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GBT 151-2014 热交换器.pdf

GB/T151—20142 500气体的焙对压力的校正2002 500从1atm (0. 101 33 MPa)300|从lam(0. 101 33 MPa)MA时的始减去校正值及K=12时的焰减去11.52 0001212.02 000100200300400500600温度/℃1 5001 500(/)/100200300400500蒸汽在一个大玉下的热炉温度/℃1 0001 00050017.80（液体）50095使体的对K的校校正因教用作乘数0010000400600图节石油烟分的热烩187

GB/T1512014

DB3201／T 258-2020标准下载表D.6液体的导热系数

随温度呈线性变化，在表中温度区间内，导热系数用插值

表D.7气体和蒸气的导热系数K

GB/T151—2014表D.7（续）W/(m · K)温度T/K气体（蒸气）73.2173.2273.2323.2373.2473.2573.2673.2乙醇0.014 00.021 5乙基氟0.00950.016 40.0251乙醚0.013 30.017 50.022 70.034 6乙烯0.00880.017 50.022 70.027 9氮0.05850.105 90.141 60.171 0正庚烧0.01780.0194正已烷0.0138 +乙烯0.010 60.0189氢0.05011290.167 20.214 60.2560.2951硫化氢0.0132汞甲烷0.0070.01DDROLEL06200.0848醋酸甲酯甲醇.01440222甲基氟0.009201286163二氯甲烷06 890872.010筑一氧化氮0.015氮0.00690.0440.049 7氧化亚氮0.00810.015 20.023 9氧0.0060.580.024 60.02870.032 5正戊烧0.01280.014 4 +异戊烷0.012000220丙烷0.026二氧化硫0.008 70.011 9水蒸气0.02350.031 50.039 80.048 3注：287.6K时的数值，+293.2K时的数值。194

GB/T151—20149'09'0图力力2'02M2195

GB/T151—201430[2=/S. Id532=00196

GB/T151—20140000000 S000 2000 T 008 CT 'O0198

GB/T 151~2014000OT000 S000 000 T 008图z'0199

GB/T 151—2014000000 9000 1008009001881=01图80F'OZ'01'0200

GB/T 1512014000 0T000 90000001008系8(s/uu)/特图8'09'00201

GB/T 151201400000001000 000 1000000 010OT00908S089099TLETTTT8009000860000000000000001000000 01000 I000 0T8($/uu）/202

GB/T 151—20140 '6'0C'O006OST8图092 0203

GB/T151—2014度高89°0图9'0E'Oz'os'I209

表D.10临界性质数据

用户或设计委托方未提供污垢热阻时，常见流体的污垢热阻可选用以下推荐数据。

水的污垢热阻见表E.1。

注：加热介质温度超过205℃，且冷介质会结垢时，表中数值应作相应修改。

a) 油类 燃料油：88.0； 淬火油：70.4； 变压器油：17.6； 发动机润滑油：17.6。 b）气体和蒸气 工厂废气（高炉燃烧气）：176.1； 发动机排气：176.1；

油类 燃料油：88.0； 淬火油：70.4； 变压器油：17.6； 发动机润滑油：17.6。 b 气体和蒸气 工厂废气（高炉燃烧气）：176.1； 发动机排气：176.1；

E) 气体和蒸气 天然气：17.6；

GB/T 151—2014轻质液态产品：35.2。d)催化重整和加氢脱硫装置中的流体重整炉进料：35.2；重整炉出料：17.6；加氢脱硫进料和出料：35.2；塔顶蒸气：17.6；50℃以上API的液态产品：17.6；30℃～50℃API的液态产品：35.2。e)轻馅分加工物料塔顶蒸气及气体：17.6；液态产品：17.6；吸收油：35.2；微酸烷基化物料：35.2再沸器物料：52.8D润滑油加上物料进料：5.2;混合李剂进料：35毫2溶剂：17提取物：2.8；提余液17.6；青：88.0；蜡1：52.8；精制滑：17.6。215

