板式换热器.docx
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板式换热器.docx
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板式换热器
板式换热器
1范围
本方案规定了可拆卸板式换热器(简称板式换热器)的设计、制造、检验与验收要求。
本方案适用于设计压力不大于2.5MPa的板式换热器,其设计温度范围应不超过垫片材料的允许使用温度。
2引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本方案中引用而构成为本方案的条文。
GB699-88优质碳素结构钢技术条件
GB700-88碳素结构钢
GB/T983-1995不锈钢焊条
GB1173-86铸造铝合金技术条件
GB1220-92不锈钢棒
GB2041-89黄铜板
GB3077-88合金结构钢技术条件
GB3274-88碳素结构钢和低含金结构钢热轧厚钢板和钢带
GB/T3280-92不锈钢冷轧钢板
GB3621-83钛及钛合金板材
GB3624-83钛及钛合金无缝管
GB3625-83热交换器及冷凝器用无缝钛管
GB/T4237-92不锈钢热轧钢板
GB/T5117-1995碳钢焊条
GB6654-1995压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板
GB8163-87输送流体用无缝钢管
GB13296-91锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管
GB/T14845-93板式换热器用钛饭
GB/T14976-94流体输送用不锈钢无缝钢管
JB4726-94压力容器用碳素钢和低合金钢锻件
JB4727-94低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件
JB4728-94压力容器用不锈钢锻件
JB4730-94压力容器无损检测
3总则
3.1板式换热器的设计、制造除应符合本方案和国家有关的法规外,制造还应符合图样要求。
3.2定义
本方案采用下列定义。
3.2.1单板计算换热面积
在垫片内侧参与换热部分的板片展开面积。
按
(1)式计算:
3.2.2单板公称换热面积
经圆整后的单板计算换热面积。
3.2.3板间距
板式换热器相邻两极片间的平均距离b,如图l所示。
3.2.4当最直径D。
四倍的板间通道截面积与其湿润周边之比。
3.2.5换热器换热面积
经圆整后的整白板式换热器中有效换热板片数(板片总数减2)与单板计算换热面积之积。
换热面积技(3)式计算:
3.4.2板式换热器框架形式见表2。
3.2.6压力除r.f明者外,均为表压力。
3.2.7工作压力
板式换热器在正常工作情况下,任何一侧可能出现的最高压力。
3.2.8设计压力
在相应的设计温度下,用以保证板式换热器正常工作的压力,该压力值不得低于工作压力。
3.2.9设计温度
板式换热器在正常工作情况和相应的设计压力下,设定的元件温度,其值不得低于元件表面在工作状态下可能达到的最高温度;对于℃以下工作的板式换热器,其设计强度不得高于元件表面可能达到的最低温度。
在任何情况下,无件表面的温度不得超过元件材料的允许使用温度。
图样和铭牌上标注的设计温度为垫片的设计温度。
3.2.10板片厚度
即在图样上标注的板材标准规格厚度。
3.2.11流道
板式换热器内相邻板片组成的介质流动通道。
3.2.12流程
板式换热器内介质向一个方向流动的一组流道。
3.2.13流程组合
板式换热器内流程与流道的配置方式,表示为:
3.3板式换热器主要零、部件名称
典型的板式换热器主要零、部件名称如图2所示。
3.4板式换热器分类及代号
3.4.1板式换热器常用的板片波纹形式见表1。
3.5板式换热器型号表示方法
3.6螺柱许用应力
3.7液压试验
3.7.1液压试验压力为设计压力的1.25倍。
3.7.2液压试验按6.3条的要求进行。
4材料
4.1板式换热器主要零部件所用材料,必须考虑换热器的使用条件(如:
