浮頭式換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)方案

摘要換熱器是化工、動(dòng)力、冶金、能源、航天等各種工程領(lǐng)域中普遍使用基本設(shè)備，雖然使用歷史已久，但是依然處在不斷改進(jìn)和發(fā)展之中。本換熱器是用來實(shí)現(xiàn)焦化廠中貧油和富油之間熱互換器，從而實(shí)現(xiàn)貧油熱能再運(yùn)用?？紤]到工藝需求以及價(jià)格，采用了浮頭式換熱器。換熱器設(shè)計(jì)可以分為工藝計(jì)算和機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)某些，在工藝設(shè)計(jì)某些，依照給定設(shè)計(jì)參數(shù)假設(shè)傳熱系數(shù)，計(jì)算換熱器換熱面積以及初步擬定換熱器型號(hào)、換熱管、管程和殼程數(shù)、折流板間距和數(shù)目以及內(nèi)徑等工藝尺寸，然后進(jìn)行熱力核算和壓力降核算，擬定面積裕度和換熱器壓力降均在合理范疇之內(nèi)，否則，要重新設(shè)定傳熱系數(shù)，重復(fù)上述過程，直至通過核算。機(jī)械設(shè)計(jì)某些分為兩步，第一步：依照第一某些已設(shè)計(jì)出工藝尺寸設(shè)計(jì)筒體、管箱、接管、折流板以及各某些之間連接等構(gòu)造和尺寸；第二步：根據(jù)GB150、GB151規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度校核，其中重要涉及對(duì)管板、殼體與換熱管進(jìn)行強(qiáng)度校核，校核通過后依照所設(shè)計(jì)構(gòu)造參數(shù)繪制圖紙。通過復(fù)算與校核，使所設(shè)計(jì)換熱器可以滿足生產(chǎn)工藝規(guī)定。核心詞：浮頭式換熱器工藝計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核

目錄緒論 11我國焦化廠粗苯生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)狀 12我國焦化廠粗苯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 21換熱器 31.1概述 31.2工作流體特性 31.3傳熱的一般概念 31.4換熱器的分類 31.4.1根據(jù)傳熱方式分類 41.4.2根據(jù)生產(chǎn)中的使用目的分類 51.4.3詳細(xì)分類 51.5幾種換熱器的特點(diǎn)及使用 61.5.1管殼式換熱器 61.5.2板式換熱器 61.6換熱器在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用 71.7選擇換熱器類型 82焦化廠貧富油換熱裝置工藝計(jì)算 102.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo) 102.2熱力計(jì)算 102.2.1確定物性參數(shù) 102.2.2初步選定換熱器類型以及尺寸 112.2.3估算換熱面積 112.2.4初選換熱器的型號(hào) 122.3熱力核算 142.3.1傳熱系數(shù)的計(jì)算 142.3.2管外給熱系數(shù) 162.3.3傳熱面積核算 172.4換熱器的內(nèi)壓降核算 192.5換熱器壁溫計(jì)算 222.5.1換熱管壁溫計(jì)算 222.5.2圓筒壁溫的計(jì)算 232.6換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 243換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度設(shè)計(jì) 253.1殼體與管箱厚度的確定 253.1.1殼體和管箱材料的選擇 253.1.2圓筒殼體厚度的計(jì)算以及校核 253.1.3管箱厚度計(jì)算 263.2開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 293.2.1殼體上的開孔補(bǔ)強(qiáng) 293.2.2前端管箱開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 323.2.3外頭蓋開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 353.3換熱管 373.3.1換熱管的排列方式 373.3.2布管限定圓 383.3.3分程隔板形式選定 393.3.4排管 393.3.5換熱管束的分程 413.3.6換熱管與管板的連接 413.4法蘭和墊片選型 413.4.1固定端的殼體法蘭、管箱法蘭及墊片 413.4.2外頭蓋法蘭、墊片與浮頭墊片 433.4.3接管法蘭形式與尺寸 443.5管板設(shè)計(jì) 463.5.1管板的選擇 463.5.2管板與殼體的連接 523.6接管 523.6.1接管與筒體、管箱殼體的連接 523.6.2排氣、排液管 533.6.3接管外伸長度 533.7接管位置的最小尺寸 533.7.1殼程接管位置的最小尺寸 533.7.2管箱接管位置的最小尺寸 543.8折流板設(shè)計(jì) 553.8.1折流板的型式和尺寸 553.8.2折流板的排列 553.8.3折流板的布置 563.8.4折流板重量計(jì)算 563.9拉桿與定距桿 573.9.1拉桿的結(jié)構(gòu)形式 573.9.2拉桿的直徑、數(shù)量及布置 583.9.3定距管 593.10防沖板 593.11保溫層 603.12浮頭蓋計(jì)算 603.12.1管程壓力作用下（內(nèi)壓）浮頭蓋的計(jì)算 623.12.2殼程壓力作用下（外壓）浮頭蓋的計(jì)算 643.13鉤圈 663.14鞍式支座選擇 66總結(jié) 69參考文獻(xiàn) 70專題論文 71翻譯部分 79英文原文 79中文翻譯 89致謝 94緒論本設(shè)計(jì)所涉及到換熱器是以焦化廠中粗苯工段貧油和富油熱互換為目，工藝背景是煉焦煤氣中苯族烴回收工段。煤是國內(nèi)重要能源，除了燃燒運(yùn)用其熱能外，還可以通過綜合加工運(yùn)用，生產(chǎn)各種化學(xué)產(chǎn)品。煉焦化學(xué)工業(yè)就是實(shí)現(xiàn)煤綜合運(yùn)用一種途徑，是一種非常重要煤化工項(xiàng)目，對(duì)煉焦煤氣中芳香烴加以提取再運(yùn)用，而芳香烴是一種重要化工原料。因而，煤綜合加工對(duì)合理運(yùn)用國內(nèi)煤炭資源，提高經(jīng)濟(jì)收益具備重要現(xiàn)實(shí)意義。良好換熱設(shè)備對(duì)提高粗苯工段效益有著非常重要影響，故選取適當(dāng)換熱器至關(guān)重要。1國內(nèi)焦化廠粗苯生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)狀近十近年來，中華人民共和國焦炭總產(chǎn)量翻了一番還多，1997年達(dá)到了歷史最高峰13902萬t。從1993年起，中華人民共和國焦炭產(chǎn)量已持續(xù)居世界第一位。中華人民共和國歷年來焦炭產(chǎn)量見表1。中華人民共和國也是世界焦炭出口大國，中華人民共和國出口焦炭1520萬t，占世界焦炭出口總量2510萬t60％以上。粗苯作為焦炭副產(chǎn)品，其生產(chǎn)、市場變化與焦炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展息息有關(guān)。隨著國內(nèi)鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，焦炭生產(chǎn)也突飛猛進(jìn)地迅速發(fā)展。據(jù)記錄，國內(nèi)焦炭總產(chǎn)量為1.41億噸，達(dá)到1.77億噸，同比增長25.8%；達(dá)到2.25億噸左右，同比增長27%。國內(nèi)焦炭產(chǎn)量大幅增長為粗苯生產(chǎn)發(fā)展提供了可靠先決條件。由于肥煤、主焦煤等煤種不同，焦炭生產(chǎn)過程中粗苯回收率也有所不同。焦化廠規(guī)模、所建化工產(chǎn)品回收裝置技術(shù)水平差別，致使各廠家在煉焦中粗苯回收率有所不同。普通狀況下，原有焦炭年產(chǎn)量100萬噸焦化廠粗苯回收量普通在1萬噸左右，新建焦炭年產(chǎn)最100萬噸焦化公司粗苯回收量為1.3萬噸左右?？傮w來看，大型焦化廠粗苯收率在0.9％-1.3％。按照大型焦化廠粗苯收率低限值計(jì)算，國內(nèi)焦炭生產(chǎn)1.77億噸，應(yīng)回收粗苯159萬噸左右。但由于國內(nèi)小型焦化廠眾多，焦炭年產(chǎn)量20萬噸如下小型焦化廠大多數(shù)沒有化工產(chǎn)品回收裝置，致使應(yīng)當(dāng)在焦?fàn)t氣中回收粗苯白白放空燒掉。按照上述60%回收率數(shù)據(jù)估算，-全國粗苯產(chǎn)量分別為76萬噸、96萬噸和122萬噸。、國內(nèi)粗苯產(chǎn)量同比增長都在26%以上，和焦炭生產(chǎn)同步增長。上述粗苯產(chǎn)量重要集中在焦炭年產(chǎn)量在100萬噸以上31家大型焦化廠家。由于粗苯是苯系家族混合物，不能單獨(dú)使用，需要深加工才干為客戶最后消費(fèi)。粗苯產(chǎn)品這-特性決定了其市場出路重要是銷售到下游精苯生產(chǎn)廠家，只有少量產(chǎn)品進(jìn)入溶劑、農(nóng)藥生產(chǎn)廠家。當(dāng)前國內(nèi)對(duì)粗苯進(jìn)行深加工制成純苯生產(chǎn)廠家重要分為兩大類。一類是酸洗法生產(chǎn)純苯，另一類是采用苯加氫工藝生產(chǎn)純苯。酸洗法生產(chǎn)投資少、見效快，生產(chǎn)裝置易建設(shè)，國內(nèi)大多數(shù)精苯生產(chǎn)裝置采用該生產(chǎn)工藝。但是，酸洗法工藝生產(chǎn)苯純度低，并且不能有效分離甲苯、二甲苯。苯加氫工藝則不同，裝置投資大、建設(shè)周期長，但是生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)苯純度高，與石油苯產(chǎn)品性能基本沒有差別，能實(shí)現(xiàn)與甲苯、二甲苯等有效分離，代表了粗苯加工精制發(fā)展方向。當(dāng)前國內(nèi)酸洗工藝純苯生產(chǎn)能力為88.5萬噸/年，但由于產(chǎn)品銷路不暢，公司開工率不高，大某些公司以銷定產(chǎn)，裝胃平均負(fù)荷局限性50%。國內(nèi)酸洗工藝生產(chǎn)純苯產(chǎn)量為55萬噸，消費(fèi)粗苯70萬噸左右。國內(nèi)河南神馬尼龍化工公司、寶鋼焦化公司、石家莊焦化公司等公司是粗苯加氫生產(chǎn)純苯工藝代表，消費(fèi)粗苯25萬噸，隨著新建項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，預(yù)測將消費(fèi)粗苯約35萬噸。

