浮頭式換熱器強(qiáng)度和施工圖設(shè)計(jì)陳曉慧PPT課件

1、 1中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院一、設(shè)計(jì)任務(wù)殼程管程工作介質(zhì)名稱溶劑濾液換熱器公稱直徑900mm介質(zhì)特性輕度易爆無(wú)毒非易爆換熱面積201m2安全裝置/換熱管規(guī)格25x2.5最大操作壓力3.5MPa0.8MPa換熱管公稱長(zhǎng)度6000mm進(jìn)/出口操作溫度40/2520/30換熱管排列方式轉(zhuǎn)角正方形環(huán)境溫度北京燕山北京燕山折流板間距290mm腐蝕速率0.1mm/a0.1mm/a折流板缺口位置上下排布程數(shù)14折流板缺口高度25%保溫材料/設(shè)計(jì)壽命15年圖1 條件圖表1 設(shè)計(jì)條件表 設(shè)計(jì)任務(wù)：對(duì)四管程浮頭式換熱器進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)，要求所設(shè)計(jì)出的換熱器能夠?qū)V液加熱到特定溫度，濾液走管程，入口溫度為20，出口

2、溫度需達(dá)到30。第1頁(yè)/共19頁(yè) 2中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定 本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)委托方并未提出設(shè)計(jì)條件表之外的設(shè)計(jì)要求。對(duì)換熱器進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。基本規(guī)程TSGR0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB150-2011壓力容器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB151-1999管殼式換熱器封頭的選擇GB/T25198-2011壓力容器封頭容器法蘭的選擇NB/T4702047027-2012壓力容器法蘭、墊片、緊固件接管法蘭的選擇HG/T2059220635-2009鋼制管法蘭、墊片、緊固件支座的選擇JB/T4712.14712.4-2007容器支座焊接規(guī)程N(yùn)B/T

3、47014-2011承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定焊接工藝評(píng)定NB/T47015-2011壓力容器焊接規(guī)程表2 換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)第2頁(yè)/共19頁(yè) 3中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院三、BES換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定結(jié)構(gòu)名稱設(shè)計(jì)壓力（MPa）設(shè)計(jì)溫度()殼程3.8570管程0.8860圓筒殼體3.8570前管箱0.8860外頭蓋3.8570管板3.8570浮頭蓋分別計(jì)算70表3 BES換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)表設(shè)計(jì)壓力：1.1倍最大操作壓力；設(shè)計(jì)溫度：分別取管程和殼程介質(zhì)最高溫度加30；介質(zhì)性質(zhì)：殼程為輕度易爆輕微腐蝕，管程為無(wú)毒非易爆輕微腐蝕。HG/T205980-2011鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定GB151-1999管殼式

4、換熱器參考標(biāo)準(zhǔn)：第3頁(yè)/共19頁(yè) 4中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院四、BES換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 本部分主要完成了完成換熱器殼體、管箱、外頭蓋、管板、管束、浮頭蓋以及其他緊固件和支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算。 名稱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)殼體筒體厚度（壓力試驗(yàn)）；接管開孔補(bǔ)強(qiáng)；外頭蓋外頭蓋側(cè)法蘭校驗(yàn)側(cè)法蘭校驗(yàn)殼體法蘭與外頭蓋側(cè)法蘭選型和尺寸設(shè)計(jì)；法蘭密封形型式設(shè)計(jì)；接管外伸高度設(shè)計(jì)前后管箱管箱短節(jié)及橢圓形封頭厚度及壓力試驗(yàn)強(qiáng)度校驗(yàn)；開孔補(bǔ)強(qiáng)；厚壁管校核管箱法蘭與外頭蓋法蘭結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)；厚壁管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4頁(yè)/共19頁(yè) 5中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院四、BES換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算管板確定布管

