换热器的结构设计

3.2壳(Ke)程结构3.2.2

折流板3.2.1壳体3.2.3折流杆3.2.4螺旋板3.2.5防短路结构3.2.6壳程分程第一页，共一百四十八页。壳体的强度（壁厚(Hou)）计算适用范围：，此时，

-圆筒的计算厚度，mm（requiredthickness）

-设计压力，MPa；

-圆筒内径，mm；

-材料使用温度下的许用应力，MPa；

-焊接接头系数。

第二页，共一百四十八页。例如内径(Jing)1200mm的容器的公称直径标记为DN12001.容器直径的影响标准化以后的标准直径，以DN表示，单位mm；第三页，共一百四十八页。

压力容器的公称直径钢板(Ban)卷焊公称直径是内径。300(350)400(450)500(550)600(650)700(750)8009001000(1100)1200(1300)1400(1500)1600(1700)1800(1900)2000(2100)2200(2300)24002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000

第四页，共一百四十八页。

容器直径较小，可直接用无缝钢管(Guan)制作。公称直径指钢管(Guan)外径。159219273325377426表无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm）设计时，应将工艺计算初步确定的设备内径，调整为符合表所规定的公称直径。封头的公称直径与筒体一致。第五页，共一百四十八页。最大工作压力是容器顶部的压力，对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧置时不同；工作压力是根据工艺条件决定的，许多塔器顶部的压力并不是其实际(Ji)最高工作压力。标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。2.工作压力（workpressure）正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力第六页，共一百四十八页。●设计压力指设定的换热器管、壳程顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件(Jian)，其值不低于工作压力。①同时受管、壳程压力作用的元件，仅在能同时保证管程、壳程同时升、降压时，才可以按照压差设计，否则分别按管、壳程工作压力确定设计压力；②应该考虑最苛刻的壳程和管程的压力组合；③按照压差设计时，应该考虑压力实验过程中可能出现的压差，并应该制定压力试验步骤。2.设计压力（workpressure）2/28/20237Qust——管壳式换热器设计第七页，共一百四十八页。一台设备(Bei)的设计压力只有一个，而计算压力反映受压元件的实际状态，在不同部位值不同。计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计算书中出现。在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，包括液柱静压力，当静压力值小于5％的设计压力时，可略去静压力。计算压力（Calculationpressure）第八页，共一百四十八页。设计温度不得低于元件金属在(Zai)工作状态可能达到的最高温度；设计温度在0℃以下时，不得高于元件金属能达到的最低温度；当容器在各部分工作状态下有不同温度时，可分别设定每一部分的设计温度；3.设计温度（Designtemperature）容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。第九页，共一百四十八页。圆筒设计厚度（designthickness）计算壁(Bi)厚与腐蚀余量C2之和称为设计壁厚。是同时满足强度、刚度和使用寿命的最小厚度。

C2为腐蚀裕度（corrosionallowance）根据介质对选用材料腐蚀速度和设计使用寿命共同考虑。C2=k·a，mm；k—腐蚀速度，mm/a；对碳素钢和低合金钢，C2≥1mm；对于不锈钢，当介质腐蚀性能极微时，取C2＝0。第十页，共一百四十八页。圆筒的名义厚度normalthickness设计厚度加上钢板负偏差C1后向上圆整(Zheng)至刚才标准规格的厚度，即标注在设计图样上的壳体厚度。C1—钢板负偏差(minusdeviationofmaterialthickness)

任何名义厚度的钢板出厂时，都允许有一定的负偏差。钢板和钢管的负偏差按钢材标准的规定。当钢板负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6％时，负偏差可忽略不计。

第十一页，共一百四十八页。表4-2钢板负(Fu)偏差值第十二页，共一百四十八页。圆筒的有效厚度(Du)

名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差，从性质上可以理解为真正可以承受介质压强的厚度，成为有效厚度。数值上可以看作是计算厚度加上向上钢材圆整量。

表4-3厚度关系第十三页，共一百四十八页。焊在壳体上，供壳程流体进(Jin)、出防止进口流体直接冲击管束造成管子的侵蚀和振动，在壳程进口接管处安装，也叫缓冲板。焊接在拉杆、定距管、I折流板上焊接在圆筒上用U型螺栓固定在换热管上固定形式1、接管2、防冲挡板3.2.1壳体第十四页，共一百四十八页。1.接管焊(Han)在壳体上，供壳程流体进、出。根据管壳式换热器的特点，对接管有如下要求：（1）接管与壳体连接的结构形式一般采用插入式焊接结构，接管端部应与壳体内表面平齐。（2）设计温度大于或等于300℃时，接管法兰应采用对焊法兰。（3）为提高传热效率，排除或回收残液、残气，应在壳程和管程的最高点、最低点，分别设置排气、排液接管。排气、排液接管的端部必须与壳体内表面平齐。其最小公称直径为20mm。2/28/202315第十五页，共一百四十八页。减少流体滞留区，改善两端流体的分布；增(Zeng)加换热管有效换热长度，提高传热效率起防冲挡板的作用。3导流筒第十六页，共一百四十八页。第十七页，共一百四十八页。提高壳程流体流速，增加湍动程度；使壳程流体垂直冲刷管束，提高壳程传热系数同(Tong)时减少结垢。弓形圆盘-圆环形堰形折流板1.作用2.结构形式3.2.2

