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美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)分析與討論

文檔作者：陳紅生應(yīng)秉斌巢孟科李煜文檔來(lái)源：上海核工程研究設(shè)計(jì)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年09月21日
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美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》分析與討論
陳紅生。應(yīng)秉斌，巢孟科，李煜
(上海核工程研究設(shè)計(jì)院，上海200233)
摘要：介紹了美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)(HEI)《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》的主要內(nèi)容，對(duì)比其與GB 151和TEMA
換熱器標(biāo)準(zhǔn)的差異，并討論了采用該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核電廠換熱器設(shè)計(jì)需注意的事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)；電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)；核電廠
中圖分類號(hào)：TE965；T一651 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1001—4837(2011)10—0027—06
doi：10．3969／j．issn．1001—4837．201 1．10．005
Analysis and Discussion of Heat Exchange Institute Standards
for Power Plant Heat Exchangers
CHEN Hong—sheng，YING Bing—bin，CHAO M eng—ke，LI Yu
(Shanghai Nuclear Engineering Research&amp;amp; Design Institute，Shanghai 200233，China)
Abstract：The detail requirements of Heat Exchange Institute(HEI)Standards for Power Plant Heat Ex—
change~ (PPHX)were introduced and discussed in order that more designer would pay attention to the
standard．The similarities and differences between PPHX， rEMA and GB 151 were compared．Moreover，
some items to be noticed in PPHX were pointed out in nuclear power plant heat exchanger design ．
●
Key words：Heat Exchange Institute；power plant heat exchangem；nuclear power plant
0 引言
美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)(HEI)成立于1933年，是知
名的換熱和真空設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)組織，目前共發(fā)
布7份標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1?！峨姀S換熱器標(biāo)準(zhǔn)》
(PPHX)¨ 是其中之一，我國(guó)引進(jìn)的三門和海陽(yáng)
AP1000核電項(xiàng)目的一些換熱器就是采用該標(biāo)準(zhǔn)
進(jìn)行設(shè)計(jì)的。《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》反映了當(dāng)前工
程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、采購(gòu)要求以及制造經(jīng)驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)
定電廠換熱器重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，得到各國(guó)電力行
業(yè)包括核電行業(yè)的普遍重視和應(yīng)用。最新修訂的