F.2.3铜合金导热系数见表F.4

表F.4铜合金导热系霸

F.2.4钛和钛合金导热系数见表F.5

表F.5钛和钛合金导热系数

GB/T 1512014

G.1换热管几何特性见表G.1

表G.1换热管何特性

表G.1换热管几何特

GB/T151—2014G.2换热管单位长度的质量见表G.2。表 G.2换热管单位长度的质量kg/m外径/mm10192532384557壁厚/mm1.52222.5232.52.532.53.5碳素钢、低合金钢0.3140.5920.8381.1341.3871.4802.1462.1892.5892.6203.1073.3604.618高合金钢0.3170.5972.1652.2082.6132.6443.1353.3904.659铝0,1080.204/0.28807380.7530.8910.9011.0691.1561.588铜0.3568.6710.9511.2861,5731.6782.4332.4812.9369713.5233.8105.236其他金属0.1810.3400.4820.6520.7970.8501.2331.2571.4881.5051.7851.9302.65369824832181233.8105.2360.2609361145180251382.1632.562.7743.812注：本表分别按碳素钢、低5×10%钢7.90、铝2.8.90X1、钛51×10°、镍8.9×10锆6.48×悦的实座（kg/m）真质量。219

GB/T 1512014附录H（资料性附录）换热管与管板焊接接头的焊缝形式本附录给出了其他的换热管与管板焊接接头的焊缝形式，见图H.1。b)d)e)注：图d)、e)可用于立式热交换器的上管板不允许有积液的场合。图H.1换热管与管板焊接接头的焊缝形式220

GB/T151—2014附录I（资料性附录）管板与管箱、壳体的焊接连接管板与管箱、壳体的焊接连接可根据设计条件、设备结构等因素选用本附录所示结构；也可采用其他可靠的连接结构。1.1延长部分兼作法兰的管板延长部分兼作法兰的管板与间体连接可采用工.1所示的结构2mm≤1MPa4MP512K挥发吸有毒养质的场答h≥10514壳程30°P,>4 MPa4MPaR≥4MAP,>4 MPad)e)n)g)图1.1延长部分兼作法兰的管板与筒体连接1.2不兼作法兰的管板不兼作法兰的管板与筒体连接可采用图I.2所示的结构。221

GB/T 151—2014p≤4 MPaP<6. 4 MPaP≥6. 4 MPac)d)P≥6.4 MPaP≥4 MPaP<4 MPa R>6. 4 MPag)h)图I.2不兼作法兰的管板与筒体连接222

GB/T151—2014I.3双管板与筒体的连接双管板与筒体的连接可采用图I.3中所示的结构。音箱(参考值）（参考值）用于台肩厚度与亮体厚度相同或厚度差小于3mm用于台肩厚度与壳体厚度相同或厚度差小于3mma)b)见注(参考值)（参考值）用于台肩厚度与壳体厚度相问或厚度差不小于3mm用于台肩厚度与壳体原度相同或厚度差不小于3mmc)d)见注臂箱连接式双管板分离式双管板e)f)注：焊接接头见图11～图1.2。图I.3双管板与筒体的连接223

GB/T 1512014

GB/T 151—2014K.6.2波纹管的稳定许用压应力[]值不应大于设计温度下的换热管材料许用应力[］。K.7管板计算当换热管采用本附录规定的波纹管时，U形管式热交换器管板计算方法与7.4.4相同，对于浮头式、填料函式和固定管板式热交换器，与换热管刚度有关的参数应按本附录予以调整。a）换热管加强系数K按式（K.8)计算：K=[1.32D:Kh2nSNE......( K.8 )式中：W.K,Lb)管束模数K按式（K.9)计算：K,=....( K.9)D:c)管束与壳体刚度比Q按式（K.10)计算：Q壳体带膨胀节）Q..........(K.10)（壳体不带形胀节）式中：Q=4d)有效组合压力力按武（11）计k........K..)将上达各参数修正后代大7各式进行波级管热交换器的管板门算231

