年34萬(wàn)噸原油水換熱器設(shè)計(jì)

1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1換熱器的類型1 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 換熱器1換熱器類型2固定管板式換熱器2 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document U型管換熱器2浮頭式換熱器2填料函式換熱器3換熱器類型的選擇3流徑的選擇3材質(zhì)的選擇4管程結(jié)構(gòu)4 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 換熱器選型及工藝計(jì)算5確定基本操作參數(shù)5初選換熱器型號(hào)5

2、傳熱量5平均傳熱溫差6初選換熱器型號(hào)72.3 .總傳熱系數(shù)核算8管程傳熱膜系數(shù)8殼程傳熱系數(shù)8污垢系數(shù)9根據(jù)定性溫度下的流體流速查取污垢系數(shù)92.3.4 .總傳熱系數(shù)10計(jì)算傳熱面積102.4.換熱器核算11殼程壓降11管程壓降11 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 工藝設(shè)計(jì)表12 HYPERLINK l bookmark137 o Current Document 換熱器設(shè)備的計(jì)算13 HYPERLINK l bookmark141 o Current Document 殼體壁厚設(shè)計(jì)13壁厚的計(jì)算13換熱器校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度14 HYPERL

3、INK l bookmark172 o Current Document 封頭的設(shè)計(jì)15法蘭的設(shè)計(jì)15支座的設(shè)計(jì)16 HYPERLINK l bookmark176 o Current Document 質(zhì)量核算16 HYPERLINK l bookmark208 o Current Document 鞍座選型17 HYPERLINK l bookmark211 o Current Document 管板的設(shè)計(jì)18管板尺寸確定18管板與管子連接19管板與殼體的連接20流體進(jìn)、出口接管直徑的計(jì)算20 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 容器開孔補(bǔ)強(qiáng)

4、21 HYPERLINK l bookmark245 o Current Document 5.設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表22 HYPERLINK l bookmark249 o Current Document 設(shè)計(jì)心得23 HYPERLINK l bookmark256 o Current Document 參考文獻(xiàn)24概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介換熱器的類型列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作 用，主要有殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等組成。一種流體在關(guān)內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為 管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。其主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳

5、熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可選用的結(jié)構(gòu)材 料范圍寬廣，操作彈性大，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。為提高殼 程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止 流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過(guò)管束，使湍流程度大為增加。列管式換熱器中，由于兩流體的溫度不同，使管束和殼體的溫度也不相同，因此它們的 熱膨脹程度也有差別。若兩流體溫差較大（50C以上）時(shí)，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備的 變形，甚至彎曲或破裂，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。換熱器換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。 由于生產(chǎn)

6、規(guī)模、物料的性質(zhì)、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交 換的原理和方式可分為三大類：混合式、蓄熱式、間壁式。間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。在這類換熱器中，冷、熱流體被固體 壁面隔開，互不接觸，熱量從熱流體穿過(guò)壁面?zhèn)鹘o冷流體。該類換熱器適用于冷、熱流體不 允許直接接觸的場(chǎng)合。間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，形式繁多。將在后面做重點(diǎn)介紹。直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器。在此類換熱器中，冷、熱流體相互接觸，相互混 合傳遞熱量。該類換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的 場(chǎng)合。常

7、見的設(shè)備有涼水塔、洗滌塔、文氏管及噴射冷凝器等。蓄熱式換熱器又稱回流式換熱器或蓄熱器。此類換熱器是借助于熱容量較大的固體蓄熱 體，將熱量由熱流體傳給冷流體。當(dāng)蓄熱體與熱流體接觸時(shí)，從熱流體處接受熱量，蓄熱體 溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達(dá)到換熱的目的。 此類換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點(diǎn)是設(shè)備的體積 龐大，且不能完全避免兩種流體的混合。工業(yè)上最常見的換熱器是間壁式換熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，間壁式換熱器可以分為管殼式 換熱器和緊湊式換熱器。緊湊式換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等。管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器

8、以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換 熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在許多工業(yè)部門被大量采用。 列管式換熱器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工藝成熟，選 材范圍廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)及處理能力大等。這使得它在各種換熱設(shè)備的競(jìng)相發(fā)展中得以繼續(xù)存 在下來(lái)。使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹 節(jié)的固定管板式、浮頭式和U形管式等幾種類型。根據(jù)列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要分為以下四種。以下根據(jù)本次的設(shè)計(jì)要求，介紹幾 種常見的列管式換熱器。1.2.