近年來，由于國際石油市場價(jià)格價(jià)格不斷上漲，導(dǎo)致以石油為原料石油苯與苯加氫生產(chǎn)焦化苯原料成本差距加大，苯加氫生產(chǎn)焦化純苯比石油苯生產(chǎn)成本至少低1500元/噸，高額利潤吸引了市場對(duì)粗苯資源注重，外商從起加大了對(duì)國內(nèi)粗苯資源戰(zhàn)略性收購，導(dǎo)致國內(nèi)粗苯出口數(shù)量不斷增大。出口量為1.50萬噸，達(dá)到1.95萬噸，進(jìn)一步增長到6.57萬噸。2國內(nèi)焦化廠粗苯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢產(chǎn)需逐年增長。粗苯收率和全國焦化行業(yè)回收率逐年提高。當(dāng)前，國家對(duì)焦化行業(yè)宏觀控制辦法是：堅(jiān)決關(guān)停小煉焦、土煉焦，4m如下煉焦?fàn)t限期停產(chǎn)關(guān)閉；勉勵(lì)采用先進(jìn)煉焦工藝，建設(shè)大型焦化廠；強(qiáng)制焦化公司必要配套建設(shè)化工產(chǎn)品回收裝置，不能只焦不化，實(shí)現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，在限期內(nèi)不達(dá)標(biāo)予以關(guān)停；提高焦化生產(chǎn)準(zhǔn)入門檻，達(dá)不到規(guī)?；a(chǎn)、工藝落后生產(chǎn)裝置一律不準(zhǔn)建設(shè)。在這一系列政策指引下，全國已關(guān)閉了1600余家小型焦化廠，而大型焦化廠正在掀起新一輪建設(shè)熱潮，山西、山東、安徽、內(nèi)蒙、云南、新疆等省都正在建設(shè)或籌劃建設(shè)年產(chǎn)200萬t以上大型焦化廠。這一批大型焦化廠所有配套建設(shè)化工產(chǎn)品回收裝置，并且粗苯收率相對(duì)較高。其中山東兗州國際焦化公司年產(chǎn)200萬噸焦炭，回收粗苯量達(dá)2.7萬噸，收率達(dá)到1.35％。隨著大型焦化廠陸續(xù)建成投產(chǎn)、粗苯收率提高以及全國焦化行業(yè)粗苯回收率提高，預(yù)計(jì)焦化公司中粗苯回收比例會(huì)提高到70％以上。預(yù)測粗苯產(chǎn)量將達(dá)到145萬噸左右，同比增長20%。粗苯深加工將向大型精苯生產(chǎn)裝置逐轉(zhuǎn)移。國內(nèi)小型粗苯深加工精苯裝置多采用酸洗法生產(chǎn)工藝，不但無法實(shí)現(xiàn)各種化工產(chǎn)品有效分離和環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，并且產(chǎn)品質(zhì)量低，生產(chǎn)成本高，銷售價(jià)格上不去，很難與大型精苯裝置競爭。大型精苯裝置采用苯加氫生產(chǎn)工藝，能耗低、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、銷售價(jià)格高、競爭能力強(qiáng)，代表了當(dāng)今粗苯深加工發(fā)展方向。當(dāng)前，有實(shí)力焦化公司或化工公司都在爭取建設(shè)大型精苯裝置，如河南神馬尼龍化工公司、寶鋼焦化公司、石家莊焦化公司、太原化工集團(tuán)公司籌都在建設(shè)或籌劃建設(shè)10萬噸/年以上大型粗苯深加工精苯裝置。隨著這些大型裝置建成投產(chǎn)，粗苯深加工將向大型先進(jìn)生產(chǎn)公司集中，小型酸洗法精苯裝置將會(huì)逐漸被裁減。