第4版代表了換熱設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)的最新成果，文中
將對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹和對(duì)比分析。
表1 美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)名稱 版本
《封閉給水加熱器》 第8版，2009
《蒸汽表面冷凝器》 第1O版，2006
《液環(huán)真空泵性能標(biāo)準(zhǔn)》 第4版，2011
《蒸汽噴射真空系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》 第6版，2007
《盤式除氧器的典型標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格》 第8版，2008
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》 第4版，2004
《直接接觸氣壓和低級(jí)冷凝器標(biāo)準(zhǔn)》 第8版，2010
1 標(biāo)準(zhǔn)范圍、目的
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》適用于核電廠中換熱管
27
美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》分析與討論
為光管和翅片管的管殼式換熱器。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了核
電廠換熱器在熱工、水力和機(jī)械設(shè)計(jì)方面的要求，
并強(qiáng)調(diào)在遵循本標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)還應(yīng)該符合相應(yīng)設(shè)計(jì)
規(guī)范的要求，比如ASME第Ⅲ卷 和Ⅷ卷 。
核電廠管殼式換熱器介質(zhì)、運(yùn)行工況等和石
化行業(yè)換熱器差別較大。首先是介質(zhì)單一，核電
廠管殼式換熱器管、殼側(cè)的介質(zhì)主要是水(海水)
或水蒸氣，雖然核電廠一回路冷卻劑會(huì)加入控制
反應(yīng)性的5％硼酸，但這無(wú)法與石化行業(yè)復(fù)雜工
質(zhì)相比。其次，核電廠有大量換熱器運(yùn)行在25
MPa，350 oC以下，運(yùn)行工況復(fù)雜。《電廠換熱器
標(biāo)準(zhǔn)》針對(duì)核電廠換熱器的上述特點(diǎn)，總結(jié)并給
出了相應(yīng)的規(guī)定。
2 標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)定義
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》給出本標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)的定義，
包括清潔系數(shù)、污垢熱阻等。清潔系數(shù)、換熱器趨
近溫度和設(shè)計(jì)點(diǎn)是此標(biāo)準(zhǔn)特有的概念(見(jiàn)表2)。
清潔系數(shù)和運(yùn)行后某一時(shí)刻的污垢熱阻有關(guān)，指
換熱器運(yùn)行后某一時(shí)刻總傳熱系數(shù)與換熱器完全
清潔時(shí)傳熱系數(shù)的比值。換熱器趨近溫度是指熱
流體出口溫度和冷流體進(jìn)口溫度差。其他定義如
設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、壓力降等和TEMA_4 J，GB
151[ 相同。
表2 電廠換熱器術(shù)語(yǔ)定義
術(shù)語(yǔ) 定義
清潔系數(shù) 換熱器運(yùn)行后某一時(shí)刻總傳熱系數(shù)與換熱
器完全清潔時(shí)傳熱系數(shù)的比值
換熱器 熱流體出口溫度和冷流體進(jìn)口溫度差
趨近溫度
設(shè)計(jì)點(diǎn) 換熱器需要滿足的一系列設(shè)計(jì)工況的組合
3 換熱器性能
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了換熱器性能要求，
并討論了和性能密切相關(guān)的諸方面。換熱器應(yīng)滿
足采購(gòu)方確定的設(shè)計(jì)要求，即設(shè)計(jì)要求中給出的
一系列設(shè)計(jì)工況均要滿足。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采購(gòu)方應(yīng)提
供的設(shè)計(jì)參數(shù)，如換熱器類型、換熱量、空間限制、
28
清潔系數(shù)、管殼側(cè)工藝參數(shù)、過(guò)載或異常工況的參
數(shù)。這些參數(shù)在附錄F中以表格的形式給出，使
用這些數(shù)據(jù)可以采用HTRI等設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行熱工