设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等)、材料的焊接性能、加工性能及经济合理性。
4.2板式换热器主要零部件的材料应符合表5的规定。
采用表5以外的材料,其性能应不低于表5材料的性能,同时还应符合相应的标准。
4.3板式换热器的板片、压紧板、螺柱、法兰、接管、垫片等所用的材料及焊接材料,必须具备材料质量证明书或其复印件。
4.4板式换热器法兰采用碳素钢、低合金钢锻件及不锈钢锻件时,按JB4726、JB4727、JB4728规定的II级选用,并在图样上注明(在钢号后附上级别符号)。
4.5板式换热器用焊接材料应符合GB/T983或GB/T5117的规定。
5设计
5.1符号
Aa-预紧状态下,需要的最小夹紧螺柱总截面积,以螺纹小径计算或以无螺纹部分的最小直径计算,取较小值,mm2;
Ab-实际使用的夹紧螺栓总截面积,以螺纹小径计算或以无螺纹部分的最小直径计算,取较小值,mm2
Am-需要的夹紧螺柱总截面积,mm2;
Ap-工作状态下,需要的最小夹紧螺柱总截面积,以螺纹小径计算或以无螺纹部分的最小直径计算,取较小值,mm2;
a2-被垫片槽中心线包容的板片投影面积,mm2;
B-垫片有效密封宽度(见图17),mm;
b-板间距(见3.2.3),mm;
b1-固定压紧板内侧至中间隔板自重作用点的距离,mm;
b2-固定压紧板内侧至活动压紧板自重作用点的距离,mm;
C1-中间隔板自重作用点至支柱内侧间的距离,mm;
C2-活动压紧板自重作用点至支柱内侧间的距离,mm;
d-夹紧螺柱小径或无螺纹部分的最小直径,取较小值,mm;
E-设计温度下,上导杆材料的弹性模量(见表6),MPa;
5.2板片
5.2.1板片厚度应不小于0.5mm。
5.2.2板片两端应有对称的悬挂定位结构。
5.3压紧板
5.3.1压紧板要有足够的刚性,压紧板厚度的选取见附录C(提示的附录)。
5.3.2单板公称换热面积0.1m2以上的板式换热器,在活动压紧板和中间隔板上宜设有滚动机构。
5.4垫片
5.4.1在垫片角孔一道密封与二道密封之间应设有10~20mm长、深S3/2通向大气的泄漏信号槽。
5.4.2垫片应有保证密封的压缩量。
5.5导杆
5.5.1导杆长度L1按式(5)计算:
5.5.2上导杆挠度
5.6夹紧跟柱
5.6.1夹紧螺柱长度L2按式(14)计算:
5.6.2夹紧螺柱光杆长度应不大于夹紧尺寸L。
5.6.3夹紧螺柱载荷
5.6.4夹紧螺柱面积
a)预紧状态下需要的最小夹紧螺柱总截面积Aa按式(19)计算:
b)工作状态下需要的最小夹紧螺柱总面积Ap按式(20)计算:
c)需要的夹紧螺柱总截面积Am取Aa与Ap之大值。
d)实际夹紧螺柱总截面积Ab应不小于需要的夹紧螺柱总截面积Am。
5.6.5夹紧螺柱最小直径按式(21)计算:
5.7板式换热器上宜设起吊结构。
6制造
6.1加工
6.1.1当板片表面有超过板片厚度负偏差的凹坑、划伤、压痕等缺陷时应进行修磨。
6.1.2板片最薄处的厚度应不小于板片厚度的75%。
6.1.3板片表面应清除冲切毛刺。
6.1.4板片被纹深度偏差及垫片槽深度偏差应符合表7的规定。
6.1.5垫片的制造要求见附录A(标准的附录)。
6.2组装
6.2.1板式换热器应按流程组合设计图进行组装。
6.2.2板片在装配前应进行清洗,垫片槽和波纹表面不应有污物。
6.2.3当垫片用粘结剂粘贴在板片垫片槽内时,不应有扭曲与松脱;若采用其它非粘贴方法将垫片固定在板片垫片槽内时,亦不应有扭曲和偏离板片垫片槽等情况。
6.2.4组装时,宜均匀对称地拧紧夹紧螺柱(或顶杆),以保持板片的平行状态。
组装后,如夹紧尺寸L小于1000mm时,两压紧板间的平行度偏差不应大于2mm;当夹紧尺寸L大于或等于1000mm时,两压紧板间的平行度偏差不应大于夹紧尺寸L的3‰,且不大于4mm。
6.2.5夹紧尺寸L的偏差应不大于±0.2Npmm。
6.2.6压紧板接管法兰密封面与接管中心线的垂直度偏差不应大于法兰外径的1%(法兰外径小于100mm时,按100mm计算),且不大于3mm。
法兰或压紧板的螺柱(栓)孔应跨中布置(见图18)。
6.2.7板式换热器的碳素钢零、部件外露表面应采取防锈措施;法兰密封面宽除油(脂)防护。
