美国HEI标准中文翻译版Word格式.docx

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（b）凝结段中被淹没的面积；

和/或（c）壳侧中未暴露在流动的蒸汽或凝结水中的面积。

1.16整体防冲腔

壳体在U形部分之外的加长部分，该处提供空间让输入的疏水倾泻。

2.给水加热器性能

2.1加热器性能

大家公认，给水加热器不能完全预料诸多运行工况中的每一个工况，因此，加热器按某一特殊工况设计，该工况称为设计工况。

加热器设计性能表示加热一定流量给水的能力，以终端温差TTD和疏水冷却段温差DCA表示，如果能适用，应提供如下参数：

（a）给水进口和出口温度；

（b）疏水出口温度；

（c）蒸汽压力和焓；

（d）给水压力降；

（e）第2.6（c）节所指的壳侧压力降。

在评价按本标准制造的闭式抽汽给水加热器的性能时，应遵照最新版本的ASME动力测试规范中针对给水加热器—PTC12.1的程序，

2.1.1要求需方提供的最低限度的数据

（a）项目、加热器或级数

安装：

（卧式、倒立置式、正立置式）

布置：

（单流或多流）

空间限制：

（总长或加上抽芯所需空间的总长）

（b）管侧

给水流量磅/小时

给水终端温差°

F

给水温度—进口°

给水焓—进口英热单位/磅

给水温度—出口°

给水焓—出口英热单位/磅

给水流速—在°

F时最大英尺/秒

给水压力降—最大帕斯卡

给水连接尺寸—内径英尺

操作压力（绝压）帕斯卡

设计压力（表压）帕斯卡

设计温度°

最小设计金属温度°

（c）管子材料

（d）壳侧

抽汽流量磅/小时

蒸汽压力（绝压）帕斯卡

蒸汽温度—总的°

蒸汽焓英热单位/磅

饱和蒸汽温度°

其他来源蒸汽°

来源

流量磅/小时

压力（绝压）帕斯卡

温度—总的°

焓—总的英热单位/磅

进入的疏水

温度°

焓英热单位/磅

注：

若进入的疏水不止一个，应分别列出每一个疏水来源。

排出的疏水

列出疏水将流向的下级蒸汽压力（绝压）帕斯卡

疏水冷却段端差°

压力降

过热蒸汽冷却段—最大帕斯卡

疏水冷却段—最大帕斯卡

（e）超载或非正常工况

列出会引起蒸汽、疏水或给水流量增加（见第2.12节）的除设计工况之外的操作工况。

应提供如下数据：

操作方式

给水进口温度°

给水压力（绝压）帕斯卡

抽汽温度°

抽汽焓英热单位/磅

抽汽压力（绝压）帕斯卡

进入的疏水流量磅/小时

进入的疏水焓英热单位/磅

超载工况下的压力降：

过热段—最大帕斯卡

疏冷段—最大帕斯卡

管侧—最大帕斯卡

（f）壳侧安全阀出口连接端的最大背压（表压）帕斯卡

2.2污垢阻力

推荐管侧表面污垢阻力为0.0002，并修正为外表面有效面积。

在过热段和疏冷段管子外表面还应加上0.0003的附加污垢阻力。

这些最小值适合于所有材料。

2.3终端温差

无过热段的加热器，建议其终端温差不应小于2°

2.4疏水冷却段端差

内置式疏水冷却段的性能，取决于诸多因素，如加热器方位、给水温升、疏水冷却程度、疏水量和被冷却的凝结水的再热。

经验告之，能保证的最接近的端差（疏水温度－给水进口温度）是10°

F，设计加热器时，建议端差不应小于此值。

要求疏水冷却段端差较小时，应采用外置式疏水冷却器。

2.5管侧流速

正常满负荷工况，在平均温度（进口和出口温度的算术平均值）时，管内给水流速不得超过表Ⅰ的值。

表Ⅰ管侧最大流速

管子材料

给水流速-Vt（英尺/秒）

不锈钢，70-30镍铜

10.0

镍铜（70-30，80-20，90-10）

9.0

海军铜和紫铜

8.5

碳钢

8.0

在60°

F时，对应的给水温度可由下列公式算出：

V60°

F=Vt×

F=在60°

F时的给水温度（英尺/秒）

Vt=在平均温度（进口和出口温度的算术平均值）的给水温度（英尺/秒）

t=对正常满负荷工况，在平均温度时饱和水的比容（英尺3/磅）

60°

F时饱和水的比容（英尺3/磅）