計(jì)算。以下對(duì)性能密切相關(guān)的幾方面進(jìn)行說(shuō)明。
3．1 污垢熱阻和清潔系數(shù)
污垢熱阻和換熱器的性能密切相關(guān)。換熱器
采購(gòu)方有責(zé)任確定換熱器的污垢熱阻或清潔系
數(shù)。正確的污垢熱阻和污垢產(chǎn)物有助于設(shè)計(jì)人員
設(shè)計(jì)滿足工藝要求的換熱器，并確定合適材料以
避免侵蝕、應(yīng)力腐蝕等。
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》討論了污垢熱阻產(chǎn)生的
原因以及減少污垢的措施。產(chǎn)生污垢熱阻的原因
很多，核電廠換熱器常見(jiàn)污垢主要有5類，如表3
所示。
表3 電廠換熱器常見(jiàn)污垢
污垢種類 成因
腐蝕 通常以氧化層的形式發(fā)生，常見(jiàn)于碳鋼
換熱管
通常是鹽的結(jié)晶，特別是水中的礦物質(zhì)
結(jié)晶 超過(guò)溶解度后在換熱管表面形成的碳
酸鈣化合物
固體 通常是泥沙、懸浮顆粒、腐蝕顆粒等
有機(jī)生物 有機(jī)生物附著在換熱管上，如藻類和貝
類，能夠減少傳熱速率并堵塞換熱管
碳?xì)浠衔?高溫下的碳?xì)浠衔飼?huì)在換熱管上形
沉積 成碳化物的外殼
大多數(shù)情況下，定期清洗可以顯著地減少污
垢。清洗方法主要有物理清洗和化學(xué)清洗，不同
的清洗方法適用于不同的場(chǎng)合 J。例如，可采用
清洗球、清洗刷等進(jìn)行機(jī)械方式清洗；高壓水沖洗
可以沖掉松動(dòng)的顆粒；熱沖擊可以使礦物沉積破
裂并去除。在管側(cè)和殼側(cè)添加化學(xué)清洗劑可以加
速污垢的脫落和去除。
一般提高含污垢較多的流體流速可以避免顆
粒狀污垢在停滯區(qū)沉積，應(yīng)避免管側(cè)流速小于0．6
m／s，最好應(yīng)高于0．9 m／s。同樣也應(yīng)避免過(guò)低的
殼側(cè)流速。
如果采購(gòu)方給出的是清潔系數(shù)，換熱器運(yùn)行
后某一時(shí)刻總傳熱系數(shù)應(yīng)為完全清潔狀態(tài)下的初
始總傳熱系數(shù)乘以清潔系數(shù)。圖1示出污垢熱
第28卷第l0期 壓 力 容 器 總第227期
阻、清潔系數(shù)和總傳熱系數(shù)的關(guān)系 。換熱器剛
投入運(yùn)行時(shí)的污垢最小，如果在此時(shí)進(jìn)行性能試
驗(yàn)，將會(huì)得到初始總換熱系數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)換熱器
性能惡化的情況，通過(guò)對(duì)比換熱系數(shù)，即可得出污
垢熱阻數(shù)值。這有助于確定合適的換熱器清洗周
期。
垛
燼
逛
污垢熱阻，hr—ft2-~F／Btu
圖1 污垢熱阻和清潔系數(shù)與總傳熱系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
3．2 換熱器趨近溫度
換熱器趨近溫度是指熱流體出口溫度和冷流
體進(jìn)口溫度之差。采購(gòu)方通過(guò)規(guī)定設(shè)計(jì)工況來(lái)指
定換熱器趨近溫度。一般隨著換熱器趨近溫度的
降低，換熱器所需的換熱能力升高。所選擇的趨
近溫度會(huì)影響冷熱流體溫度，也會(huì)影響核電廠的
運(yùn)行成本。因此，確定趨近溫度時(shí)應(yīng)綜合考慮換
熱器制造和運(yùn)行成本。
換熱器采用多程結(jié)構(gòu)時(shí) 應(yīng)避免換熱器在熱
不穩(wěn)定區(qū)操作，即入口參數(shù)的微小改變不會(huì)導(dǎo)致
對(duì)數(shù)平均溫差校正因數(shù)的較大波動(dòng)。此處規(guī)定和
TEMA T一3．2多程流動(dòng)校正相同。
3．3 換熱管內(nèi)流速
流體流速的選擇，對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行維
護(hù)均有重大影響。高流速可以降低結(jié)垢、減小熱
阻、增大傳熱系數(shù)，進(jìn)而可以降低設(shè)備制造成本。
但是，過(guò)高的流速會(huì)顯著增大壓力降和沖刷腐蝕，
提高運(yùn)行成本?！峨姀S換熱器標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定設(shè)計(jì)點(diǎn)
各工況下不同材質(zhì)換熱管管內(nèi)流速不應(yīng)超過(guò)表4
中的流速，這些流速限制適用于鍋爐給水。
表4 最大換熱管內(nèi)流速
換熱管材料 流速／m·s
不銹鋼、鎳基合金、鈦 3．0
銅鎳合金 2．7
銅、鋁銅合金 2．6
碳鋼 2．4
部分文獻(xiàn)中常用管內(nèi)流速為0．8—2 rn／s[ ；
TEMA RCB一4．63規(guī)定管側(cè)介質(zhì)為液體時(shí)，介質(zhì)
的p 不超過(guò)8928 kg／(m ·s )，P為密度(kg／