1換熱器1.1概述在工程中，將某種流體熱量以一定傳熱方式傳遞給另一種流體設(shè)備，稱為換熱器。在換熱器中，至少有兩種溫度不同流體參加傳熱。一種流體溫度較高，放出熱量。另一種流體溫度較低，吸取熱量。但是有熱互換器中也有各種溫度不同流體在其中傳熱，例如空分裝置中可逆式板翅式換熱器。換熱器作為一種運(yùn)用能源與節(jié)約能源有效設(shè)備，在余熱運(yùn)用、太陽能運(yùn)用和地?zé)崮苓\(yùn)用等方面起著重要作用。1.2工作流體特性在換熱器中參加傳熱過程流體，分別稱為熱流體和冷流體，通稱工作流體。雖然有諸多場合，工作流體種類和參數(shù)已為工藝條件所擬定，但是也有許多場合是可有設(shè)計(jì)者進(jìn)行選取和擬定。無論什么狀況，理解工作流體特性，都是非常重要。普通而言，對(duì)工作流體基本規(guī)定是：來源充分，輸送以便，價(jià)格便宜，能就近解決。使換熱器在給定熱負(fù)荷下所需傳熱面積比較小。因而所用流體應(yīng)當(dāng)是：密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)大；在高溫工作時(shí)工作壓力低；在沸騰或冷凝過程中汽化潛熱大。1.3傳熱普通概念熱量從高溫度區(qū)移動(dòng)過程稱為熱量傳遞，稱為傳熱。熱力學(xué)第二定律指出，凡是有溫差存在地方，就必然有熱量傳遞，故在幾乎所有工業(yè)部門，如化工、能源、冶金、機(jī)械、建筑等都設(shè)計(jì)傳熱問題。特別是化學(xué)工業(yè)中，由于化學(xué)生產(chǎn)中諸多過程和單元操作，都需要進(jìn)行加熱和冷卻，并且化工設(shè)備保溫、生產(chǎn)過程中熱能合理運(yùn)用以及廢熱回收等都涉及傳熱問題。普通化工生產(chǎn)中對(duì)傳熱過程規(guī)定重要有一下兩種狀況：其一是強(qiáng)化傳熱過程，例如各種換熱設(shè)備中傳熱；其二是削弱傳熱過程，如對(duì)設(shè)備或管道保溫，以減少熱損失?；鳠徇^程既可以持續(xù)進(jìn)行，也可以間歇進(jìn)行。對(duì)于前者，傳熱系統(tǒng)中能量不發(fā)生積累，稱為穩(wěn)態(tài)傳熱，穩(wěn)態(tài)傳熱特點(diǎn)是傳熱速率在任何時(shí)刻都為常數(shù)，并且系統(tǒng)中個(gè)點(diǎn)溫度僅隨位置變化而與時(shí)間無關(guān)；對(duì)于后者，傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)溫度既隨位置又隨時(shí)間而變化，稱為非穩(wěn)態(tài)傳熱。依照傳熱機(jī)理不同，熱量傳遞有三種基本方式：熱傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射，在實(shí)際傳熱過程中，熱量傳遞可以以一種方式進(jìn)行，也可以以兩種或三種方式同步進(jìn)行。本次設(shè)計(jì)依照對(duì)流傳熱機(jī)理所設(shè)計(jì)，即對(duì)流傳熱是指流體流過固體壁面（流體溫度和壁面溫度不同）時(shí)傳熱過程稱為對(duì)流傳熱。1.4換熱器分類換熱器類型隨著工業(yè)發(fā)展而擴(kuò)大，初期換熱設(shè)備由于制造工藝和科學(xué)水平限制，多有構(gòu)造簡樸、換熱面積小和體積較大等特性，如夾套式和蛇管式等。日后，由于制造工藝發(fā)展，提出了一種管殼式換熱器。這種換熱器特點(diǎn)是單位體積設(shè)備所能提供換熱面積要大得多，傳熱效果也好。它成為長期以來在化工生產(chǎn)中所使用典型換熱設(shè)備。本世紀(jì)二十年代，開始浮現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。三十年代初，瑞典初次制成螺旋板換熱器。用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器。上述這些新型高效式換熱器還存在一定問題，六十年代左右，由于制造工藝上得到進(jìn)一步完善，這些類型換熱器重新又獲得發(fā)展，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用也更加廣泛。隨著近代科技發(fā)展（如高溫高壓、高速、低溫、超低溫）等，又促使了高強(qiáng)度、高效率緊湊換熱器層出不窮。雖然如此，所有換熱器依然可以按照它們某些共同特性來加以區(qū)別。按照用途來分：有預(yù)熱器（或加熱器）、冷卻器、蒸發(fā)器等等。按照制造換熱器材料來分：有金屬、陶瓷、塑料、石墨、玻璃等等。按照溫度狀況來分，有：溫度工況穩(wěn)定換熱器，熱流大小以及在指定熱互換區(qū)內(nèi)溫度不隨時(shí)間而變；溫度工況不穩(wěn)定換熱器；傳熱面上熱流和溫度都隨時(shí)間變化。按照熱流體和冷流體流動(dòng)方向來分，有：順流式（或并流式）：兩種流體平行向著同一方向流動(dòng)。逆流式：兩種流體也是平行流動(dòng)，但是它們流動(dòng)方向相反。錯(cuò)流式（或叉流式）：兩種流體流動(dòng)方向互相垂直交叉，當(dāng)交叉次數(shù)在四次以上時(shí)，可以依照兩種流體流向總趨勢將其當(dāng)作逆流或順流。混流式：兩種流體在流動(dòng)過程中既有順流某些，又有逆流某些。1.4.1依照傳熱方式分類在化工生產(chǎn)中，由于用途、工作條件和載熱體特性等不同，對(duì)換熱器提出了不同規(guī)定，浮現(xiàn)了各種不同形式和構(gòu)造換熱器。如下可將換熱器按下列方式進(jìn)行分類：直接傳熱式換熱器一種不需傳熱壁面,由冷流體與熱流體直接接觸進(jìn)行換熱操作過程換熱器,此類換熱器慣用于工業(yè)生產(chǎn)中。這種換熱方式長處是設(shè)備構(gòu)造簡樸，傳熱效率高。但是直接接觸式換熱機(jī)理比較復(fù)雜，在進(jìn)行傳熱同步往往隨著著傳質(zhì)過程。間壁傳熱式換熱器在化工生產(chǎn)中經(jīng)常遇到是冷、熱流體不容許混合換熱問題，此時(shí)經(jīng)常將冷、熱流體用固體壁面隔開，使兩者互不接觸，熱量由熱流體通過壁面?zhèn)鹘o冷流體，冷、熱流體通過管子、板等壁面進(jìn)行熱量互換傳熱操作過程換熱器,是最普通也最慣用換熱器,冷、熱流體都是流體,可以是空氣、煙氣、蒸汽、水。這是本文重點(diǎn)進(jìn)行討論換熱器類型。如圖1.1：圖1.1蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器是在蓄熱器中實(shí)現(xiàn)熱互換一種換熱方式。蓄熱器內(nèi)裝有固體填充物（如耐火磚等），冷、熱流體交替流過蓄熱器，運(yùn)用固體填充物來積蓄和釋放熱量，從而達(dá)到換熱目。普通在生產(chǎn)中采用兩個(gè)并聯(lián)蓄熱器交替使用。其缺陷是設(shè)備體積龐大，且不能完全避免兩種流體混合，因而這種換熱器使用范疇有限。它屬于間歇傳熱,在廢熱再生器中是切實(shí)可行有效回收廢熱方式,常被用于回收燃燒氣體廢熱以及蒸汽等用量不均時(shí)作為調(diào)節(jié)手段。1.4.2依照生產(chǎn)中使用目分類可以分為冷卻器、加熱器、冷凝器、汽化器等。1.4.3詳細(xì)分類按構(gòu)造分類：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、雙殼程換熱器、單套管式換熱器、多套管式換熱器、外導(dǎo)流筒式換熱器、折流桿式換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動(dòng)管板式換熱器。按管板形狀分類：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器、板式蒸發(fā)器、板式冷凝器、印刷電路板式換熱器、穿孔板式換熱器。按密封形式分類：此類換熱器多用于高溫、高壓裝置中，重要類型有螺旋鎖緊環(huán)式換熱器、薄膜密封型換熱器、鋼墊圈型換熱器、密封蓋板式換熱器。按強(qiáng)化傳熱原件分類：螺紋管換熱器、波紋管式換熱器、異形管換熱器、表面多孔管式換熱器、螺旋扁管式換熱器、螺旋槽管式換熱器、環(huán)槽管式換熱器、縱槽管式換熱器、翅管式換熱器、螺旋繞管式換熱器、T型翅片管式換熱器、新構(gòu)造高效換熱器、內(nèi)插物換熱器、鋸齒管換熱器。空冷式換熱器分類：干式換熱器、濕式換熱器、干濕聯(lián)合式換熱器、電站換熱器、表面蒸發(fā)式換熱器、板式換熱器、能量回收換熱器、自然對(duì)流換熱器、高壓空冷器。折流桿換熱器構(gòu)造與浮頭式換熱器、U形管式換熱器和固定管板式換熱器基本相似，其差別是將折流板用折流環(huán)所取代，流體流過折流桿時(shí)形成卡曼漩渦，來實(shí)現(xiàn)湍流而強(qiáng)化傳熱。外導(dǎo)流筒換熱器構(gòu)造與浮頭式換熱器基本相似，所不同是殼程進(jìn)出口接管與導(dǎo)流筒不同。在進(jìn)出口處增大殼體直徑，使流體流動(dòng)變化，并使傳熱管可以排滿整個(gè)殼體，從而使旁路泄露和進(jìn)出口死區(qū)減少，效率增長，壓降減少。1.5幾種換熱器特點(diǎn)及使用在實(shí)際設(shè)計(jì)選型中,往往是已知高溫流體與低溫流體兩側(cè)進(jìn)出口溫度,在做工藝設(shè)計(jì)選型時(shí),需要考慮是在盡量小換熱面積下,有盡量大換熱速率,以及較低設(shè)備造價(jià)及施工費(fèi)。此外,在操作運(yùn)營及維護(hù)、清洗較以便前提下考慮換熱器設(shè)計(jì)選型。1.5.1管殼式換熱器管殼式換熱器是最慣用普通構(gòu)造,它涉及:固定管板式換熱器、U

型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。

固定管板式換熱器具備構(gòu)造簡樸、重量輕、造價(jià)低等長處；缺陷就是由于熱膨脹而引起管子拉彎。U型管殼式換熱器就是克服此缺陷將管子做成“U”型,一端固定，另一端活動(dòng),使得換熱器不受膨脹影響,構(gòu)造較簡樸,重量輕,其缺陷是不能機(jī)械清洗、管子不便拆換、單位容量及單位質(zhì)量傳熱量低,合用于溫差大、管內(nèi)流體介質(zhì)比較干凈場合。

