2004 版ASME 规范第卷第一分册附录26压力容器和换热器膨胀节的修订介绍及分析

标 准 规 范

2004版ASME规范第 卷第一分册附录26

压力容器和换热器膨胀节 的修订介绍及分析

牛玉华

(南京晨光东螺波纹管有限公司,江苏南京 210006)

摘 要:2004版ASME规范于2005年4月1日正式发布并取代2001版,ASME规范第 卷第一分册的附录26 压力容器和换热器膨胀节 的内容作了相当大的修改,本文对有关修订内容进行介绍并进行分析对比。

关键词:波纹管;膨胀节;ASME规范;附录26;EJMA标准

中图分类号:TQ053 6;T-652 1 文献标识码:A 文章编号:1001-4837(2006)03-0001-05

Introduction and Analysis of the Revised Contents

of Appendix262004ED

N IU Yu-hua

(Nanjing Aerosun-Tora Bellows Expansion Joint Co.,Ltd.,Nanjing210006,China)

Abstract:ASME code2004edition had issued and replaced2001edition in April1,2005,the contents in the appendix26in ASME Code Sec Div1had greatly revised.This paper gives some introduction and analysis of the revised contens.

Key words:bellows;expansion joint;ASME code;appendix26;EJMA standards

1 2004版附录26的修订内容介绍

2004版ASME规范于2005年正式发布并取代2001版,ASME规范第 卷第一分册的附录26 压力容器和换热器膨胀节 (以下简称2004版附录26)的内容作了相当大的修改。本文对其有关修订内容进行了介绍并分析对比。

1 1 2004版附录26的有关修改内容

2004版附录26的适用条件见表1,关于非加强和加强U型波纹管强度及疲劳寿命的计算分别见表2,3。

1 2 2004版附录26的新增内容

1 2 1 累计疲劳寿命的计算方法

2004版附录26的26-4 2(a)描述了如果存在两种或以上类型的较大应力循环时,波纹管的累计寿命的计算步骤,该计算方法与EJMA标准第7版相同。

1 2 2 内压稳定性计算公式

2004版附录26增加的内压稳定性计算公式与2001版的对比见表4。

1 2 3 外压强度计算方法

2004版附录26的26-6 5及26-7 5提供了无加强U型波纹管及加强U型波纹管在承受外压时的强度计算方法及稳定性计算方法。

1 2 4 波纹管刚度计算公式

2004版附录26的26-6 7及26-7 7提供了无加强U型波纹管及加强U型波纹管的刚度计算公式。

1

表1 2004版适用条件内容与2001版对比

项目2004版附录26的内容2001版附录26的内容

总则适用于单层或多层、加强或非加强的U型或 型膨胀节,用于承受内压或外

压及循环位移,波纹管可以是成型态的(未经热处理)或退火态的(经热处理)

仅适用于薄壁[t 1/8in(3 2

mm)],单层、加强或非加强、承受

内压的U型膨胀节

总的应用条件(1)Nq 3D b(N为波数,q为波距,D b为波纹管内径);

(2)nt 0 2in(5mm)(n为波纹管层数,t为单层波纹管名义厚度);

(3)n 5;

(4)设计温度不应达到依靠时间确定许用应力的温度范围。奥氏体铬镍不锈

钢,UNSN066XX及UNSN04400,金属温度不超过800 F(425 )

U型波纹管增加的应用条件(见图1)

(1)波峰内半径r ic及波谷内半径r ir的允许变化范围为10%;

(2)波纹内半径r i 3t,r=

r ic+r ir

2

;

(3)波纹管直边的偏移角度允许范围为:-15 15 ;

(4)波高w D b/3

波纹内半径r i 3t 表2 2004版关于非加强U型波纹管强度及疲劳寿命计算的内容与2001版的对比

项目2004版附录26的内容2001版附录26的内容

强度计算部分(由压力引起的应力)直边段环向薄膜应

力

S1=1

2

(D b+nt)2L t E b k

nt(D b+nt)L t E b+t c D c L c E c k

P

套箍环向薄膜应力S

1

=1

2

D2c L t E c k

nt(D b+nt)L t E b+t c D c L c E c k

P

波纹管环向薄膜应

力

端波处S2,E=

1

2

q D m+L t(D b+nt)

A+nt p L t P

中间波

处

S2,I=

1

2

qD m

A P

S cm p=P(d+w)

t(1 14+4w q)

波纹管子午向薄膜

应力

S3=

w

2nt p P S m mp=

Pw

2t

波纹管子午向弯曲

应力

S4=

1

2n(

w

t p)

2C p P S

mb p

=

Pw2C p

2t2

应力评定

S1 S,S1 C wc S c,S2,E S,S2,I S,

S3+S4 K f S(成型态波纹管K f=3;退火态波纹管

K f=1 5)

S cm p S,S m mp S,

S m mp+S mbp KS(无加强时,K=1 5;有加强时,K=

3 0)

由位移引起的子午向薄膜应力S5=

1

2

E b t2p

w3C f

q S

m md

=

E b t2e

2w3C f

由位移引起的子午向弯曲应力S6=5

3

E b t p

w2C d

q S

mb d

=

5E b te

3w2C d

合成应力范围S t=0 7(S3+S4)+S5+S6S n=0 7(S mm p+S mb p)+S m md+S mbd

疲劳寿命计算 适用条件:(1)奥氏体铬镍不锈钢,UNSN066XX

及UNSN04400,金属温度不超过800 F(425 );(2)

成型态或退火态U型非加强波纹管

适用条件:对于3XX系列高合金不锈钢及UN-

SN04400、UNSN06600、UNSN06625、UNSN08800、UN-

SN08810、UNSN08811,金属温度不得超过800 F(425

)

当K

g

E o

E b

S t 65000psi(448MPa)时:

N alw=(5 2 10

6

K g

E o

E b

S t-38300

)2

N 40000次时,

N (

2 72

14 78K g S n

E b

-0 02

)2 0

当K

g

E o

E b

S t<65000psi(448MPa)时:

N alw=(6 7 10

6

K g

E o

E b S t-30600

)2

N>40000次时,

N (4 38

18 50K g S n

E b

-0 02

)2 0

当K g

E o

E b S t

30600psi(211MPa)时:N alw=106当

18 5K g S n

E b

0 024,N限于106次

注:表2~5中有关字母的定义本文略。

2

CPVT 2004版ASME规范第 卷第一分册附录26 压力容器和换热器膨胀节 的修订介绍及分析 Vol23.No32006

表3 2004版关于加强U型波纹管强度及疲劳寿命计算的内容与2001版的对比

项目2004版附录26的内容2001版附录26的内容

强度计算部分(由压力引起的应力)直边段环向薄膜应

力

S1=

1

2

(D b+nt)2L t E b k

nt(D b+nt)L t E b+t c D c L c E c k P

套箍环向薄膜应力S1 =1

2

D2c L t E c k

nt(D b+nt)L t E b+t c D c L c E c k P

波纹管环向薄膜应

力

S2=H

2A

(R

R+1

)S cm p=

P(d+w)

t(1 14+

4w

q)

R

R+1

波纹管子午向薄膜

应力

S3=0 85

w-C r q

2nt p P S m mp=

P(w-Kq)

2t

波纹管子午向弯曲

应力

S4=

0 85

2n(

w-C r q

t p)