rn )， 為介質(zhì)線速度(m／s)，如果介質(zhì)為水， 不
超過(guò)3 m／s。上述文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)并未區(qū)分換熱管為
不同材料的情況，《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》區(qū)分不同材
料給出允許最大管內(nèi)流速對(duì)設(shè)計(jì)有很強(qiáng)的指導(dǎo)意
義。一般而言，隨著殼側(cè)或管側(cè)速度的增加，換熱
面積和污垢沉積的可能性將減小。
3．4 壓力降
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》指出殼程和管程的允許
壓降應(yīng)由采購(gòu)方確定。允許壓降較高，設(shè)計(jì)者可
以采用較小的折流板間距。這不但可以減4、換熱
管無(wú)支撐長(zhǎng)度降低換熱管振動(dòng)的可能性，還可提
高殼側(cè)流速和換熱系數(shù)。
管程壓力損失有換熱管內(nèi)損失、管箱接管進(jìn)
口、出口損失和換熱管人口、出口及回彎處損失組
成?！峨姀S換熱器標(biāo)準(zhǔn)》給出的管側(cè)壓力損失計(jì)
算方法適用于光管、雷諾數(shù)≥3000且無(wú)相變的情
況。
對(duì)于更詳細(xì)的殼程、管程壓力降的計(jì)算方法
在很多換熱器設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)中均有闡述 卜 。
3．5 接管尺寸和流通面積
標(biāo)準(zhǔn)推薦接管尺寸的選取應(yīng)能保證設(shè)計(jì)工況
下不要超過(guò)表5所列的數(shù)值。進(jìn)入接管的流體應(yīng)
是均勻分布的，避免管道上游節(jié)流器、彎頭、閥門
等引起的局部高流速區(qū)損傷換熱器內(nèi)件。
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》未具體規(guī)定設(shè)置防沖擋
板的條件，只是說(shuō)明這取決于換熱器設(shè)計(jì)、介質(zhì)進(jìn)
口速度以及介質(zhì)特性，并強(qiáng)調(diào)腐蝕性介質(zhì)必須設(shè)
定防沖擋板。
殼程和管束進(jìn)出口的流通面積應(yīng)不小于接管
截面積?！峨姀S換熱器標(biāo)準(zhǔn)》流通面積的計(jì)算和
TEMA，GB 151雖然表述不同，實(shí)質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別。
29
美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》分析與討論
表5 接管尺寸標(biāo)準(zhǔn)
接管內(nèi) 最大值
PPHX TEMA GB 151【 ]
流體介質(zhì)
管側(cè)接管 殼側(cè)接管 管側(cè) 殼側(cè) 管側(cè)、殼側(cè)
進(jìn)口 出口 進(jìn)口 出口 進(jìn)口 進(jìn)、出口 進(jìn)、出口
過(guò)冷液體 9227 9227 5953 5953
8929 5953 5950
進(jìn)飽和點(diǎn)液體 1488 373 1488 373 (未區(qū)分介質(zhì)) (未區(qū)分介質(zhì)) (未區(qū)分介質(zhì))
氣體、干蒸汽 2976 2976 2976 2976
注：C為質(zhì)量流量，kg／(s·m )；p為密度，kg／m 。當(dāng)介質(zhì)中存在液滴、氣泡或異物時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮比表中所列值更低的數(shù)值。
4 換熱器材料
換熱器承壓件和支撐的材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范
書中指定的規(guī)范要求。采購(gòu)方有責(zé)任根據(jù)使用環(huán)
境確定適當(dāng)?shù)牟牧?，使材料能承受?guī)定的輻射劑
量、避免沖刷腐蝕以及應(yīng)力腐蝕等情況。
還應(yīng)特別注意，ASME第Ⅷ卷 允許的有些
材料，在ASME第Ⅲ 卷 中并不允許采用。
ASME第Ⅲ卷ND中允許的材料在NC，NB中不
允許使用。而且，不同規(guī)范所需的試驗(yàn)和檢查也
不同，例如考核材料沖擊韌性的沖擊試驗(yàn)等。奧
氏體不銹鋼材料廣泛應(yīng)用于核電廠中，應(yīng)特別注
意避免奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕，一般不允許采
用可導(dǎo)致奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的鹵化物。
5 機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)，《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》首