帶膨脹節(jié)式換熱器可解決膨脹問題,用膨脹接頭構(gòu)造,故合用溫差大流體和高壓流體,由于可將接頭拆下來進(jìn)行清洗,因此可解決易結(jié)垢流體,而對(duì)低壓氣體則不適當(dāng),但其缺陷就是制造復(fù)雜。

浮頭式管殼換熱器,其浮頭不與外殼相連,可自由伸縮,這樣既解決了熱膨脹問題,也以便清洗,檢修時(shí)可將管芯抽出即可。

對(duì)于固定管板、列管、套管式換熱器每一外殼容積為1m3時(shí),其傳熱面積約為30-40㎡。對(duì)U

型管殼式換熱器、浮頭式換熱器每一外殼容積為1m3時(shí),其傳熱面積為70㎡左右。1.5.2板式換熱器由于板式換熱器傳熱面上可以壓出凹凸形排液槽,在較低雷諾數(shù)條件下既可浮現(xiàn)紊流狀態(tài),故換熱系數(shù)較高,普通可達(dá)3000-5000K/㎡·h·℃,與同樣流速下管殼式換熱器相比,此值約為管殼式換熱器傳熱系數(shù)3-5倍,雖然,這時(shí)板式換熱器阻力會(huì)大某些,如在同樣耗功條件下相比,則板式換熱器放熱系數(shù)比管殼式高一倍左右。

由于板式換熱器構(gòu)造緊湊、空隙小、因而單位體積傳熱面積增大,其安裝面積約為管殼式1/2-1/3,可節(jié)約占地面積與施工費(fèi)用,每一外殼容積為1m3時(shí),其傳熱面積為80㎡左右,此外,板式換熱器容易增減換熱面積,對(duì)于管殼式換熱器在需要增長液體解決量時(shí),原有熱互換器傳熱面積幾乎不也許增長,但板式換熱器傳熱面積卻很容易增長,從而增長解決能力,此外,板式換熱器只有傳熱板外殼板暴露在大氣中,因而,散熱損失可忽視不計(jì),也不需保溫辦法。

板式換熱器在運(yùn)營維護(hù)方面特點(diǎn)之一就是裝拆比較以便,甚至可以不必完全拆開,僅把壓緊螺栓松開就可抽出板片清洗、更換墊圈,以至更換板片。這對(duì)于換熱介質(zhì)容易產(chǎn)生沉積物料就顯得尤為重要。

容許用溫度和壓力方面:用于板式換熱器靠每兩板片之間墊圈,來防止物料泄漏,因而它密封周邊總長非常長,防止墊圈泄漏是板式換熱器一種重要環(huán)節(jié),墊圈能承受。1.6換熱器在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程一種設(shè)備，統(tǒng)稱為換熱器。它是化工、煉油、動(dòng)力、原子能和其他許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用一種通用工藝設(shè)備。對(duì)于迅速發(fā)展化工、煉油等工業(yè)生產(chǎn)來說，換熱器尤為重要。普通在化工生產(chǎn)建設(shè)中，換熱器約占總投資10～20%。在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程需要，往往進(jìn)行著各種不同換熱過程：如加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝等。換熱器就是用來進(jìn)行這些傳遞過程設(shè)備，通過這種設(shè)備，以便使熱量從溫度較高流體傳遞給溫度較低流體，以滿足工藝上需要。換熱器隨著使用目不同，可以把它提成為：熱互換器、加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。由于使用條件不同，換熱設(shè)備又有各樣形式和構(gòu)造。此外，在化工生產(chǎn)中有時(shí)換熱器作為一種單獨(dú)化工設(shè)備，有時(shí)則把它作為某一工藝設(shè)備中構(gòu)成某些，如氨合成塔中下部熱互換器、精餾塔底部再沸器和頂部回流冷凝器或分凝器等。其他如回收排放出去高溫氣體中廢熱所用廢熱鍋爐，有時(shí)在生產(chǎn)中也是不可缺少。總之，換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用是十分廣泛，任何化工生產(chǎn)工藝幾乎都離不開它。在換熱設(shè)備中，應(yīng)用最廣泛是管殼式換熱器。當(dāng)前這種換熱器被當(dāng)作為一種老式原則換熱器，在許多工業(yè)部門中被大量地使用。特別在化工生產(chǎn)中，無論是國內(nèi)還是國外，它在所有換熱設(shè)備中，仍占主導(dǎo)地位。同步在近代許多化工生產(chǎn)中，如裂解、合成及聚合等，大都規(guī)定在高溫和高壓下進(jìn)行。如高壓聚乙烯規(guī)定操作壓力高達(dá)250MPa左右，新“德士古”制氫法規(guī)定操作溫度在750～1500范疇。這些條件下，要進(jìn)行熱互換是很不容易，特別在有腐蝕存在狀況下，實(shí)現(xiàn)熱互換更是困難。而管殼式構(gòu)造，它具備選材范疇廣，換熱表面清洗較以便，適應(yīng)性強(qiáng)，解決能力大，能承受高溫和高壓等特點(diǎn)。因而，能不斷擴(kuò)大它使用范疇。由于當(dāng)代化工廠生產(chǎn)規(guī)模日益增大，換熱設(shè)備也相應(yīng)向大型化方向發(fā)展，以減少動(dòng)力消耗，減少占地面積和金屬消耗。管殼式構(gòu)造換熱器也能滿足這一規(guī)定。近十余年來，另一種高效、緊湊式新型換熱設(shè)備之一，即板式換熱器，已發(fā)展成為一種重要化工設(shè)備。雖然當(dāng)前它還處在發(fā)展階段，但它在化工和石油化工生產(chǎn)中已推廣應(yīng)用。它合用介質(zhì)相稱廣泛，從水到高粘度非牛頓型液體，從具有小直徑固體顆粒物料到具有纖維物料，均可解決。從生產(chǎn)工藝上說，它可以用作液體加熱、冷卻、冷凝或蒸發(fā)，單體氣提，溶液濃縮、聚合、脫氣、混合和乳膠干燥等。近年來，由于鋁及鋁合金釬焊技術(shù)發(fā)展和不斷完善，促使另一種高效、緊湊式新型換熱器，即板翅式換熱器得到廣泛應(yīng)用。雖然一方面采用這種形式換熱器是為了滿足飛機(jī)上中間冷卻器規(guī)定，但由于它具備體積小，質(zhì)量輕，效率高和適應(yīng)溫度范疇廣等突出長處，從而在化工、石油化工和其他許多工業(yè)部門中，也得到了迅速地推廣應(yīng)用。當(dāng)前，板翅式換熱器又成功地應(yīng)用于天然氣加工過程中，如進(jìn)料氣冷卻器、某些冷凝器、底部蒸發(fā)器和壓縮機(jī)中間冷卻器等。其他在航空、車輛和船舶等方面亦已開始推廣應(yīng)用。當(dāng)前螺旋板換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用也日趨廣泛。在磷酸生產(chǎn)流程中，由于使用了這種形式換熱器，在清洗時(shí)可不斷車，每次清洗只需切換磷酸和水通道即可。螺旋板換熱器在國內(nèi)一方面較普遍地用在小化肥生產(chǎn)中半水煤氣預(yù)熱器和氨合成塔下部換熱器，當(dāng)前已逐漸推廣應(yīng)用到其他化工生產(chǎn)工藝中，在諸多焦化廠中已經(jīng)開始普及用螺旋板式換熱器來作為貧富油換熱器了。在化工生產(chǎn)過程中，除了遇到高溫、高壓、高真空和深冷等某些操作條妥善地解決這個(gè)問題，而提出和使用了某些新型材料換熱器。如玻璃、石墨和聚四氟乙烯等非金屬材料以及鈦、鉭和鋯等稀有金屬材料制作換熱器，以達(dá)到耐熱，耐壓和防腐效果。玻璃換熱器應(yīng)用于生產(chǎn)中，當(dāng)前還剛剛開始，并已推廣應(yīng)用到制藥工業(yè)中。石墨換熱器已在許多國家中得到廣泛地應(yīng)用，如用來解決鹽酸、硫酸等腐蝕性介質(zhì)。此外，還可用于化肥、有機(jī)合成和農(nóng)藥等各種工業(yè)中。在其他新型換熱器應(yīng)用中，值得提出為熱管。它是一種新型傳熱元件，在六十年代中才開始應(yīng)用于宇宙航行，但當(dāng)前它發(fā)展已日趨完善，且逐漸推廣應(yīng)用于其他工業(yè)部門。它能運(yùn)用小表面積傳遞大熱量，因而它能充分體現(xiàn)換熱器一種優(yōu)良設(shè)計(jì)。在化工生產(chǎn)中所使用換熱器種類和形式諸多，但完善換熱設(shè)備至少應(yīng)滿足下列幾種因素：1.保證達(dá)到工藝所規(guī)定換熱條件；2.強(qiáng)度足夠及構(gòu)造可靠；3.便于制造、安裝和檢修；4.經(jīng)濟(jì)上要合理。1.7選取換熱器類型當(dāng)前諸多焦化廠所使用貧富油換熱器重要有管殼式換熱器和板式換熱器，管殼式換熱器重要用是浮頭式換熱器，由于貧富油溫差相對(duì)比較大，而壓力不是很高，使用浮頭式換熱器能較好消除溫差應(yīng)力。老式焦化廠均使用浮頭式換熱器。近些年，隨著板式換熱器技術(shù)改進(jìn)，諸多板式換熱器體現(xiàn)出她優(yōu)良性能，焦化廠中貧富油換熱器當(dāng)前主流是螺旋板式換熱器。螺旋板式換熱器重要由螺旋板、接管、密封板構(gòu)成，構(gòu)造簡樸，材料運(yùn)用率高，構(gòu)造上分可拆式螺旋板和不可拆式螺旋板二種，流量在Re>500時(shí)可連湍流狀態(tài)，因而比管殼式換熱器傳熱效率高1倍以上。一、長處1、可以做到全逆流流動(dòng)，傳熱效率高，比管殼式換熱器高1倍以上；2、構(gòu)造緊湊，單位體積傳熱面積180㎡/