图1示出了比容和平均操作温度之间的关系。

插入图1

图1平均给水操作温度°

F，给水比容之比

当根据管子材料从表Ⅰ所选给水流速达到最大值时，在60°

F时的设计给水流速可直接从图2中查得。

插入图2

平均给水操作温度°

F时设计给水流速

图2

2.6壳侧压降

对于设计操作工况，加热器壳侧压降应受如下限制：

（a）总压降不得超过加热器级间压差的30%。

（b）每一段的压降不得超过5帕斯卡。

（c）当管路损失和静压头在级间压差中占很大份额时，用户有必要指定一个比（a）和（b）更低的压力损失。

2.7管侧压降

下面一种方法，确定管侧压降的来源，包括水室进、出口接管（压力损失计算了摩擦、接管、管子进口、出口和转角处）。

这种方法仅考虑管子伸出管板之外的U-形管（管子胀接或角焊缝焊接）布置和管子与管板边缘小圆弧过渡、焊接连接的布置。

由于许多标准都有各自的厚度公差标准，因此，在计算管侧压降时，本标准也提供了一种确定公称内径的方法。

这种方法仅适用于湍流摩擦系数的清洁、光滑管子。

下述管侧压降计算方法，是提供给用户/A&

E在对其计划购买的设备评估时，校核压力损失一种简便方法。

应该知道，应根据计算厚度做最终的热力和液压试验计算。

管子内部：

△PT=

式中：

=0.0014+0.125（RE）-32

RE=

接管损失：

△PNI=

△PNO=

接管入口、出口和转角处的损失：

△PE=

定义：

△PT=管子压力损失，帕斯卡

△PNI=水室进口管压力损失，帕斯卡

△PNO=水室出口管压力损失，帕斯卡

△PE=管子进口、出口和转角处压力损失，帕斯卡

=给水流量，（磅/小时）

L=管子总长（英尺）

At=每程管子的流通面积（英寸2）

d=管子公称内径（英寸）

对于最小壁厚的管子：

公称内径=管子公称外径－2×

（最小壁厚＋1/2壁厚偏差）

对于平均壁厚的管子：

（平均壁厚）

C=在平均操作温度下的密度修正系数。

（见图3a）

f=摩擦系数

AN=给水接管面积（英寸2）

锥形接管用平均面积。

Kt=由于管子布置引起的损失修正系数（见图3b）

N=管程数

RE=雷诺数

μ=粘度（厘泊）

所列常数包含5%的安全系数。

插入图3a

平均给水操作温度

密度修正系数

图3a

2.8接管尺寸

本标准推荐管路尺寸以管子的内直径为基准，因而在正常满负荷运行工况下不应超过下面所列速度。

为满足下表所列最大流速，如果加热器的管路采用了标准变径管，变径管应置于连接件距闭式给水加热器外表面10倍于较大直径的地方。

对于给水进口接管，可采用一个7°

锥角的过渡短节，或者采用整体进口连接件代替变径管。

布管不当，会引起过度磨损，用户在进行总体系统设计时应考虑这一情况。

（a）给水接管—60°

F时，10英尺/秒（对于碳钢管制的加热器见3.6节）。

（b）凝结水疏水出口接管：

被过度冷却的疏水—在操作温度时，4英尺/秒

饱和的疏水—

1）加热器内水位受控制时—在操作温度时，4英尺/秒

2）加热器内水位不受控制时—在操作温度时，2英尺/秒

（c）疏水进口接管：

1）扩容液体—

=4000

G=质量流速，磅/秒•英尺2

ρ=混合物密度，磅/英尺3（实际工况下，

）

2）扩容器来的蒸汽—

=1000（最大线速度150英尺/秒）

ρ=蒸汽密度，磅/英尺3

3）扩容器来的液体—在操作温度时，4英尺/秒

（d）蒸汽进口接管—

英尺/秒

2.9蒸汽接管位置和蒸汽分配拱形区

纯凝结式加热器同二段式（有内置式疏水冷却段）加热器的直径，很大程度上取决于蒸汽接管的位置和壳体内蒸汽分布拱形区的组合尺寸。

在最大流量工况时，沿加热器轴向方向的最大流速不应大于2.8（d）条给定的蒸汽进口接管的流速。

拱形区被定义为：

接管在壳体内部的连接点与进汽冲击板之间的锥形弓形区。

蒸汽离开拱形区的流速应不大于拱形区的流速，但不管怎样，接管焊接点与进汽冲击板之间的距离不得小于1/4倍接管内直径。

接管下方应设置一块冲击板，管束上防冲板的尺寸，自接管与壳体内相接处的发散角最小应为45°

