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为何GB151不再要求“壳程、管束流通面积”≥接管截面积？

时间：2020-09-29 来源：卢梭说压力容器 浏览：

参考文献：李威, 张西存, 李晓光. 热交换器流通面积计算及其对结构设计的影响[J]. 石油化工设备, 2019, 48(5).

GB 151-1999《管壳式换热器》对流通面积提出的要求为，壳程和管束进、出口处流体流通面积应不小于进、出口接管截面积。
此规定可以解读为，介质以恒定的流量在管道与热交换器壳体各部位间流通，当经过热交换器壳程和管束进、出口区域时，只要保证此处流通面积不小于其在管线内的流通面积，即可使介质在此区域的传输过程中流速不会急剧增大，进而起到控制介质压降和降低管束振动风险的作用。这是根据经验对工程实际做出的简单量化，既可使设计人员在工作中有据可依，又能达到减小风险的目的，是符合工程实际的。
但是，近年来随着石油化工装置处理规模的扩大，大直径进、出口接管的热交换器结构时常出现。按照GB 151-1999要求设计热交换器时，满足流通面积要求需要大量减少换热管的布置数量，要保证换热面积需求则需加长换热管长度，导致热交换器壳体设计长度增加，造成设计出来的热交换器结构不够紧凑，经济性也差，因此这种单纯比较流通面积大小的做法已逐渐不合时宜。
GB/T 151-2014《热交换器》中对流通面积大小的判别要求作了改进，主要参照TEMA RCB 4.62修改为，壳体进口或者出口区域面积AS和管束进口或者出口区域面积At应使ρv2的数值不超过5950kg/(ms2)。
此规定可以解读为，一种对介质流经壳体和管束进、出口时产生的动压的判定。这种判定方式是热交换器结构设计的一项重大进步，改变了以往关于流通面积校核过于保守的设计方法，对管束振动风险的控制更有针对性，量化的数据也更精确。在进行热交换器结构设计时，可以更自由地根据工艺需求对换热管布置进行调整，当热交换器因布管过多而导致流通面积减小时，只要保证介质通过时的ρv2值能够满足标准规范的要求即可。
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