9、2.固定管板式換熱器這類換熱器如圖1-1所示。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管 板上，它的結(jié)余構(gòu)簡(jiǎn)單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測(cè) 清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不 同的熱膨脹時(shí)，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。0 1-1 固定曾板式技熟器 1折流擋板 2管束 3殼體 4封頭 5接管 6管板1.2.3. U型管換熱器U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是只有一塊管板，換熱管為U型，管子的兩端固定在同一塊管板 上，其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U型環(huán)熱管由溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差 應(yīng)力。U

10、型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一塊管板，密封面少，運(yùn)行可靠；管束可以 抽出，管間清洗方便。其缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗困難；喲由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板的 利用率較低；管束最內(nèi)程管間距大，殼程易短路；內(nèi)程管子壞了不能更換，因而報(bào)廢率較高。 此外，其造價(jià)比管定管板式高10%左右。圖1-2 。型管式挽轉(zhuǎn)格浮頭式換熱器浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩端管板之一不與外科固定連接， 可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是黨環(huán)熱管與殼體間有溫 差存在，殼體或環(huán)熱管膨脹時(shí)，互不約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便 與管內(nèi)管間的清洗。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材

11、量大，造價(jià)高；浮頭蓋與浮動(dòng)管板間若密封 不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。圖1-3 浮頭式換燃器1虎蓋2固定曾板3隔板4浮頭構(gòu)闋祛蘭5滓動(dòng)管板6浮頭1.2.5,填料函式換熱器填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。其特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端 采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料 函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低; 管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。其缺點(diǎn)是填料函乃嚴(yán)不高，殼 程介質(zhì)可能通過(guò)填料函外樓，對(duì)于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。圖1-4 壩料函式換愁;酣1一

12、7舌功曾板 2一型米斗壓蓋 3埋米斗 4填粉卜函 5一縱向隔板1.3.換熱器類型的選擇由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使水走管程。石油由于粘度較大，所以走殼 程。1.4.流徑的選擇在具體設(shè)計(jì)時(shí)考慮到盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)傳熱系數(shù)接近; 在運(yùn)行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對(duì)于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷 量損失；管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。參考標(biāo)準(zhǔn)：不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走便于清洗管子，浮頭式換熱器殼程便于清洗。腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時(shí)受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓

13、，其中冷卻介質(zhì)循環(huán)水操作壓力高，宜走管程。飽和蒸氣宜走管間，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系 不大。被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱，增強(qiáng)冷卻效果。需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程， 且可采用多管程以增大流速。粘度大的液體或流量較小的流體，宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于 流速和流向的不斷改變，在低Re(Re100)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。若兩流體的溫度差較大，傳熱膜系數(shù)較大的流體宜走殼程，因?yàn)楸跍亟咏鼈鳠崮は禂?shù)較 大的流體溫度，以減小管壁和殼壁的溫度差。綜合考慮以上標(biāo)準(zhǔn)，確定煤油應(yīng)走殼程，水走管程。1.

14、5.材質(zhì)的選擇列管換熱器的材料應(yīng)根據(jù)操作壓強(qiáng)、溫度及流體的腐蝕性等來(lái)選用。在高溫下一般材 料的機(jī)械性能及耐腐蝕性能要下降。同時(shí)具有耐熱性、高強(qiáng)度及耐腐蝕性的材料是很少的。 目前 常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟 乙烯和玻璃等。根據(jù)實(shí)際需要，可以選擇使用不銹鋼材料。1.6.管程結(jié)構(gòu)換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列，如下圖所示。t(b)正方形錯(cuò)列(c)三角形直列(a)正方形直列(d)三角形錯(cuò)列函應(yīng)/ : ，(e)同心圓排列正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗。對(duì)于多管程換熱器，常采用組合 排列方式。

