浮頭式換熱器

大學(xué)《化工原理》列管式換熱器課程設(shè)計列管式換熱器學(xué)院：河南城建學(xué)院班級：1024091學(xué)號：姓名：程少龍指導(dǎo)教師：李鷹時間：2011年12月28日

學(xué)生姓名班級指導(dǎo)教師題目列管換熱器的設(shè)計設(shè)計基本參數(shù)處理能力：60000kg/h設(shè)備型式：列管式換熱器操作條件：冷卻介質(zhì)：井水入口溫度：30°C，出口溫度：40r有機(jī)液：入口溫度：104C，出口溫度：40Co流體溫度C密度kg/E粘度mPa?s比熱容KJ/(Kg?C)導(dǎo)熱系數(shù)W/(m?C)有機(jī)液719860.544.190.662水359940.7284.1740.6261.設(shè)計任務(wù)書設(shè)計要求及內(nèi)容1、設(shè)計方案簡介對給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡要論述。2、主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算。3、輔助設(shè)備的選型典型輔助設(shè)備主要工藝尺寸的計算，設(shè)備規(guī)格型號的選定。4、編寫設(shè)計說明書將設(shè)計所選定的工藝流程方案、主要步驟及計算結(jié)果匯集成工藝設(shè)計說明書。應(yīng)采用簡練、準(zhǔn)確的文字圖表，實事求是地介紹設(shè)計計算過程和結(jié)果。設(shè)計說明書要求在5000字以上，A4紙打印。設(shè)計說明書內(nèi)容：（1）封面（課程設(shè)計題目、學(xué)生班級、姓名、指導(dǎo)教師、時間）（2）目錄（3）設(shè)計任務(wù)書（4）概述與設(shè)計方案簡介（5）工藝及設(shè)備設(shè)計計算（6）輔助設(shè)備的計算機(jī)選型（7）設(shè)計結(jié)果匯總表（8）設(shè)計評述（9）參考資料（10）主要符號說明各階段時間安排（以天為單位）用一周時間集中進(jìn)行1、設(shè)計方案選定：1天2、主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算：4天3、輔助設(shè)備的選型：2天4、編寫設(shè)計說明書：1天5、繪制CAD圖形：2天概述與設(shè)計方案簡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，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。其主要優(yōu)點是單位體積所具有的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅固，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)定路徑多次錯流通過管束，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（50°C以上）時，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。2.1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)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合。間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，形式繁多。將在后面做重點介紹。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)簡單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場合。常見的設(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，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)簡單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點是設(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，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)備的競相發(fā)展中得以繼續(xù)存在下來。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。2.2設(shè)計方案簡介2.2.1換熱器類型的選擇根據(jù)列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，主要分為以下四種。以下根據(jù)本次的設(shè)計要求，介紹幾種常見的列管式換熱器。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，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。U型管換熱器U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點是只有一塊管板，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，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U型管式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，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，因而報廢率較高。此外，其造價比管定管板式高10%左右。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，互不約束，不會產(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。其缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮動管板間若密封不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。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)點是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價也比浮頭式的低;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。其缺點是填料函乃嚴(yán)不高，殼程介質(zhì)可能通過填料函外樓，對于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。2.3.1換熱器類型的選擇所設(shè)計換熱器用于冷卻果漿，果漿粘度較大，易結(jié)垢，易腐蝕管道，所以選用浮頭式換熱器，浮頭便于拆卸、清洗，且果漿走殼程也方便散熱，與冷卻介質(zhì)溫差較大，也避免產(chǎn)生溫差應(yīng)力產(chǎn)生管道變形。綜上所述，換熱器選擇浮頭式，果漿走殼程。2.3.2流徑的選擇在具體設(shè)計時考慮到盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個，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，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時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re>100)下即可達(dá)到湍流，以提高對流傳熱系數(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，因為壁溫接近傳熱膜系數(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)，確定果漿應(yīng)走殼程，水走管程。2.3.3流速的選擇表2-2換熱器常用流速的范圍\介質(zhì)流速、循環(huán)水新鮮水一般液體易結(jié)垢液體低粘度油高粘度油氣體管程流速，m/s1.0~2.00.8~1.50.5~3>1.00.8~1.80.5~1.55~30

