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換熱器管程設(shè)計壓力大于殼程設(shè)計壓力時,殼程試驗壓力的選取問題
當管程設(shè)計壓力大于殼程設(shè)計壓力時,為了檢查管子與管板連接的嚴密性,殼程的試驗壓力可按下面幾種方法處理,應(yīng)在技術(shù)特性表或技術(shù)要求中提出:
(1)提高殼程的試驗壓力等于管程試驗壓力。采用這種方法時,必須首先核算殼體在壓力試驗時產(chǎn)生的應(yīng)力,要求殼程任意點的一次薄膜應(yīng)力的計算值不得超過所用材料在試驗溫度下的90%屈服極限。同時接管、法蘭也應(yīng)滿足壓力試驗條件下的強度要求。
(2)若經(jīng)過計算后不能采用上述方法試驗,或從技術(shù)經(jīng)濟考慮不合理時,則殼程、管程按各自要求的試驗壓力進行試驗合格后,殼程應(yīng)按照HG/T20584-2011附錄A《壓力容器氨檢漏試驗方法》進行氨滲漏試驗。
(3)對有特殊要求的換熱器,如高壓換熱器等可用低壓純氨進行試漏或采用鹵素檢漏等方法試驗。
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振動的判斷
(1)在設(shè)計階段對殼程介質(zhì)橫流速度很大的管殼式換熱器就要進行是否會發(fā)生管束振動的計算,步驟如下:
1)計算卡門漩渦頻率fv{按照GB/T 151-2014 中式C.1計算}
2)當殼程介質(zhì)為氣體時計算紊流斗振主頻率ft{按照GB/T 151-2014 中式C.2計算}
3)當殼程介質(zhì)為氣體或蒸汽時,計算聲學(xué)駐波頻率,當其與fv或ft一致時,便發(fā)生聲共振,這時熱交換器就會產(chǎn)生聲壓級高達150dBA的噪聲污染,這也是合理設(shè)計所不允許的。
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應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力腐蝕是廣泛嚴重的一種失效形式。其產(chǎn)生的基本條件有三點:
(1)敏感材質(zhì),發(fā)生應(yīng)力腐蝕主要是合金,純金屬少發(fā)生。
(2)特定的介質(zhì),如酸堿鹽溶液、海水、工業(yè)大氣、水蒸汽等。
(3)足夠的拉應(yīng)力。管殼式換熱器在熱處理、焊接以及加工過程中出現(xiàn)的殘余應(yīng)力,設(shè)備在工作條件下承受外載荷而引起的工作應(yīng)力,溫差引起的熱應(yīng)力,設(shè)備、部件的安裝和裝配而引起的應(yīng)力以及腐蝕產(chǎn)物體積效應(yīng)而引起的應(yīng)力等。
因此,應(yīng)及時地清除應(yīng)力腐蝕影響
在殼程管束中,一般都裝有橫向折流板,用以引導(dǎo)流體橫向流過管束,增加流體速度,以增強傳熱;同時起支撐管束、防止管束振動和管子彎曲的作用。折流板的型式有圓缺型、環(huán)盤型和孔流型等。圓缺形折流板又稱弓形折流板,是常用的折流板,有水平圓缺和垂直圓缺兩種。切缺率(切掉圓弧的高度與殼內(nèi)徑之比)通常為20%~50%。(5)在換熱管外表面沿周向纏繞金屬絲或沿軸向安裝金屬條,可抑制周期性漩渦的形成。垂直圓缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有懸浮固體粒子流體用的水平熱交換器等。垂直圓缺時,不凝氣不能在折流板頂部積存,而在冷凝器中,排水也不能在折流板底部積存。弓形折流板有單弓形和雙弓形,雙弓形折流板多用于大直徑的換熱器中。