先強(qiáng)調(diào)換熱器的設(shè)計(jì)、制造應(yīng)符合采購(gòu)方指定規(guī)
范的要求，并對(duì)腐蝕裕量、換熱管、管板、管束等內(nèi)
容進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。
5．1 腐蝕裕量
采購(gòu)方應(yīng)指定腐蝕裕量，所有與腐蝕性介質(zhì)
接觸的承壓零件應(yīng)考慮腐蝕裕量。3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于
腐蝕余量的規(guī)定對(duì)比如表6所示。
表6 腐蝕裕量
項(xiàng)目 PPHX TEMA GB l51
法蘭面、浮頭背環(huán)、內(nèi)部螺栓、換熱管 不考慮腐蝕裕量 不考慮腐蝕裕量 不考慮腐蝕裕量
拉桿、定距管折流板等非受壓元件 未規(guī)定 不考慮腐蝕裕量 不考慮腐蝕裕量
容器法蘭、接管法蘭內(nèi)直徑 未規(guī)定 考慮 考慮
管板或平蓋上開(kāi)槽時(shí)，高出隔板槽 考慮作為腐蝕裕量 未規(guī)定 考慮作為腐蝕裕量，腐蝕裕量大于
底部的金屬 槽深時(shí)加上兩者的差
對(duì)于腐蝕余量，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)按照設(shè)計(jì)標(biāo)
準(zhǔn)要求。并應(yīng)注意，由于固定管板換熱器的管板、
殼體、管束三者固定相連，任一者尺寸的改變會(huì)影
響到其余二件的應(yīng)力。ASME第Ⅷ卷規(guī)定對(duì)各元
件要按已腐蝕和未腐蝕兩種情況進(jìn)行計(jì)算，GB
151對(duì)此的規(guī)定則是含糊的 。因此，標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)
定的情況，可以由設(shè)計(jì)人員從偏保守的角度考慮
確定。
5．2 換熱管
換熱管壽命受介質(zhì)、操作溫度、介質(zhì)流速等因
30
素的影響，設(shè)計(jì)中應(yīng)予以考慮。換熱管最小壁厚
與換熱管外徑、材料、設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的
對(duì)比情況如表7，8所示。
5．3 管板
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》并未給出管板的計(jì)算方
法，但指出管板是換熱器設(shè)計(jì)中最復(fù)雜的部件，受
到管殼側(cè)壓力、法蘭螺栓載荷、墊片載荷、溫差應(yīng)
力等載荷的影響。《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)管孔直
徑、孔橋?qū)挾鹊囊?guī)定直接采用TEMA的規(guī)定，所
以和GB 151差別也不大。
第28卷第l0期 壓 力 容 器 總第227期
表7 換熱管厚度
項(xiàng)目 換熱管厚度／ram
給出了不同材料換熱管的最小壁厚。例如奧氏體不銹鋼直管：
PPHX 22 BWG U形管彎管前最小厚度計(jì)算方法相同
，0．71 mm；U形管：20 BWG，0．89 mm；碳鋼1．27 mm
f=t (1 do)
給出不同材料不同外徑的最小厚度。如外徑15．9 mm：碳鋼管 t為彎管前所需最小厚度
，TEMA mm
18 BWG，1．24 mm；不銹鋼管20 BWG，0．89 mm t 為直管段所需的最小厚度
，
m m
d。為換熱管外徑，mm
GB 151 未規(guī)定最小厚度，給出常用規(guī)格和尺寸。例如 ，外徑 ≥14～3O R為彎管段彎曲半徑
mm：碳鋼2～2．5 mm；不銹鋼1—2 mm
表8 換熱管中心距
項(xiàng)目 換熱管中心距
PPHX 換熱管中心距不小于換熱管外徑的1．25倍。如果管孔需要加工坡口，可以適當(dāng)增大換熱管中心距
換熱管中心距不小于換熱管外徑的1．25倍。當(dāng)需要機(jī)械清洗時(shí)，凈空距離應(yīng)不小于：R級(jí)6．g mm；B級(jí)
TEMA
4．8 mm(殼體直徑不大于305 mm)，6．4 mm(殼體直徑大于305 mm)
換熱管中心距不小于換熱管外徑的1．25倍。并以表格形式給出常用的換熱管中心距，與換熱管外徑的
GB 15l
比值在1．26—1．35之間。機(jī)械清洗時(shí)采用正方形排列，凈空距離不宜小于6 mm
當(dāng)可拆卸的管束采用法蘭／管板／法蘭的固定
型式時(shí)，推薦采用管側(cè)、殼側(cè)能夠單獨(dú)拆卸的結(jié)
構(gòu)，管、殼側(cè)可以互不影響。這種結(jié)構(gòu)允許對(duì)管、
殼側(cè)分別進(jìn)行檢修。如管、殼側(cè)壓力差別較大，允
許管側(cè)和殼側(cè)采用不同厚度的法蘭，節(jié)省設(shè)備成
本，而且有利于提高密封性能。此種結(jié)構(gòu)在秦山
核電廠等項(xiàng)目中均有應(yīng)用。
如碳鋼管板與換熱管的連接僅采用脹接連
