折流板管壳换热器运行中换热管振动相关因素的系统分析

折流板管壳换热器运行中换热管振动的频繁发生,显示出换热管振动问题的研究重视不够,使得换热管振动相关因素的系统分析很有必要。针对折流板管壳换热器运行中换热管振动的教训和经验,系统分析了折流板管壳换热器运行中换热管振动的的壳程流体因素、导流结构因素、换热管选材因素、换热管本身结构的因素、换热管支撑结构的因素、与管板有关的因素。结果有利于折流板管壳换热器的设计、制造和维护人员从源头上控制换热管的振动。     

管壳式换热器管束振动失效研究

某管壳式换热器在使用过程中出现管束泄漏和断裂。通过对管材样品采用化学成分分析、金相组织分析、室温拉伸实验、形貌观察等方式研究了该型号换热器失效的原因。另外,根据该换热器的设计工况,针对其换热管振动时的机理,对换热管振动做了详细的分析。同时对振动机理的研究发现:该换热器的工况处在流体弹性不稳定区域,流体弹性不稳定性使管束发生振动,在交变应力的作用下使管束发生疲劳破坏。     

高温高压U型折流杆换热器的制造技术

折流杆式换热器是一种壳体内的折流元件由一系列细小的折流杆组成的管壳式换热器,是为了改善常规的板式折流板换热器的流体诱导振动而设计的。折流杆与换热管之间的配合是否精密,决定了换热器管束是否能够满足设计技术要求。而对于高温高压工况下的U型折流杆换热器,在制造技术上需克服折流圈的装配、换热管消应力处理、装配精度高等相应难题。在某石化公司第二转换炉废热锅炉(E-8)制造过程中,针对以上制造难点进行了攻关,通过提高换热管的精度要求、采用模具组装法保证折流圈组对间隙、对每个规格的U型管在弯制中进行预估,并采用整体入炉热处理方法控制变形量,解决了制造过程中的加工工艺以及制造上的难题。     

对换热管与管板接头焊接工艺评定中重新评定的理解

换热管与管板的连接是管壳式换热器制造中最主要的问题,根据GB151-1999《管壳式换热器》的要求,换热管与管板之间的强度焊接头应按其附录B《换热管与管板接头的焊接工艺评定》进行焊接工艺评定。本文主要对重新评定的理解及在实施过程中的一些问题进行分析。     

管壳式换热器振动的诊断及预测

根据 Lever 与 Weaver 的“流管”模型,本文利用非稳态流理论及复数解法,求解换热管的振动方程,可以确定换热器管束发生流体弹性振动时的临界流速。以质量阻尼与对比流速为参数作出的稳定区图,可用来诊断并预测管壳式换热器的振动。     

甲醇合成塔的制造工艺

随着石化工业的迅速发展,钢制管壳式换热设备愈来愈趋于大型化发展,虽然ＧＢ151—89《钢制管壳式换热器》只规定了钢制管壳式换热设备直径在2000以下的设计、制造和验收,但现在钢制管壳式换热设备直径已远远大于2000,甚至超过4000。1999年8月我厂首次试制成功一台直径为2600的大型管壳式换热设备———甲醇合成塔。甲醇合成塔是甲醇项目中的关键设备,此次我厂生产的甲醇合成塔其直径为2600,结构虽不太复杂,但很有特色,制造难度较大,材料的选取也较为特殊。该类设备在国内属首次试制,无成熟制造工艺可借鉴,具有一定的试验研究性质。　　1　甲…     

国产首台超大型管壳式换热器的研制

中国石化股份有限公司镇海炼化分公司百万吨/年乙烯项目-EO/EG装置中的换热器E-6111,为国内正在制造的首台换热面积超过10000 m^2的超大型管壳式换热器。通过前期国产化方案论证,确定该设备按GB150及GB151标准进行设计,并拟定了十五项有关设计、制造及检验等方面攻关课题,展开了超大型管壳式换热器的研制,目前已取得了一定成果。     

高温作用下液压胀接换热管蠕变性能研究

随着工业产业的飞速发展，工业中的换热器服役环境越来越苛刻，其管接头连接可靠性至关重要。以管壳式换热器的管接头为研究对象，运用ABAQUS有限元软件模拟液压胀接过程，对换热管管接头进行了蠕变分析计算，探讨了不同蠕变工况下换热管与管板接触面上残余接触压力的变化情况。研究结果表明，换热管与管板的过渡区是接头脆弱部分，接头在高温工作下随时间延长发生蠕变，残余接触压力先迅速降低然后趋于平缓，液压胀接接头性能在相对低温时受蠕变影响较大，影响程度与温度成正相关，在相对较高温度时出现蠕变饱和现象，蠕变效应不再明显增大。研究可以为管壳式换热器的设计及制造提供技术支持。     

管壳式换热器管束的约束条件对振动固有频率的影响

本文采用有限元方法,分析了管壳式换热器的换热管及管束的约束对其振动固有频率的影响。通过对比分析不同管板厚度下,单个换热管前三阶固有频率的变化特性,发现换热管的固有频率随着管板厚度的增加逐渐增加。分析了GB151-1999中给出的管束的振动特性,发现管束的固有频率在解析解频率附近范围内存在较多频率。因此,在计算换热管束振动特性时,为了获得较为精确的结果,采用有限元方法计算是有必要的。     