折流板第十八页，共一百四十八页。图3-10折(Zhe)流板形式第十九页，共一百四十八页。原则：应使流体流过缺口时轴流速度与横向流过管束时的流速相近(Jin)；缺口大小用弓形弦高占壳体内直径的百分比来表示，对于无相变单弓形折流板，h一般取0.20～0.45Di，最常用0.25Di。冷凝器，一般h＝0.25～0.45Di，根据冷凝液多少决定缺口高度；壳程沸腾再沸器，一般h＝0.45Di。弓形缺口高度h第二十页，共一百四十八页。加挡板：增大壳程流体的湍动，提高壳程的α多管程：增大管内流体u，提高管内α圆缺形，单弓形、双弓形和(He)三弓形。单弓形折流板singlesegmentalbaffle第二十一页，共一百四十八页。（A）壳(Ke)程为单相清洁液体时，折流板缺口上下布置通液口通气口弓形缺口及通液口设置图3-11折流板缺口布置第二十二页，共一百四十八页。（B）卧式换热器的(De)壳程介质为气液相共存或液体中含有固体颗粒时折流板缺口应垂直左右布置，在折流板最低处开通液口通液口图3-12折流板缺口布置第二十三页，共一百四十八页。在单弓(Gong)形折流板管壳式换热器内，壳程流体经过折流板的圆缺部分后垂直掠过管束，在折流板的作用下进行“Z”流动，流体湍流程度强，传热效率高，但缺点也较明显。图3-13弓形板壳程流动形态螺旋板式折流板第二十四页，共一百四十八页。流体反复横向冲刷换热管束并不断剧烈改(Gai)变流动方向会产生较大的形体阻力，壳程压降往往超出允许值；在折流板与壳体相连处存在流动死区，结垢严重需经常清理，停工检修频繁；流动死区同时也是传热死区，降低了壳程换热系数；壳程流体剧烈冲刷换热管束，而窗口区管束无支撑跨距是折流板间距的两倍，易产生流体诱导振动，导致换热管磨损甚至断裂，缩短了换热器寿命；弓形板缺陷第二十五页，共一百四十八页。许多研究者对单弓形折流板结构参数进行了优化，并提出了双弓形、三弓形、倾斜形、原盘圆缺形等改进形式如图。但其传热性能均不如单弓形结构的，且横向流支撑结构的一些固有缺点仍难以(Yi)彻底克服。弓形板改进措施图3-14弓形板圆缺口第二十六页，共一百四十八页。最具代表性的纵(Zong)向流换热器是上世纪年代美国石油公司为解决传统弓形折流板支撑结构中换热管与折流板的切割破坏和流体诱导振动而开发的折流杆管壳式换热器，其壳程支撑结构为管间排布的支撑杆组成的折流栅如图所示。3.2.3折流杆图3-15折流板换热器第二十七页，共一百四十八页。首先它的轴向流动方式，减少了壳程流体的滞流、回流和死区，提高了佩克莱常数值减少了壳程压降和污垢沉积；折流杆后的卡门涡街脱落效应在(Zai)传热管子表面产生湍流，提高了壳程单位压降下的对流换热系数；折流杆的夹持作用能够抑制换热管束的破坏性振动使冷换设备大型化成为可能；折流杆优点第二十八页，共一百四十八页。由于以上优点，折流杆支撑结构适用于壳程压降要求严格，系统操作稳定性差，振动情况较严重的场合。折流杆换热器也有着自己的局限性，其在低壳程雷诺数、高粘(Zhan)度流体中很难形成有效的卡门涡街，传热效率低。纵向流支撑结构还包括整圆形折流孔板、管束自支撑等如图。折流杆的局限性图3-15其他纵向支撑结构第二十九页，共一百四十八页。螺(Luo)旋折流板管壳式换热器由前捷克斯洛伐克国家化工研究所的Nemcansky提出，最早于年应用在斯洛伐克共和国一个核电厂的反应堆主循环上。螺旋流是介于横向流和纵向流之间的一种壳程流体流动形态，兼有横向流和纵向流的优点。3.2.4螺旋板图3-16螺旋折流板换热器第三十页，共一百四十八页。螺旋折流板换热器彻底改变了传统的垂直弓形板多次180°折返横向流动的方式，使壳程横截面出现一个速度梯(Ti)度场，这个速度梯(Ti)度场使每一根换热管都处于换热介质的漩涡中，此漩涡使换热管表面边界层减薄，降低了热阻，提高了流体的流动速度，所以可以大幅提高传热系数。螺旋折流板优点第三十一页，共一百四十八页。螺旋折流板换热器壳程介质的螺旋折流流动方式(Shi)，减少窗口区流体大角度折返的压头损失，消除了传统垂直弓形板的横向折流造成的折流板后面约40%换热面积传热死区，使壳程压降明显降低，在相同流量下可使压降减小45%。图3-17用于加氢脱硫单元上的螺旋板换热器第三十二页，共一百四十八页。壳程无滞留区和死区，无污垢积累。对于粘度较大戒指的传热，污垢热阻占总热阻的50%~70%，因此螺旋通道内高速旋转的介质流有利于在壳程内冲刷走颗粒物及沉淀物，消除结垢严(Yan)重的传热三角死区，在装置的使用后期仍然具有良好的操作性能，可延长检修周期。图3-18弓形板（左）3-19螺旋板（右）壳程污垢第三十三页，共一百四十八页。

具有良好的抗震振性，特别适用于介质流量波动大或气液两相工况(Kuang)。螺旋折流板换热器通过选择合适的角度，可得到避开管子激振频率的支撑长度，解决了管束的振动损伤问题，延长了设备的运行寿命。图3-20

1/3扇形板第三十四页，共一百四十八页。要使壳程工质形成理想的连续螺旋流动，折流板应该是一系列连续的螺旋曲面，可称之为连续型螺旋折流板如图。连续螺旋折流板可使壳程流体形成相对(Dui)连续平稳的螺旋流动,但受螺旋结构的限制,其壳体中心区域需要加装假管,从而降低了壳体空间的利用率,换热器紧凑性下降。图3-21连续型螺旋折流板连续性与非连续性螺旋折流板第三十五页，共一百四十八页。连续螺旋折流板可使壳程流体形成相对连续平稳的螺旋流动，

连续螺旋折流板换热器的加工制造安装也比较复杂，给产品的进一步大型化和推广应用带来困难目前应用中的螺旋折流板换热器大多采用一系列法向与换热管轴向成一定夹角的扇形平面板进行搭接，形成近似螺旋面，可称之为非连续螺旋折流板

如图，每块板在(Zai)圆断面上的投影均占1/4个圆。图3-22

¼扇形螺旋折流板第三十六页，共一百四十八页。非连续螺旋折流板按照裁剪方式还可以分为四分之一椭圆、四分之一扇形和三分之一扇形，如图所示。四分之一椭圆螺旋折流板的长短边分别为折流板所在椭圆的长短轴，四分之一扇形螺旋折流板左右(You)对称。每片椭圆型钢板采用四分之一椭圆裁剪方式可以裁出四块折流板，采用四分之一扇形裁剪方式可以裁出两块折流板，前者材料利用率更高不留边角料。螺旋折流板裁剪方式第三十七页，共一百四十八页。螺旋角又称折流板倾角，连续螺旋折流板螺旋角的定义为折流板在壳体上形成的螺旋曲线切线与壳体横截面间的夹角。非连续螺旋折流板螺旋角的定义为折流板法线方向与换热管轴心(Xin)的夹角角如图所示。螺距定义为同一象限相邻两块扇形板之间的距离。螺旋角第三十八页，共一百四十八页。

