5MoGB994850上限 5501Cr5MoGB994830上限 600注：GB/T8163 中的 10、20、Q345D 钢管不得用于换热管；设计压力不大于 4.0MPa； 不得用于毒性程度为

17、极度或高度危害的介质。4.2.3 常用锻钢件的标准及使用范围可参考表 8 选取钢号表 8 常用锻件的标准及使用范围表锻件标准公称厚度，mm使用温度范围20NB/T47008300-20475注35NB/T470083000475注16MnNB/T47008300-20475注16MnDNB/T47008300-4535015CrMoNB/T47008500上限 5501Cr5MoNB/T47008500上限 600S30408NB/T47010300-253700注注：使用温度按要求做冲击试验合格。4.2.4 螺栓材料的选用标准，详见 GB150.2-2023 表 12。4.5 手工电弧焊焊条

18、选用4.5.1 焊接材料应依据母材的化学成分和机械性能，焊接接头的抗裂性、抗脆性和焊后是否热处理以及耐高温、耐低温、耐腐蚀等使用条件综合考虑确定；a） 保证焊缝金属的性能不低于相焊的根本金属的性能；b） 对铬钼钢、不锈钢，一般选用与根本金属化学成分相近的焊条。4.5.2 异种钢焊接a） 强度等级不同的碳素钢与低合金钢之间的焊接时。应按强度低的一侧母材选用焊条；b） 假设从化学成分考虑，应按化学成分低的一侧的母材选用焊条；c） 不锈钢与碳素钢、低合金钢之间的焊接选用化学成分高于不锈钢母材的焊条，以保证铬镍成分的含量。4.5.3 常用手工电弧焊焊接材料可参照表 9 选取。表 9 常用钢号手工电弧焊

19、推举选用焊条型号焊条钢号型号国际号牌 号Q235-B、Q235-C 、Q245R 16Mn、Q345RE4316、E4315E5016、E5015、E5003J426、J427 J506 、J507、J502Q245R+Q345RE4315J427Q235-B、Q245R +15CrMoE4315J427Q235-B+1Cr5MoE4315J427Q345R+15CrMoE5015J507Q235-B、Q245R、 Q345R+S30408、S30403、S31608、E309-16、E309-15、A302、A307、A31215CrMoE5515-B2R307S30408E308-16、E

20、308-15A102、A107钢号焊型号国际号条旧 牌 号S31603、S32168E309Mo-1615CrMo+ S30408、S31608E309-16、E309-15A302A307注：焊接材料的选取详见 HG20581-2023 和 NB/T47015-2023 标准的有关规定。5 强度设计5.1 计算包括内外压圆筒、封头、球壳和开口补强、法兰、裙座等按 GB150、GB151、GB12337、JB4710、JB/T4735、JB/T4731、JB/T4732 的有关章节规定进展。5.2 异型零部件及特别构造件的强度计算，可参见 HG20582。6 构造设计6.1 筒体和封头6.1.

21、1 换热器的公称直径按 GB9019 选取。6.1.2 各种类型的封头按 GB/T25198 选用。6.1.3 封头直径 DN4000mm 时。优先选用标准椭圆形封头，DN4000mm 时，一般选用半球形封头，半球形封头的公称直径按 GB/T17261 选取。6.2 开孔补强6.2.1 开孔补强的设计方法a） 等面积法GB150 推举方法、分析法、压力面积法；b） 补强圈补强：在标准允许范围内，承受标准补强圈对开孔进展补强，标准补强圈系列与尺寸件 JB/T4736，承受补强圈补强时就符合以下规定（1） 低合金钢的标准抗拉强度下限值 Rm540MPa；（2） 补强圈的厚度不超过补强件壁厚的 1.