。

2.9.1单接管加热器

蒸汽接管应位于管束热力中心线上。

热力中心线是在沿管束两个方向蒸汽流量（或负载）相等的点上。

如图4所示，来自接管的蒸汽分成两路，可使每个拱形区面积只占接管截面的1/2，壳体直径最小。

蒸汽接管位于其他地方，均需增加壳体的直径。

2.9.2多接管加热器

接管沿加热器长度方向分布的理想位置，是在接管向管束段提供蒸汽的各自热力中心线

上。

这在实际操作中往往达不到，因而就需要加大壳体直径。

为防进入管束的阻力过大，接管间的距离不得小于图5中给定的最小尺寸。

若接管靠得过近，应考虑接管偏置，这样就使得沿壳体长度方向上的防冲板相互错开了。

2.10疏水接管

无疏水冷却段的加热器，其疏水出口接管的位置应按分两路进入接管的原则设置。

确定流动中心线，应考虑疏水进入加热器的位置和流速，以及流出管束的凝结水的不均匀分布。

如果疏水接管不在流动中心线上，应相应增加疏水面积，以使疏水区域内任一点的流速不超过疏水接管内的流速。

2.11给水加热器的控制

2.11.1总的控制要求

应认真考虑连接液位控制器和玻璃液位计之间的平衡管的位置，以免出现假水位。

由于涉及到给水加热器内部结构，在与制造厂协商之前不应作变更。

对卧式加热器，平衡连接管必须位于或近似地位于同一垂直平面内，这就不会产生压差。

设有内置式疏水冷却段的加热器，在疏水冷却段进口或附近必须设有液位控制器平衡连接管。

对立式加热器，液位控制器平衡连接管必须横跨控制液位线。

允许的液位上升量取决于加热器的内部结构。

制造厂应在其图上注明不会严重影响加热器性能的凝结水位的最大上升量。

用户在安装高水位报警器时，应按这些资料的指导。

即便是几台加热器并联运行，每个加热器也应单独设有液位控制器。

所选液位控制器必须是，在稳定工况下能够维持加热器内的凝结水位，使水位在制造厂标明的水位正或负限度范围内。

对于玻璃管水位计、水位控制和水位报警器应考虑单独的平衡连接管。

单独连接的控制

器和报警器，可确保在一条管路被堵塞时，至少还有一组在运行。

当布置要求单套平衡连接管时，应作确保管路内无沉积物的防备。

2.11.2立式加热器的容积要求

为使立式给水加热器（特指倒置式设计）的正常运行，水位必须得到准确控制。

依次控制加热器调节阀的水位控制器，通过加热器内置（或外置）的凝结水储罐里的水位变更而被激活。

加热器内凝结水净控有效容积取决于加热器的特定设计型式。

例如，在壳体直径相同时，二段式加热器（凝结段和疏水冷却段）就比三段式加热器（增加了过热蒸汽冷却段）有更大的凝结水空间。

控制范围内的有效容积，由总容积减去该范围内的管子容积来确定。

为了避免加大加热器直径，又要获得想要的控制容积，可采用外置式储罐。

由于每英尺的水位（见下列公式）是仅由加热器的直径决定而不是总长，采用外置式储罐是可能的。

提供所需加热器容积和控制系统的目的，是为了确保加热器在设计控制范围内正常运行，整个系统中涉及到的所有系数均应相互协调。

下面描述了变量之间的关系：

C=

K=均衡水位控制器的比例常数。

C=所需容量（加仑/英寸）。

它是在控制区段内，每英寸深的凝结水容积。

T=通过量（加仑/分钟）。

它是流出加热器的壳侧流量。

P.K.=比例带设定值（%）。

比例带越小，水位控制器就越准确，但这样会增加加热器的容积。

为确定加热器的水位，应具备一定尺寸。

高水位和低水位与正常水位之间通常为2英寸。

这就对容量提供了有效容积。

若设有过热蒸汽冷却段，最高水位到过热蒸汽冷却段的距离至少应为12英寸。

类似地，低水位应高出疏水冷却段进口几英寸。

2.12超载和非正常操作方式

当一只加热器或加热器组在超过设计工况水位运行时，可能会使流率增加到一定水位，引起操作系统产生故障或遭到破坏。

下列是三种在超载和非正常操作工况可能会出现的情况：

（a）双倍的凝结水量或给水流量，会引起两倍蒸汽被抽取。

（b）给水流经单只加热器或加热器组的旁路，会引起给水以较低的温度进入下一级。