GB/T151—2014附录L（资料性附录）拉撑管板L.1总则L.1.1本附录适用于壳体不带膨胀节的管壳式热交换器的拉撑管板（以下简称“管板”）设计，两端管板结构应相同；其中端结构见图L.1。L.1.2本附录适用的参数范围：a)设计压力：管程和壳程分别不大于1.0MPa；b)温度范围：管程和壳程的设计温度范围0℃～300℃；换热管与壳体平均壁温差不超过30℃；c)直径范围：壳体内径不大于1200mm；d)换热管长度：不超过6000mm。L.1.3换热管应采用光管，且与壳体材料的线膨胀系数接近（两者的数值相差不大于10%）。L.1.4本附录未作规定者，应符合本标准有关章节的规定。L.2结构设计L.2.1管板结构分为搭焊式和角焊式。搭焊式的结构及部件名称见图L.1a)；角焊式的结构及部件名称见图L.1b)，图中L≥/D;./2。≥0.78△6密封槽法兰壳体法兰壳体支点线支点线0≥0.76△管板管板换热管换热管a）搭焊式b）角焊式图L.1管板结构232

GB/T151—2014L.2.2管板最小厚度见表L.1。表L.1管板最小厚度mm换热管与管板的连接换热管外径强度焊接强度焊接十贴胀全焊透≤511210>51~5714 L.2.3布管除应满足6.3.1的规定外，换热管中心距不应小于1.3倍的换热管外径，换热管与管板连接接头的焊缝边缘不得相互重叠。L.2.4换热管与管板的连接应符合下述要求：换热管与管板的连接接头形式可采用强度焊接、强度焊接加贴胀或全焊透，见图1.2；其中图L.2a)不适用于壳程存在缝隙腐蚀倾向的场合。b)外伸焊脚高度ar≤1mm，α宜为6°~10°3不账弧焊封底贴胀a)强度焊接b)强度焊接加贴胀c）全焊透图L.2换热管与管板连接L.2.5搭焊式管板与法兰的焊接应牢固可靠；角焊式管板与壳体的焊接应采用全焊透结构，当采用单面焊时，应氮弧焊打底。L.2.6管板组装及焊接时，应采取有效措施防止管板变形，焊接后其平面度不应大于4mm。L.2.7管束周边换热管外表面至壳体内壁的最小距离bs不宜小于40mm。L.3设计计算L.3.1符号Abmax在布管区周边围绕单根换热管画假想圆的中心点连线所包围面积的最大值.见图L.4，mmAz换热管与管板连接的拉脱力计算时，单根换热管支撑面积，mm²；A换热管轴向稳定性校核时，单根换热管支撑的面积，mm"；a1根换热管壁金属的横截面积，mm；d;换热管内径，mm；d.假想圆直径（见图L.3），mm；d换热管外径，mm；Fk由压力引起的换热管轴向力，N；233

GB/T151—2014K结构特征系数；1换热管与管板连接的焊脚高度，l≥4mm；pe计算压力：取管程和壳程设计压力的较大值，MPa；p:管程设计压力，MPa；S换热管中心距，mm；管板计算厚度，mm；8.换热管计算壁厚，mm；管板材料的许用应力修正系数，取0.85；换热管许用应力修正系数，取0.6；9换热管与管板连接的拉脱力MPa[q] 许用拉脱力，MPa；换热管轴向压应力，MPa[o]:设计温度下管板材料的许用应力，MPa；[o ]:设计温度下换热管材料的许用应力，MPa；[o] er换热管稳定评用压应力，见7.3.2，MPa；换势管与管板连接接头系取0.8L.3.2管板厚度L.3.2.1管板训算厚度按式（L.1计算..(L.1 )按L.3.2.3L.3.2.4和L.3.26分别确定K和u并按相应的假想圆分别计算值，取大者。L.3.2.2管板厚度不应小于表1健的最本厚度，同时还应考总制造运输和安装等要求L.3.2.3结构特征系效K按以下确定：a)通过3支撑点（支点线）回假想厕时按表确定：b)通过3个以上支撑点（支点表L.2结构特征系数支撑型式K支点线曾板与壳体连线0.50支撑点换热管中心点0.45L.3.2.4支点线位置按图L，1确定，即为壳体内壁。如一个假想圆的支撑形式不同时，则结构特征系数K取各支撑点（支点线)的算术平均值。L.3.2.5每根换热管的中心点均视为支撑点。L.3.2.6假想圆画法如图I.3，假想圆内不应有支撑点，假想圆直径应符合以下规定：a)如经过3个支撑点（支点线）画圆时，支撑点（支点线）不应同时位于半圆周上；特殊情况下，假想圆直径d如为经过3个以上支撑点（支点线）画圆时，支撑点（支点线）不应同时位于半圆周上。234