相邻非连续螺旋折流板(Ban)之间有外围点接触的连续搭接和直边交叉点接触的交错搭接两种布置方式。采用交错搭接布置可以在其他结构参数不变的情况下减小螺距，增加折流板数量。搭接量e定义为：相邻折流板搭接方式第三十九页，共一百四十八页。l为相邻折流板搭接点到壳体内壁的(De)距离，如图所示。Ds为壳体内径。连续搭接时可认为搭接量e=0从图中还可发现，交错搭接后相邻折流板间除靠近壳体中心的三角区外还会形成一个靠近壳体内壁的搭接区，两处漏流均会对壳程流动产生影响。第四十页，共一百四十八页。

其中为折流板搭接量，n为一个螺旋周期内折流板片(Pian)数，ds为壳体内径，为螺旋角连续螺旋折流板一个螺旋周期在轴向的长度称为螺距，对于非连续螺旋折流板相邻的两个相同位置折流板的轴向间距称为螺距每个螺距内所有螺旋折流板在管板方向投影拼接为一个整圆。一个螺距内折流板的数量越多，壳程流动越接近连续螺旋流动。一般来说，出于加工方面的考虑，一个螺距内为一块折流板。其螺距通用的计算公式为：螺距第四十一页，共一百四十八页。由于螺旋折流板与管板间夹角的存在，其加工工序比普通弓形折流板要稍显复杂。如图(Tu)所示，螺旋折流板从下料到加工大概要经过以下5个步骤：螺旋折流板的加工下料钻孔模具制造引孔钻孔折流板外圆加工第四十二页，共一百四十八页。无论弓形折流板管束还是螺旋折流板管束，为了保证穿管顺利，必须使管板上和折流板上的管孔同心。目前比较成熟的工艺是采用管板孔引折流板管孔，从而确定折流板管孔的中心位置。弓形折流板组装后与管板平行，可直接引孔。而对于螺旋折流板结构，由于每个螺旋通道由多块折流板组成，各块折流板不在同一(Yi)个平面上，因而不能实现直接由管板对一(Yi)个周期内的所有折流板同时引孔。但是在一个象限内的所有折流板相互平行，并与管板保持固定夹角，因而可以用模具引孔，引孔模具如图所示：第四十三页，共一百四十八页。螺旋折流板换热器内的螺旋流动方式能适用于包括高粘度原油、渣油在内的所有介质，这种结构也显著提高了传热效率，大幅度降低了压力降，控制了振动造成的破坏，减小了污垢沉(Chen)积的可能性，为换热器大型化提供了关阔前景。某炼油厂常减压蒸馏装置试运行一台新型螺旋折流板换热器（改造前是垂直弓形折流板换热器）改造前后标定数据和计算结果如下表：螺旋折流板换热器应用第四十四页，共一百四十八页。比较参数螺旋折流板换热器弓形板换热器比较参数螺旋折流板换热器弓形板换热器渣油流量/(t/h)6363热负荷/kw589.14294.59入口油温/℃116116加权温度差/℃83.2774.96出口油温/℃102109换热面积/m2244244入口水温/℃2222传热系数/[W/(m2K)]29.016.2出口水温/℃3225.5传热系数比值1.79第四十五页，共一百四十八页。位置：管束两端的折流板尽量靠近进出口接管间(Jian)距：Lmin不小于0.2Di，且不小于50mm；Lmax不大于Di；折流板布置第四十六页，共一百四十八页。当换热管的无支撑跨距超过了(Liao)标准中规定值时，必须设置一定数量的支撑板，按照折流板处理。

过大—泄露严重，不利传热；易引起振动。过小—安装困难。折流板上管孔与换热管的间隙以及折流板与壳体内壁之间的间隙第四十七页，共一百四十八页。5.折流板或支撑(Cheng)板的最小厚度应满足下表的要求2/28/202348Qust——管壳式换热器设计第四十八页，共一百四十八页。换热管外径≤14mm时——点焊结构换热管外径＞14mm时——拉杆-定距管结构dndn折流板的(De)固定第四十九页，共一百四十八页。防(Fang)短路结构3.2.5防短路结构旁路挡板挡管（或称假管）中间挡板第五十页，共一百四十八页。为(Wei)了防止壳程边缘介质短路图3-25挡管结构1.旁路挡板折流板旁路挡板第五十一页，共一百四十八页。旁路挡板可用钢板或扁钢制成，其厚度一般与折流板相同。旁路挡板嵌入折流板槽内，并与折流板焊接。壳体公称直径DN≤500mm时(Shi)，增设一对旁路挡板；

DN=500mm时，增设二对挡板；

DN≥1000mm时，增设三对旁路挡板。第五十二页，共一百四十八页。分程隔板槽背面两管板之间设置两端堵死的管子，即挡管；挡管与换热管规格相同，与折流板点焊固定(Ding)也可用拉杆（带定(Ding)距管或不带定(Ding)距管）代替挡管每隔3～4排换热管设置一根，但不设置在折流板缺口处2.档管防止管间短路第五十三页，共一百四十八页。图

挡(Dang)管结构第五十四页，共一百四十八页。中间(Jian)挡板图3-26中间挡板3.中间挡板第五十五页，共一百四十八页。U形管束中心部分存在较大(Da)间隙，防止管间短路；中间挡板一般与折流板点焊固定；中间挡板的数量:DN≤500mm时，设置1块挡板；

500mm<DN<1000mm时，设置2块挡板

DN≥1000mm时，设置不少于3块挡板第五十六页，共一百四十八页。根据工艺设计要求，或为增大(Da)壳程流体传热系数，也可将换热器壳程分为多程的结构。3.2.6壳程分程第五十七页，共一百四十八页。管(Guan)板设计管板是管壳式换热器的主要部件之一，在高参数大型化的条件下，管板的材料供应、加工工艺、生产周期是整台设备的决定性因素；管板关联太多的部件，其合理设计是整台换热器优化的前提和基础，但是其受力非常复杂，世界各国都非常重视和寻求先进合理的管板设计方法。美国的TEMA；英国的BS1500日本的JIS2/28/202358第五十八页，共一百四十八页。各国的管板设计公式尽管形式各异，但其大体上是分别在以下三种基(Ji)本假设的前提下得出的将管板看成周边支承条件下承受均布载荷的圆平板，应用平板理论得出计算公式。考虑到管孔的削弱，再引入经验性的修正公式。第五十九页，共一百四十八页。将管子当作管板的固定支撑而管板是受管子支撑着的圆平板。管板的厚度取决于管板上不布管区的范围。实践证明这种公式适用于各种薄管板的计算。将管板视为在广义弹性基础上承受均布载荷的多孔圆平板，既把圆平板简化为受到规则排列的管孔削弱、同时又被管子加强的等效弹性基础上的均质等效圆平板。第六十页，共一百四十八页。