2C p P S mb p=p

2(

w-Kq

t)

2C p

应力评定

S1 S,S1 C wc S c,S2 S,S3+S4 K f S(成型态波

纹管K

f

=3;退火态波纹管K f=1 5)

S cm p S,S m mp S,S mm p+S m bp KS

(无加强时,K=1 5;有加强时,K=3 0)

由位移引起的子午向薄膜应力S5=

1

2

E b t p2

(w-C r q)3C f

q S m md=

E b t2e

2(w-Kq)3C f

由位移引起的子午向弯曲应力S6=

5

3

E b t p

(w-C r q)2C d

q S

mb d

=

5E b te

3(w-K q)2C d

合成应力范围S t=0 7(S3+S4)+S5+S6S n=0 7(S mm p+S mb p)+S m md+S mbd

疲劳寿命计算

适用条件:(1)奥氏体铬镍不锈钢,UNSN066XX

及UNSN04400,金属温度不超过800 F(425 );(2)

成型态或退火态U型加强波纹管

适用条件:对于3XX系列高合金不锈钢及UN-

SN04400、UNSN06600、UNSN06625、UNSN08800、UN-

SN08810、UNSN08811,金属温度不得超过800 F(425

)

当K

g

E o

E b S t

82200psi(567MPa)时:

N alw=(

6 6 106

K g

E o

E b S t-48500

)2

当N 40000次时,

N (2 72

11 67K g S n

E b-0 02

)2 0

当K g

E o

E b S t<82200psi(567MPa)时:

N alw=(

8 5 106

K g

E o

E b S t-38800

)2

N>40000次时,

N (

4 38

14 59K g S n

E b-0 02

)2 0

当K

g

E o

E b

S t 38800psi(268MPa)时:N alw=106当

14 59K g S n

E b

0 024,N限于106次

表4 2004版附录26增加的内压稳定性计算公式与2001版的对比

项目2004版附录26的内容2001版附录26的内容

柱失稳计算公式

平面

失稳

失稳计

算公式无加强U型

波纹管

加强U型波

纹管

无加强U型

波纹管

加强U型波

纹管

当

Nq

D b

C z,P sc=0 34

K

b

Nq

当

Nq

D b

AS y*

D b q

[1-0 73Nq

C z

D b

]

C z=4 72

NK b q2

S y*D b A

成型态波纹管S*

y

=2 3S y,退火态波纹管S*y=0 75S y

P sc=0 3

K

b

Nq

P si=1 02

AS y*

D m q a

=1+2 2+1-2 2+4 4

=1

3

S4

S2,I

无需计算

对柱状失稳的限制:

当

L

d

1 0时,柱稳定,无需计算;

当

L

d>1 0时,需计算,但未提供计算

公式。

未提供平面失稳极限设计压力的计算

规定

1 2 5 型波纹管的计算公式

2004版附录26的26-8提供了 型波纹管的强度计算、稳定性计算、疲劳寿命计算、刚度计算、外压计算的公式及相关规定。

1 2 6 波纹管当量轴向位移的计算公式

2004版附录26的26-9提供了单式波纹膨胀

3

第23卷第3期 压 力 容 器 总第160期

图1 波纹管变形范围示意

节由轴向位移、横向位移、角位移引起的当量轴向位移的计算公式,并提供了当量总轴向位移的合成方法(考虑了无冷紧、有冷紧及有两种操作状态时)。

1 3 2004版附录26的其它修订内容

(1)2001版附录26在26-3(b)中明确规定,膨胀节所需的设计寿命(循环次数)N应由设计者考虑设备操作寿命期间预期产生的应力循环次数(压力和或位移)来确定,但N不得小于100。2004版附录26则规定膨胀节的规定疲劳寿命次数N spe应是考虑了波纹管在操作期间预期发生的循环次数,按26-6 6 3计算所得的许用循环次数N al w应大于等于N s p e,取消了N小于100的规定。

(2)增加推荐使用26-16波纹膨胀节技术规格表。

(3)为方便使用,2004版附录26在26-15中将U型波纹管的计算系数C p,C d,C f采用数值分析的方法将曲线图用相对应的5次多项式来表示,多项式的系数可通过表格中的数据用插值法获得。

(4)2001版附录26对波纹管的失稳进行了定义,2004版附录26将此内容取消了。

(5)2004版附录26在26-10(d)中明确规定波纹管不允许有环焊缝存在,而2001版如果在K g中考虑了此因素是允许的。

2 2004版附录26修订内容的分析比较

2 1 关于波纹管强度及疲劳寿命计算公式

2 1 1 关于波纹管强度计算公式

2004版附录26中非加强、加强U型波纹管的强度计算公式及应力评定都基本与EJMA标准第7版一致。非加强、加强U型波纹管增加了直边段及套箍的强度计算公式,使波纹管与接管的连接形式不受原2001版中图26-2的限定,而是通过强度计算来保证。2004版附录26在计算非加强U型波纹管的由压力引起的波纹管环向薄膜应力时,考虑了直边段的影响,分端波处环向薄膜应力S2,E和中间波处环向薄膜应力S2,I分别进行计算(见表2),由公式可以看出端波处的S2,E要明显大于中间波处的S2,I,而EJMA标准则只提供了中间波处的环向薄膜应力S2的计算公式,因此2004版附录26要相对保守一些。

2 1 2 关于波纹管疲劳寿命计算公式

2004版附录26的疲劳寿命计算公式继续维持与EJMA标准不同的计算公式,这些公式是ASME 委员会在EJMA的波纹管疲劳寿命试验数据基础上,增加了一些压力容器用波纹管的疲劳寿命试验数据后采用下界疲劳曲线确定的,而且在应力中包含了1 25及在疲劳寿命次数中包含了3的安全系数,所以从公式中计算所得的数据即为许用疲劳寿命数据。2004版附录26的疲劳寿命计算公式在表现形式上与2001版不同(见表2,3),事实上公式是一致的,只要将奥氏体不锈钢的常温弹性模量E0= 28300000psi代入公式,即可得到2001版相应的计算公式。2004版附录26的疲劳寿命计算公式的表现形式更通用、准确一些,适用于公式适用条件范围内的具有不同弹性模量材料的波纹管。

2004版附录26中计算由位移引起的子午向薄膜应力S5及子午向弯曲应力S6的公式中弹性模量为设计温度下的弹性模量,而2001版的相应公式中采用的是室温下的弹性模量(见表2,3)。这个变动使按2004版附录26中计算得的S5及S6则比按2001版计算所得的值要小,这样合成应力范围也相应要小,疲劳寿命计算公式计算所得的疲劳寿命值则高一些。

2 2 关于稳定性计算公式及S y*的取值

2004版附录26中关于非加强U型波纹管柱稳定性计算公式(见表4)与EJMA标准第7版中的公式相同,但公式中成型态或退火态波纹管材料在设计温度下的屈服强度S y*的取值与EJMA标准不同。EJMA标准第7版1998/A2000提供了成型后或退火后波纹管材料在设计温度下的屈服强度S y的计算方法:S y=0 67C m S ym S y h/S y c(C m:材料强度系数,成型态波纹管C m=3;退火态波纹管C m=1 5; S ym:根据鉴定试验报告退火态波纹管实际材料在室温下的屈服强度;S yh:取至适用规范或标准的退火态波纹管实际材料在设计温度下的屈服强度限; S yc:取至适用规范或标准的退火态波纹管实际材料在室温下的屈服强度)。将C m代入S y公式中可得到如下两个公式:成型态波纹管:S y=2AS y h;退火