15、每程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間為了便于安裝隔板，采用正方形排列 方式。管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來(lái)。管板與管子的 連接可脹接或焊接。換熱器選型及工藝計(jì)算2.1.確定基本操作參數(shù)熱流體：入口溫度140C;出口溫度40C冷卻介質(zhì)：岷江水允許壓降：不大于0.1MPa物性數(shù)據(jù)每年按360天計(jì)算，每天分成3班，每班8小時(shí)確定定性溫度下的參數(shù)：原油的定性溫度T =(140 + 40)迎二 90C冷卻水的定性溫度T = (25+35)2 = 30C煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)密度 P = 815kg / m3=3.0 x10-3 Pa - s(kg - C)=0.128

16、W / (m - C )粘度日O導(dǎo)熱系數(shù)人O定壓比熱容c = 2.2kJ /循環(huán)冷卻水在30C下的物理數(shù)據(jù)密度P = 996kg / m3粘度日=8.007 x10-4 Pa - si定壓比熱容 c . = 4.174kJ(kg- C)導(dǎo)熱系數(shù)人=0.6176 (m- C)2.2.初選換熱器型號(hào)2.2.1.傳熱量原油流量：3.4 x107 kgm = 3882kg / h0365 x 24h傳熱量:Q = m0 c (T- T1)=3882 kgjh x 2.2 kg/kg - C x (140- 40) C=8.5 x 105 kJh=236 x 103 w平均傳熱溫差已知岷江水的最高溫度t

17、 = 25 C。當(dāng)用水作冷卻劑時(shí)，冷卻水的出口溫度不應(yīng)高于工 1藝物流的出口溫度，并且經(jīng)驗(yàn)值告訴冷卻進(jìn)出口溫差最好是在510 C之間，所以選取其O出口溫度t2 = 35 C。逆流時(shí)的平均傳熱溫差：水35 -25 C， 原油140 -40 Co0(140- 40) - (35 - 25)則Atm = 39.1 C1 140 40。ln35 - 25參數(shù):R =生Z竺=10 t t35 25PR=0.869P = 土！ = 35 一 25 = 0.0869T -1140 - 2511按單殼程多管程查化工工藝設(shè)計(jì)手得甲&=.92故平均傳熱溫差:At =甲*= 0.92 x 39.1 oC = 36.

18、0 oCmAtm換熱器選型根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)估選總傳熱系數(shù)膈選值為200w -m-2 cS =-0 = 2.36 6105 =32.78m2 初選 K初選At200 x 36.0由于T -1 = (90-30) C = 60 C 50 C，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可選取帶膨脹節(jié)的管板式換熱器。 m mooo查JB/T 4715-92和GB 151-1999初選管板式換熱器型號(hào)為:GWV-g35./25該換熱器基本參數(shù)如下:殼體公稱直徑:D = 400mm 總換熱面積:S = 35.2m 管子規(guī)格:e 25 x 2.5 管子長(zhǎng)度:L = 6000mm 管子總數(shù):N = 76 管程數(shù):N = 2橫過(guò)管束中心線的管數(shù):n

19、 = 11 c 管子排列方式口錯(cuò)列折流板參考化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第2-263頁(yè)選用圓缺形折流板，圓缺形折流板的圓缺高度 為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度h = 0.25 x400 = 100mm設(shè)定的折流板數(shù)為6000 -1 = 39150管心距管心距一般取1.5刁0 則管心距Pt = 1.5 x 25牝32mm2.3.1.管程傳熱膜系數(shù)冷卻水用量:QW = oi C (t t ) p-i 2197 x 105 =20364kg / h = 2.0364 x 104 kg / h 4.18 x (35 - 25)管程截面積：Ai兀 一 N _ 一76=-d = 0.875 x (0.02)2