（c）汽轮发电机超载运行时，会增加壳侧和管侧的流量。

当上述工况能够预料时，应认真考虑和详细说明对每个加热器的影响，以便恰当地对加热器进行内部结构设计（见2.1.1[e]节）。

如果超过设计限定时，加热器内部的金属会出现损耗和断裂。

目前，还没有可利用的方法来确定在超载或非正常工况下损耗与时间长短的关系。

对加热器不正常工作时，参看附录B5。

2.13排汽管线

每台给水加热器连续排汽系统应尽可能单独地排向冷凝器或除氧器。

不推荐歧管装置和串联连接排汽。

排汽系统应大小适中，以排除不凝性气体。

排汽系统应尽可能采用最直接方式，消除可能会阻碍凝结的任何环状密封。

连续排汽系统应当单独设置，以减小内部凝结水集结。

壳侧启动排汽不应该接入连续排汽系统，除非设计时考虑了这种运行工况。

根据排汽压力，可直接排入冷凝器或排向大气。

管侧启动排汽不应该接入连续排汽或者壳侧启动排汽系统，除非设计时考虑了这种运行工况。

除了在核能装置中，辐射潜能指令将这些启动流体直接引入冷凝器或其他特定的排气系统，管侧启动排汽可排向大气。

应采取措施，最小排掉进入加热器的蒸汽的0.5%。

2.14除氧器中的含氧量

在某一特定工况下，并对系统考虑了特殊设计，对闭式除氧给水加热器的最大含氧量就可得到保证（疏水离开加热器）。

离开加热器的最大含氧量受几个变量的作用，应根据不同情况确定。

适用的参数是：

抽汽中的含氧量、进入加热器的疏水含氧量和运行工况（例如，加热器的温度和压力，气体的溶解度正比于液体上方的气体分压——亨利定律）。

考虑到排汽，离开加热器的疏水保证的含氧量，应当由制造厂和购买商取得一致。

但是，推荐的保证的含氧量不得低于70PPB。

含氧量的测定应按照HEI标准——“溶氧量的测定方法和步骤”。

正如上面指出，为保证输出加热器的疏水的含氧量，购买商应作如下说明：

（a）抽汽中的含氧量。

（b）进入加热器的疏水的含氧量。

（c）其它来源的蒸汽中的含氧量。

为了保证制造厂承诺的输出加热器的疏水含氧量，由购买商规定的进入加热器的疏水含氧量不应该被超过。

在不能提供对含氧量的专门数据时，特定含氧量应基于通过稀释方法的计算。

为在除氧闭式给水加热器获得要求的含氧量，制造厂应对整个系统的内件和排汽装置作特殊设计。

特殊设计应由制造厂负责。

购买商应该知道，对未除氧的加热器来说，排汽系统流量的变化大小，也许会超过的正常要求。

3机械设计标准

3.1规范要求

所有给水加热器的设计和制造应当符合ASME的锅炉和压力容器规范，第Ⅷ篇第一分册，包括合适的增补和特例处理。

该规范以下简称ASME规范所有设备均应打上ASME规范标志。

其它可用的标准引起的变化应由购买商加以说明。

3.1.1腐蚀裕量

根据下表提供腐蚀裕量：

受压件厚度腐蚀裕量

≤0.25″　　　　　按ASME规范UG-25节

＞0.25″0.0

管子0.0

任何超过上述值的腐蚀裕量，当购买商要求时，均应提供。

3.2设计压力

购买商应指定壳侧和管侧的设计压力。

另外，如果加热器壳侧在任何工况下会出现真空，购买商也应该说明。

3.3设计温度

购买商应指定壳侧和管侧的设计温度。

建议设计温度按下述确定：

（a）壳侧——在莫尔图上找到正常运行工况下的温度和压力，沿等熵线找到最高工作压力。

读出该点的温度，并将其圆整到高10°

F的温度。

对有过热蒸汽冷却段的加热器，只有壳体包壳需要按此温度设计。

对此种加热器，其壳侧圆筒的设计温度至少应等于设计压力下的饱和温度。

（b）管侧——最大设计温度应该是壳侧设计压力下的对应的饱和蒸汽温度。

对设有过热蒸汽冷却段的，过热蒸汽冷却段内的管子直段的温度应考虑比壳侧设计压力对应的饱和蒸汽温度高35°

（c）ASME规范第Ⅷ篇第一分册UG-20节要求购买商明确壳侧和管侧的最小金属温度（°

F）。

3.4水压试验

水压试验压力应按ASME规范第Ⅷ篇第一分册UG-99节。

试验温度应按ASME规范所推荐的确定。

3.5无塑性转变温度

推荐用于锻制碳钢管箱和高压加热器管板的所有材料，至少应以平均15英尺—磅作三次夏比V形缺口。

