基于規則設計的多管程局部布管浮頭式換熱器結構調整

亓立鋒

（中海油石化工程有限公司，濟南 250101）

煉油項目中常用的浮頭式換熱器，有時為滿足工藝要求，換熱管需采用局部布管方式。在設計計算過程中，如果換熱器管板周邊不布管區較大，出現系數ρt超出標準范圍的情況。此時如果利用常規計算軟件設計時，軟件會提示系數不在標準范圍 內[1-2]。

1 浮頭式換熱器管板計算公式

GB/T 151—2014[2]給出了浮頭式換熱器管板的計算公式：

表7-15[2]浮頭式、填料函式熱交換器管板計算表，給出了計算多管程管板所需要的各個系數的公式：

管板布管區面積 At；

三角形排列At= 0.866nS2+Ad；

正方形排列 At= nS2+Ad；

布管區內開孔后面積 A1= At- nπd2/4；

系數 β = na /Al；

ρt= Dt/ DG；

C 查圖7-10 ，GWE查圖7-11。

通過查詢圖7-10、7-11，曲線1/ρt最大值為1.5；根據以上公式可以推導：如果希望ρt在標準范圍內，需要調整Dt值（對于公稱直徑為定值的設備， DG可視為定值）。如果調整Dt值，需要調整At值。At值可以通過調整換熱器布管結構進行調整。

2 實例分析

某煉油乙烯項目，需要設計一臺直徑為900 mm浮頭式換熱器，換熱管排列方式為轉角正方形排列，換熱管規格為φ25 mm×2.5 mm。根據工藝條件，此設備換熱管只在支持板重疊區域進行布管，換熱管數量僅為302 根。此要求導致換熱管數過少，不布管區域太大。如果采用標準布管方式將導致無法采用常規設計方法設計，只能采用分析設計方法。換熱器管板布管圖如圖1 所示。

根據GB/T 151—2014 中6.3.1.2 C 條規定：外徑為25 mm 的換熱管采用轉角正方形排列時，其分程隔板槽兩側相鄰管中心距Sn可取32 mm×32 mm 正方形的對角線長。按標準規定的Sn值進行布管后進行管板計算，軟件出現如下提示：