22、5 倍；（3） 换热器的壁厚名义厚度n38mm；6.2.2 整体补强的构造形式a） 整体增加圆筒或封头的壁厚；b） 承受厚壁接收与壳体连接为全焊透构造；c） 承受整体补强锻件与筒体或封头焊接；d） 将接收与壳体连接局部联通补强局部做成一个整体锻件，再与接收和壳体焊接在一起。6.2.3 开孔补强的设计详见 GB150 标准和 HG20582 标准的有关章节。6.3 法 兰6.3.1 法兰选用原则：a) 介质为液化石油气、毒性程度为极度和高度危害及强渗透性中度危害时，至少选用高颈对焊法兰；b) 对真空换热器，真空度为 600mmHg 以下时，宜选用 PN0.6MPa 的法兰；真空度 600mmHg

23、 以下时，宜选用 PN1.0MPa 的法兰；c) 介质为易燃、易爆介质或毒性为中度和轻度危害介质时，应选用 PN1.6MPa 的法兰；毒性程度为极度和高度危害及强渗透性中度危害介质的接收法兰的公称压力等级选用 PN2.0MPa 的法兰;d) 第三类压力换热器的接收法兰宜用带颈对焊型管法兰；6.3.2 选用法兰标准a） 管法兰：无特别要求时应当参照行业标准 HG/T20592HG/T20635-2023 系列标准的规定；b） 换热器法兰：JB/T47004707压力换热器法兰注：可依据工作压力、工作温度及介质特性按 HG20583 标准选用接收法兰形式。6.4 垫 片6.4.1 垫片选用原则：a

24、) 压力换热器法兰用垫片优先选用 JB/T4704、JB/T4705、JB/T4706；b) 接收法兰用垫片优先选用 HG/T2060620612-2023、HG/T2062720633-2023； 换热器设计指导书c) 接收法兰用垫片与介质等参数的匹配可参照 HG20583-2023 附录 B；d) 介质为环氧乙烷时，应中选用聚四氟乙烯垫片；e) 金属椭圆垫片和八角垫片的硬度，应低于法兰密封面的硬度，硬度差一般为 HB2040；f) 当垫片在硫化氢应力腐蚀的场合下使用，垫片的金属材料宜选用含 Ti 的不锈钢；g) 剧毒、易燃、强腐蚀、污染性强的介质和有害气体，不得使用石棉橡胶垫。h) 真空下

25、操作时，法兰垫片不允许使用石棉橡胶垫片。6.4.2 垫片标准a材料标准GB539耐油石棉橡胶板GB3985石棉橡胶板JB/T6628柔性石墨复合增加板垫 QB/T 3625聚四氟乙烯板材b各类标准型垫片HG2059220635 钢制管法兰垫片局部JB47044706-2023 容器法兰用非金属软垫片、缠绕垫片、金属包垫片6.4.3 支座a） 卧式换热器用的鞍式支座按 JB/T4712.1-2023 标准选用b） 立式换热器用的耳式支座分别按 JB/T4712.4 标准选用；6.5 设备的油漆、包装及运输，一般按 JB/T4711-2023 标准的规定。6.6 公差协作、形位公差及外表粗糙度加工

26、零件未注尺寸公差和形位公差的要求应按 GB/T1804、GB/T1184 标准选用；外表粗糙度按 JB/T4711 标准选用。7 图样规定7.1 图上技术要求及需要说明的“注”图上技术要求及说明参照 TCED41002-2023化工设备图样技术要求进展。7.2 制图规章制图要求参照 HG/T20668-2023化工设备设计文件编制规定。177.3 制图图幅及比例7.3.1 一般规定7.3.2 幅面尺寸选用 A0A4 号图幅为根本幅面，必需时可按标准中的规定加长。7.3.3 比例按 GB/T14690 中的规定常用比例总图 1：10；1：150；1：20；1：30；1：40；1：100零部件图

27、2：1；1：1；1：2；1：3；1：4；1：5；1：107.3.4 图样在图纸上的布置a） 总图或装配图一般不与零、部件图画在同一张图上，但对只有少数零部件的简洁设备， 允许将零部件与总图或装备图绘在一张组合图上，总图或装备图安排在图纸的右方或右下方；b） 部件及其所属零件图，假设绘在一张组合图上，部件图应安排在图纸的右方或右下方； c图标章标题栏、图标明细表、管口表、设计数据表、技术要求等在图面上的位置。7.3.5 图样绘制图线，按国标 GB4457.4 中有关规定，但以下状况可例外； a国标机械制图中允许简化画法的图形； b凡构造简洁，而另有详图表示的内件，允许用单线表示，但图形应形象化； c假设同一张图上有 2 个以上的开口方位图，允许开口方位图用单线条表示；8 计算书计算书管板强度计算宜用 EXCEL 编辑程序计算，其它零部件应用 word 文档编辑，内容参照GB150、GB151 计算手册。