20、x 項(xiàng)=0.0119 m 220364流速u管程相關(guān)系數(shù)：Pr = iW八，i= 0.4773m / s 3600 xp A3600 x 996 x 0.01198.007 x 10-4 x 4.174 x103 / =5.4二=入iRe =冬=0.02 x 0.4773 x 996 = 1.1873 x104i0.61768.007 x10-4又Rei 10000,故 a w 0.023土 - Re 0.8- Pr0.4 = 0.023 x 0.6176 x 118730.8 x5.40.4 = 2535w/ (m2 - C)i d i i0.02。i殼程傳熱系數(shù)熱交換器中心線或距中心線最近

21、的管排上錯(cuò)流流動(dòng)的最大通道面積SA = BD(1 - 4) = 0.15 x 0.4 x (1 025) = 0.013125m 2。p0.032殼程相關(guān)系數(shù):流速 o當(dāng)量直徑刁em &3882=0.1010m / s p A3600 x 815 x 0.01314(技12-生d 2) 4(梧x322 -0.785x252)nd3.14 x 25=20mm = 0.020mRe =伙 Poo 曰oo0.020 x 0.1010 x 815 * =5493.0 x10-3Proc 日2.2x103 x3.0 x10-3o 0.128總 52.0u當(dāng)液體被冷卻時(shí)(上)0.14 0.95帶入克恩公式

22、得管程傳熱系數(shù)UWa = 0.36 土 Re 0.55 Pr 3 ()0.14 = 0.36 x 0128 x 5490.55 x 52.03 x 0.95 = 259w / (m2 C)o d o o 旦0.020。2.3.3,污垢系數(shù)根據(jù)定性溫度下的流體流速查取污垢系數(shù)管內(nèi)河水 r = 6.879x10-4 (m2、C)W si管外原油 r = 3.44 x104(m2.C).Wso總傳熱系數(shù)K = J一+ r + + r i +a25+20252535 x 20a s。 si d a d1 + 3.44 x 10 -4 + 6.879 x 10 -4 x 259209 w/(m 2 C)

23、o核算結(jié)果與初選值很相近，該換熱器符合生產(chǎn)要求。計(jì)算傳熱面積S，= 4 = 2.36x105 = 31.37m2K A t209 x 36.0由換熱器換熱面積為32.5 m 2面積裕度 H = x 100% = () x 100% =12.2%S31.372.4.換熱器核算2.4.1.殼程壓降Z口p = (口p +口p )FN 其中，N =1o12 s ssF =1.15Sp = Ffn (N +1)冬1 o c B 2p = N (3.5 - 2B)以 2 b D 2其中，F(xiàn)=0.5 n =11 N B =39 故，Z p = ( p + p )FN o12 s s815 x 0.10102

24、2 x 0.15、5 x 1.19 x 11x 40 x)+39 x(3.5 )x0.4815 x 0.101022x 1,15x 1=(1088 x 446) x 1.15 x 1=1764pa 0.1Mpa2.4.2.管程壓降A(chǔ)P = (AP +AP ) NN Fi12 s pt設(shè)管壁粗糙度為0.1mm,其中，N = 1 N = 2 F = 1.4-上 01則-=0.005,查表得摩擦系數(shù)冗=0.030 d 20l p u 26996 x 0.47732AP = X - - i i = 0.030 xx= 1021 pad 20.0202,p u 2996 x 0.47732= 2 = 3

25、.0 x2= 340paAP = (AP +AP )N N F =(1021+340)x 1.4x 1x2=3810.8pa 口 0.1Mpa i12 s ptAP； 故，由以上計(jì)算知:殼程與管程的壓降均小于0.1MPa，故選用G400TV1.635.2是合理的。工藝設(shè)計(jì)表?yè)Q熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見下表:參數(shù)管程殼程流量/(kg/s)1600003882進(jìn)/出口溫度/錯(cuò)誤！未找到引用源。25/35140/40物性定性溫度/錯(cuò)誤!未找 到引用源。30.090密度/（錯(cuò)誤！未找到 引用源。）996815定壓比熱容/（錯(cuò)誤！未找到引用 源。）4.1742.2黏度/（Pa錯(cuò)誤！未找到引用源。s）0