殼程流速，m/s0.5~1.50.5~1.50.2~1.5>0.50.4~1.00.3~0.82~15由于增加流體在換熱器中的流速，將加大對流傳熱系數(shù)，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低了污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增大，從而可減小換熱器的傳熱面積。但是流速增加，又使流體阻力增大，動力消耗就增多。故擬取循環(huán)水流速為1.2m/s。2.3.4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)實際需要，可以選擇使用不銹鋼材料。2.3.5管程結(jié)構(gòu)換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列，如下圖所示。（a）正方形直列（d）三角形錯列（b）正方形錯列（e）同心圓排列（c）三角形直列■A（a）正方形直列（d）三角形錯列（b）正方形錯列（e）同心圓排列（c）三角形直列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。管板與管子的連接可脹接或焊接。2.3.6殼程結(jié)構(gòu)與相關(guān)計算公式介質(zhì)流經(jīng)傳熱管外面的通道部分稱為殼程。殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要由折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組成。由于各種換熱器的工藝性能、使用的場合不同，殼程內(nèi)對各種元件的設(shè)置形式亦不同，以此來滿足設(shè)計的要求。各元件在殼程的設(shè)置，按其不同的作用可分為兩類：一類是為了殼側(cè)介質(zhì)對傳熱管最有效的流動，來提高換熱設(shè)備的傳熱效果而設(shè)置的各種擋板，如折流板、縱向擋板。旁路擋板等；另一類是為了管束的安裝及保護(hù)列管而設(shè)置的支承板、管束的導(dǎo)軌以及緩沖板等。殼體是一個圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)人和排出之用。直徑小于400mm的殼體通常用鋼管制成，大于400mrn的可用鋼板卷焊而成。殼體材料根據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求時，大多考慮使用復(fù)合金屬板。介質(zhì)在殼程的流動方式有多種型式，單殼程型式應(yīng)用最為普遍。如殼側(cè)傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于管側(cè)，則可用縱向擋板分隔成雙殼程型式。用兩個換熱器串聯(lián)也可得到同樣的效果。為降低殼程壓降，可采用分流或錯流等型式。殼體內(nèi)徑D取決于傳熱管數(shù)N、排列方式和管心距t。計算式如下：單管程D=t(n-1)+(2~3)d0式中t管心距，mm；do——換熱管外徑，mm；nC——橫過管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān)。正三角形排列：%=E麗正方形排列：孔=槌、國多管程式中N——排列管子數(shù)目；n——管板利用率。正角形排列：2管程n=0.7~0.85>4管程n=0.6~0.8正方形排列：2管程n=0.55~0.7>4管程n=0.45~0.65殼體內(nèi)徑D的計算值最終應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導(dǎo)流體橫向流過管束，增加流體速度，以增強(qiáng)傳熱；同時起支撐管束、防止管束振動和管子彎曲的作用。折流板的型式有圓缺型、環(huán)盤型和孔流型等。圓缺形折流板又稱弓形折流板，是常用的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種。切缺率(切掉圓弧的高度與殼內(nèi)徑之比)通常為20%~50%。垂直圓缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有懸浮固體粒子流體用的水平熱交換器等。垂直圓缺時，不凝氣不能在折流板頂部積存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部積存。弓形折流板有單弓形和雙弓形，雙弓形折流板多用于大直徑的換熱器中。折流板的間隔，在允許的壓力損失范圍內(nèi)希望盡可能小。一般推薦折流板間隔最小值為殼內(nèi)徑的1/5或者不小于50mm，最大值決定于支持管所必要的最大間隔。殼程流體進(jìn)出口的設(shè)計直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。當(dāng)加熱蒸汽或高速流體流入殼程時，對換熱管會造成很大的沖刷，所以常將殼程接管在入口處加以擴(kuò)大，即將接管做成喇叭形，以起緩沖的作用；或者在換熱器進(jìn)口處設(shè)置擋板。3換熱器設(shè)計方案的確定3.1確定設(shè)計方案選擇換熱器類型：浮頭式換熱器流經(jīng)的選擇：有機(jī)液走殼程，循環(huán)水走管程管程循環(huán)水流速取0.85m/s材質(zhì)：不銹鋼管徑：(p25*2.5mm