假设：把实际的(De)管板简化为承受均布载荷、放置在弹性基础上且受管孔均匀削弱的(De)当量圆平板。一.管板设计的基本考虑GB151《管壳式换热器》第六十一页，共一百四十八页。a.管束对管板挠度的约束作用，但(Dan)忽略管束对管板转角的约束作用第六十二页，共一百四十八页。布管(Guan)区不布管区b.管板周边不布管区对管板应力的影响按其面积简化为圆环形实心板管板边缘的应力下降管板靠近中央部分的布管区靠近周边处较窄的不布管区第六十三页，共一百四十八页。c.不同结构形式的换热器,管板边缘(Yuan)有不同形式的连接结构，根据具体情况，考虑壳体、管箱、法兰、封头、垫片等元件对管板边缘(Yuan)转角的约束作用；不同连接结构，设计步骤有所不同第六十四页，共一百四十八页。确定危险工况的基(Ji)本原则：如果不能保证换热器壳程压力ps与管程压力pt在任何情况下都能同时作用，则不允许以壳程压力和管程压力的压差进行管板设计。如果ps和pt之一为负压时，则应考虑压差的危险组合。管板是否兼作法兰等不同结构，危险工况组合也不同。二.管板设计的基本考虑第六十五页，共一百四十八页。对于(Yu)固定管板换热器，管板分析时应考虑下列危险工况只有壳程压力ps

，而管程压力pt=0，不计热膨胀差；只有管程压力pt

，而壳程压力ps=0，不计热膨胀差；只有管程压力pt

，而壳程压力ps=0，同时考虑热膨胀差。只有壳程压力ps

，而管程压力pt=0，同时考虑热膨胀差；第六十六页，共一百四十八页。在固定管板换热器中，当管板应力超过许用应力时，为满足要求，采用两种方法调整：增加板厚度降低壳(Ke)体轴向刚度，如设置膨胀节管板设计时的考虑第六十七页，共一百四十八页。管板设计的辅助(Zhu)软件管板的计算十分复杂，尽管GB151提供了便于工程应用的计算式和图标，但手算工作量很大，为此，我国已开发了包括管壳式换热器在内的化工设备强度计算软件，SW6包括了管板的设计与校核。第六十八页，共一百四十八页。压力容器设计(Ji)软件包SW《过程设备强度计算软件包》，以下简称SW6-98。该软件包是国标GB150《钢制压力容器》；GB151《钢制管壳式换热器》；GB12333《钢制球形储罐》；JB4710《钢制塔式容器》；JBxxxx《钢制卧式容器》及HG20582《钢制化工容器强度计算规定》为编制依据。他的运行环境为WINDOWS系统，此软件在运行过程中直观，方便、灵活。第六十九页，共一百四十八页。该软件包(Bao)含了10个设备计算程序，每个设备计算程序既可进行设备的整体计算，也可以进行该设备中某一个零部件的单独计算。压力容器设计软件包第七十页，共一百四十八页。SW6-98软件(Jian)内容SW6-98软件有10个设备级计算程序，一个零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序。每个计算程序有对应的一组图标，只要点击图标就能使某个程序运行。SW6-98对一种设备的输入数据文件都规定一个后缀名。第七十一页，共一百四十八页。10个(Ge)设备计算程序和一个(Ge)零部件计算程序的后缀名见下表程序计算内容输入数据文件名后缀名程序计算内容输入数据文件名后缀名塔设备.col浮头式换热器.efe带夹套立式容器（带或不带搅拌）.rec填函式换热器.efe.hpv高压设备卧式容器.htk球形储罐.sph固定管板换热器.fix非圆形容器.ncvU形管换热器.uex零部件.par第七十二页，共一百四十八页。（2）厚度的确定管板厚度δn由下列几种情况确定：（1）管板按公式计算的厚度或(Huo)GB151规定的最小厚度（δ）中大者，加上结构开槽深度（壳程腐蚀裕量小于结构开槽深度），再加上分程隔板槽深度（管程腐蚀裕量小于分程隔板槽深度）（图1）；（2）管板按公式计算的厚度或GB151规定的最小厚度（δ）中大者，加上壳程腐蚀裕度（壳程腐蚀裕量大于结构开槽深度），再加上分程隔板槽深度（管程腐蚀裕量小于分程隔板槽深度）（图2）；图1

图22/28/202373Qust——管壳式换热器设计第七十三页，共一百四十八页。

（3）管板按公式计算的厚度或GB151规定的最小厚度（δ）中大者，加上结构开槽深度（壳程腐蚀(Shi)裕量小于结构开槽深度），再加上管程腐蚀(Shi)裕度（管程腐蚀(Shi)裕量大于分程隔板槽深度）（图1）；（4）管板按公式计算的厚度或GB151规定的最小厚度（δ）中大者，加上壳程腐蚀裕度（壳程腐蚀裕量大于结构开槽深度），再加上管程腐蚀裕度（管程腐蚀裕量大于分程隔板槽深度）（图2）。也就是管板厚度等于：管板按公式计算的厚度或GB151规定的最小厚度（δ）中大者加上壳程腐蚀裕量或结构开槽深度中大者加上管程腐蚀裕量或分程隔板槽深度中大者。图2图12/28/202374Qust——管壳式换热器设计第七十四页，共一百四十八页。（1）ANSYS软件在管板计算中的应用越来越多；

（2）也(Ye)存在着一些小问题。

四.有限元在管板设计时的发展第七十五页，共一百四十八页。高流速得到(Dao)高的传热系数，但压降也会很高，同时会产生磨蚀；但又需要保持足够高的流速，防止任何悬浮物沉淀、减少结垢。对于液体：

管侧：过程流体:1-2m/s；水:1.5-2.5m/s；如需防垢则最大4m/s。壳程：0.3-1m/s；气体流速由工作压力与流体密度决定；真空：50-70m/s；大气压:10-30m/s；高压：5-10m/s；四.管程与壳程流速的选择第七十六页，共一百四十八页。