4

CPVT 2004版ASME规范第 卷第一分册附录26 压力容器和换热器膨胀节 的修订介绍及分析 Vol23.No32006

态波纹管:S y=AS y h。其中A=S ym/S yc。从表4可以看到,2004版附录26规定成型态波纹管:S y*= 2 3S y;退火态波纹管:S y*=0 75S y。通过查相关资料可知,通常S ym大于1 15S y c,即A大于1 15。对比两个标准对在设计温度下的屈服强度S y*取值的规定,由EJMA标准得出的成型态及退火态波纹管材料的S y*均大于2004版附录26的相应值;而且由EJMA标准得出的退火态波纹管材料的S y*要比2004版附录26的相应值大1 5倍以上。由此可以看出2004版附录26在进行非加强U型波纹管柱稳定性计算时相对EJMA标准要保守,尤其是退火态波纹管更加保守一些。

2004版附录26中关于非加强U型波纹管平面稳定性计算公式(见表4)通过变换可变为:P si= 0 51S y*/(k2 ),其中k2=D m q/(2A)。与EJMA 标准第7版中相对应的公式P si=0 57S y/(k2 )相比,0 51<0 57且S y*

2 3 关于刚度计算公式

2004版附录26中增加了非加强、加强U型波纹管及 型波纹管的刚度计算公式(见表5)。

表5 2004版附录26中的刚度计算公式与EJ MA的对比

项目2004版附录26EJM A第7版

非加强U型波纹管K b=

2(1- 2b)

n

N

E b D m(

t p

w

)31

C f K b=1 7

D m

E b t p3n

w3C f

加强U型波纹管K b=

2(1- b2)

n

N

E b D m(

t p

w-C r q

)31

C f K b=1 7

D m

E b t p3n

(w-C r q)3C f

型波纹管K

b =

12(1- b2)

n

N E b D m(

t p

r)

3B

3

K b=

D m

E b t p3n

10 92r3

B3

2004版附录26中非加强、加强U型波纹管及 型波纹管的刚度计算公式为N波的波纹管的理论轴向刚度,EJ MA标准的刚度计算公式为理论单波轴向刚度,二者从表现形式上不同,但如果将泊松比 b用奥氏体不锈钢的值0 3代入2004版附录26的刚度计算公式后并乘以波数,即可得到与EJMA标准相同的理论单波轴向刚度的公式。2004版附录26采用了通用的表示方法,适用于公式适用条件范围内的具有不同泊松比的材料的波纹管。

2 4 关于外压计算

2004版附录26中增加了非加强、加强U型波纹管的外压计算的规定及相应的计算公式。2004版附录26对波纹管外压强度计算的规定与EJMA 标准第7版基本相同。

值得一提的是,2004版附录26中明确说明当波纹管用于真空情况时,设计计算时应假定只有内层承压,在使用波纹管强度计算公式时应使波纹管层数n=1。无独有偶,EJMA标准第8版对多层波纹管承受外压时需考虑的有效承压层数进行了规定,并提供了双层波纹管在承受外压时有效承压层数的计算方法。按EJMA标准提供的公式,在真空情况时,双层波纹管只有内层承压。这说明二者的规定是一致的,EJMA标准的规定适用范围更广一些。

2 5 关于 型波纹管的计算公式

2 5 1 型波纹管的强度计算公式、应力评定及稳定性计算

型波纹管的强度计算公式中除了由压力引起的子午向薄膜应力S3外,其余强度计算公式与EJ-MA标准第7版中的公式相同,应力评定标准、稳定性计算也相同。2004版附录26中由压力引起的子午向薄膜应力S3计算值要比EJ MA标准的相应计算值小了一倍,这有点费解。

2 5 2 型波纹管的疲劳寿命计算公式

2004版附录26中计算由位移引起的子午向薄膜应力S5及子午向弯曲应力S6的公式与EJMA第7版相同,只是将公式中的弹性模量改为设计温度下的弹性模量。

2004版附录26中的 型波纹管的疲劳寿命计算公式与非加强、加强U型波纹管一致,ASME委员会在自己的试验结果上提出了与EJMA标准中公式不同的是在应力中包含了1 25及在疲劳寿命次数中包含了3的安全系数的疲劳寿命计算公式。

3 结论

(下转第14页)

5

第23卷第3期 压 力 容 器 总第160期

表14给出了焊接热影响区不同热处理状态下-50 的J积分特征值及其阻力曲线方程。

表14 对称X型坡口试板热影响区-50 的J积分特征值及其阻力曲线方程

板厚(m m)热处理状态

0 05

(m m)

0 2

(mm)

R- a阻力曲线方程回归相关系数R

24

焊态109 6292 4J R=913 8 a0 7080 958焊态+SR处理62 9175 3J R=575 9 a0 7390 945 48

焊态80 3249 3J R=928 5 a0 8170 995焊态+SR处理73 8189 4J R=565 8 a0 6800 949

6 结论

(1)W HD3钢的焊接冷裂纹敏感性低,焊接性优良,厚度为48m m钢板的预热温度在100 以上时,表面、断面和根部不产生裂纹;

(2)W HD3钢板手弧焊焊接接头低温韧性的试验研究结果表明,PP J557RH焊条与W HD3钢板相匹配,焊接接头的低温韧性优良;

(3)按低温压力容器特别是低温球罐的制造工艺特点,对WHD3钢板的焊后消除应力热处理工艺以及多次焊后消除应力热处理对钢板和焊接接头的低温韧性影响进行了试验研究,从而确定了该钢较佳的焊后消除应力热处理工艺。

参考文献:

[1] 陈晓,秦晓钟 高性能压力容器和压力钢管用钢[M]

北京:机械工业出版社,1999

收稿日期:2005-10-25

(上接第5页)

(1)2004版附录26的内容作了较大的变更,增加了许多内容,这些内容的增加使按ASME规范设计波纹膨胀节更方便,增加的膨胀节计算公式适用于奥氏体铬镍不锈钢,UNSN066XX及UNSN04400,考虑到材料的弹性模量、泊松比的不同,2004版附录26采用了通用的公式,使计算结果更准确。

(2)2004版附录26中增加的强度计算公式及应力评定与EJMA标准第7版1998基本相同。2004版附录26中计算非加强U型波纹管的由压力引起的波纹管环向薄膜应力的计算公式考虑了端波的影响,要比EJMA标准保守; 型波纹管由压力引起的子午向薄膜应力S3计算值要比EJMA标准的相应计算值小一倍,有点令人费解。

(3)2004版附录26中增加的关于非加强U型波纹管柱稳定性及平面稳定性的计算公式与EJMA 标准第7版相似但在系数取值上比较保守,尤其是退火态非加强U型波纹管柱稳定性计算结果要比EJMA第7版的计算结果小1 5倍以上。

(4)2001版附录26对波纹管的失稳进行了定义,2004版附录26将此内容取消了,本文认为此修改不合理。

参考文献:

[1] ASME Boiler and Pressure Vessel Code,Section Rules for

Construction Division1[S] 2001

[2] ASME Boiler and Pressure Vessel Code,Section Rules for

Construction Division1[S] 2004

[3] Standards of the Expansion Joint Manufactures Association

[S].1998.