；

3、構(gòu)造可靠；4、不易污塞；5、成本低；6、合用溫度t≤300℃,壓力普通不不不大于2.5Mpa；7、螺旋板式換熱器合用于化工、較輕介質(zhì)場合。二、缺陷

1、焊縫較長，易泄漏，易產(chǎn)生壓力腐蝕；2、易結(jié)垢場合禁止使用。鑒于焦化廠環(huán)境惡劣，而貧油中低凝固點(diǎn)成分很容易結(jié)垢，而浮頭式換熱器便于清理污垢，而我選取設(shè)計(jì)壓力又比較大，如果用螺旋板式換熱器，焊縫過長，也許產(chǎn)生壓力腐蝕，并發(fā)生泄漏，并且浮頭式換熱器在抵抗溫差效應(yīng)方面有較好效果，通過綜合考慮，我以為使用浮頭式換熱器利不不大于弊，因而，我選取浮頭式換熱器作為焦化廠貧富油換熱器。

2焦化廠貧富油換熱裝置工藝計(jì)算2.1重要設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)本設(shè)計(jì)換熱器為焦化廠年產(chǎn)150千噸貧油和富油熱互換裝置，其重要設(shè)計(jì)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)如下：貧油流量：17123.29kg/h貧油操作壓力：4.0Mpa貧油入口溫度：170℃；出口溫度：110℃富油操作壓力：4.0Mpa富油入口溫度：70℃；出口溫度：120℃由以上所述可得到表2.1：表2.1介質(zhì)貧油富油入口溫度170℃70℃出口溫度110℃120℃壓力4.0Mpa4.0Mpa流量17123.29kg/h2.2熱力計(jì)算2.2.1擬定物性參數(shù)定性溫度：定性溫度可以取流體進(jìn)出口平均溫度：管程貧油定性溫度： (2.1)殼程富油定性溫度： (2.2)已知焦化廠貧油在140℃下物性參數(shù)： 富油在85℃下物性參數(shù)： 2.2.2初步選定換熱器類型以及尺寸初步擬定使用浮頭式換熱器；選用φ19×2錳合金鋼16Mn；雖然貧油在冷凝時(shí)容易構(gòu)造，但是由于持續(xù)處在高溫環(huán)境，故不易結(jié)垢，因而選取貧油走管程，富油走殼程；初定管程流速為0.4m/s，設(shè)計(jì)壓力為4.0Mpa；殼程設(shè)計(jì)壓力為4.0Mpa2.2.3估算換熱面積(1)貧油產(chǎn)生熱流量（忽視熱損失）： (2)富油流量： (3)平均傳熱溫差： （2.3）（4）溫差校正系數(shù)： （2.4） 由《化工原理》p235查得：，取單殼程，得到平均傳熱溫度： ℃ （2.5）（5）依照《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工》獲得經(jīng)驗(yàn)值K=340W/(m2估算傳熱面積為： (2.6)2.2.4初選換熱器型號(hào)取貧油流速為：u1=0.4m/s依照《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》P257選取換熱管尺寸。采用小管徑，可以使單位體積傳熱面積增大、構(gòu)造緊湊、金屬消耗量減少、傳熱系數(shù)提高。據(jù)估算，將同直徑換熱器換熱管由?25改為?19，其傳熱面積可以增長40%左右，節(jié)約金屬20%以上。雖然小管徑流體阻力大，不便清洗，容易結(jié)垢堵塞，但是由于換熱器管程介質(zhì)在高溫下不易結(jié)垢，故選取小管徑，以提高換熱效率，選取依照《化工工程師技術(shù)全書》，采用正三角形排管方式，對(duì)于?19mm （2.7）取單管程：管數(shù)： 根 （2.8）管長： （2.9）由于管長太長，容易堵塞、彎曲、且換熱器外形太細(xì)長，需要用多管程。依照《換熱器設(shè)計(jì)手冊》，取單程管長為l=3m,則管程數(shù)為： 取管程數(shù)為4，換熱管數(shù)約為： 鑒于采用多管程設(shè)計(jì)，計(jì)算中心排管數(shù)：取Nc=18根估算殼體直徑取=0.6，殼體直徑： （2.10）依照《化工設(shè)備設(shè)計(jì)》圓整后：D=600mm折流板：采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑25％，則切去圓缺高度h為：折流板間距B為：折流板數(shù)目NB取折流板圓缺面水平裝配。計(jì)算接管尺寸：取富油流速為：，對(duì)于殼程而言，管內(nèi)徑：依照《過程裝備成套技術(shù)》管公稱直徑選取D2對(duì)于管程而言：依照《過程裝備成套技術(shù)》管公稱直徑選?。?.3熱力核算2.3.1傳熱系數(shù)計(jì)算以外表面為基準(zhǔn)傳熱系數(shù)計(jì)算公式： （2.11）其中：（1）管程傳熱膜系數(shù)：（2）管程流體流通截面積： （3）管程實(shí)際流速： 故初選型號(hào)時(shí)所選用貧油流速過高，重新選定：取u1=0.2m/s，則單程管數(shù) 單程管長： 每程管長為：l=3.5m，則管程數(shù)為： 管數(shù)為110×2=220由于總管數(shù)沒有變動(dòng)，因此，殼體直徑D=600mm。折流板圓缺高度：h=150mm折流板間距： 折流板數(shù)目N殼程接管直徑不變：D2管程接管直徑： 依照《過程裝備成套技術(shù)》選D1=200管內(nèi)雷諾數(shù)： （2.12），苯-甲苯流動(dòng)狀態(tài)為過渡流，計(jì)算管程給熱系數(shù)時(shí)，要先按照湍流時(shí)公式進(jìn)行計(jì)算，再乘以校正系數(shù)，得到實(shí)際給熱系數(shù)。校正系數(shù)為： （2.13）管內(nèi)普朗特常數(shù)為：按照湍流狀況下計(jì)算公式來計(jì)算關(guān)內(nèi)給熱系數(shù)： （2.14）則管內(nèi)實(shí)際給熱系數(shù)為： 2.3.2管外給熱系數(shù)殼程當(dāng)量直徑：管間截面積：管外流速：管外雷諾數(shù)為：管外普朗特準(zhǔn)數(shù)：管外給熱系數(shù)：2.3.3傳熱面積核算1、污垢熱阻/管壁熱阻：管外側(cè)污垢熱阻系數(shù)為：R1=0.0015管內(nèi)側(cè)污垢熱阻系數(shù)為：R2=0.002已知選用?19mm×2mm選用換熱管材料是16Mn，已知16Mn熱導(dǎo)率為：λ=21.8W/m·因而，實(shí)際傳熱系數(shù)為：=2、傳熱面積校核： （2.15）因而，與設(shè)計(jì)規(guī)定不符合，重新選定K經(jīng)驗(yàn)值，重新計(jì)算。3、重新計(jì)算殼體直徑：取K=150W/(m2單程管數(shù)n不變：n=54.22根管長:單程管長設(shè)為：l=4m，則所需要管程數(shù)為：換熱管總數(shù)大概為：取四根備用換熱管，以防止其中幾根換熱管發(fā)生堵塞后，仍能正常工作。估算殼體直徑D：取與之相近殼體公稱直徑：D=800mm相應(yīng)折流板圓缺高度為：h=0.25D=200mm相應(yīng)折流板間距為：B=0.8D=0.8×800=640mm相應(yīng)折流板數(shù)為：4、傳熱面積重新校核：因而，估算面積符合高于設(shè)計(jì)規(guī)定，可行。2.4換熱器內(nèi)壓降核算(1)管程流動(dòng)阻力 (2.16)其中，結(jié)垢校正因數(shù)；串聯(lián)殼程數(shù)，；管程數(shù)，Np=4，分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起壓強(qiáng)降,Pa依照《換熱器》可知 （2.17）因而，可以計(jì)算 （2.18）==2.4由于采用多管程設(shè)計(jì)，依照《熱互換管專用設(shè)備》可以懂得，局部阻力系數(shù)：ζ=3-4，?P1，?P2分別為直管和回彎管中因摩擦阻力而引起壓力降，取管壁粗糙度為ε=0.2mm，傳熱管相對(duì)粗糙度εdi=0.2/15=0.013λ=0.011，取ζ=3，因而：依照《換熱器設(shè)計(jì)》在1Pa之間，因而，管程流動(dòng)阻力在容許范疇之內(nèi)。（2）殼程流動(dòng)阻力： （2.19）采用正三角形排管方式，此時(shí)Fs=0.5，Ns=1；則可以求得：其中：?p1?p2F——管子排列辦法對(duì)壓降校正系數(shù)。正三角形排列是取F=0.5，正方形排列時(shí)取F=0.3，組合排列時(shí)取F=0.4。f0——?dú)こ塘黧w摩擦系數(shù)，當(dāng)Re>500Nc——橫過管束中心線管子數(shù)；采用多管程設(shè)計(jì)，估算中心排管數(shù)；Nc——1.19440=24.96，取Nc=25根；NB——折流板數(shù)目，由前面計(jì)算可知，NB——折流板間距；B=0.8D=640mm；取600——收到接殼體流通截面積計(jì)算流速，m/s；流通截面積： （2.20） （2.21）因而，殼程流動(dòng)阻力也在容許范疇之內(nèi)。2.5換熱器壁溫計(jì)算2.5.1換熱管壁溫計(jì)算符號(hào)闡明：——以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計(jì)算總傳熱系數(shù)，W/（m·℃）；——污垢熱阻，㎡·℃/w；——分別為熱、冷流體平均溫度，℃；——分別為熱流體進(jìn)、出口溫度，℃；——分別為冷流體進(jìn)、出口溫度，℃；——流體有效平均溫差，℃；——以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計(jì)算給熱系數(shù)，W/（m·℃）。熱流體側(cè)壁溫： （2.22）冷流體側(cè)壁溫： ℃因此℃2.5.2圓筒壁溫計(jì)算由于圓筒外部有良好保溫層，故殼體壁溫取殼程流體平均溫度：到此換熱器工藝計(jì)算告一段落，其中工藝計(jì)算重要目是計(jì)算出其換熱面積，選出相應(yīng)換熱器型式，因而，接下來應(yīng)當(dāng)是進(jìn)行換熱器構(gòu)造設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度計(jì)算。