5、區(qū)當(dāng)量直徑；確定管板設(shè)計(jì)壓力；計(jì)算管板厚度；確定布管限定圓尺寸，完成布管；確定拉桿孔的位置，拉桿和定距管數(shù)量管束確定換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力，校核換熱管軸向應(yīng)力折流板數(shù)量；第一塊折流板的位置；支持板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和位置確定；換熱管與管板的連接方式；滑道形式和尺寸的設(shè)計(jì)。浮頭蓋球冠形封頭厚度的計(jì)算以及浮頭法蘭厚度的計(jì)算鉤圈形式選擇與尺寸設(shè)計(jì)第5頁(yè)/共19頁(yè) 6中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院四、BES換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算球冠形封頭球冠形封頭 內(nèi)壓計(jì)算（管程） 外壓作用（殼程） tit5=6p Rt0.88MPap i700mmR t189MPa=0.85MPa=3.2mm10.3mmC 21.5mmC n

6、=8mm假設(shè)名義厚度n計(jì)算有效厚度eoe0.125/AR按GB150-2011 圖4-4B oe/BpR式（式（1 1）式（式（2 2）式（式（3 3） 當(dāng)pps,且兩者的值比較接近時(shí)，說(shuō)明假設(shè)的名義厚度合適。外壓作用下，球冠形封頭的名義厚度為20mm，p=3.93MPa。第6頁(yè)/共19頁(yè) 7中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院四、BES換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算換熱器主要部件厚度計(jì)算結(jié)果換熱器主要部件厚度計(jì)算結(jié)果部件名稱厚度計(jì)算公式計(jì)算厚度名義厚度筒體前管箱短節(jié)外頭蓋短節(jié)前管箱橢圓封頭外頭蓋橢圓封頭管板厚度浮頭法蘭厚度（操作狀態(tài)下）浮頭法蘭厚度（擰緊狀態(tài)下） it2pDpd10.9mmn14mm it

7、2pDp it2pDpd2.47mmn14mmd12.13mmn16mm iht20.5KpDp iht20.5KpDph2.1mmnh14mmh12.1mmnh16mmtaCDP69.42mmn80mm2fppLJLfaaJn106mm第7頁(yè)/共19頁(yè) 8中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院四、BES換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算第8頁(yè)/共19頁(yè) 9中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院 裝配圖繪制完畢后估算出容器的體積V=5.012m3，換熱器管殼程的工作介質(zhì)均為第二組介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力按較大的殼程設(shè)計(jì)壓力，P=3.85MPa，根據(jù)TSGR0004固定式 壓力容器確定容器為第類壓力容器。四、BES換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度

8、計(jì)算第9頁(yè)/共19頁(yè) 10中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院五、結(jié)論 本設(shè)計(jì)換熱面積滿足工藝要求，本設(shè)計(jì)換熱面積滿足工藝要求，相關(guān)部件的強(qiáng)度計(jì)算和應(yīng)力校核均滿相關(guān)部件的強(qiáng)度計(jì)算和應(yīng)力校核均滿足設(shè)計(jì)要求。最終完成了設(shè)計(jì)說(shuō)明書足設(shè)計(jì)要求。最終完成了設(shè)計(jì)說(shuō)明書1 1份，份，A1A1圖紙圖紙7.1257.125張（濾液一次換熱器張（濾液一次換熱器圖紙目錄圖紙目錄1 1張，裝配圖張，裝配圖1 1張，管箱部件張，管箱部件圖圖1 1張，管束部件圖張，管束部件圖1 1張，管板部件圖張，管板部件圖1 1張，外頭蓋部件圖張，外頭蓋部件圖1 1張，折流板等零部張，折流板等零部件圖件圖1 1張以及其它零部件圖張以及其它零部件圖1 1張）張）第10頁(yè)/共19頁(yè) 11中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院換-304裝配圖第11頁(yè)/共19頁(yè) 12中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院換-304管箱部件圖第12頁(yè)/共19頁(yè) 13中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院換-304管束部件圖第13頁(yè)/共19頁(yè) 14中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院換-304外頭蓋零部件圖第14頁(yè)/共19頁(yè) 15中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工學(xué)院換-304管板零件圖第