[4] Standards of the Expansion Joint Manufactures Association

[S].2003.

[5] 第七届全国膨胀节学术会议论文集[C].中国机械工程

学会压力容器分会膨胀节委员会,2002.

[6] 第八届全国膨胀节学术会议论文集[C].中国机械工程

学会压力容器分会膨胀节委员会,2004.

[7] 牛玉华,魏晓汉,吴有邦.AS ME U 钢印波纹膨胀节的

设计[J].压力容器,2004,21(9):17-21.

收稿日期:2005-06-08

作者简介:牛玉华(1966-),女,工程硕士,高级工程师,从事波纹膨胀节及压力管道的设计、研究工作,通讯地址:江苏南京晨光东螺波纹管有限公司。

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CPVT 高韧性-50 低温压力容器用WHD3钢的焊接性能研究 Vol23.No32006

波形膨胀节简介及选取方法

波形膨胀节简介及选取方法 （一）简介 波形膨胀节（又称波形补偿器），是由一个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道和（或）设备尺寸变化的装置。是现代受热管网和设备进行热补偿的关键部件之一，除了位移补偿的作用外，还同时兼有减振降噪和密封的功能。膨胀节之所以受到工程人员的特别关注，主要是它应用日趋广泛，航空航天、石化、化工、水利、电力、冶金和原子能等部门都用到它，就是机车、船舶等交通部门乃至高层建筑、民用大楼也少不了它；同时，膨胀节又是一个比较特殊的受力结构，在使用中要求它既要有较高的承压能力，又要有良好的柔性，这本身就是一对矛盾，此外，它还应具备一定的稳定性和疲劳寿命。因此，膨胀节的设计、选材、制造、试验等不能等同一般的压力容器和管件等刚性结构，而有其本身的独特性和复杂性，它的设计必须遵循一定的规范和标准。 1885年，德法成功研制“互连扣压连接式波纹管”或称“缠绕式波纹管”； 1955年，美国的一批在使用、设计和制造膨胀节方面有经验的公司发起成立“膨胀节制造商协会”（EJMA），并于1958年编制《EJMA》标准，之后不断完善，帮助用户正确选择和使用膨胀节，使管道和容器设备安全可靠。形成多数国家编制行业标准的基础。 中国的运载火箭技术研究院从1958年开始研究制造金属波纹管膨胀节和波纹金属软管，成功地应用于各型运载火箭上和地面发射设备中。在《美国EJMA》标准的基础上，我国根据国情和行业情况，结合国内的科研、设计和生产实践以及用户的使用经验，编制了《金属波纹管膨胀节通用技术条件》（GB/T12777标准）。 （二）补偿器的选用 以波纹管为核心挠性元件的膨胀节，在管系上可作轴向、横向和角向3个方向的补偿.但由于受到导流板等附件的限制,往往膨胀节只能做轴向位移和小量的横向和角向位移。在选用时要注意各个方向的位移量,以便正确地选用膨胀节.选择膨胀节类型，

膨胀节常用标准

（1）国内膨胀节常用标准 GB/T 12777《金属波纹管膨胀节通用技术条件》 GB 16749《压力容器波形膨胀节》 GB 12522《不锈钢波形膨胀节》（主要为船用） JB 2388《金属波纹管》 JB/T 6169《金属波纹管》 JB/T 6171《多层金属波纹膨胀节》 CB 1153《金属波形膨胀节》 CB 613《不锈钢波形膨胀节》 CJ/T 3016《城市供热管道用波纹补偿器》 HGJ 526《多层U型波纹管膨胀节系列》 CD 42B3《单层U型波纹管膨胀节系列》 CD 42A19《石油化工管道用U型膨胀节设计技术规定》 GJB 1996《管道用金属波纹管膨胀节通用规范》（军用） （2）国外较有影响的标准 美国《膨胀节制造商协会标准》（EJMA） 美国机械工程师学会（ASME）《锅炉及压力容器》第Ⅷ卷第一分册附录26《压力容器和换热器膨胀节》 美国机械工程师学会（ASME）B31.3《工艺管道规范》附录X《金属波纹管膨胀节》 美国军用标准MIL-E《管道用金属波纹管膨胀节通用规范》 原苏联标准：ГOCT 21744《多层金属波纹管技术条件》 ГOCT 23129《补偿器用带加强环金属波纹管技术条件》 ГOCT 24553《补偿器用带加强环单层金属波纹管技术条件》 原“经互会”标准：CTCЭΒ 4351《波形膨胀节强度计算方法》 英国BS 6129 PART 1《金属波纹膨胀节》 德国AD 压力容器规范B13《单层波形膨胀节》 法国CODAP C.8章《波形膨胀节设计规定》 日本JIS B 8277《压力容器的膨胀节》 JIS B 2352《波纹管膨胀节》 （3）较有影响的公司标准 美国M.W.Kellogg公司标准 日本TOYO公司标准 英国Teddington公司推荐尺寸系列 德国HYDRA公司推荐的尺寸系列等 无论国内或国外的膨胀节标准可分为两大类。一类是规范类型的标准，即通用性的技术要求的标准，其中除对设计公式做出了具体规定外，对性能等不做具体规定，如美国EJMA标准、ASME标准、英国BS标准、我国的GB/T 12777标准等。另一类则属于产品标准，其中除有通用性的技术要求外，还具体给出了膨胀节的结构尺寸、规格及补偿性能、疲劳寿命产品质量等项内容，如我国的GB 16749标准、俄罗斯的几项标准（技术条件）、日本的JISB 2352标准等。

