熱交換器の設計計算時に注意すべき点

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1. ケーシングの壁厚計算：チューブボックスのショートセクション、ヘッド、ケーシング側の円筒部の壁厚計算を含む。チューブ側およびケーシング側の円筒部の壁厚は、GB/T151に定められた最小壁厚の規定を満たさなければならない。炭素鋼および低合金鋼の場合、最小壁厚は腐食余裕量C2=1mmとして考慮される。C2が1mmを超える場合は、ケーシングの最小壁厚もそれに応じて増加させる必要がある。 2、開口補強計算　ケーシングが鋼管製の場合は、全体補強（筒体の壁厚を増加させるか、厚肉管を使用する）を行うことを推奨する；比較的厚い管箱に大きな穴を開ける場合、総合的な経済性を考慮し、追加の補強を行わない場合に満たすべきいくつかの要件は以下の通りである：①設計圧力≤2.5Mpa ②隣接する2つの穴の中心間距離は、2つの穴の直径の合計の2倍以上でなければならない ③継手の公称直径≤89mm ④継手の最小肉厚は要求に従うものとする（継手の腐食余裕量は1mm） 3、フランジ 装置のフランジに標準フランジを使用する場合は、フランジとガスケット、締結部品の適合性に注意する必要があり、そうでない場合はフランジについて計算を行う必要がある。例えば、タイプAの平溶接フランジでは、規格上対応するガスケットは非金属製のソフトガスケットです；フランジに巻き継ぎガスケットを使用する場合は、再計算する必要があります。 4、管板については、以下の点に注意する必要がある：
① 管板の設計温度：GB/T150およびGB/T151の規定によれば、部品の金属温度以上とすべきだが、管板の計算では管側およびケーシング側の媒体の影響を考慮することができず、また管板の金属温度を算出することも困難であるため、一般的にはより高い側の設計温度を管板の設計温度とする（標準的な解釈）。
② 多管程熱交換器：配管エリア内において、仕切り溝やラッチ棒構造の設置により熱交換器によって支持されない面積については、正三角形または正方形に配列されている場合、GB/T151の式によって計算する。
③ 管板の有効厚さ：管板の有効厚さとは、管程の仕切り溝の底面における管板の厚さから、以下の2つの値の合計を差し引いたものである。
a　管程の腐食余裕量が管程の仕切り溝の深さを超える部分
b　ケーシング側の腐食余裕量と、ケーシング側にある管板の構造上の溝の深さのうち、より大きい方の値

5、膨張継手の設置：固定管板式熱交換器では、管程内の流体と外部の流体との間に温度差が存在し、熱交換器とケーシングが管板に固定されているため、使用時にはケーシングと管との間に膨張差が生じ、ケーシングと管には軸方向の荷重がかかる。ケーシングや熱交換器の破損、熱交換器の不安定化、または熱交換管が管板から引き抜かれるのを防ぐために、エキスパンションジョイントを設置し、ケーシングおよび熱交換器にかかる軸方向の荷重を軽減する必要がある。一般的に、ケーシングと熱交換器の壁面間の温度差が大きい場合には、エキスパンションジョイントの設置を検討する必要がある。管板の計算では、温度差があるさまざまな状況を考慮してδ、τ、qを算出し、これらのうちいずれか一つでも基準を満たさない場合は、エキスパンションジョイントを追加する必要がある。δ――熱交換管の軸方向応力、τ――ケーシング側の円筒の軸方向応力、q――熱交換管と管板の接続部にかかる引き抜き力。本記事は設計院ウェブサイトwww.shejiyuan.comより転載されています