2.6換熱器重要構(gòu)造尺寸和計(jì)算成果表2.2換熱器型式：浮頭式換熱器換熱面積（）：79.67工藝參數(shù)名稱管程殼程物料名稱貧油富油設(shè)計(jì)壓力，kPa40004000操作溫度，℃170/11070/120流量，kg/h17123.2922247.36流體密度,993.3931038.39流速，m/s0.12320.045傳熱量，kw572總傳熱系數(shù)，192.9對(duì)流傳熱系數(shù)，2621.431893.66污垢系數(shù)，0.00200.0015阻力降，pa11316.7392482.8程數(shù)41推薦使用材料16Mn16MnR接管直徑200mm80mm管子規(guī)格φ19×2；管數(shù)：440；管長：4000mm管間距：24mm;排列方式：正角三角形折流板形式：單弓形，上下排列，切口高度200mm，間距：600mm折流板數(shù)：6殼體內(nèi)徑：800mm中心排管數(shù)：263換熱器構(gòu)造設(shè)計(jì)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)在擬定換熱器換熱面積后，應(yīng)進(jìn)行換熱器主體構(gòu)造以及零部件設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，重要涉及殼體和封頭厚度計(jì)算、材料選取、管板厚度計(jì)算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，尚有重要構(gòu)件設(shè)計(jì)（如管箱、殼體、折流板、拉桿等）和重要連接（涉及管板與管箱連接、管子與管板連接、殼體與管板連接等），詳細(xì)計(jì)算如下。3.1殼體與管箱厚度擬定依照給定流體進(jìn)出口溫度，偏于安全設(shè)計(jì)，選取設(shè)計(jì)溫度為300℃；設(shè)計(jì)壓力為4.0Mpa。3.1.1殼體和管箱材料選取由于所設(shè)計(jì)換熱器屬于常規(guī)容器，并且在工廠中多采用低碳低合金鋼制造，故在此綜合成本、使用條件等考慮，選取16MnR為殼體與管箱材料。16MnR是低碳低合金鋼，具備優(yōu)良綜合力學(xué)性能和制造工藝性能，其強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性、低溫和高溫性能均優(yōu)于相似含碳量碳素鋼，同步采用低合金鋼可以減少容器厚度，減輕重量，節(jié)約鋼材。3.1.2圓筒殼體厚度計(jì)算以及校核焊接方式：選為雙面焊對(duì)接接頭，100%無損探傷，故焊接系數(shù)；依照GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》有關(guān)規(guī)定可知對(duì)16MnR鋼板其鋼板厚度負(fù)偏差以及腐蝕裕量為為。依照《壓力容器手冊》，勞動(dòng)人事出版社查得在溫度為300℃時(shí)材料許用應(yīng)力為[σ]t=144 （3.1）設(shè)計(jì)厚度：名義厚度：有效厚度：依照《單用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》（李功陽、陳蘭英，華南理工大學(xué)出版社）中表1-8，查得，當(dāng)殼體直徑為800mm狀況下最小厚度為12mm，而計(jì)算名義厚度為14mm，此時(shí)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。對(duì)殼體進(jìn)行校核： （3.2）滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，合格。因而，此壁厚合格。依照《壓力容器手冊》，勞動(dòng)人事出版社查得在常溫條件下材料許用應(yīng)力[σ （3.3）為使液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)容器材料處在彈性狀態(tài)，在壓力實(shí)驗(yàn)前必要進(jìn)行水壓以檢查圓筒薄膜應(yīng)力： （3.4）水壓實(shí)驗(yàn)合格。3.1.3管箱厚度計(jì)算管箱由兩某些構(gòu)成：短節(jié)與封頭；且由于前端管箱與后端管箱形式不同，故此時(shí)將前端管箱和后端管箱厚度計(jì)算分開計(jì)算。3.1.3.1前端管箱厚度計(jì)算前端管箱為橢圓形管箱，這是由于橢圓形封頭應(yīng)力分布比較均勻，且其深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型。前端管箱為橢圓形管箱，這是由于橢圓形封頭應(yīng)力分布比較均勻，且其深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型。此時(shí)選用原則橢圓形封頭，依照《化工容器設(shè)計(jì)》，上?？萍汲霭嫔缡?-6可以計(jì)算封頭形狀系數(shù)。 （3.5）同步取鋼板厚度負(fù)偏差以及腐蝕裕量為：封頭厚度應(yīng)按GB150-1998第5章計(jì)算：封頭計(jì)算厚度： （3.6）設(shè)計(jì)厚度：名義厚度：有效厚度：對(duì)封頭最大容許工作壓力進(jìn)行校核： （3.7）所取設(shè)計(jì)壓力適當(dāng)。取封頭型號(hào)參數(shù)如下：（1）封頭總深度：240mm；（2）封頭內(nèi)表面積：0.794m2封頭容積：0.087m3封頭總質(zhì)量：90kg。短節(jié)某些厚度取與封頭厚度相似，為14mm。依照《壓力容器手冊》，勞動(dòng)人事出版社查得在常溫條件下材料許用應(yīng)力[σ為使液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)容器材料處在彈性狀態(tài)，在壓力實(shí)驗(yàn)前必要進(jìn)行水壓來檢查圓筒薄膜應(yīng)力：水壓實(shí)驗(yàn)合格3.1.3.2管箱法蘭選用左端管箱公稱尺寸為DN800，選取長頸對(duì)焊法蘭，依照J(rèn)B/T4703，選用左端管箱法蘭WN800-4.0MFM，外頭蓋法蘭選用以及尺寸詳見本章3.4節(jié)。3.1.3.3后端管箱厚度計(jì)算由于浮頭式換熱器構(gòu)造與固定管板式換熱器不同，因而，浮頭式換熱器后端管箱是浮頭管箱，又可以稱為外頭蓋。外頭蓋內(nèi)直徑取900mm。選用原則橢圓封頭，因而，K=1，取鋼板厚度負(fù)偏差為C1=0,腐蝕裕量為：計(jì)算厚度為：設(shè)計(jì)厚度為：名義厚度為：有效厚度為：取外頭蓋型號(hào)參數(shù)如下：外頭蓋總深度：H=265mm；外頭蓋內(nèi)表面積：A=0.991m2外頭蓋容積：V=0.121m3外頭蓋總質(zhì)量：M=112kg。短節(jié)某些厚度與外頭蓋厚度取相似值：16mm。3.2開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算在該臺(tái)浮頭式換熱器上，殼程流體進(jìn)出管口在殼體上，管程流體則從前端管箱進(jìn)入，而后端管箱上則有排污口和排氣口，因而不可避免地要在換熱器上開孔。開孔之后，出削弱器壁強(qiáng)度外，在殼體和接管連接處，因構(gòu)造連接性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高局部應(yīng)力，會(huì)給換熱器安全操作帶來隱患。因而此時(shí)應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。由于管程出入口公稱直徑均為200mm，殼程出入口公稱直徑為80mm，按照厚度系列，可以選取管程接管規(guī)格為φ219×8，殼程接管規(guī)格為φ89×8，3.2.1殼體上開孔補(bǔ)強(qiáng)3.2.1.1補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)辦法鑒別：1、補(bǔ)強(qiáng)鑒別：依照GB150中表8-1，容許不另行補(bǔ)強(qiáng)最大接管外徑是φ89，因而殼體上接管開孔理論上可以不另行補(bǔ)強(qiáng)，但是由于殼程流富油，富油中具有較高含量BTX類化合物，為了盡量防止泄漏，損失化工產(chǎn)品，故仍另行補(bǔ)強(qiáng)。