换热器GB151

1、固定式管板换热器两相物流温度差大于60℃时应该设置膨胀节，两相物流温度不能超过120℃。 2、冷却器：板式传热效率高，传热面积大，但是使用温度在150以下，压力也较小，且压力降大，管式温度压力适用高 且投资费用少。 板翅式换热器适用于气体的冷却，但是对结垢严重的物料不适用。 3、加热器：对于有少量颗粒物料的加热，考虑用套管式或者螺旋板式。 4、换热面积：管外径与长度之积，U型管不包括U型部分。 5、命名方式：3字母（前盖+筒体+后盖代号）+DN+压力（管/壳）+换热面积+管长/管外径+管程/壳程数+管子类型（Ⅰ 或Ⅱ） 6、铝、铜（200℃）、钛（300℃）换热管的好处？？ 7、在有分程隔板的情况下要注意其厚度是否满足要求。最小：内径600→8（低）6（高），1200→10（低）8（高），2000 →14（低）10（高），大于10mm的分程隔板在连接处应该削减至10mm以下。大直径必要时采用双层隔板。 8、400mm以下采用钢管制圆筒。大于400的有最小厚度要求，固定式6（低、碳）逐次递增2（分级→ 400~700~1000~1500~2000~2600），浮头U型式的比前固定式的每个都大2，3.5~4.5~6~8~10~12（高）（分级→400~500~700~1000~1500~2000~2600） 9、U型管弯曲半径大于2倍的换热管外径。U型管弯曲段的最小半径为δ(1+d/4R) 10、对于胀接换热管管板，其最小厚度（不包括腐蚀余量）取决与换热管外径，条件苛刻（易燃、有毒等）环境大于d， 一般情况（0.75d→25，0.7→25~50，0.65→50~），对于焊接管板最小厚度大于12mm且满足设计）。 11、中心距大于1.25管外径，如20→26，分程隔板夹的为40mm。16的为22，35 12、固定式、U型式换热管离管板边缘≥0.25d，且≥8mm， 13、壳程进出口管径大小应该尽量考虑到于壳程流通面积相当。 14、管板厚度设计涉及到其径向应力（中心处，布管区周边处，外缘处）、换热管的轴向应力和换热管的拉脱力，均应 满足要求。两法兰中间夹压型管板不需要考虑其径向应力。 15、换热管与管板的连接包括：强度胀（密封性能和抗拉脱强度），贴胀（密封性能）、强度焊（密封性能和抗拉脱强度）、 密封焊（密封性能）。换热管材料的硬度要小于管板材料的硬度。 16、折流板的间距一般大于圆筒内径的1/5，且大于50mm，19的管子最大跨距1500，25的为1850。U型管的支撑A+B+C 不能超过直管的最大跨距。卧式换热器、冷凝器和重沸器物料如果是汽液共存或者含固体物料则折流板的缺口应左右垂直布置，并在下方设排液口。 17、拉杆定距管在换热管大于19mm采用与管板焊接或者螺纹连接，14mm及以下采用与折流板点焊。拉杆在DN400 的情况下，不能少于4根直径不能小于10mm，大于DN400时，增加根数或直径，且不同直径的拉杆定距管根数也不同，大而少，在同DN情况下保持总横截面不变。定距管的直径小于换热管直径。 18、对于定距管在管板处的深度也有规定，其倒角为45度螺纹。 19、管程：当采用轴向入口或者流速达到3m/s时，要采用防冲档板。这能说明轴向入口比径向入口差？？ 20、壳程：无腐蚀无磨蚀单相流体其ρv2>2230时，设置防冲板或导流筒。 其他液体ρv2>740时，设置防冲板或导流筒。 腐蚀性气体、蒸汽及汽液混合物设置防冲板。 当壳程进口距离管板较远时，采用导流筒减少流体在壳程的停滞时间，增加换热管有效换热长度。

换热器计算步骤

第2章工艺计算 2.1设计原始数据 表2—1 2.2管壳式换热器传热设计基本步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取管径和管流速 （7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核 （8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍 l （9）选取管长 （10）计算管数 N T （11）校核管流速，确定管程数 （12）画出排管图，确定壳径 D和壳程挡板形式及数量等 i （13）校核壳程对流传热系数 （14）校核平均温度差 （15）校核传热面积 （16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。

2.3 确定物性数据 2.3.1定性温度 由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。 对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体的平均温度为： t=420295 357.5 2 + =℃（2-1） 管程流体的定性温度： T=310330 320 2 + =℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 2.3.2 物性参数 管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表1.10.1】 表2—2 壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】 表2—3

阿法拉伐

柏恩换热器备件网提供柏恩、阿法拉伐、基伊埃、安培威、传特等各大品牌产品及配件，更有维护清洗、以旧换新等特色服务，详情请登录https://www.wendangku.net/doc/0a6325111.html,官网进行查询！ 一．品牌介绍 二．板式换热器特点 三．板式换热器工作原理 四．阿法拉伐板式换热器材质 五．阿法拉伐换热器系列 1.阿法拉伐可拆式板式换热器 1）可拆式板式换热器结构 2）可拆式板式换热器工作原理及性能 3）阿法拉伐可拆式板式换热器系列 2.半焊板式换热器 1）半焊板式换热器的优点 2）激光半焊板式换热器在化工领域的应用范围 3.钎焊式换热器 1)钎焊式换热器 2)主要应用行业 3)阿法拉伐钎焊式换热器系列及相关参数

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第1章 换热器设计软件介绍与入门

第1章换热器设计软件介绍与入门 孙兰义 2014-11-2

主要内容 1 ASPEN EDR软件 1.1 Aspen EDR简介 1.2 Aspen EDR图形界面 1.3 Aspen EDR功能特点 1.4 Aspen EDR主要输入页面 1.5 Aspen EDR简单示例应用 2 HTRI软件 2.1 HTRI简介 2.2 HTRI图形界面 2.3 HTRI功能特点 2.4 HTRI主要输入页面 2.5 HTRI简单示例应用

Aspen Exchanger Design and Rating（Aspen EDR）是美国AspenTech 公司推出的一款传热计算工程软件套件，包含在AspenONE产品之中。 Aspen EDR能够为用户用户提供较优的换热器设计方案，AspenTech 将工艺流程模拟软件和综合工具进行整合，最大限度地保证了数据的一致性，提高了计算结果的可信度，有效地减少了错误操作。 Aspen7.0以后的版本已经实现了Aspen Plus、Aspen HYSYS和Aspen EDR的对接，即Aspen Plus可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成转入换热器的设计计算，使Aspen Plus、Aspen HYSYS流程计算与换热器详细设计一体化，不必单独地将Aspen Plus计算的数据导出再导入给换热器计算软件，用户可以很方便地进行数据传递并对换热器详细尺寸在流程中带来的影响进行分析。

Aspen EDR的主要设计程序有： ①Aspen Shell & Tube Exchanger：能够设计、校核和模拟管壳式换热器的传热过程 ②Aspen Shell & Tube Mechanical：能够为管壳式换热器和基础压力容器提供完整的机械设计和校核 ③HTFS Research Network：用于在线访问HTFS的设计报告、研究报告、用户手册和数据库 ④Aspen Air Cooled Exchanger ：能够设计、校核和模拟空气冷却器 ⑤Aspen Fired Heater：能够模拟和校核包括辐射和对流的完整加热系统，排除操作故障，最大限度的提高效率或者找出潜在的炉管烧毁或过度焦化 ⑥Aspen Plate Exchanger ：能够设计、校核和模拟板式换热器； ⑦Aspen Plate Fin Exchanger：能够设计、校核和模拟多股流板翅式换热器

膨胀节安装知识

金属波纹膨胀节安装使用中应注意的几个问题 金属波纹膨胀节以其结构紧凑的明显优势逐渐取代传统的∏型膨胀节而得到普及，在冶金、化工、机械、航天等领域得到广泛应用，在应用过程中,也曾听到见到相关的事故,笔者2003年5月曾亲眼目睹唐山市某钢铁公司制氧厂500m外输管线第二个膨胀节爆裂事故现场，在爆裂点前后两φ219*6管线被甩出80余米，所幸没有人员伤亡,分析其中的原因，觉得我们在应用过程中对膨胀节受力的相关问题认识不够，尤其管系受力,系统急于开车，减压站自调未投用,主固定支架受力过大(主要是管道内压产生的盲板力)被推倒,致膨胀节爆裂事故的发生。一、公称压力： 产品的公称压力是指工作温度为300℃（通常）时的压力值，在实际应用中可根据公称压力与温度的对比选取最大工作压力。 二、工作温度、补偿量及刚度： 产品的补偿量（刚度）是指工作温度为300℃（20℃）（通常）计算所的，当使用温度为其它数值时，需对补偿量及刚度进行修正。 三、补偿器预变形： 为使补偿器处于一个良好的工作位置，并减少支架受力，宜对补偿器在安装前进行“预变形”。 四、支架设计： a、主固定支架 主固定支架一般设置在管道的盲端、弯头、阀门及侧支管线连接处等地方，主固定支架主要受以下作用力 （1）管道内压产生的盲板力 Fp=P*Ae 式中：P—管道的最高工作压力（Mpa） Ae—波纹管的有效面积（mm2） Ae=π/4*D2m Dm—波纹管波纹部分的平均直径 （2）膨胀节位移时产生的刚度反力 Fk=1/2*k*e 式中：e—膨胀节的补偿量（mm） K—膨胀节的刚度（N/m)