6.2.8板式换热器需涂漆的金属表面,应清除油污和影响涂漆质量的杂物,漆膜应均匀,不应有气泡、龟裂和剥落等缺陷。
6.2.9组装后,板式换热器内腔应洁净、无杂物。
6.3液压试验
板式换热器制成后必须逐台进行液压试验。
6.3.1液压试验介质一般采用水,且水温应不低于5℃;奥氏体不锈钢板片组装的板式换热器,用水进行液压试验时,应控制水的氯离子含量不超过25×10-6。
6.3.2液压试验时,应用两个精度不低于1.5级,且最程相同的并在有效检定期内的压力表,压力表的量程为试验压力的两倍左右为宜,但应不低于1.5倍和高于4倍的试验压力。
6.3.3试验时应在适当位置设排气口,试验过程应保持换热器观察面的干燥。
6.3.4板式换热器两侧应分别进行单侧液压试验。
试验时,另一侧应同时处于无压力状态。
6.3.5试验时应缓慢升压,达到规定的试验压力后,保压时间为10~30min,然后降至设计压力下保压,对所有密封面和受压焊接部位进行检查,且保压时间不少于30min。
检查期间压力应保持不变,不应采用连续加压或拧紧夹紧螺柱以维持试验压力不变的做法。
6.3.6液压试验合格后,应排放流道内的积水。
7检验均性能测定
7.1板片
7.1.1板片垫片槽深度用千分表或深度千分尺进行检测,检测点应均匀分布,两端各四点,直线部分每侧四点。
7.1.2板片放纹深度用千分表或深度千分尺进行检测,检测点的分布沿板片纵向分三排,每排四点。
7.1.3每批板片抽10%进行板片垫片槽深度和波纹深度尺寸检测,如有一张不合格,应逐张检测,对不合格者进行再加工后重新组批进行检测。
同一次装卡模具、同一炉批号材料压制的板片为一批。
7.1.4有下列情况之一时,应抽一张板片用切割解剖法或无损测厚法对减薄较大处进行厚度检测:
a)用新模具压制的板片;
b)用新材料压制的板片;
c)模具更换镶块后压制的板片。
7.1.5板片微裂纹检测
不锈钢和铜材板片每批抽1%,且不少于三张;铁材板片每批抽5%,且不少于十张进行微裂纹检测,如发现有微裂纹则应进行100%检测。
特殊用途或用户有要求时,板片应进行100%检测。
7.1.6板片微裂妓按JB4730进行惨透检测。
7.2接管
7.2.1公称直径不小于250mm的接管对接连接的焊接接头,应按JB4730进行100%射线检测,II级为合格。
7.2.2公称直径小于250mm的接管对接连接的焊接接头,带按图样规定的方法对其表面进行磁粉或渗透检测,按JB4730进行,I级为合格。
7.3性能测定
每种型式的产品应进行热工性能和流体阻力特性测定,测定方法见附录B(提示的附录)。
8标志、包装、运输、储存
8.1标志
8.1.1每台板式换热器应有铭牌,其内容包括:
a)名称;
b)型号;
c)设计压力及试验压力(MPa);
d)设计温度(℃),
e)换热器换热面积(m2),
f)质量(kg);
g)流程组合;
h)产品制造日期(年、月);
i)制造厂名及出广编号。
8.1.2每台板式换热器必须有介质进、出口标记。
8.2包装
8.2.1板式换热器宜用包装箱妥善包装,并固定可靠,接管开口用盲板或其它措施封闭。
8.2.2随产品送发的文件、资料应用塑料袋包装。
8.2.3随产品送发的文件、资料应包括以下内容:
a)装箱清单;
b)产品合格证;
c)产品使用说明书;
d)产品总装图或安装图;
e)板片组接流程图;
f)产品质量文件,至少应包括:
主要零部件材料的化学成分和力学性能;焊接质量;板片和垫片尺寸及板片微裂纹等检测结果;液压试验压力、保压时间及评定结果;无损检测依据标准和评定结果;制造厂质量检验负责人及检验专用章。
8.3运输
板式换热器宜直立运输。
8.4储存
8.4.1板式换热器应在干燥避风的库房内存放,环境温度不得超过40℃。
8.4.2产品存放期超过半年时,应预先松开夹紧螺柱,使两压紧板间的尺寸不小于1.lL,使用时再夹紧到L。
附录A
(标准的附录)
板式换热器垫片
A1范围
A1.1本附录规定了板式换热器密封垫片(简称垫片)的材料、制造、检验及验收技术要求。
A1.2垫片除应符合本附录外,还应符合图样要求。
A2引用标准
GB528-82硫化橡胶拉伸性能的测定
GB531-83橡胶邵尔A型硬度试验方法
GB3985-83石棉橡胶板
GB4807-84食品用橡胶垫片(圈)卫生标准