2、計(jì)算開孔直徑：滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算合用條件，因而，可以使用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。3.2.1.2開孔所需要補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù)：接管有效厚度：開孔做需要補(bǔ)強(qiáng)面積可以依照下式計(jì)算： （3.8）3.2.1.3有效補(bǔ)強(qiáng)范疇1、有效寬度B：有效寬度B取兩者中較大值，因而，有效寬度B=168mm2、有效高度：a、外側(cè)有效高度為：實(shí)際外伸長度為200mm；取兩者中最小值，因而外側(cè)有效高度為：hb、內(nèi)側(cè)有效高度：實(shí)際內(nèi)伸長度為0mm；取兩者中最小值，因而內(nèi)側(cè)有效高度為h23.2.1.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積1、殼體多余金屬面積：殼體有效厚度：則多余金屬面積為： （3.9）2、接管多余金屬面積接管計(jì)算厚度： （3.10）接管多余金屬面積為： （3.11）3、接管區(qū)焊縫面積（焊腳高度越大，焊接處應(yīng)力幾種系數(shù)越低，因而選取較大焊腳高度，取為6mm）：4、有效補(bǔ)強(qiáng)面積：3.2.1.5需要另行補(bǔ)強(qiáng)面積：擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)依照接管公稱直徑DN80，參照J(rèn)B/T4736-表一補(bǔ)強(qiáng)圈原則選用補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D2=160mm，圖3.1則補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑為：B=168>D2=160mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為： （3.12）考慮到鋼板負(fù)偏差并且通過圓整，可以取殼體和管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為12mm。依照GB4736-，選取補(bǔ)強(qiáng)圈焊接坡口為E型，詳細(xì)構(gòu)造和尺寸如表3.1：表3.1補(bǔ)強(qiáng)圈焊接坡口坡口型式接頭型式基本尺寸E型3.2.2前端管箱開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算3.2.2.1補(bǔ)強(qiáng)以及補(bǔ)強(qiáng)辦法鑒別1、補(bǔ)強(qiáng)鑒別：依照GB150表8-1，容許不另行補(bǔ)強(qiáng)最大接管直徑為φ89，參照《化工管路設(shè)計(jì)手冊》中表4-95可懂得，本開孔公稱直徑為200，外徑為φ219，因而需要另行補(bǔ)強(qiáng)。2、開孔直徑滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算合用條件，故可以用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。3.2.2.2開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算1、強(qiáng)度削弱系數(shù)：2、接管有效厚度3、開孔所需要補(bǔ)強(qiáng)面積按照下式計(jì)算：3.2.2.3有效補(bǔ)強(qiáng)范疇：1、有效寬度：取兩者中叫大值，因而有效寬度為：Bh=4082、外側(cè)有效高度：實(shí)際外伸長度=100mm取兩者中最小值，因而，外側(cè)有效高度h3、內(nèi)側(cè)有效高度為：實(shí)際內(nèi)伸長度=0mm取兩者中最小值，因而，內(nèi)側(cè)有效高度為：h2h=03.2.2.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積：1、管箱多余金屬面積：管箱有效厚度：則多余金屬面積Ah12、接管多余金屬面積：接管計(jì)算厚度： （3.13）接管多余金屬面積A2 （3.14）3、接管區(qū)焊縫面積（焊腳取6mm）： 4、有效補(bǔ)強(qiáng)面積：3.2.2.5需要另行補(bǔ)強(qiáng)面積為： （3.15）擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：依照接管公稱直徑為DN200，參照J(rèn)B/T4736-中補(bǔ)強(qiáng)圈原則表1選用補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D2=350mm圖3.2從而計(jì)算得到補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑：由于B=358>D2則補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為：考慮到鋼板厚度負(fù)偏差并通過圓整后，取殼體和管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為15mm。3.2.3外頭蓋開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算外頭蓋上排污口與排氣孔接管材料選取20號(hào)鋼，選用規(guī)格為φ32×83.2.3.1開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：1、其開孔直徑：；2、強(qiáng)度削弱系數(shù)：；3、接管有效厚度為：；4、開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積： （3.16）3.2.3.2有效補(bǔ)強(qiáng)范疇：1、有效寬度：；；取兩者中最大值，即有效寬度為：；2、有效高度：a、外側(cè)有效高度：；實(shí)際外伸長度=70mm；取兩者中最小值，即外側(cè)有效高度為：b、內(nèi)側(cè)有效高度：實(shí)際內(nèi)伸長度=0mm取兩者中最大值，即內(nèi)側(cè)有效高度為：3.2.3.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積1、外頭蓋多余金屬面積：外頭蓋有效厚度：則多余金屬面積為A12、接管多余金屬面積：接管計(jì)算厚度：接管多余金屬面積：3、接管區(qū)焊縫面積（焊腳取8mm）4、有效補(bǔ)強(qiáng)面積： （3.16）由此可知已經(jīng)達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng)目。3.3換熱管通過工藝計(jì)算可以得到，所選取換熱管規(guī)格為φ19×2，選取材料為16Mn3.3.1換熱管排列方式換熱管在管板上排列有正三角形排列、正方形排列和正方形錯(cuò)列三種排列方式。各種排列方式均有各自特點(diǎn)：1、正三角形或轉(zhuǎn)三角形排列：排列緊湊，管外流體湍流限度高；2、正方形排列：容易清洗，但是給熱系數(shù)較低；3、正方形錯(cuò)列：有較高給熱系數(shù)。各種排列圖如下：圖3.3在此設(shè)計(jì)中，選取正三角形排列，重要考慮可以裝入較多換熱管，提高換熱器緊湊性。