=30C+40C=‘sc23.2定性溫度：=30C+40C=‘sc2102°C+40°C定性溫度：有機(jī)液T=102C；40C=71C3.3冷卻水用量3.3.1熱流量（對應(yīng)有機(jī)液）Q=q°cAT=60000x4.19x(102-40)=1.56x107(KJ/h)=4330(kw)3.3.2平均傳熱溫差：=(102-40)-1*-30)=28.5cm(102-40)n(40-30)3.3.3冷卻水用量（忽略熱損失）=373742(kg/h)Q1.56x107T—=C?At4.174x(40-30)3.4計算換熱面積以.1估算總傳熱系數(shù)：%=530（w=373742(kg/h)t=30Ct=40CT=102CT2=40CP=二=40-30=0.14T-\102-30八T—T102—40—R=2==6.2t-140-30但R=6.2的點很難在圖上讀出，因而以相應(yīng)P=二=40-30=0.14T-\102-30八T—T102—40—R=2==6.2t-140-30_Q4330x103估—KAt—530x25.7一*m3.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸

3.5.1管徑和管內(nèi)流速選用425mmx2.5mm較高級冷拔傳熱管（不銹鋼）（內(nèi)徑）d=0.020mi（外徑）d=0.025m0（平均直徑）.......d=0.225mm（換熱器壁厚）...b=0.0025m取管內(nèi)流速u=0.85m/si3.5.2管程和傳熱管數(shù)373742N=-^=3600x994..392根s土d2u0.785x0.022x0.854i"按單程管計算，所需的傳熱管長度為L=二兀dL=二兀dN3183.14x0.025x392…，、…10.4一俐10.4（m）取管長為6m則N=^—"2（管程）則傳熱管數(shù)總根數(shù)n=392x2=784（根）3.6.傳熱管的排列和分程方法3.6.1殼體直徑取管板利用率門=0.7則殼體直徑為D=1.05尸七'沂=1.05x32x<784/0.7?1125mmt氣計算的到的殼體直徑應(yīng)按換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。殼體直徑經(jīng)常用的標(biāo)準(zhǔn)有800mm、1000mm、1200mm等。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)可取D=1200mm。換熱器核算4.1傳熱面積校核4.1.1管程傳熱膜系數(shù)核算。784管程流通截面積S=0.785x0.022x一=0.123(m2)i2373742/(3600x994)八睥八/，、管程流體流速和雷諾數(shù)分別為u=-^―=0.849(m/s)i0.123Re=0.02x0.849x994/(0.728x10-3)=23075…n4.174x103x0.728x10-3普朗特數(shù)Pr==4.850.626管程傳熱膜系數(shù)a=0.023—Re0.8Pr0.4=0.023x0626x230750.8x4.850.4=4189(w/m2-C)(其中被id0.02i加熱介質(zhì)n=0.4)4.1.2殼程傳熱膜系數(shù)核算。管子按正三角形排列，傳熱當(dāng)量直徑為4(1!Pt2--d2)4(13x0.0322-—x0.025)de，=240=24nd兀x0.0250殼程流通截面積0.02(榆S°=BD(1-P))=0.3x1.2x(1—1|)=0.079(m2)殼體流體流速及其雷諾數(shù)分別為u=60000/(3600x986)=0.214m/s00.0790.02x0.214x986Re0=0.54x10-3=78154.19x103x0.54x10-3普朗特數(shù)Pr==3.4200.662黏度校正(—)0.14澆0.95Pw則殼程傳熱膜系數(shù)a=0.36%Re0.55Pr3(上)0.14=0.36x°'靈0d°七0.02x78150.55x3.423x0.95=2350(w/m2-C)4.1.3污垢熱阻和管壁熱阻。查表知，管外側(cè)污垢熱阻R°=o.000172(m2.C/W)，管內(nèi)污垢熱阻R=0.00058(m2.°C/W)。已知管壁厚度為b=0.0025m,不銹鋼在此條件下的熱導(dǎo)率為17.4W/m?°C。4.2總傳熱系數(shù)K。一(內(nèi)側(cè))R=0.00058(m2.°C/w)污垢熱阻(外側(cè))R1=0.000172(m2-C/w)s0K=——