GB7759-87硫化橡胶在常温和高温下恒定形变压缩永久变形的测定
A3材料
A3.1垫片的材料及代号、物理性能应符合表A1的规定。
A3.2选用表A1以外的材料时,其力学性能成不低于表A1中相应材料的要求,或由供需双方商定。
A3.3食品、医药用垫片的卫生指标应符合GB4807的规定。
A3.4每批垫片应有质量证明书,食品、医药用垫片还应有卫生指标检验报告。
A4加工要求
A4.1垫片厚度应具有正偏差,其值应不大于0.2mm。
A4.2垫片单边长度不应有正偏差,其负偏差绝对值不大于单边长度的3‰,且不大于4mm。
A4.3垫片的横截面应色泽均一,不应有机械杂质、气泡等缺陷。
A5外观要求
A5.1垫片的上下主密封面应平整光滑,不应有任何气泡、凹坑、飞边及其他影响密封的缺陷。
A5.2垫片的其余密封面缺陷尺寸不应超过表A2的规定。
表A1
A6检验
A6.1检验项目
a)垫片材料的物理性能;
b)垫片长度;
c)垫片横截面尺寸;
d)垫片外观质量。
A6.2检验方法
A6.2.1垫片材料的物理性能应按下列标准进行检验,检验结果应符合表A1的规定。
a)扯断强度和扯断伸长率应按GB528进行检验;
b)压缩永久变形按GB7759进行检验;
c)垫片硬度应按GB531进行测定。
垫片成品的检测点分布应与A6.2.2条相同。
A6.2.2垫片厚度用测厚仪或千分尺测量,检测点应均匀分布,且不应少于20个测点,其中两端各四点;二道密封处各地两点;两侧直线部分各四点。
A6.2.3垫片长度用游标卡尺检验。
将垫片自然平放入垫片槽内,以游标卡尺测量超差尺寸。
A6.2.4垫片外观质量应用自测观察,同时用游标卡尺、深度千分尺测量缺陷尺寸。
A6.2.5食品用垫片的卫生指标应按GB4807的规定进行检验,医药用垫片可参照GB4807的规定进行检验。
A6.2.6垫片截面用切割解剖法检验。
A6.3抽样方法
A6.3.1尺寸公差
垫片厚度及长度尺寸公差的抽样方案按表A3进行,同一配方、同一次投料加工的同一规格的垫片为一批。
在检查结果中,若第一样本的不合格品条数小于或等于第一合格判定数时,则该批为合格批;若第一样本的不合格品条数大于或等于第一不合格判定数时,则该批为不合格批。
若第一样本的不合格品条数大于第一合格判定数同时又小于第一不合格判定数时,则应抽第二样本进行检查。
若第一和第二样本的不合格品条数总和小于或等于第二合格判定数,则该批为合格批。
若第一和第二样本的不合格品条数大于或等于第二不合格判定数时,则该批为不合格批。
A6.3.2垫片的外观质量应逐条检验。
A6.3.3食品、医药用垫片的卫生指标检验不合格时,应取双倍试件进行复验,复验仍不合格,则为不合格品。
A6.3.4每批垫片中抽一条检查横截面质量。
A7标志、包装、运输、储存
A7.1标志
A7.1.1在每条垫片的泄漏信号槽中应有下列标志内容:
a)胶种代号;
b)垫片硫化日期(年、月);
c)制造厂代号。
A7.1.2同一批垫片的包装箱或包装袋中必须有合格证明书。
合格证明书店包括:
垫片胶种、型号规格、投料批号、数量、生产单位、硫化日期、有效期限和检验结果等内容。
A7.2包装
A7.2.1不同投料批号、胶种、规格的垫片应分别进行包装,且不应拧捆包装。
A7.2.2周长大于6m的垫片应用木箱包装。
A7.2.3应采用对垫片无损害、无污染的包装材料进行包装。
A7.3运输
垫片在运输过程中,严禁与有腐蚀、有损于垫片的物质接触,避免雨雪的浸淋。
A7.4储存
垫片应在阴凉、干燥、避光的环境中存放,其环境温度应不超过40℃;不应与酸、碱、油类及有机溶剂接触,避免重压。
B1范围
附录B
(提示的附录)
B1范围
B1.1本附录规定了板式换热器的热工性能和流体阻力特性的测定。
B1.2本附录适用于试验流体为液体-液体的热工性能和流体阻力特性的测定。
B1.3本附录仅考虑板式换热器的板片热阻,来考虑污垢热阻。
B1.4按本附录测定的板片数宜不少于五片。
B2符号
B3测定系统
测定系统由冷源、热源、被测定换热器、冷、热流体循环系统及测定仪表等组成。
测定系统示例见图B1。
B4测量仪表及测量方法
B4.1测量仪表
B4.1.1流量、温度、压力测量仪表的精度应符合表B1的规定。
B4.1.2仪表检定