26、.00080070.003普朗特?cái)?shù)5.452設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù)形式固定式臺(tái)數(shù)1殼體內(nèi)徑mm400殼程數(shù)1管徑/mm025 X 2,5管心距/mm32管長(zhǎng)/mm6000管子排列A管數(shù)目/根76折流板數(shù)/塊39傳熱面積/錯(cuò)誤！未 找到引用源。35.2折流板間距/mm150管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速/(m/s)0.47730.1010表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/（w /（m 2-o C）2535259污垢阻力/（錯(cuò)誤！未找到引 用源。）0.00068790.000344阻力/Pa3810.81764傳熱溫差/錯(cuò)誤！未找到引用 源。39.1傳熱系數(shù)/(w /(m2-o C)209面積裕度/%12.

27、2換熱器設(shè)備的計(jì)算殼體壁厚設(shè)計(jì)壁厚的計(jì)算根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，選用錯(cuò)誤！未找到引用源。的碳素鋼管，其鋼號(hào)為20R,鋼板標(biāo)準(zhǔn)為 GB6654。由于換熱器為內(nèi)壓容器，故可采用內(nèi)壓容器的設(shè)計(jì)方法來(lái)確定其壁厚，殼壁計(jì)算壁厚計(jì) 算公式為：錯(cuò)誤！未找到引用源。8=2bJ 中一 pc式中，錯(cuò)誤！未找到引用源。計(jì)算壓力，取Pc=.6MPa錯(cuò)誤！未找到引用源。一一殼體內(nèi)徑，錯(cuò)誤！未找到引用源。D = 400mm錯(cuò)誤！未找到引用源。一一焊接接頭系數(shù)，錯(cuò)誤！未找到引用源。t殼程溫度，設(shè) = 1錯(cuò)誤！未找到引用源。一一殼程溫度為錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)的的許用應(yīng) 力，取錯(cuò)誤！未找到引用源。（查化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表一得）則殼體計(jì)

28、算壁厚為：pcDc=400= 2.9mm2卜1 甲-p2 x132 x 0.85 -1.6考慮到鋼板厚度不均勻介質(zhì)對(duì)筒壁的腐蝕作用，在確定筒體所需厚度時(shí)，還應(yīng)在計(jì)算厚 度錯(cuò)誤！未找到引用源。的基礎(chǔ)上，增加壁厚附加量C。壁厚附加量C是指在滿足強(qiáng)度要求 而計(jì)算出的壁厚之外，考慮其他因素而額外增加的壁厚量，包括鋼板負(fù)偏差（或鋼板負(fù)偏差） 錯(cuò)誤！未找到引用源。、腐蝕裕量錯(cuò)誤！未找到引用源。，即錯(cuò)誤！未找到引用源。取錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，故亳=8+ q + C2 = 2.9 + 0.6 +1 = 4.5mm圓整后，取名義厚度為錯(cuò)誤！未找到引用源。8d = 6mm4.1.2,換熱器校

29、核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度按強(qiáng)度、剛度計(jì)算確定的容器壁厚，由于材質(zhì)、鋼板彎曲、焊接及安裝等造成加工過(guò)程 不完善，有可能導(dǎo)致容器不安全，會(huì)在規(guī)定的工作壓力下發(fā)生過(guò)大變形或焊縫有滲漏現(xiàn)象等， 故必須進(jìn)行壓力試驗(yàn)予以校核。最常用的壓力試驗(yàn)方法是液壓試驗(yàn)。本設(shè)計(jì)采用水壓試驗(yàn)方法。液壓試驗(yàn)時(shí)要求滿足的強(qiáng)度條件是：錯(cuò)誤！未找到引用源。=丁2 +8e) 0.9cT20 se查化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表一可知，對(duì)于20R剛在壁厚為6mm時(shí)，其屈服極限錯(cuò)誤！ 未找到引用源。，則有0.9甲電=0.9 X 0.85 X 245 = 187.43MPaPt = 1.25 p = 1.25 x1.6 = 2 MPa0 =8 -C = 6