换热器管束无法组装是常见的换热器结构设计问题。为此，有必要了解换热器管束的组装方法。管束作为一个部件(Jian)是专门设置工作地点组装的。对于固定管板的列管式换热器，组装方法根据折流板的直径不同存在以下几种组装方法。第七十七页，共一百四十八页。先将一块管板竖直放置，将拉杆拧好；然后依次套上定距管及折流板和支持板；最后用螺母将他们定住；检查其相对位置无误，并校正这个骨架的形状之后，依次穿入各换热管；然后整个管束套入筒体，并在筒体另一端装上另一块管板；将管子引入这块管板的孔中；校正管板与筒体的相对位置和焊接间隙(Xi)后，作定位焊，随即焊完焊缝。进行管端与管板的联接。当折流板直径不超过1400mm时，管束在筒体外进行卧式组装，即明穿工艺，组装步骤如下：第七十八页，共一百四十八页。将第一管板与设备筒体对好后作定位焊(Han)。在筒体上算出中间各折流板的位置。一块一块把折流板装入筒体中，同时在管板和折流板孔中穿入10根或略少一些的基准管。折流板间距要符合图纸要求，折流板与筒体内面用电焊定位。当折流板直径达到1600mm以上的管束一般采用在设备筒体内装配，即暗穿工艺。组装步骤如下：第七十九页，共一百四十八页。全部折流板与支持板都装好后，装上第二块管板，并进行定位焊。安装时使基准管子的端部穿过第二管板的孔。其余管子从(Cong)管板孔中插入，并穿过焊在筒体内的各折流板。管子插满后，从(Cong)第一列开始，从(Cong)插入方向把管子推到管板里去。先用压缩空气吹扫管板的孔后，再使管子就位。第八十页，共一百四十八页。

由于孔的不同心和管子的挠曲，需要在管端塞(Sai)进一个导向锥才能顺利穿管。管子越长，穿管越困难，需采用立式穿管。但立式组装管束需要高大的厂房及升降工作台。一般制造厂不一定都具备这种条件。注意第八十一页，共一百四十八页。如图所示，预先制造几块支持板，其管孔大小和位置都与管板一样，将他们与平台组成一个组装架，用拉杆保(Bao)持各支持板的距离，平台应放置在同一水平面上。分段后退组装法，安装步骤如下：第八十二页，共一百四十八页。将所有的管子穿过组装架，并插入换热器左管板。再在筒体内放入两块折流板，用拉杆固定，将管子逐根向右推入这两块折流板。都(Du)推完后，在装两块折流板。再将管子向右推一段距离。如此反复进行，直到全部折流板装好。最后组焊右侧管板与筒体，并将管子引入左侧管板的空中。第八十三页，共一百四十八页。4、设计时一些(Xie)需要思考的问题第八十四页，共一百四十八页。一、与换热器的结(Jie)构设计直接相关问题1.固定管板换热器拉杆设置时常出现的问题。

在固定管板换热器的设计中，常出现拉杆固定端选择不当的错误。设计时应充分考虑管束组装程序、管束的振动以及防冲挡板的结构及其固定方式等问题，然后做出正确选择。有如下几种情况供选择：（1）当换热器壳体直径较小，防冲挡板要求与壳体相焊，且要求管子采用明穿工艺时，拉杆固定端应设在远离壳程介质进口的另一端管板上；（2）当换热器壳体直径较大，防冲挡板要求与壳体相焊，但管束允许采用暗穿工艺时，拉杆固定端应设在靠近壳程介质进口一端的管板上；2/28/202385Qust——管壳式换热器设计第八十五页，共一百四十八页。

（3）当防冲挡板固定在管束上，或采用导流筒防冲结构时，拉杆的固定端应设在靠近壳程介质进口一端的管板上。（4）当换热器处于立式布置时，首先要考虑壳程的进料口位置以及(Ji)防冲挡板的安装方式。防冲挡板焊在筒体上，下部进料，则拉杆最好设于上管板.上部进料，则拉杆最好设于下管板，以便于折流板的安装。无论何种进料，防冲挡板焊在管束上，因不影响折流板的安装.一般情况下，为使其受力较好，常常设在上管板。2/28/202386Qust——管壳式换热器设计第八十六页，共一百四十八页。2.在如图1（a）所示的布(Bu)置中，向上脉动流动的介质与隔板自重向下两者间不平衡状态的作用，容易使隔板上下振动，磨损换热管。如改为图1（b）的结构，介质脉动流向与内件自重一致，可避免产生振动现象。2/28/202387Qust——管壳式换热器设计第八十七页，共一百四十八页。3、有的折流板的布置忽视了与介质的对应。（1）有的换热器折流板布置不当，使壳程介质经由短路从出口管流出，降低了传热效果。（2）折流板布置时一定要根据壳程介质的性质，而选择折流板的安装方式。（3）折流板间距的变动，不但影响壳程介质的流动和传热能力，还可能影响管板厚度。折流板间距的变化使换热管的支撑(Cheng)间距发生变化，进而影响管板的受力状况。2/28/202388Qust——管壳式换热器设计第八十八页，共一百四十八页。4.换热器膨胀节设置中的问题进行固定式换热器的设计计算，一般首先要判断是否需要设置膨胀节，这完全取决于在设计条件下换热器各元件的实际应力状况。首先，可以考虑是否调整某原件尺寸或改变连接方式，使之满足许用应力条件。如果经过综合考虑认为设置膨胀节更为可行或可靠，则可考虑设置膨胀节，以便设计出经济(Ji)、安全、合理的换热器。2/28/202389Qust——管壳式换热器设计第八十九页，共一百四十八页。

历史的一些资料中，受计算手段限(Xian)制，通过简单的计算求得圆筒或管子的轴向应力是否超过某一规定值来判断是否设置膨胀节，不合理。他们假定管板是绝对刚性的，管束中的每根管子都处于同样的拉、压状态，这显然与管板管束实际受力情况相差甚远。有些设计人员甚至更粗略地通过管、壳程的操作温度差，或是设计温度超过某一规定值，来判断是否需要设置膨胀节，这也是不对的，因为有时带来很大判断误差。操作温度和设计温度并不等同于金属温度，更不能代替管子和壳程圆筒之间的膨胀差。当管子和壳程圆筒之间材质不同时，这种误差会更大，原因是两者的线胀系数相差较大。所以当其他条件确定后，换热器是否设置膨胀节，只有通过对管板进行计算后才能下结论。2/28/202390Qust——管壳式换热器设计第九十页，共一百四十八页。

只有在壳程(Cheng)壳体或换热管的轴向载荷超载时才设置膨胀节。超载有以下几种情况：（1）换热管的轴向拉应力大于换热管材料在设计温度下的许用拉应力；（2）换热管的轴向压应力大于换热管材料在设计温度下的稳定许用压应力；（3）壳程壳体轴向拉应力大于壳程材料在设计温度下的许用拉应力；（4）壳程壳体轴向压应力大于壳程材料在设计温度下的稳定许用压应力；（5）换热管与管板连接接头的拉脱力大于许用拉脱力。2/28/202391Qust——管壳式换热器设计第九十一页，共一百四十八页。5.换热器支(Zhi)座中的问题卧式换热器在进行受力分析时，均简化为简支梁的力学模型。承受均匀分布力作用。F型鞍式支座S型鞍式支座2/28/202392Qust——管壳式换热器设计第九十二页，共一百四十八页。qLL/5qL/5qL/2L/2DEFORMATIONOFBEAMSDUETOBENDINGMx+402qL502qL-Mx-+-322qL-Mx++-合理布置(Zhi)支座2/28/202393第九十三页，共一百四十八页。鞍座的放置(Zhi)位置(Zhi)