接，其管板金屬溫度應(yīng)符合表9的要求，超出表9
溫度范圍的接頭應(yīng)采用焊接連接方式。
表9 碳鋼管板換熱管脹接接頭的最大推薦溫度
換熱管材料 ASME規(guī)范P值 合金分類 接頭溫度／℃
奧氏體不銹鋼 8 所有 260
鎳銅合金70—30 42 4OO 288
鎳鉻鐵合金 43 600 260
Admirality TYPE 32 443，444，445 177
鋁黃銅合金 687 177
銅鎳合金90一l0 34 706 2O4
銅鎳合金80—2O 34 710 232
銅鎳合金70—3O 34 715 260
鈦 51，52 所有 2O4
碳鋼 l 所有 343
31
美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》分析與討論
5．4 折流板和支撐板
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)折流板和支撐板的管
孔直徑、厚度、最大無(wú)支撐跨距的要求都嚴(yán)于TE—
MA和GB 151。
5．5 管束振動(dòng)分析
管殼式換熱器當(dāng)殼程流體橫向流過(guò)管束時(shí)，
流體誘發(fā)振動(dòng)主要有卡門漩渦、紊流抖動(dòng)、流體彈
性不穩(wěn)定。
《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)此處理得比較簡(jiǎn)單，僅
考慮了流體彈性不穩(wěn)定。當(dāng)管束實(shí)際橫流速度小
于管束臨界橫流速度時(shí)，管束不會(huì)發(fā)生流體誘導(dǎo)
振動(dòng)。管束換熱管中存在軸向應(yīng)力時(shí)，對(duì)固有頻
率進(jìn)行修正。
TEMA和GB 151對(duì)此管束振動(dòng)分析更加全
面，除流體彈性不穩(wěn)定外，還考慮了卡門漩渦、紊
流抖動(dòng)等引起的振動(dòng)。分析計(jì)算的方法、公式等
也更為全面。同時(shí)必須指出，國(guó)內(nèi)學(xué)者深入研究
了TEMA標(biāo)準(zhǔn)流體誘導(dǎo)振動(dòng)分析中多跨直管管
子固有頻率、u形管固有頻率、對(duì)數(shù)衰減率等方
面，并指出需要注意的問(wèn)題L1 “]。文獻(xiàn)[12]詳
細(xì)說(shuō)明了GB 151非等跨直管固有頻率的計(jì)算，并
給出簡(jiǎn)便計(jì)算方法。
6 其他內(nèi)容
除上述內(nèi)容外，《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》還規(guī)定了
超壓保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)安裝、檢查維護(hù)等方面。標(biāo)準(zhǔn)的
14項(xiàng)附錄包含傳熱計(jì)算、外形尺寸允差等內(nèi)容，
在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中具有較大的參考意義。
7 結(jié)語(yǔ)
(1)美國(guó)換熱器協(xié)會(huì)發(fā)布的《電廠換熱器標(biāo)
準(zhǔn)》反映了當(dāng)前工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)要求以及制造經(jīng)
驗(yàn)，并規(guī)定電廠換熱器重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，得到各國(guó)
電力行業(yè)的普遍重視和應(yīng)用；
(2)該標(biāo)準(zhǔn)可以看作是電廠換熱器的設(shè)計(jì)規(guī)
范書，包含了性能、材料、設(shè)計(jì)、制造等方面要求，
使用范圍僅限電廠管殼式換熱器；
(3)《電廠換熱器標(biāo)準(zhǔn)》部分規(guī)定對(duì)換熱器設(shè)
32
計(jì)有很大參考意義，如最大換熱管內(nèi)流速、材料選
擇、脹接接頭最大允許溫度等。《電廠換熱器標(biāo)
準(zhǔn)》可以作為TEMA，GB 151通用換熱器設(shè)計(jì)制
造標(biāo)準(zhǔn)的完善和補(bǔ)充；
(4)該標(biāo)準(zhǔn)在流體誘導(dǎo)振動(dòng)分析、強(qiáng)度計(jì)算
方面不夠深入，還需參考其他標(biāo)準(zhǔn)。
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收稿日期：2011—09—19 修稿日期：2011—10—04
作者簡(jiǎn)介：陳紅生(1977一)，男，工程師，主要從事核電廠
換熱器等核電設(shè)備設(shè)計(jì)工作，通信地址：200233上海市徐
匯區(qū)虹漕路29號(hào)上海核工程研究設(shè)計(jì)院，E—mail：
chenhs@ snerdi．con．en。

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