（3）管道伸缩时与导向支架和滑动托架产生的摩擦反力 Ff=9.8*μ*（wiL+wzL） 式中：μ—摩擦系数 wi—每米管道重量（kg/m） wz—每米管道内介质重量（kg/m） L—管段内管道总长度（m） 主固定支架需承受上述三种力，靠近膨胀节端主固定支架受内压产生的盲板力和位移产生的刚度反力，即 F= Fp + Fk 而另一端的主固定支架还要承受伸缩时产生的摩擦反力，即 F= Fp + Fk + Ff b.次固定支架 次固定支架一般设置在直线管段上轴向型膨胀节之间，不承受管线内压产生的盲板力的作用，但承受管线内压产生的推力，即 Fp…=P*（Ae- Ag）= P*π/4*(D2m- D2n) 式中：Dn—管道内径（mm） Ag—流通面积（mm2） 次固定支架靠近膨胀节一端还要承受位移产生的刚度反力，即： F= Fp…+ Fk 而另一端还要承受管道伸缩时产生的摩擦反力，即： F= Fp…+ Fk + Ff c.导向支架 导向支架是用来保证管线按一定方向位移，以限制管线在其它方向的位移，保证补偿器的安全使用，导向支架的设置原则如下： 膨胀节的一端靠近固定支架,距固定支架的距离L1≤4DN,膨胀节的另一端应设导向支架,第一个导向支架距膨胀节的距离L2≤4DN, 第二个导向支架距第一个导向支架的距离 L3≤14DN,其它导向支架的最大间距L max按下式计算:

换热器计算

换热器计算的设计型和操作型问题--传热过程计算 与换热器 日期:2005-12-28 18:04:55 来源:来自网络查看:[大中小] 作者：椴木杉热度： 944 在工程应用上，对换热器的计算可分为两种类型：一类是设计型计算（或称为设计计算），即根据生产要求的传热速率和工艺条件，确定其所需换热器的传热面积及其他有关尺寸，进而设计或选用换热器；另一类是操作型计算（或称为校核计算），即根据给定换热器的结构参数及冷、热流体进入换热器的初始条件，通过计算判断一个换热器是否能满足生产要求或预测生产过程中某些参数（如流体的流量、初温等）的变化对换热器传热能力的影响。两类计算所依据的基本方程都是热量衡算方程和传热速率方程，计算方法有对数平均温差（LMTD）法和传热效率-传热单元数（e-NTU）法两种。 一、设计型计算 设计型计算一般是指根据给定的换热任务，通常已知冷、热流体的流量以及冷、热流体进出口端四个温度中的任意三个。当选定换热表面几何情况及流体的流动排布型式后计算传热面积，并进一步作结构设计，或者合理地选择换热器的型号。 对于设计型计算，既可以采用对数平均温差法，也可以采用传热效率-传热单元数法，其计算一般步骤如表5-2所示。 表5-2 设计型计算的计算步骤

体进出口温度计算参数P 、R ； 4． 由计算的P 、R 值以及流动排布型式，由j-P 、R 曲线确定温度修正系数j ；5．由热量衡算方程计算传热速率Q ，由端部温度计算逆流时的对数平均温差Δtm ； 6．由传热速率方程计算传热面积 。 体进出口温度计算参数e 、CR ； 4．由计算的e 、 CR 值确定NTU 。由选定的流动排布型式查取 e-NTU 算图。可能需由e-NTU 关系反复计算 NTU ；5．计算所需的传热面积 。 例5-4 一列管式换热器中，苯在换热器的管内流动，流量为 kg/s ，由80℃冷却至30℃；冷却水在管间与苯呈逆流流动，冷却水进口温度为20℃，出口温度不超过50℃。若已知换热器的传热系数为470 W/（m2·℃），苯的平均比热为1900 J/（kg·℃）。若忽略换热器的散热损失，试分别采用对数平均温差法和传热效率-传热单元数法计算所需要的传热面积。 解 （1）对数平均温差法 由热量衡算方程，换热器的传热速率为 苯与冷却水之间的平均传热温差为 由传热速率方程，换热器的传热面积为 A = Q/KΔt m = = m 3 （2）传热效率-传热单元数法 苯侧 (m C ph ) = *1900 = 2375 W/℃ 冷却水侧 (m c C pc ) =(m h C ph )(t h1-t h2)/(t c1-t c2) =2375*(80-30)/(50-20)= W/℃ 因此， (m C p )min=(m h C ph )=2375 W/℃ 由式（5-29），可得

阿法拉伐板式换热器型号参数及含义M3

板式换热器由一组金属波纹板构成，其上带有开孔，开孔形成液体流动的通道，热量将在两种液体之间传递。这组波纹板装配在一块固定的固定板和一块可移动的压紧板之间，并通过夹紧螺栓压紧。这些板片上都装有密封垫，密封垫对板间通道起密封作用并使液体交替流入相邻通道。板片数由流量、液体的物理属性、压降和温度变化确定。板片波纹引起液体紊流并支撑板片承受差压。波纹板片和压板固定在上、下杆之间，而后两者又固定在支撑架上。接口在固定板上，或者，如果一种或两种液体在设备中形成多条通道，则接口在固定板和压紧板上。型号：M3 典型容量：液体流量 最高4kg/s(60gpm)，取决于介质、允许 的压降和温度变化。 通过蒸汽对水进行加热：50至250kW 板片型式：M3和M3-X，其中M3允许平行 流而M3D和M3G允许双板片结构。 框架型式：FG 标准材料 固定板：经环氧涂料涂装的低碳钢 喷嘴：碳钢管：Alloy316，钛 板片：不锈钢：AISI316或钛 密封垫： M3丁腈橡胶，EPDM，HeatSealF M3D丁腈橡胶，EPDM 技术参数 压力容器标准，PED，ASME，pvcALS机械设计压力(g)/温度 FGPED,pvcALS1.6MPa/180°C FGASME150psig/350°F 最大传热表面：3.9m2(40sq.ft) 接口：FGPED管径11/4"管，螺纹ISO-R11/4" FGpvcALS管径11/4"管，螺纹ISO-G11/4"或螺纹ISO-R11/4"

FGpvcALS管径11/4"内螺纹ISO-G11/4"，碳钢 FGASME管径11/4"管，螺纹NPT11/4" ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司拥有世界上最先进的设计和生产技术以及最全面的换热器专业知识，一直以来ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，目前已有超过50，000台的板式换热器良好地运行于各行业，ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司已发展成为可拆式板式换热器领域的全球领导者。 ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域全球排名第一的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、日阪/HISAKA、风凯/FUNKE、萨莫威孚/Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰 /DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号的板式换热器板片和垫片。全球约有1/5的板式换热器正在使用ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司提供的换热器配件或接受ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司的维护服务（包括定期清洗、维修及更换配件等维护服务）。 无论您身在何处，无论您有什么特殊要求，ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司都能为您提供板式换热器领域的系统解决方案。