测定用的流量、温度、压力等测量仪表均应按有关规定送法定计量机构检定,并在检定的有效期内使用。
B4.2流量测量
B4.2.1流量计应安装在水平直管段上,其上游直管段长度应不小于20倍管径,下游直管段长度不小于15倍管径。
在流量计的上游直管段起始端应安接过滤器。
B4.2.2流量测量应精确到1%。
B4.3温度测量
B4.3.1测量元件的感温点应位于管道中心,其保护管的插入深度应按温度计使用说明书的规定。
B4.3.2温度计的安装点与被测换热器进出口法兰密封面的距离应不大于150mm。
B4.3.3在测温点的上、下游各300mm范围内,保温层应尽可能加厚,换热器、测温点之间的全部管线应保温良好。
B4.3.4测量层流状态的流体温度时,在测温点上游二至三倍管径处设置混合糟。
B4.3.5温度测量应精确到1%。
B4.4压力测量
B4.4.1静压测孔应设置在距离任何扰动区(弯管、阀门等)下游至少五倍管径、上游至少二倍管径处。
静压测管应与管壁面垂直。
B4.4.2压力测量应精确到1%。
B5测定条件和性能确定
B5.1测定条件
a)测定流体:
液体-液体;
b)板间流速范围:
0.1~1.0m/s;
c)测定温度:
20~70℃;
d)测定压力:
0~1.0MPa;
e)流程:
单流程逆流。
B5.2性能确定
B5.2.1热工性能:
确定总传热系数K与板间流速v之间的关系。
B5.2.1.1给出总传热系数K与板间流速v之间的关系曲线。
B5.2.1.2建立努塞尔数Nu与雷诺数Re间的准数方程。
B5.2.2流体阻力特性:
确定压力降ΔP与板间流速v之间的关系。
B5.2.2.1给出压力降ΔP与板间流速v之间的关系曲线。
B5.2.2.2建立欧拉数Eu与雷诺数Re间的准数方程。
B5.2.3计算水-水逆流运行,热流体定性温度为40℃,冷、热流体侧的板间流速均为0.5m/s时的总传热系数K和压力降ΔP。
B6测定程序和测定方法
B6.1测量项目
a)冷、热流体的体积流量;
b)冷、热流体的进、出口温度;
c)冷、热流体的进、出口压力及压力降。
B6.2测定前应检查设备、管线及测量仪表的可靠性。
B6.3开始运行后,应及时排净设备内的气体,使设备在完全充满试验流体的条件下运行并调节至试验工况(或指定工况)。
B6.4首先在两侧板间流速为0.1~1m/s范围内等流速变化时测量数据,其流速变化间隔应不大于0.1m/s。
B6.5固定一侧(冷侧或热侧)板间流速,且固定点至少为一个,另一侧流体板间流速在0.1~1m/s范围内变化,其变化间隔应不大于0.1m/s。
B6.6在每个测定工况(或指定工况)下,均应稳定运行30min后,方可测定数据。
B6.7在每个测定工况(或指定工况)下,热平衡的相对误差均不得大于5%。
B7测定数据的计算及整理
B7.1测定数据的计算应按表B2进行。
B7.2测定数据的整理
B7.2.1在同一座标中,作出两侧板间流速相等时的总传热系数K与板间流速v的关系曲线。
B7.2.2在同一座标系中,分别作一侧板间流速固定时,总传热系数K与另一侧板间流速v的关系曲线。
B7.2.3建立努赛尔数Nu与雷诺数Re的准数方程。
B7.2.4在同一座标系中,分别作两侧压力降ΔP与板间流速v的关系曲线。
B7.2.5建立欧拉数Eu与雷诺数Re的准数方程。
B8误差
按本方案测定的总传热系数K,其误差应不超过10%。
B9测定报告
B9.1测定报告
B9.2测定目的。
B9.3测定工况
B9.3.1环境条件。
B9.3.2被测定换热器的设计参数。
B9.3.3测定系统圈。
B9.3.4测量仪表及其精度。
B9.4测定起止时间及人员。
B9.5测定数据的整理
B9.5.1原始数据
a)冷、热流体的名称及流量;
b)冷、热流体的进、出口温度;
c)冷、热流体的进、出口压力及压力降。
B9.5.2计算方法。
B9.6结论及分析
B9.6.1热工性能确定。
B9.6.2流体阻力特性确定。
B9.6.3对测定结果进行误差分析,结果分析及必要的说明。
附景C
(提示的附录)
板式换热器压紧板厚度
本附录按单板公称换热面积的大小给出了对应产品压紧板厚度的常用数值。
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 板式 换热器