容器放置于鞍座上，约束反力将集中作用于容器的局部器壁上，引起复杂且相当大的局部应力。1、鞍座中心线至圆筒体端部的距离A小0.2L。其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)，材料力学中外伸梁的理论。A=0.207L等强度。2、当鞍座邻近封头时，封头对支座处筒体有加强刚性的作用。因此，在满足A<0.2L时，尽量使

A<0.5Ri(Ri为筒体内半径)。2/28/202394Qust——管壳式换热器设计第九十四页，共一百四十八页。鞍座的选(Xuan)择搭配鞍式支座普遍采用双支座型式，而非多支座，（1）要求各支座严格在同一个水平面上；（2）地基的下沉不均匀。双鞍座式中的一个鞍座为固定支座，另一个为活动支座。2/28/202395Qust——管壳式换热器设计第九十五页，共一百四十八页。立式固定管板换热器

立式固定管板换热器选用裙式支座或支腿,会给下管箱的维护、检修造成很(Hen)大的不便。应尽量采用耳式支座并设置在壳程壳体上。立式固定管板换热器耳式支座的支承平面一般应高于设备的重心和膨胀节，这样可以提高设备的稳定性。同时改善膨胀节受力。2/28/202396Qust——管壳式换热器设计第九十六页，共一百四十八页。立式换热器设计中常出现支座形式选用不当(Dang)和支座位置设置不当(Dang)的问题。如图（a）和（b）所示。（a）所示的问题是选用了裙式支座形式，当下管板需要检查和修理时，需要用较大的起吊设备将管束吊起来后才能进行，大大增加了检修时间和费用。在此结构设计中，如果没有对下部管箱法兰考虑因换热器自重等所带来的附加载荷，则属错上加错。2/28/202397Qust——管壳式换热器设计第九十七页，共一百四十八页。（b）所示的问题是支座在膨胀节之下，而且支座位置偏低，致使膨胀节承受由换热器自重产(Chan)生的附加轴向力，并降低了设备的稳定性。合理的设计是膨胀节应该在支座的下方，在条件允许时，设备的重心应尽量使其位于支座支撑平面之下，以提高设备的稳定性。2/28/202398Qust——管壳式换热器设计第九十八页，共一百四十八页。立式固定管板换热器的拉杆，应在满足组装要求的前提下把固定端设置在上管板，而无论壳程介质的进口设置在上方还是下方。这时，拉杆处于最佳的受力状态。从结构设计的角度看，立式固定管板换热器的壳程介质宜上进下出流动。目的是避免脉动向上的介质与折流板向下的自重处于不平衡状态，使折流板上、下振动，加重换热管的磨(Mo)损。2/28/202399Qust——管壳式换热器设计第九十九页，共一百四十八页。

右图所示的立式换热器是通过两个托架挂在塔上的。上部托架承受换热器的整个重量，具有槽孔的下部托架水平地支撑着换热器，并保证垂直方(Fang)向的微量热膨胀。这种浮动式支承结构，既可以满足换热器垂直膨胀的需求，又可以减少对塔器的外部约束。2/28/2023100Qust——管壳式换热器设计第一百页，共一百四十八页。重叠式换热器需要注意问题(1)上层换热器的两个鞍式支座都应选择带长圆孔的滑动型支座，原因是上层换热器与下(Xia)层换热器有管法兰相连，管法兰相当于固定支座。2/28/2023101Qust——管壳式换热器设计第一百零一页，共一百四十八页。(2)下层换热器鞍式支座的地脚螺栓直径应考选择比正常推荐的直径大一档。因为目前国内关于卧式容器的载荷仅考虑长期载荷，没考虑短期载荷。对于重叠式换热器，风载荷是一种不容忽视的经常性的载荷。对于小直径带保温的三重叠式换热器，这一问题更不容忽视。在停车状态下，仅靠其自重往往不能平衡风载荷引起的弯矩。另外，最底层的两个鞍式支座中一个为活动型，该处螺母往往与底板之间有一定间隙，故当重叠式换热器因迎风面的载荷而有倾斜趋势时，实际上，仅有一个地脚螺栓受力。现(Xian)场填加垫板也可以解决这个问题。2/28/2023102Qust——管壳式换热器设计第一百零二页，共一百四十八页。（1）重叠式换热器之间的支座处应设置调整高度用的垫板。（2）支座底板至设备中心线的距离应比接管法兰密封面至设备中心线的距离至少小5mm。（3）必要时对下部换热器的支座和壳体进行校核，其载(Zai)荷除该换热器本身外，还应加上上部换热器的重量。（4）当重叠式换热器质量较大时，可增加一组支座。2/28/2023103Qust——管壳式换热器设计第一百零三页，共一百四十八页。

6.波纹管换热器设计中(Zhong)的问题在管壳式换热器的基础上，采用波纹管代替光管作为传热元件，可以有效提高传热效率。按波形可分为波节管（图a）、波纹管（图b）、缩放管（图c）。图a2/28/2023104Qust——管壳式换热器设计第一百零四页，共一百四十八页。

按流(Liu)体力学观点分析，在波峰处流(Liu)体速度降低，静压增加；在波谷处流(Liu)体速度增加，静压降低。这样流(Liu)体的流(Liu)动是在反复改变轴向压力梯度下行进，因而产生了剧烈的漩涡冲刷流(Liu)体的边界层，使边界层减薄，大大提高传热系数，从而达到强化传热的效果。波节管的热效率比光管的高2.5～4倍，使用压力小于等于2.5MPa，设计温度不大于350℃。波节管不适宜用于强腐蚀、高粒度（5mg/L）、易结焦结碳的介质。2/28/2023105Qust——管壳式换热器设计第一百零五页，共一百四十八页。

波纹管是由波节管改进而来，由于无波间(Jian)的直壁，波距缩短，采用波谷小圆弧与波峰大圆弧相切，没有褶皱，因此液流呈全湍流状态，对管壁具有全面冲洗作用，介质沉积可能性很小，不易结垢，所以传热性能优于波节管。波纹管由薄壁光滑管成形，管坯壁厚较薄，管子材料均为不锈钢，适用于液体与液体间无相变的换热过程。管壳程最大工作压力不超过4.0MPa，易产生振动磨蚀破坏。2/28/2023106Qust——管壳式换热器设计第一百零六页，共一百四十八页。对于波纹管式换热器，目前尚无规范指导（规定），而是根据GB151换热器标准按纯光管的办法进行计算，这是不正确的。GB151对管板的计算是把管板视为一块放在换热管支撑的弹性基础上的轴对称圆形开孔(Kong)平板，受均布载荷，并考虑了管孔(Kong)的均匀削弱作用。对于波纹管换热器中管板的设计计算，由于在结构上波纹管不同于光管，波纹管的柔度大于光管，而刚度小于光管，所以波纹管对管板的支撑作用就不同于光管对管板的支撑作用。如何处理该问题比较棘手。2/28/2023107Qust——管壳式换热器设计第一百零七页，共一百四十八页。