标准化换热站建设方案设计

标准换热站及二次网建设方案 换热站作为供热配套设施使用的永久性建筑物，关系着供热企业的长期安全运行管理及百姓的宜居生活。为提高供热管网设计的经济可行性，便于建设施工与供热运行管理，结合供热发展现状，根据相关文件要求，对供热换热站的标准化建设制定以下统一要求： 一、换热站建设标准 1.换热站站房建设标准 1.1 换热站标准化建设的施工与验收必须严格执行CJJ28-2014城镇供热管网工程施工及验收规范 1.2根据建设项目供热面积，换热站位置选择以有利于供热管网合理布置为原则，尽量设在小区的中部位置。单套换热机组供热面积不超过10万平方米为最佳。高层建筑室内采暖系统分区需按现场地形和实际供热参数综合考虑，通常按10层划分，各区配套独立设备及管网进行供热。 1.3换热站的面积、净高度及相关尺寸情况需满足使用要求，分设设备间、控制间和供热服务间。设备间内单套换热机组按使用面积不小于50平方米考虑，设备间内必须干净整洁，进、出通道畅通。地面为混凝土地面，地面刷浅蓝色油漆，内墙面刷内墙涂料，机组设备悬挂功能牌，门口设置挡鼠板。控制间按使用面积不小于12平方米考虑，配电室门刷防火涂料，要张贴配电室警示标志：禁止入内（粘贴在配电室门口处，不可贴在门上）；当心触电（粘贴在配电

室内配电柜下方）；配电室标识（粘贴在配电室门上方）。供热服务间主要为供热管理和服务准备，根据客户服务标准要求设办公室，面积不小于80平方米，内设独立卫生间。换热站净高度不低于3.3米，站内安置两套及以上机组的净高度不低于3.6米。 1.4 换热站的建设尽量采用独立基础，框架结构。应合理预留管道基础孔洞。 1.5 换热站的供水、供电须满足负荷要求。换热站的供水（自来水）、供电接至换热站内相应位置，在换热站外两米内设水表，在箱变内设供电专用装置。换热站主电缆为三相五线铜芯国标型号，并有可靠接地。高层建筑小区必须将二次加压自来水管道接入换热站内，并预留水表。 1.6 换热站应具备完善的排水设施，排水管道与小区雨、污水管网相连，应排水畅通，保证外部积水无法进入站内。 1.7换热站应具有良好的通风和采光。距离居民建筑较近的，外部应采取隔音措施，设备基础按《工业企业噪声控制设计规范》采取隔声减振措施。 1.8 换热站应具备方便适用的交通通道，便于整体式换热机组的安装及检修，换热器侧面离墙不小于 0.8m，周围留有宽度不小于 0.7米的通道。 1.9 换热站应设置照明设施，生活服务间、服务办公室预设电器插座。设备间照明设施应符合安全生产要求，采用防水防尘节能灯，同时应设置应急照明。

膨胀节的安装注意事项

膨胀节的安装注意事项 波纹管膨胀节是由金属波纹管和构件组成的具有伸缩功能的器件，它能够补偿管道的热变形、机械变形和吸收各种机械振动，起到降低管道变形和提高管道使用寿命的作用。 1、安装前，应先检查波纹管膨胀节的型号、规格及管道的支座配置必须符合设计要求； 2、对带内衬管的膨胀节，应注意使内衬管方向与介质流动方向一致（按膨胀节的流向标志安装）。平面角向型膨胀节的铰链转动平面应与位移平面一致； 3、需要进行冷紧的膨胀节，其预变形所用的辅助构件，应在管系安装完毕后拆除； 4、管系安装完毕应立即拆除膨胀节上用作安装运输保护用的辅助定位机构及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定的位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力； 5、除设计要求预拉伸或冷紧的预变形外，严禁用使波纹管变形的方法来调整管道的安装偏差，以免影响膨胀节的正常功能，降低使用寿命和增加管系、设备接管及支承构件的载荷； 6、膨胀节所有的活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动部位正常动作； 7、安装过程中不允许焊渣飞溅到波纹管表面和使波纹管受到其它机械损伤 8、膨胀节的安装应按照管系施工图及膨胀节安装说明书要求进行。 9、安装膨胀节的管道必须恰当的加以导向和固定才能使膨胀节发挥作用，因此导向和固定支架的设置必须严格按设计部门有关技术资料进行。对于导向、固定支架的设置原则，请详见“波纹膨胀节安装指南”。 10、膨胀节用的波纹管是用薄壁不锈钢板成型的，因此在运输、吊装和焊接期间不要敲击、划伤、引弧、焊接飞溅等原因使波纹管损伤。 11、安装前应清除波纹管及管道内异物，保证波纹管正常运动。 12、对有流向要求的膨胀节应按介绍流向箭头的要求进行安装。

板式换热器选型与计算方法(DOC)

板式换热器选型与计算方法 板式换热器的选型与计算方法 板式换热器的计算方法 板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的： 总传热量(单位:kW). 一次侧、二次侧的进出口温度 一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度 最大工作压力 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。 温度 T1 = 热侧进口温度 T2 = 热侧出口温度 t1 = 冷侧进口温度 t2= 冷侧出口温度 热负荷 热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为： （热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量）

在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 （1）无相变化传热过程 式中 Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W； mh,mc-----热、冷流体的质量流量，kg/s； Cph,Cpc------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg·K)； T1,t1 ------热、冷流体的进口温度，K； T2,t2------热、冷流体的出口温度，K。 （2）有相变化传热过程 两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为： 一侧有相变化 两侧物流均发生相变化，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中 r,r1,r2--------物流相变热，J/kg； D,D1,D2--------相变物流量，kg/s。 对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。 对数平均温差(LMTD) 对数平均温差是换热器传热的动力，对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差，介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。在一些特殊情况下，用算术平均温差代替对数平均温差。 逆流时： 并流时：