汽水换热器的设计及振动的消除措施

管壳式换热器用于大流量高流速的气相介质换热时,易发生管束甚至设备本体的振动,防止设备发生振动是该类设备在选型设计时必须要考虑的内容。文中介绍了用HTRI软件设计的某厂大流量蒸汽加热器出现管束振动隐患时,通过灵活安排接管位置加以消除的方法,以及对设备的操作方面的进一步要求。最终通过实际运行,证明换热器设备的振动消除措施是有效的。     

压力容器技术进展

换热器振动研究的进展管壳式换热器由于其结构不复杂,传热面大,容易承受高压高温,操作管理方便,具有高度的可靠性与厂泛的适应性,因而迄今仍然是化工、炼油、动力、原子能工厂中广泛应用的换热设备。例如在日本,其产量占全部换热器的70％,产值占60％。自六十年代末期以来,为了增大传热系数,提高了壳程流速。设备朝大型化发展,降低了管子的刚性。换热器振动的问题便逐渐突出起来。 1.换热器振动的事例以及研究的概况 1969年美国管壳式换热器制造者协会(TEMA)调查了11个公司所制造的42台换热     

换热管与管板液压胀接技术进展

换热管与管板接头是换热器中最容易发生失效的地方。换热管与管板连接接头的可靠性一直是管壳式换热器设计中受到重点关注的问题。目前常用的液压胀接技术是管壳式换热器换热管与管板连接技术的发展方向之一。换热管与管板接头胀接的研究主要从理论分析、有限元分析和试验研究三个方面进行。其理论分析的模型主要有换热管是单管,管板是无限平板模型和单管套筒模型。有限元分析模型主要有平面应力模型或平面应变模型、2D轴对称模型和3D模型。实验研究包括拉脱实验(压脱试验)、密封实验、应力腐蚀试验、X光衍射试验和应变测量等。通过这些试验来分析不同结构参数下胀接接头的连接强度和密封性能和胀后残余应力,并与理论分析的结果进行比较研究。     

强化相变传热换热管束的制造技术

强化传热技术已广泛应用于石油、化工领域的管壳式换热器中。本文从强化传热的机理出发，对螺旋槽管、烧结型表面多孔管强化冷凝和沸腾传热换热管束的结构特点、制造工艺、强化效果进行了详细的分析，为该类高效节能换热器的广泛工程应用提供了设计依据。     

管壳式换热器失效分析、预防及在线检测

管壳式换热器由于结构的复杂性和使用工况的多样性，常引发多种形式的失效。本文阐述了管壳式换热器常见的失效形式，分析了各种失效的原因，详细说明了预防措施，并介绍了管壳式换热器失效的在线检测方法，为壳式换热器的设计、制造和使用可提供有益借鉴。     

醋酸乙烯合成反应器的制造工艺

随着化工工业的迅速发展，钢制管壳式换热设备越来越趋于大型化，虽然GB151—1999《钢制管壳式换热器》只规定了钢制管壳式换热设备直径在2600mm以下的设计、制造和验收，但现在钢制管壳式换热设备直径已经远远大于2600mm，甚至更大。2006年10月我公司为中国石化四川维尼纶厂的5．5万L／年合成反应器工业试验项目，首次试制成功一台直径为3600mm，由中国石化集团宁波工程有限公司（SNEC）设计的大型钢制管壳式换热设备——醋酸乙烯合成反应器。     

螺旋折流板热交换器及相关计算

弓形折流板在管壳式热交换器中被广泛应用,换热管轴线与折流板成90°布置,物料在流动过程中存在滞流、死区,使折流板容易结垢,影响换热效果。而且在介质流量有较大波动时容易造成换热管与管板的焊缝失效。螺旋折流板热交换器中换热管与折流板非垂直安装,能够有效地解决物料在折流板上滞流、结垢的问题,同时可以减小管束振动的程度,延长设备使用年限。在相同的运行条件下,螺旋折流板热交换器与弓形折流板热交换器相比,具有传热效率高、压降低、振动小、相同工况下能减小设备尺寸等优点。     

三种特殊管板分析

管板作为管壳式换热器中最重要的部件,其结构的优劣直接影响着换热器的可靠性、经济性和实用性。通过分析三种特殊的管板的结构特点,分析说明在设计管板时除了保证强度因素外,还应该充分考虑腐蚀、制造、检修、试验等其他因素的影响,以便制定出最合理的设计方案。     

硫酸低温热能回收蒸汽发生器的结构设计

分析了硫酸低温热能回收蒸汽发生器的现状,针对目前采用单管板U型管换热器作为硫酸发生器的弊端,设计了一种性能稳定的蒸汽发生器,它采用管壳式固定管板列管换热器,提高了换热管的使用效率。硫酸低温热能回收蒸汽发生器适用于硫酸浓度不恒定、吸收温度不恒定的复杂工艺条件。     

基于流固耦合的换热管束振动分析

阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热管束共振特性影响因素以及动态响应特性进行了全面研究,得出了调整换热管束共振频率、避免共振的有效方法,结论具备一定的工程应用参考价值。     

三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究

弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点,折流杆换热器壳程流体纵向流动,但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,该换热器壳程流体总体呈纵向流动,局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明,在同等壳程流体流量下,斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。