30、-0.6-1 = 4.4mm代入得：c = Pt 9 +0 e)= 2 x(40。+ 44)= 91.9MPat282 x 4.4e 0,9#%水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。封頭的設(shè)計(jì)左右封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)JB/T 4337-95標(biāo)準(zhǔn)，封頭為錯(cuò)誤！未找到引用 源。DN400 x 6mm，曲面高度為= 100mm，直邊高度錯(cuò)誤！未找到引用源。，材料選用 20R 鋼。公稱直徑DNmm曲面高度himm直邊高度h2mm壁厚Smm內(nèi)表面積FW容積Vm3質(zhì)量GKg碳 鋼高合金40010025660.2040.01159.94.3.法蘭的設(shè)計(jì)殼體與封頭采用法蘭連接，材料選用20R碳素鋼，本設(shè)計(jì)的壓力和

31、殼體內(nèi)徑都較小，根 據(jù)JB/T4701-2000選用DN400,1.6MPa的甲型平焊法蘭。法蘭尺寸如下：?jiǎn)挝唬簃m公稱直徑DN甲型平焊法蘭平 PN=1.6MPa螺柱DD1D 2D3D 45d規(guī)格數(shù)量4005154804504404373018M16204.4.支座的設(shè)計(jì)4.4.1,質(zhì)量核算殼體質(zhì)量mi：查化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表4得DN400mm 5 = 6mm標(biāo)準(zhǔn)換熱器單位長(zhǎng)度的 n筒體質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。q1= 65kg貝|J m = q x L = 65 x 6 = 390kg封頭的質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。：DN=400mm,錯(cuò)誤！未找到引用源。，直邊高度錯(cuò)誤！未找到引用源。 頭，其質(zhì)

32、量錯(cuò)誤！未找到引用源。=9.9kg。所以 錯(cuò)誤！未找到引用源。m2 = 9.9x2 = 19.8kg水的質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。：m =中vp式中，錯(cuò)誤！未找到引用源。裝填系數(shù)，中=1.0儲(chǔ)罐體積：V = V封 + 匕=2 x 0.0115 + 0.176 x 6 = 1.079 = 1.1m3則 m3 = 1.0 x1.1x 998 = 1097.8kg附件質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。：=300Kg管子質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。:錯(cuò)誤！未找到引用源。m5 = 76m1 = 76x5.21 = 395.96kg （式中引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。的管子單重為5.21kg）法蘭質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。

33、：PN=1.6MPa；DN=400mm；法蘭質(zhì)量 27Kg。則 m = 27 x 4 = 108kg6的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封錯(cuò)誤！未找到所以，設(shè)備總質(zhì)量:m m + m + m + m + m + m=390 +19.8 +1097.8 + 300 + 395.96 +108=2311.56kg2311.56 x 9.82=11326.644N = 11.33KN支座計(jì)算:4.4.2.鞍座選型每個(gè)支座承受11.33KN,選用重型B1型，120度包角，焊制，雙筋，帶墊片的鞍座。鞍座標(biāo)準(zhǔn)類型參考標(biāo)準(zhǔn)材料BI400-SJB/T 4712-92Q235 A,Q235 BBIV400-FJB/T 4712-92

34、Q235 A,Q235 B鞍座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN鞍座高度h底板墊板筋板地腳螺栓支座質(zhì)量l1b151S2l3b25廠2el3b353規(guī)格B型40012510060630160125620160805M201.6鞍座示意圖管板的設(shè)計(jì)管板用來(lái)固定換熱管并騎著分隔管程、殼程的作用。管板尺寸確定由于固定管板式換熱器計(jì)算十分復(fù)雜，需要綜合考慮多種因素，可采用下表選?。翰馁|(zhì)：在選用管板時(shí)的材料時(shí)，當(dāng)換熱介質(zhì)無(wú)腐蝕或有輕微腐蝕時(shí)，可按規(guī)定采用低 碳鋼或普通低合金；處理腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的耐腐蝕材料，本設(shè)計(jì)采用與殼體相同 的低碳鋼Q235-AF。管板尺寸：根據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)公稱壓力P =1.6MPa，