对工程中的波纹管换热器与相同工况(Kuang)、相同尺寸的光管换热器进行比较得出以下结论：（1）波纹管换热器管板厚度的确定，采用按光管计算管板厚度加上10mm的设计方法是不正确的，也是不安全的。（2）波纹换热器不用考虑温差补偿的这种看法是不准确的，设计时要从结构上防范因温差和管程压力联合作用的后果，它将造成换热器弯曲变形过大而失效。（3）波纹管换热器设计，要注意换热管的周向失稳和轴向失稳的问题，对换热管承受外压和内压的能力必须进行校核。2/28/2023108Qust——管壳式换热器设计第一百零八页，共一百四十八页。（4）设计波纹管换热器时，在结构设计上要注意两点：其一是折流板的间距，它的折流板间距一般要取比光管换热器的小，以提高换热器的轴向失稳能力；其二是折流板的厚度，它的折流板的厚度要比光管换热器的大。（5）对于能够引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的介质；管程或壳程为易燃、易爆或有毒的介质；壳体直径大于2000mm、压力大于2.0MPa的工况。上列三种情(Qing)况均不适宜选用波纹管换热器。2/28/2023109Qust——管壳式换热器设计第一百零九页，共一百四十八页。2023/2/28Qust——管壳(Ke)式换热器设计1108、固定管板换热器的压力试验中的问题（1）压力试验内容：a.换热管与管板接头的试压：换热器的失效及事故往往由于连接接头的泄漏所以通过连接接头的试压来保证接头的可靠性尤其重要。b.壳程试压；c.管程试压。（2）固定管板换热器的压力试验程序：a.壳程试压，同时检查了换热管与管板焊接接头和壳程的强度及致密性；b.壳程试压完毕后，装上管箱和头盖进行管程试压。

第一百一十页，共一百四十八页。（3）水(Shui)压试验压力值的确定根据水压试验压力计算公式：PT=1.25P[σ]/[σ]t，式中[σ]/[σ]t应取各受压元件（圆筒、封头、接管、法兰、膨胀节、管板、换热管及紧固件等）材料[σ]/[σ]t比值中最小者。用SW6-1998程序进行计算得出的水压试验压力值只考虑了筒体和封头材料的[σ]/[σ]t比值，缺乏对换热管和管板等材料[σ]/[σ]t的比值的考虑，因此，还需要设计者手工对水压试验的压力值进行检验。第一百一十一页，共一百四十八页。（4）管程压力高(Gao)于壳程压力时管接头的试压管程水压试验压力高于壳程水压试验压力时，仍然按照常规的选取规则对壳程的水压试验压力进行选取，却不增加氨渗漏试验，这是最常见的一个问题，也是个错误的操作方法。首先：计算壳程能够承受的最高的试验压力0.9φReL，以尽量提高壳程试验压力使其达到管程试验压力，但此时必须注意壳程其它受压元件是否也能承受在此试验压力下的强度及密封性能。第一百一十二页，共一百四十八页。用上述办法不能提(Ti)高到规定的管程试验压力时：若差距不大，可以考虑适当增加壳程壁厚；若仍然相差很远，则只能以壳程允许的最大试验压力试压。可在管程与壳程都根据各自的要求检验合格后，壳程再按HG20584-1998附录A《压力容器氨渗漏试验方法》中B法进行检漏。第一百一十三页，共一百四十八页。2023/2/28Qust——管壳式换热(Re)器设计1149、换热器受压失稳当量长度和最大无支撑跨距最大无支撑跨距指的是换热管没有被折流板、支持板、管板支撑的最大距离。与受压失稳当量长度是两个不同的概念，设计过程中容易被混淆。有的设计者将最大无支撑跨距当做受压失稳当量长度，也有的设计者不根据GB151-1999图32选取，直接将靠近管板处的测量值作为受压失稳当量长度，这是设计中的错误概念。由于在标准的换热器中，失稳当量长度的数值应当以换热管作为压杆，将换热管与管板之间的连接端点作为固定端，应当根据这一标准对换热管的失稳当量长度进行衡量，这样才能确保计算结果的准确性。可以通过折流板的适当调整，进而调整失稳当量长度。第一百一十四页，共一百四十八页。8、分程隔板开孔