L.3.4管程压力作用时，换热管轴向稳定许用压应力校核

.3.4.1换热管支撑面积按如下方法进行计算：

不满足上述要求时，可调整换热管结构参数后重新计算、校核。

L.3.5.1计算厚度取以下计算厚度的大值： a）压力作用下的换热管计算厚度按GB150.3一2011进行计算； b）拉撑作用下的换热管计算厚度按式（L.14)计算：

L.3.5.2换热管名义厚度不得小于计算厚度，且不宜小于2mm

P.Az 7 元dle

M.1.1本附录适用于管程介质为气体、壳程产饱和水蒸气的卧 波（以下 称“管板”设计。 M.1.2本附录适用的参数范围： a 设计压力：管程不大于1.0MPa.壳程不大于5.0MPa，且壳程压力应大于管程压力； b 壳体直径：内径不大于2500mm； c 换热管长度：不超过7000mm。 M.1.3 超出M.1.2范围时，应符合4.1.6的规定。 M.1.4 管程介质温度大于550℃时：应在换热管高温端设置保护套管，并应在管板端面设置耐高温隔 热衬里。 M.1.5本附录未作规定者，应符合本标准各有关章节的规定。

称“管板”）设计。 M.1.2本附录适用的参数范围： a) 设计压力：管程不大于1.0MPa.壳程不大于5.0MPa，且壳程压力应大于管程压力； b) 壳体直径：内径不大于2500mm； c) 换热管长度：不超过7000mm。 M.1.3 超出M.1.2范围时，应符合4.1.6的规定。 M.1.4 管程介质温度大于550℃时：应在换热管高温端设置保护套管，并应在管板端面设置耐高温隔 热衬里。 M.1.5本附录未作规定者，应符合本标准各有关章节的规定

M.1.2本附录适用的参数范围

M.2.1换热管应采用光管，且与壳体材料的线膨胀系数接近（两者的数值相差不应大于10%）。 M.2.2换热管和中心管应采用5.4规定的无缝钢管，且不允许拼接。 M.2.3管板布管区不允许拼接。 M.2.4保护套管材料的选取见表M.1

表M.1保护套管材料

M.2.5管板端面的耐高温隔热衬里宜采用高强度耐火浇注料，衬里的厚度可通过计 M.2.6设计时应考虑管程介质对保护套管和耐高温隔热衬里的腐蚀和冲蚀

M.2.5管板端面的耐高温隔热衬里宜采用高强度耐火浇注料，衬里的厚度可通过计算确定 M.2.6设计时应考虑管程介质对保护套管和耐高温隔热衬里的腐蚀和冲蚀

管板端面的耐高温隔热衬里宜采用高强度耐火浇注料，衬里的厚度可通过计算确定DB44／T 1542-2015 湿拌砂浆改性剂.pdf， 设计时应考虑管程介质对保护套管和耐高温隔热衬里的腐蚀和冲蚀

M.3.1管板及其相连接的主要零部件

管板及其相连接的主要零部件名称见图M.1

GB/T 151—2014体纤维棉壳体管箱管箱过里十换热管换热管保护套管保护套管区中心管中心管管板臂板、中心管保护套管中心管保护套管a)b)图M.I性管板的主要零部件M.3.2管板结构M.3.2.1管板结分为型（见图M.2）和Ⅱ型（见图M.3）：a)I型:管程设十压力小手或等F0.6MPa:b)Ⅱ型程设课计压力小小成等于MP挑性过瘦度晓性过造度管孔纠度<1:3管孔布管区布区区a)b)图M.2I型管板α≤15*0≤15性过渡段挠性过波段管孔管孔布管区布管区a)b)图M.3Ⅱ型管板238