d—+R以d1dbdnK=——

d—+R以dim04189x0.020^+0.00058蛭+°.0025X°.025+0.0001720.0217.4x0.02252350=561.4(w/m2?C)4.3傳熱面積校核s4189x0.02sj-2-KAtm3440x103561.4x25.7=300(m2)實際傳熱面積S=兀d1Nt=3.14x0.025x6x784=369(m2)換熱器的面積裕度為S=300總1.23傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。S3694.4換熱器內(nèi)壓降的核算4.4.1管程阻力AP=(AP+AP)NNFi12sptlp"2N=1,N=2,AP=X-^x—2—由Re=23075，傳熱管相對粗糙度￡/d=0.01/2=0.005,參考圖X-Re雙對數(shù)坐標(biāo)圖得X=0.0344，流速u=0.849m/s，p=994kg/m3，所以Ap=0.0344x--0-x0.8492x9942=3697(Pa)AP2=3=3x994x庭492=1074.7(Pa)P=(3697+1074.7)x2x1.4=13361(Pa)管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。i4.4.2殼程阻力按下式計算AP=(AP+AP)FN，其中N=1,F=1.15012tsst

流體流經(jīng)管束的阻力AP=Ffn(N+1)三」10cB2F=0.5,f0=5.0xRe0-0.228=5.0x7815-0.228=0.648n=1.14n=1.1x^784=30.8,NB=19,u。=Ap=0.0344x--0-x0.8492x9942=3697(Pa)AP2=3=3x994x庭492=1074.7(Pa)12流體流過折流板缺口的阻力AP'=N(3.5-2B)^2，其中B=0.3m,D=1.2m,2BD2'一一一則AP=19x(3.52=1286.9('一一一則AP=19x(3.52=1286.9(Pi)1.2總阻力AP=（4506.1+1286.9）x1x1.15=6662（Pa）5、結(jié)構(gòu)尺寸：1、浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計：由于換熱器的內(nèi)徑已確定，采用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑?jīng)Q、定浮頭管板外徑及各結(jié)構(gòu)尺寸（參照《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：第四章第一節(jié)及GB151）。結(jié)構(gòu)尺寸為：浮頭管板外徑：D0=D.—2氣=1200—2x5=1190mm浮頭管板外徑與殼體內(nèi)徑間隙：取b1=5mm（見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：表4-16）；墊片寬度：按《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：表4-16：取b=16mm浮頭管板密封面寬度：b=b+1.5=17.5mm浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑：Df.=D.-2（氣+b）=1200-2x（5+16）=1158mm浮頭法蘭和鉤圈的外直徑：Df0=D.+80=1200+80=1280mm外頭蓋內(nèi)徑：D=D.+100=1200+100=1300mm

螺栓中心圓直徑:Db=（D°+DQ/2=（1190+1280）/2=1235mm其余尺寸見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50。2、管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計：依工藝條件：管側(cè)壓力和殼側(cè)壓力中的高值，以及設(shè)計溫度和公稱直御1200，按JB4703-92長頸對焊法標(biāo)準(zhǔn)選取。并確定各結(jié)構(gòu)尺寸，見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（a）所示。L弟^C>圖全50管箱，固定管板及簡體結(jié)構(gòu)3、管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計：選用B型封頭管箱，因換熱器直徑較大，且為二管程，其管箱最小長度可不按流道面積計算，只考慮相鄰焊縫間距離計算：L'>h+2C+d+（h+h+8）=150+2x100+366+300+25+8=1050mmgminfg12取管箱長為1050mm，管道分程隔板厚度取10mm，管箱結(jié)構(gòu)如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（a）所示。4、固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計：依據(jù)選定的管箱法蘭，管箱側(cè)法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸，確定固定端管板最大外徑為：D=1306mm；結(jié)構(gòu)如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（b）所示。5、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計：依工藝條件，殼側(cè)壓力、溫度及公稱直徑Dn=1300mm；按JB4703-93長頸法蘭標(biāo)準(zhǔn)選取并確定尺寸。6、外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計：外頭蓋結(jié)構(gòu)如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51所示。軸向尺寸由浮動管板、鉤圈法蘭及鉤圈強(qiáng)度計算確定厚度后決定，見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51。7、墊片選擇：管箱墊片：根據(jù)管程操作條件（循環(huán)水壓力0.4Mpa，溫度35°C）選石棉橡膠墊。結(jié)構(gòu)尺寸如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-39（b）所示：D=1308mm;d=1200mm.外頭蓋墊片：根據(jù)殼程操作條件（有機(jī)液，壓力小，溫度71V），選石棉橡膠墊，墊片：1409mmx1300mm（JB4705-92）石棉橡膠墊。浮頭墊片：根據(jù)管殼程壓差，混合氣體溫度確定墊片為金屬包石棉墊，以浮動管板結(jié)構(gòu)確定墊片結(jié)構(gòu)尺寸為①1190mmx①1158mm；厚度為3mm;JB4706-92金屬