在最大试验温度40°

F下，每次试验至少12英尺—磅。

3.6管子

加热器管子的使用寿命通常受到工作条件的影响，诸如，水的化学特性、运行温度和流体流速，同样受到长期或短期停运的影响。

购买商在选择管子材料时必须考虑这些因素。

对碳钢管制给水加热器，接管、管子流速、管箱布置以及上述因素可能导致进口处金属的损耗。

3.6.1管子金属温度

推荐最大管子金属温度不应超过表Ⅱ所列。

表Ⅱ

管子材料的最大金属温度

材料温度°

砷铜400

海军黄铜450

90-10铜—镍600

80-20铜—镍700

70-30铜—镍（退火）700

70-30镍—铜（消除应力）800

70-30镍—铜（退火）900

碳钢800

不锈钢800

3.6.2管接头温度

对于管子与钢管板之间仅采用胀接连接的，推荐连接处管子材料最高温度见表Ⅲ。

为此，在特定工况下，将给水出口温度视为管子接合处的温度。

当温度在表Ⅲ的值和表Ⅱ给定的最大金属温度之间变动时，应采用焊接连接。

表Ⅲ

胀接连接接头的最大温度

砷铜350

海军黄铜350

90-10铜—镍400

80-20铜—镍450

70-30铜—镍（退火）500

70-30镍—铜（消除应力）500

70-30镍—铜（退火）550

70-30镍—铜（消除应力）550

碳钢650

不锈钢500

3.6.3管壁厚度限制

当满足压力所需计算厚度考虑了厚度的正负偏差，对平均壁厚的管子，以平均或最小管子壁厚提供是同样可以接受的。

表Ⅳ

管子最小设计厚度

铜和铜合金0.049″平均厚度

镍合金0.049″平均厚度

不锈钢（U形管）0.035″平均厚度

不锈钢（直管）0.028″平均厚度

碳钢0.050″平均厚度

从设计上讲，管子厚度不应小于表Ⅳ所列厚度。

3.6.4管子长度

不推荐采用管子环焊缝来增加管子长度。

3.6.5U—形管

U形部位最小弯曲半径应为管子直径的1.5倍。

在弯制前，应用下列公式计算管子需要的厚度。

t=

t=弯制前管子壁厚，英寸

d=管子外径，英寸

P=设计压力，帕斯卡（表压）

R=管子中心线的弯曲半径，英寸

S=由3.3（b）确定的对应于设计温度下的许用设计应力，帕斯卡

3.6.6消除应力的U形弯头

弯制U形弯头的冷加工，对某些材料和环境，可导致应力腐蚀裂纹的敏感性。

购买商应明确U形弯头是否需要消除应力。

3.6.7管塞

当组装好的管系在按标准进行水压试验时，管子偶而会出现失效。

失效的管子所处位置是既无法够到也无法更换，可用合适的永久性地将其堵上，并告之购买商。

3.7管束

管束中的隔板和支撑板应用拉杆和定距管或相似结构牢固地固定到位。

管束应能从壳体中取出或壳体从管束外取出。

直管/固定管板式加热器免作取出要求。

3.7.1管子布置

推荐管子采用三角形排列布置。

管子间最小中心距应等于管子直径加3/16英寸或1.25倍管子公称外径，取二者中的较大者。

3.7.2隔板和支持板

3.7.2.1管孔

除疏水冷却段的隔板孔比管子公称外径大1/32英寸外，隔板孔和管子支撑板孔应比管子公称外径大1/64英寸。

去除所有毛刺，以防损伤管子。

3.7.2.2间距和管子振动

管子支撑板的间距的设计是一个复杂的问题，HEI对此作了深入的研究。

但是，由于管子振动受许多因素影响，包括但不限于此：

（a）流体进口处几何形状；

（b）流体出口处结构；

（c）受隔板结构影响，横流和纵向流元件（如弓形或其它不同型式），还不可能对所有特殊设计建立统一标准来计算支撑间距。

推荐的基本准则是按流体弹性方法，由H.J.Connors,Jr.主编（ASME,Dec.1970pp.42-56）。

同样，对液—液热交换段，如内置或外置式疏水冷却段，涡旋脱落准则可作为二次校核。

针对单个设计结构，每个制造厂有必要通过试验、经验或分析方法建立必需的数据。

作为一个最低要求，隔板和支撑板应当分隔开，使未被支撑的管子直段距离：

对管外径为5/8英寸不大于48英寸；

对管外径为3