摘要：换热器的结构取决于换热介质的属性和换热器的工作条件。运用双管双板结构对换热器进行设计时，需要考虑加工难易程度和产品质量能否达到使用标准。本文从双管双板换热器的设计内容和加工过程以及难点分析等方面对其进行了简单探讨，主要解决了胀接和板管的制造两方面的问题。
关键词：双管双板结构；换热器；设计；胀接
引言
当环境中的两种介质条件比较严苛，若产生泄露会造成装置的腐蚀或爆炸，那么在这种情况中一般选用双管双板结构的换热器。该设备的主要功能不是防止泄露，而是要避免壳程中泄露出的流体进入到管程中，也就是通过双管双板结构将壳程与管程中的介质完全隔离。在双管双板结构换热器的设计与制造过程中，其结构非常复杂，同时制造的流程也比较困难，强度胀接与管板加工是其中的主要重点和难点，因此在设计和制造过程中应该严格地控制换热器内部的管板与胀接。
一、双管双板结构换热器的设计内容
双管双板换热器在加工时一般对单个部分分开制造，再进行整合组装。其双管双板结构的设计主要分为以下几点：
（一）对双管双板换热器的工作参数进行设计
其参数的主要内容有以下几点：
1.工作压力在壳部位为0.7MPa，在管部位为0.61MPa。
2.工作温度壳部位和管部位分别是-15摄氏度（进）、-6.1摄氏度（出）和28摄氏度（进）、-10摄氏度（出）。
3.换热管的规格为Φ19×2.11×3560（单位：mm）。
4.换热管为倒正三角形排列，换热面积为283平方毫米。
5.换热管中心距为24。
（二）换热器简图
换热管的结构简图如下（图一）所示：
（三）结构简介
双管双板换热器组成本有：壳体、管板、管箱、换热管和螺柱等连接结构四部分。侧管板与壳体采用焊接模式，与换热管采用胀接，管和壳又形成两腔。一共有四个腔室。
（四）选定用材
考虑其工作环境和工作要求，结合不同的换热介质的属性。对于换热器采用不同制造材料。为了使其胀接强度符合要求，锻件级别需要达到3级以上，换热管的硬度、管板的硬度差别不大，一般要达到HB20-30。
（五）结构设计
对双管双板换热器的结构进行设计时，主要从以下三个方面进行：
1.布管结构合理：对于转正三角形在孔桥宽度为4.7时，胀接十分困难，当宽度更小时，会严重影响换热管的胀接，所以需要合理的对布管间距机型严格把控，一般布管间距为25mm时可以满足胀接要求，并且不影响换热面积。
2.调整壳程侧管板与管程侧管板的间距：两块管板的工作条件不同，会产生不同的形变和位移，所以需要调整管板的间距避免这些不同的变化引发的介质泄漏。还需要满足气密性实验所需要的空间，一般两块管板的间距为100mm左右。
3.调整两管板的结构：一般有连接式和分离式两种，在上方设置排气孔，在下方设置排液孔，并需要满足换热器积液的密封性。
（六）数据计算
在设计时，主要需要对侧管板的强度进行计算，壳程侧管板的厚度一般为50mm左右，工作温度一般为50摄氏度左右，管程侧管板的厚度一般为40mm左右，工作温度为55摄氏度左右。
（七）设计胀接开槽尺寸
胀接的合格率决定着双管双板换热器的合格率，所以对胀接的开槽尺寸要严格设计：一般开槽宽度为7-8mm，开槽深度为0.5mm，开槽尺寸链为14-7-7.5-14mm。
二、双管双板结构换热器的胀接工艺限定
在对设计进行实现时，对内管板胀接要严格控制，一般采用500M液压机进行胀接，主要经过以下六点实现胀接合格率100%的实现：
（一）制作模拟管板，进行模拟实验。
（二）配合管板、换热管的尺寸采购相应的液压装置。
（三）选定胀接参数值，一般根据经验设定较低的参数值，在一步步升高，避免对接口有所损坏。
（四）进行水压试验，液压胀接完成后，有液体泄漏试验检测胀接的气密性，一般采用氨泄漏试验，根据实验结果增大或减小胀接数值。
（五）多次重复3步骤和4步骤的内容，确定胀接参数值。在胀接过程中发现，直径过小、管壁过厚的换热管胀接难度较大。
三、双管双板换热器的制造要点
双管双板换热器的制造要点分为以下七点：