列管式换热器的设计

化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $

目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料

： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）

膨胀节的类型和构造

膨胀节的类型和构造 一、波纹膨胀节的类型 波纹管配备相应的构件，形成具有各种不同补偿功能的波纹膨胀节。按补偿形式分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型。 轴向型： 普通轴向型、抗弯型、外压型、直埋型、直管力平衡型、一次性直埋型。 横向型： 单向横向型、万向铰链横向型、大拉杆横向型、小拉杆横向型。 角向型： 单向角向型、万向角向型。 以上是基本分类，每类都具备共同的功能。在一些特定情况还可以有特殊功能，如耐腐蚀型、耐高温型。按特定场合的不同，分为催化裂化装置用、高炉烟道用。按用于不同介质分为：热风用、烟气用、蒸汽用等。 二、波纹膨胀节的结构 1、轴向型波纹膨胀节 （1）普通抽向型：是最基本的轴向膨胀节结构。其中支撑螺母和预拉杆的作用是支撑膨胀节达到最大额定拉伸长度和到现场安装时调整安装长度（冷紧）。如果补偿量较大，可用两节，甚至三节波纹管。使用多节时，要增加抗失稳的导向限位杆。 （2）抗弯型：增加了外抗弯套筒，使整体具有抗弯能力。这样可以不受支座的设置必须受4D、14D的约束，支架的设置可以将这段按刚性管道考虑。 （3）外压型：这种结构使波纹管外部受压，内部通大气。外壳必须是密闭的容器，它的特点是： 1）波纹管受外压不发生柱失稳，可以用多波，实现大补偿量。 2）波纹内不含杂污物及水，停气时冷凝水不存波纹内可从排污阀排掉不怕冷冻。 3）结构稍改进也具有抗弯能力。 （4）直埋型：它的外壳起到井的作用，把膨胀节保护起来．密封结构防止土及水进入。实际产品分防土型和防土防水型。对膨胀节的特殊要求是必须与管道同寿命。 （5）一次性直理型：它的使用是装在管线上后整个管线加热升温到管线的设计温度范围的中间温度，管线伸长，波纹管被压缩，两个套筒滑动靠近，然后把它们焊死，再由检压孔打压检验焊缝不漏即可。它的特点是： 1）焊死后波纹管再不起作用，它的寿命一次就够。 2）波纹管的设计压力按施工加热的压力设计。材质用普通碳钢。 2、横向型波纹膨胀节 （1）单向横向型：它只能在垂直于铰链轴的平面内弯曲变形。 （2）万向横向型：它可以对不在一个平面内的空间管道进行各方向的补偿变形。 （3）大拉杆横向型：它属于万向横向型，除了可以承受较大的横向变形，还能吸收中间长接管的热变形。如果不需要用拉杆平衡内压的推力，它还可以补偿来自管线的轴向变形，即所谓“万能膨胀节”。由干弯曲和轴向变形同时发生且轴向变形由两个波纹管均担，则要求

换热器设计计算步骤

换热器设计计算步骤 1. 管外自然对流换热 2. 管外强制对流换热 3. 管外凝结换热 已知：管程油水混合物流量 G ( m 3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t 1’, 油水混合物出口温度 t 2” ℃。 1. 管外自然对流换热 1.1 壁面温度设定 首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。 "w 11 t ()2 t t =+ 1.2 定性温度和物性参数计算 管程外为水，其定性温度为1()K -℃ 21 ()2 w t t t =+ 管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃ ''"2111 ()2t t t =+ 根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值 一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K ?，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。

表1 油水物性参数表 水 t ρ λ v a Pr 10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75 油 t ρ λ v a Pr 10 898.8 0.1441 0.000564 6591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100 846.2 0.1361 1.15E-05 160 1.3 设计总传热量和实际换热量计算 0m v Q Cq t Cq t ρ=?=?v v C q t C q t αρβρ=?+?油油水水 C 为比热容/()j kg K ?，v q 为总体积流量3 /m s ，αβ分别为在油水混合物中 油和水所占的百分比，t ?油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。 实际换热量Q 0Q Q *1.1/0.9= 0.9为换热器效率，1.1为换热余量。 1.4 逆流平均温差计算

换热器的设计

换热 12万吨/年二甲苯从90℃冷却到50℃，冷却介质水从30℃到40℃。 一·确定设计方案 1．选择换热器的类型 两流体温度变化情况：二甲苯进口温度90℃，出口温度50℃；循环水进口温度30℃，出口温度40℃。考虑到流体温差不是太大，但冬季水温低，温差稍大。壳程压力也不是很大，所以选用带膨胀节的固定管板式换热器。 2．流动空间及流速的确定 由于循环冷却水较易结垢，应使其走管程，二甲苯走壳程。选φ25?2.5的碳钢管，管内流速取1.5m/s 。 物性数据的确定 定性温度：可取流体进出口的平均值。 壳程油的定性温度为：702 5090=+=T ℃ 管程流体的定性温度为：352 4030=+=T ℃ 二甲苯在70℃下相关的物性数据如下： 密度 ：ρO =825.7㎏/3m 定压比热容 ： po c =1.896kJ/（㎏·℃） 导热系数：λO =1.22W/（m ·℃） 粘度：μO =0.00037pa.s 循环冷却水在35℃下的物性数据： 密度 ：ρO =994㎏/3m 定压比热容 ： po c =4.08kJ/（㎏·℃） 导热系数：λO =0.626W/（m ·℃） 粘度：μO =0.0007225pa.s 二·热量衡算 1. 热流量 Q O =m O c PO t O =71012?/（300×24）×1.896×（90-50）=1.624×610KJ/h=351.1KW 2. 平均传热温差 Δ2 1 21,ln t t t t t m ???-?==7.3230504090ln )3050()4090(=-----℃ 3. 冷却水用量 h Kg t c Q w i pi i /9.39803) 3040(08.416240000=-?=?= 4. 总传热系数K 管程传热系数 41131000725 .09945.102.0=??==i i i i e u d R μρ

阿法拉伐板式换热器选型计算书-仿真计算

阿法拉伐板式换热器设计参数 用户: 型号: M10-MFM 项目: 日期: 2008-12-8子项: _________________________________________________________________ 热侧冷侧 流体Water Water 密度kg/m3 971.1 984.8 比热kJ/(kg*K) 4.19 4.17 导热系数W/(m*K) 0.670 0.647 进口粘度cP 0.297 0.546 出口粘度cP 0.403 0.465 流量m3/h 35.74 87.42 进口温度??C95.0 50.0 出口温度??C70.0 60.0 压力降kPa 8.16 49.4 热负荷kW 1000 对数温差K 26.8 传热系数(设计) W/(m2*K) 5672 传热系数(运行) W/(m2*K) 3619 换热面积m2 10.3 污垢系数 * 10000 m2*K/W 1.0 设计余量% 56.7 流动形式Countercurrent 板片数49 有效片数47 流程 1 1 板型组合1*（7H+17MH）1*（7H+17ML） 板片材质/厚度AISI 316 / 0.50 mm 密封垫材质NBRB CLIP-ON NBRB CLIP-ON 接口尺寸mm 100 100 接口方向S1 -> S2 S4 <- S3 压力容器标准PED 法兰标准DIN 设计压力barg 10.0 10.0 试验压力barg 13.0 13.0 设计温度??C95.0/70.0 60.0/50.0 长度 x 宽度 x 高度mm 1095 x 470 x 1084 液体容积dm3 24.0 24.0 净重，空重 / 运行时kg 351 / 397 _________________________________________________________________ Performance is conditioned on the accuracy of customer's data and customer's ability to supply equipment and products in conformity therewith.

换热器设计说明书

设计任务和设计条件 某生产过程的流程如图所示。反应器的混合气体经与进料物流℃之后，进入60换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至为量的流 知混合气体组吸塔收其中的可溶性分。已吸收237301，压力为6.9，循环冷却水的压力为0.4，循环MPaMPa hkg水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。

物性特征：混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度3?mkg/?901定压 比热容 =3.297kj/kg℃c1p热导率 =0.0279w/m ?1粘度5??Pas51?.?1011 下的物性数据：34℃循环水在3/m=994.3 密度㎏?1℃ =4.174kj/kg定压比热容c1p =0.624w/m℃热导率 ?1粘度3??Pas10742?0.?1确定设计方案 1．选择换热器的类型 两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。2．管程安排 从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。

浮头式换热器介绍 浮头式换热器的特点是有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴向自由浮动。这种结构不但完全消除了热应力的影响，且由于固2 定端的管板以法兰与壳体连接，整个管束可以从壳体中抽出，因此便于清洗和检修。故浮头式换热器应用较为普遍，但它的结构比较复杂，造价较高。 确定物性数据