35、及公稱直徑DN=400mm，p = 1.6MPa公稱直徑DD1D2D4D5 = D6bb1cd質(zhì)量4005304903904434004033232042.54.5.2.管板與管子連接在管殼式換熱器設(shè)計(jì)中，管子與管板的連接是否緊密十分重要。如果連接不緊密，在操 作時(shí)連接處發(fā)生泄漏，冷熱流體相互混合，會(huì)造成物料和熱量損失；若物料帶有腐蝕性、放 射性或者兩種流體接觸會(huì)產(chǎn)生易燃易爆物質(zhì)，后果將更加嚴(yán)重。管子在管板上的固定方法主要有脹接和焊接兩種，其原則是必須保證管子與管板連接牢 固，連接處不會(huì)產(chǎn)生泄露。第一，脹接法。此法是利用脹接管器擠壓伸入管板孔中的管子端部，使端部發(fā)生塑性變 形，管板同時(shí)也產(chǎn)生彈

36、性形變，當(dāng)取去脹管器后由于管板孔的彈性收縮，使管子與管板間同 時(shí)產(chǎn)生一定擠緊力而緊密的貼在一起，從而達(dá)到密封緊固連接的目的。采用脹接時(shí)，管板的 硬度應(yīng)比管端高，以保證脹接質(zhì)量，這樣可以免除應(yīng)管板孔塑性變形，而影響脹接緊密性。第二，焊接法。由于此法具有高溫高壓下仍能保持連接的緊密性，對(duì)管板孔的加工精度 要求低，加工工藝較簡(jiǎn)單，當(dāng)壓強(qiáng)不太高使，可用較薄管板等優(yōu)點(diǎn)，因此焊接法應(yīng)用較廣泛； 但焊接法工藝要求管子與管孔之間應(yīng)留有一定間隙。根據(jù)本設(shè)計(jì)的操作物質(zhì)為有原油且操作壓力與溫度均不太高，因此選用密封性能較好的 脹接法。4.5.3.管板與殼體的連接考慮到換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)可以分成可

37、拆式和不可拆式兩大類 型。固定管板式換熱器的管板與殼體間常采用不可拆連接，可采用焊接的方式。即選用其中 的（e）型(el4.6.流體進(jìn)、出口接管直徑的計(jì)算1.殼程流體進(jìn)出口接管取接管內(nèi)油品流速為1m/s則接管內(nèi)徑為4V d = -兀u(4 X388W3600 賣=0皿3.14 x1參考化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表3-31取標(biāo)準(zhǔn)管徑為4 57 mm x 6mm2.管程流體進(jìn)出口接管取接管內(nèi)循環(huán)水流速為1.5m/s則接管內(nèi)徑為J4V(4 x 20364)/(3600 x 996)d =.=,=0.071m兀 u3.14 x1.5則取標(biāo)準(zhǔn)管徑為4 76 mm x 8mm4.7.容器開孔補(bǔ)強(qiáng)開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)是在開孔

38、附近區(qū)域增加補(bǔ)強(qiáng)金屬，使之達(dá)到提高器壁強(qiáng)度、滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì) 要求的目的。開孔補(bǔ)強(qiáng)的形式分為整體補(bǔ)強(qiáng)和局部補(bǔ)強(qiáng)。按照GB150-1998鋼制壓力容器第8章中開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)規(guī)定：圓筒D 1500mmH寸，開孔最大直徑d 2 D,且d 1500mmH寸，開孔最大直徑d 3D，且d 1000mm不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑，殼體開孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)：設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa;兩相鄰的開孔中心間距應(yīng)不小于直徑之和的兩倍；接管公稱外徑小于或等于89mm；接管壁厚不小于5mm（公稱外徑為57mm）；本設(shè)計(jì)的固定管板式換熱器筒體為碳鋼，壁厚為6mm，管程設(shè)計(jì)壓力為1。6MPa，殼程 設(shè)計(jì)