（一）内管板、外管板的加工：对管板的加工数值要精确，开槽、开孔的精度影响胀接的质量，换热管的硬度较高，一旦开槽、开孔尺寸变化，很难从换热管上进行调整，只能将板管报废；两块板管的开槽开孔一致，即需要保证他們的同心度和垂直度。
（二）折流板的加工：折流板要和管孔相互配合，使换热管顺利通过管孔，这就需要保证折流板孔和管板孔的同心度，一般公差需要增加0.3mm。
（三）内管板、外管板的预装
将管板进行清洁后按照产品要求重叠固定，检查其光控同心度，开槽的垂直度然后做好标记。
（四）管束组装
首先从内管板开始，将折流板、拉杆放置完成后，将其与外管板固定，然后将换热管通过管孔。当遇到穿管不顺畅时，不能采用剧烈的物理手段进行穿管，防止换热管和管孔被破坏，应当轻轻摇晃。
（五）内管板胀接
内管办的胀接质量直接决定了换热器的质量，同时也是所有工序最为复杂的一步。首先需要对胀接参数进行确定，参数的确定方式在上文中有所提及，参数确定后对换热管和内管板实行胀接。要精确得出换热管与接口的距离，相应的用挡环定位。胀接过程分多部进行，先按参数值进行胀接，然后再根据经验稍微加大数值进行胀接，多次重复这一步骤直到胀接完成。胀接是否合格需要全部检验，不合格的产品一律进入不合格区报废或拆卸二次利用。胀接顺序按照一定方位进行，防止遗漏。
（六）外管板的焊接
外管板管头接口和加热管一般采用焊接的方式完成，焊接过程中要注意进行降温措施，以免焊接产生的高温对换热器的工作部件有所损坏。焊接完成后，随机抽取部分产品进行拉拖力试验，有任何一个不合格产品出现都要立即停止加工，找到原因并加以解决。对焊接后的接口实行胀贴，胀贴能够增强焊接的气密性，从而保证了换热液体不泄露。不在焊接前进行胀贴，是因为，胀贴的材质会影响焊接，堵塞接口，造成液体流通不顺畅。
（七）压力试验与补胀措施
换热管在数量上比较多，同时管板的直径也比较大，因此若利用普通的常规性水压测验时发生渗漏时，并不能准确地判断出到底是哪一个胀接处发生的渗漏。若要实施补胀，首先应该对发生渗漏的部位进行彻底的烘干，因此这在具体的操作中也非常困难。所以可以采取气压的方式，当气压达到所规定的压力条件时，要维持一定的时间，同时要在外表面使用肥皂水进行测试。然而在计算胀管力的理论与实际操作中不可避免的会存在误差，因此难以确保一次实验就能够取得百分之百的成功。在工作中若发现存在渗漏的情况，就应该及时地对发生渗漏的管子进行标记，同时要将该管子的胀接力提高到5%来实施补胀；对于发生泄漏的管子周围的管子依据调整后的胀接力进行逐级递减来实施补胀。补胀完成之后，要进行压力测验，直到测验合格。
四、结束语
在对双管双板换热器进行设计时，要对管板的结构和胀接的难易程度进行综合考虑，这两点是设计的重点，也是加工制造的难点。除了设计人员进行合理的加工方案设计，加工人员按照标准进行加工也很重要，只有这两点都达到标准，双管双板换热器的质量才能得到保证。
参考文献
[1]刘雪东，梁立军，刘莺歌.双套管双管板换热器流动及传热性能数值模拟[J].化学工程，2011，05（12）：90-94.
[2]孟宪斌，宋四兵，梁淑帼.双管板换热器的结构设计[J].化工装备技术，2012，07（06）：25-28.
[3]曾宪忠，刘翠云，郑虹玲.双管板抽提蒸馏塔再沸器的工程设计[J].石油和化工设备，2015，09（11）：12-15.
[4]刘伟军，李雄.列管式换热器中管程介质流动均匀性数值模拟与优化[J].轻工机械，2015，06（05）：19-24.
[5]宋虎堂，李培宁，周帼彦.蜂窝螺旋板换热器螺旋板凹坑结构强度研究[J].压力容器，2010，10（05）：15-20.
论文作者:覃竹丘
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/16
标签：换热器论文; 开槽论文; 双管论文; 热管论文; 结构论文; 加工论文; 摄氏度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;