包墊片。8、鞍座選用及安裝位置確定：鞍座選用JB/T4712-92鞍座BI1400-F/S；安裝尺寸如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-44所示其中：L=6700，LB=0.6L=0.6x6700=4020mm取：L=4000mm，L'牝L=1350mm9、折流板：采用弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為h=0.25x1200=300mm，故可取h=100mm。取折流板間距B=0.25D（0.2D〈B〈D），則B=0.25x1200=300mm傳熱管長6000折流板數(shù)目Nn=-1=-1=19個B折流板間距300折流板尺寸：外徑：D=Dn—6=1200—6=1194mm；厚度取6mm10、接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)氣體流速為u1=0.5m/s，則接管內(nèi)徑為D孕巫、警匝二o.208m，選擇接管刎208x8mm1'兀"\3.14x0.5管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速為％=1m/s，則接管內(nèi)徑為D2寸婦73號4*00x994)=0.366m，選擇接管為*366x8mm11、管箱封頭、外頭蓋封頭：管箱封頭:D=1200mm,8=8mmh^=300mmh2=25mm外頭蓋封頭:D=1300mm,8=8mmh^=325mmh2=25mm12、浮頭法蘭計算：按GB151-89相關(guān)規(guī)定。因此法蘭出于受壓狀態(tài)。計算過程取法蘭厚度150mm。結(jié)構(gòu)見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-52(C)13、殼程接管位置：L>B/2+(b-4)+C=208/2+(40-4)+100=240mm1l取200mm14、浮頭管板及鉤圈:(cj圖中52鉤圈、浮動管板、浮頭法七結(jié)構(gòu)15、其他附件：拉桿*20，數(shù)量6根5950mm4根，5500mm2根16、說明：在設(shè)計中由于給定壓力等數(shù)及公稱直徑在JB4730-92長頸對焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，對殼體及外頭蓋法蘭直接選取標(biāo)準(zhǔn)值，不必進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計強(qiáng)度計算。由于殼程壓力降小于管內(nèi)壓力降，不必對殼程接管補(bǔ)強(qiáng)，也不用設(shè)置膨脹節(jié)。殼程流速0.214m/s較小，不必設(shè)防沖擋板。

下表為設(shè)計匯總:名稱尺寸/mm材料名稱尺寸/mm材料筒體壁厚816MnR管程接管①366mmx8mml20筒體補(bǔ)強(qiáng)圈厚16MnR殼程接管①208mmx8mml20外頭蓋短節(jié)厚816MnR固定管板厚6016Mn鍛外頭蓋封頭厚816MnR浮頭管板厚6016Mn鍛管箱短節(jié)厚816MnR鉤圈厚7616Mn鍛管箱封頭厚816MnR無折邊球封頭R1000x816MnR管箱分程隔板厚1016MnR浮頭法蘭厚16Mn鍛管程殼程接管位置L1240接管長度L200管箱橢圓形封頭內(nèi)徑1200外頭蓋橢圓形封頭1300鞍座位置Lc1350折流板外徑11946、換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果表附表1換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果參數(shù)管程殼程流率/（Kg/h）37374260000進(jìn)（出）口溫度/°c30(40)102(40)壓力/MPa物性定性溫度/c3571密度/Kg/m3994986定壓比熱容/[kJ/（kg/C）]4.1744.19黏度/Pa?s0.728X10-30.54x10-3熱導(dǎo)率/[W/(m?C)]0.6260.728普朗特數(shù)4.853.42設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式浮頭式殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm1200臺數(shù)1管徑/mm由25*2.5管心距/mm32管長/mm6000管子排列