GB/T151—2014M.3.2.2挠性过渡段折边内半径R，尺寸见表M.2。表M.2挠性过渡段折边内半径mm结构R.I型28≤R，≤68且不小于38mmIⅡI 型28≤R、≤88且不小于38mmM.3.2.3管板最小厚度见表M.3。表M3管板最小厚度mm物执管与管板的连接换热管外径强度焊接+贴胀全焊透≤511210>514M.3.2.4布管除应满足6.3的规定外还应同时行合以下费求：a)管孔中心路不应小于倍的换热普外轻，且相邻曾头爆缝边缘的净距离不小于6mm；b)管子焊缝边缘至过渡内距离不小于mm,管板捍续边的净距离不小于6mm：c)管孔焊缝边缘至中心管折边起点的音离不小于2mm，与无折边萌中心管孔焊缝边缘净距50mmM.3.3换热管与管板的连接换热管与管板的连接有强度焊接加贴服见图M.4a7和全焊透见图Mb）两种结构，图中外伸焊脚高度αmma宜为10不胀氩弧焊封底贴胀a)b)图M.4换热管与管板的连接M.3.4中心管与管板的连接M.3.4.1当管程介质入口温度大于或等于900℃时，中心管与管板的连接宜采用图M.5a）的对接全焊透结构，其中折边内半径R.应符合M.3.2.2的规定。M.3.4.2当管程介质入口温度小于900℃时，中心管与管板的连接可采用图M.5b)的全焊透结构，焊缝根部应氢弧焊打底。图中外伸焊脚高度α≤1mm：α宜为6°~10°。焊接时应采取有效措施防止管板变形。239

GB/T 151—2014管板中心管a)b)图M.5中心管与管板的连接M.3.5管板与管箱、壳体的连接I型管板与管箱、壳体的连接宜采用图M.6a）的结构，Ⅱ型管板与壳体（管箱）的连接采用图M.6b)的结构。管板与管箱、壳体的连接应采用全焊透结构，当采用单面焊时应氩弧焊打底。焊接时应采取有效措施防止管板变形，a)b)图M.6管板与壳体（管箱）的连接M.3.6管板平面度偏差管板组装及焊接时.应采取有效措施防止管板变形.焊接后其平面度偏差应不大于4mm。M.3.7支持板M.3.7.1支持板间距除满足结构强度设计外，还应满足水循环计算的相关要求。M.3.7.2支持板与壳体的连接可采用螺栓连接或焊接连接，见图M.7。M.3.7.3支持板管孔直径及允许偏差按表M.4确定。表M.4支持板管孔直径及允许偏差mm换热管外径d管孔直径允许偏差d≤51d +0.80d>51d +1.0+0.5240

GB/T151—2014M.4.2设计温度管板、换热管及中心管的设计温度按表M.5确定GB／T 19812.4-2018 塑料节水灌溉器材 第4部分：聚乙烯(PE)软管，但在任何情况下设计温度不应小于250℃。表M.5设计温度℃受压元件及工作条件设计温度管程介质温度900℃以上J + 70管板管程介质温度600℃～900℃tj+50管程介质流度60以下tj +25换热管、中心管tj +50M.4.3管板厚度M.4.3.1管板计算厚度安式（M.1）计算：..........(M. )NO按M.48.3、M.4.3.4和M主3.8分别确是1和寿手按相应的假也质分别计算6值，取大者。M.4.3.2板名义厚度不应小王装M的最小享度同时还放好志制造运输和安装等要求。M.4.3.3信构特征系数K安以下定：a)通过3个支撑点画假想圆时，按表M6确定b)过3个以上支撑点支线）画度想阅d，时按表M.6规定的K值降低0%取值。表M.6结构特征系数支接型式K售板与体、中心管挑性连接[图M.8a)、图M.8b)、图M.8d)]0.35支点线智施与中心管焊接连接［图M.8c）J0.5支撑点换热管中心点0.45M.4.3.4支点线位置按图M.8确定。如一个假想回的支撑型式不同时，则结构特征系数K取各支撑点（支点线）的算术平均值。管板管板支点线支点线壳体中心管布管区b)图M.8支点线位置242

.6.1计算厚度取以下大

换热管名义厚度不得小于计算厚度，且不宜小于