换热器分程隔板上应设有小孔，这往往容易被忽视。留小孔有三种作用：泪孔作用，排净液体；平衡作用，平衡两腔(Qiang)的压力；排气作用，水压试验时排净气体。换热器管箱设有分程隔板时，管箱法兰受力复杂，为使密封可靠，可以考虑将管箱法兰压力等级提升一级。2/28/2023115Qust——管壳式换热器设计第一百一十五页，共一百四十八页。9、应注意管子与管板的强度焊与密封焊的区别。强度焊的结构特点(Dian)是，焊缝总高要大于等于3/2换热管壁厚并且要在管板上开坡口，当压力较高时还应增加换热管的外伸高度。图（a）为32X2.5的换热管与管板间密封焊，（B）为强度焊结构。2/28/2023116Qust——管壳式换热器设计第一百一十六页，共一百四十八页。以(Yi)前学员问题（1）(1)在设计压力容器当中最让我头疼的是：管法兰垫片的选择，有时候真不知道去选择哪个垫片。比如缠绕垫的填充带材料什么时候用石棉的，什么时候用柔性石墨、聚四氟乙烯的。内环材料什么时候用碳钢的。2/28/2023117Qust——管壳式换热器设计第一百一十七页，共一百四十八页。⑴垫片选择，主要考虑：压(Ya)力等级、耐腐蚀性、密封结构；⑵石棉的用于普通场合，柔性石墨是一种研究较晚的垫片，其特点：密封性好、弹性好、耐腐蚀、多用于气体密封，但价格较贵。聚四氟乙烯耐腐蚀性好，价格同柔性石墨差不多，但是有适用温度范围，查聚四氟乙烯的性质。2/28/2023118Qust——管壳式换热器设计第一百一十八页，共一百四十八页。⑶具体可以参阅如下文献：①过程设备设计，郑津洋主编，化学工业出版社，第三版，4.4.3密封装备设计相关内容，及表4-9与4-11，基本可以满足你(Ni)的要求。②国标：JB/74718-1992,JB/4719-1992,JB/4720-19922/28/2023119Qust——管壳式换热器设计第一百一十九页，共一百四十八页。2023/2/28Qust——管(Guan)壳式换热器设计120在管式换热器工艺设计中，管内流速一般控制在多大的范围内比较合适，这与介质的温差有没有关系?在管式换热器工艺设计中，蒸汽和水换热，一般水走管程，蒸汽走壳程，在蒸汽的冷凝过程中，三个阶段的K值取值有没有一个限定的范围，以您长期的经验积累，K的经验值大概有多大？以前学员问题（2）第一百二十页，共一百四十八页。高流速会得到高的传热系数，但是压降也会很高，同时会产生磨蚀；但是又需要保持足够高的流速，防止任何悬浮物沉淀、减少结垢。对于液体：管侧：过程流体：1-2m/s；水：1.5-2.5m/s；如果需要防垢则最大4m/s。壳程：0.3-1m/s；气体流速由工作压力与流体密度(Du)决定；真空：50-70m/s；大气压：10-30m/s；高压：5-10m/s；2023/2/28Qust——管壳式换热器设计121管程与壳程流速的选择第一百二十一页，共一百四十八页。应该查取相关的手册，如果想降低操作费用，在可允许范围内选取较小的K值，如为了降低设备费用，则选择较大的K值。推荐的K值范围详见中国石化集团上海工程有(You)限公司编写:《化工工艺设计手册》上册656页。2023/2/28Qust——管壳式换热器设计122K值的选取第一百二十二页，共一百四十八页。工程师在寻找最佳设计时，将要受到很多因素的制约。这些约束来自诸多不同方面，有些因素是不能改变的。目前人们都在忙碌的赶任务(Wu)，似乎忘记了优化设计。设计是一种富有创造性劳动，作为一名设计人员，在不断学习与总结经验的基础上，理解设计对象的特点（工艺与设备的）以及约束条件，交出一份精美的作品。

第二个问题：优化设计第一百二十三页，共一百四十八页。不能由设计者变通的因(Yin)素称为外部约束条件。

材料性能等自然规律；安全生产政府法令、法规；技术部门等标准规范等。

(1)外部约束条件是不能改变的因素第一百二十四页，共一百四十八页。一(Yi)些影响设计的因素则不是一成不变的，设计者根据具体情况可以去控制，在寻求最佳设计中努力去发挥其创造性才能，这些由设计者能在一定程度上控制的设计约束条件可称为内部约束条件。（2）内部约束条件是可变动的因素

内部约束条件设计方法材料选择结构方案成本时间安排第一百二十五页，共一百四十八页。（3）最佳设计(Ji)约束条件第一百二十六页，共一百四十八页。根据优化设计原则，设计工程师当接受(Shou)设计任务后应认真了解和分析设计条件及要求。

●设计任务书设计任务书称作设备规格书，必须是完整的准确的

●载荷条件内压载荷、外压载荷、静载荷、交变载荷等（4）设计任务书的下达及设计条件第一百二十七页，共一百四十八页。●温度恒温与变温—变温引起温度应力●工作介质工作介质是选择材料的依据，可分为：

腐蚀性介质、易燃介质与易爆介质。●操作条件(Jian)的选择设计应明确控制设计操作条件，分为正常工况和非正常工况，设计应符合最苛刻的条件。●主要工艺尺寸第一百二十八页，共一百四十八页。结构设计的具体实施往往不是设计者(Zhe)个人的事情，常受到设计者所在单位，乃至行业的习惯所左右。设计有赖于经验的积累，但是过去的经验需要结合时代的发展加以归纳和总结，而新的领域新的任务则是老的经验不能全部涵盖的。第一百二十九页，共一百四十八页。2006年3月30日，山东某生物化工厂一发酵罐发生失稳，直接经济损失80多(Duo)万元。该罐筒节长10m，壁厚12mm，容积135m3，设计压力0.4MPa，工作压力不足0.1MPa。发酵罐工艺流程为：首先高温灭菌，冷却，然后投料，再灭菌，最后出料冷却。发酵罐在空罐灭菌冷却过程中发生了失稳现象，筒节上有四五个波束，罐体发生倾斜。典型案例第一百三十页，共一百四十八页。设计时没有考虑全面危险工况，壁厚增加2mm，或者设置加强圈，或者设置负压安全阀都可避免事故的发(Fa)生。操作时没能严格按照规范进行。作为专业发酵罐的制造商应当不断积累经验，熟知产品使用中的危险工况，全面设计；作为用户应当全面介绍设备服役的工艺条件，做好设计条件交接结论和教训第一百三十一页，共一百四十八页。设计过程中的创造性部分(Fen)就是满足设计任务在目标要求的前提下提出可行的设计方案，以便进行分析、评价和选择。这时，设计者主要依靠自己的，并善于借鉴他人的以往设计经验。一个设计不可能是全新的，通常有许多先例可以参考，一个有经验的设计者能够得心应手的选择经过实践考验的方案，而不大可能也没有试图去做出一鸣惊人的全新设计。所谓最佳设计也是在一定条件下，相对其他方案能更好地满足工艺要求且较易实现的设计方案。

第三个问题：按照标准规范设计与工程设计的创新目前研究领域内的一些误区。第一百三十二页，共一百四十八页。设计中有时候碰到标准范围外的事情，例如：

目前超低温大型储罐的设计等，设计单位怎么办？双管板的一些计算与设计？超大型换(Huan)热器的设计与施工？等没有标准怎么办？第一百三十三页，共一百四十八页。2023/2/281341995年夏天，山东某纯碱厂一台直径36m高近20m壁厚25mm的倒锥台型盐水沉降槽在盛水试验时发生失稳，设备瞬间展(Zhan)成平板，巨大的落水将傍边750mm直径的管道拦腰冲断，两人当场下落不明。因无标准内的设计方法，设备的设计仅参考了一台同类型25m直径的设备，将壁厚按比例放大，建造时设备基础平整度又没有严格保证。因未带照相器材，没能留下影像，成为了永远的遗憾。第一百三十四页，共一百四十八页。2023/2/28135任何设计方法和公式都有其适用范围，当超出其适用范围后，应进行审慎的分析，方可决定采用与否，或者直接采用分析设计的方法。大型容器（无(Wu)论是否是压力容器）应当严格要求安装资质，并严格管理。教训第一百三十五页，共一百四十八页。国产首台超(Chao)大型管壳式换热器设计立式固定管板换热器，换热管采用6283根直径