39、壓力為1.6MPa，根據(jù)計(jì)算結(jié)果知，接管壁厚均大于5mm。因此開孔不必補(bǔ)強(qiáng)。設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表參數(shù)數(shù)據(jù)壁厚&6mm鋼板負(fù)偏差錯(cuò)誤！未找到引用源。0.6mm腐蝕裕量錯(cuò)誤！未找到引用源。1.0mm碳素鋼管型號(hào)封頭型號(hào)DN400mm 6mm法蘭標(biāo)準(zhǔn)JB/T4701-2000殼體質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。390.00kg封頭的質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。19.80kg水的質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。1097.8kg附件質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。300.00kg管子質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。395.96kg法蘭質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。108kg設(shè)備總質(zhì)量2311.56k各支座承受P11.33KN管板直徑400mm管板厚度

40、40.0mm殼程接管內(nèi)徑42mm殼程接管外徑57mm管程接管內(nèi)徑65mm管程接管外徑76mm設(shè)計(jì)心得為了在專業(yè)理論課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，加強(qiáng)技能訓(xùn)練，學(xué)校為我們專業(yè)組織了這次換熱器課 程設(shè)計(jì)訓(xùn)練?！凹埳系脕?lái)終覺淺，深知此事要鞠躬”這句話對(duì)于我們以工科要求培養(yǎng)的學(xué)生尤為實(shí)用。通過(guò)兩周艱辛課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我在理解換熱器工藝的基礎(chǔ)上，掌握了換熱器裝配中常 用的技術(shù)要求；掌握了換熱器冷熱交換及設(shè)計(jì)工藝。本次實(shí)訓(xùn)能夠熟練掌握換熱器設(shè)計(jì)技術(shù)，與自己的辛勤汗水和老師們的教導(dǎo)是分不開 的！徐慎穎老師并不是單純的知識(shí)傳授，而是我們學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，參與者。尤其在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí) 的過(guò)程中，徐慎穎老師確定了我們的主體地位，確立了明

41、確的換熱器達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，激發(fā)了學(xué)生 學(xué)習(xí)和動(dòng)手的極大熱情與興趣，充分調(diào)動(dòng)了我們的參與積極性。通過(guò)教學(xué)以及本次換熱器實(shí)訓(xùn)，增強(qiáng)了我們隊(duì)本專業(yè)的熱愛，培養(yǎng)了我們實(shí)事求是、一 絲不茍的學(xué)風(fēng)；培養(yǎng)了我們腳踏實(shí)地、團(tuán)結(jié)協(xié)作的作風(fēng)；培養(yǎng)了我們認(rèn)真、刻苦、勇于實(shí)踐 的學(xué)習(xí)作風(fēng)，養(yǎng)成規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，使我們向著具有高層次社會(huì)道德、文化修養(yǎng)并掌 握先進(jìn)技術(shù)你理念與技能的工藝人員又邁進(jìn)了一步！換熱器設(shè)計(jì)是一個(gè)枯燥乏味和痛苦艱辛的過(guò)程。時(shí)值冰冷嚴(yán)冬，同學(xué)們卻要一遍又一遍 對(duì)換熱器的有關(guān)物性數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)校核，對(duì)各種相關(guān)聯(lián)配件進(jìn)行仔細(xì)斟酌。冰點(diǎn)的溫度一點(diǎn) 也不能蓋過(guò)同學(xué)們的熱情。有些同學(xué)甚至把電腦搬到教室進(jìn)行全方位作業(yè)，還有同學(xué)為了完 成設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诶L圖室通宵繪圖！換熱器課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是喜獲豐收的過(guò)程。努力之后有點(diǎn)點(diǎn)成就感。在整過(guò)過(guò)程中我懂 得了 “持之以恒，水滴石穿”的深刻道理。，我感覺我的理論運(yùn)用于實(shí)際的能力得到了提升， 主要有以下幾點(diǎn)：掌握了查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中搜集) 的能力；樹立了既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時(shí) 的勞動(dòng)條件，在這種設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)了迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力；學(xué)會(huì)了用