在工藝計(jì)算中，已經(jīng)得到換熱管中心距t=24mm，依照GB151-19995.6.6.2可以懂得低碳鋼分程隔板槽寬度為12mm，因而可以懂得分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距為：同步，由于換熱管管間需要進(jìn)行機(jī)械清洗，因而相鄰管間凈空距離：t-d=24-19=5t-d應(yīng)不不大于6，因而，取換熱管中心距t=25，則分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距為：3.3.2布管限定圓布管限定圓為管束最外層換熱管中心圓直徑，有下式擬定： （3.17）b，b1值如圖3.4圖3.4由表-14，取b=5，b1——墊片寬度，按照GB151-1999中表-15選用，選用bn從而，可以求得布管限定圓直徑：3.3.3分程隔板形式選定由工藝計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)采用4管程，依照GB151-1999之規(guī)定，分程隔板厚度取，分程隔板形式以及其中介質(zhì)流動(dòng)方向如圖3.5所示：圖3.5依照GB151-1999可知，分程隔板槽草深不不大于或等于4mm，槽寬為12mm，且分程隔板最小厚度為8mm，取10mm。3.3.4排管排管時(shí)需要注意：拉桿應(yīng)當(dāng)盡量均勻布置在管束外邊沿，在接近折流板缺邊位置處布置拉桿，其間距不大于或等于700mm。拉桿中心至折流板缺邊距離應(yīng)盡量控制在換熱管中心距（0.5-1.5）3范疇內(nèi)。多管程換熱器其各程管數(shù)應(yīng)盡量相等，其相對(duì)誤差應(yīng)當(dāng)控制在10%范疇內(nèi)，最大不能超過20%。相對(duì)誤差計(jì)算：其中：——各程平均管數(shù)；——各程中最小或最大管數(shù)。實(shí)際排管如圖3.6所示：圖3.6隔板兩側(cè)布管如圖3.7：圖3.7由上圖可以懂得，通過實(shí)際排管后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)管程布管數(shù)目為110，即各管程平均管數(shù)為110，因而可知各管程相對(duì)誤差為：3.3.5換熱管束分程在這里一方面要提到管箱。管箱作用是把從管道輸送來流體均勻分布到換熱管和把流體匯集在一起送出換熱器，在多管程換熱器中管箱還起到變化流體流向作用。由于所選取換熱器是4管程，故管箱選取為多程隔板安頓形式。而對(duì)于換熱管束分程，為了接管以便，采用平行分法較適當(dāng)，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。3.3.6換熱管與管板連接換熱管與管板連接方式有強(qiáng)度焊、強(qiáng)度脹以及脹焊并用。強(qiáng)度脹接重要合用于設(shè)計(jì)壓力小≤4.0Mpa；設(shè)計(jì)溫度≤300℃除了有較大振動(dòng)及有縫隙腐蝕場合，強(qiáng)度焊接只要材料可焊性好，它可用于其他任何場合。脹焊并用重要用于密封性能規(guī)定較高；承受振動(dòng)和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用復(fù)合管板等場合。在此，依照設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及操作狀況選取換熱管與管板連接方式為脹焊并用。這是由于脹焊并用焊接構(gòu)造強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，在高溫高壓下也能保證連接處密封性能和抗拉脫能力，本設(shè)計(jì)中壓力4.0Mpa，是比較高壓力，因而，使用脹焊并用連接方式可以較好保證殼程與管程密封性能。3.4法蘭和墊片選型3.4.1固定端殼體法蘭、管箱法蘭及墊片換熱器中法蘭涉及管箱法蘭、殼體法蘭、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭、浮頭蓋法蘭以及接管法蘭，另浮頭蓋法蘭將在下節(jié)進(jìn)行計(jì)算，在此不作討論。墊片則涉及了管箱墊片和外頭蓋墊片。1、選定固定端管箱法蘭為長頸對(duì)焊法蘭，凹凸密封面，材料為鍛件16Mn，其詳細(xì)尺寸如圖3.8：圖3.8依照J(rèn)B4703-長頸對(duì)焊法蘭原則中表2查得法蘭公稱直徑為800mm，得到長頸對(duì)焊法蘭尺寸如表3.2所示：表3.2DN800長頸對(duì)焊法蘭尺寸DN法蘭螺柱對(duì)接筒體最小厚度DD1D2D3D4Hhaa1Rd規(guī)格數(shù)量8009959408988888857015042211822321530M274016依照J(rèn)B897-88，雙頭螺柱表一，本設(shè)計(jì)選取螺柱形式為B型，螺紋長度為65mm，總長度選取350mm規(guī)格。2、此時(shí)查JB4706-壓力容器法蘭，依照設(shè)計(jì)溫度可以選取墊片形式為金屬包墊片，材料為0Cr18Ni9，其尺寸如圖3.9：圖3.9依照J(rèn)B/T4718-92可以選取左端管箱墊片填料為耐油橡膠石棉板，左端管箱代號(hào)為G，墊片材料代號(hào)為5，填料代號(hào)為3，可以懂得左端管箱墊片代號(hào)為G53-800-4.0，詳細(xì)尺寸如表3.3：表3.3左管箱墊片尺寸PN(Mpa)DN(mm)外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)墊片厚度反包厚度Ｌ4.0800887847343.4.2外頭蓋法蘭、墊片與浮頭墊片（1）外頭蓋法蘭型式與尺寸、材料均同上殼體法蘭，凹密封面，查JB4700-壓力容器法蘭可知其詳細(xì)尺寸如表3.4所示：（單位為mm）。表3.4外頭蓋法蘭尺寸DN法蘭螺柱對(duì)接筒體最小厚度DD1D2D3D4Hhaa1Rd規(guī)格數(shù)量90011151055101010009978617042262324361533M304016（2）外頭蓋側(cè)法蘭選用凸密封面，材料為鍛件16Mn，查JB/4721-92可知，其構(gòu)造形式如圖3.10所示：圖3.10其詳細(xì)尺寸如表3.5：表3.5外頭蓋側(cè)法蘭尺寸DN法蘭螺柱對(duì)接筒體最小厚度DD1D2D3D4Hha1Rd規(guī)格數(shù)量80099594089888888570150422122321530M274016依照J(rèn)B/T4707-中表一，選取螺紋長度為70mm，選取螺柱總長度為280mm。（3）查JB/T4718-92選外頭蓋墊片型式為金屬包墊片，查JB/T4718-92也選浮頭墊片型式為金屬包墊片，兩者材料均為0Cr18Ni9，兩者尺寸如表3.6及表3.7：表3.6外頭蓋密封圈參數(shù)：PN(Mpa)DN(mm)外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)墊片厚度反包厚度Ｌ4.090099994934表3.7外頭蓋側(cè)密封圈參數(shù)：PN(Mpa)DN(mm)外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)墊片厚度反包厚度Ｌ4.0800887847343.4.3接管法蘭形式與尺寸依照接管公稱直徑，公稱壓力可以查HG20635-97中表3-1鋼制管法蘭、墊片、緊固件，選取帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選用凹凸密封面，其詳細(xì)形式以及尺寸如圖3.11：圖3.11殼程法蘭公稱通徑：80；對(duì)于A系列，鋼管外徑為88.9mm，對(duì)于B系列，鋼管外徑為89mm，符合規(guī)定。管程法蘭公稱通徑選?。?00；對(duì)于A系列，鋼管外徑為219.1mm，對(duì)于B系列，鋼管外徑為219mm。密封面采用凸凹面，其中殼程各尺寸：D=132，f1=2，f2=4，f3=3，W=106，X=120，Y=121，Z=105，K=160，L=18，，n=8，C=20，N=110，S=3.2，H1=10，R=6，H=50；選M16螺栓。管程各尺寸：D=284，f1=2；f2=4.5；f3=3.5，W=239，X=259，Y=260Z=238，K=295，L=22，n=8，C=24，N=234，S=6.3，H1=16，R=8，H=62；選M24螺栓。其中A系列為國際通用系列，即英制系列，B系列為國內(nèi)通用系列。在本設(shè)計(jì)中選取B系列。3.5管板設(shè)計(jì)3.5.1管板選取設(shè)計(jì)壓力取管程和殼程中較大值，溫度按照GB150-1998，以及GB151-1999中3.12.1，應(yīng)取不低于原件金屬溫度，但是在管板計(jì)算中無法保證管程和殼程介質(zhì)同步作用，并且管板金屬溫度很難計(jì)算，普通去較高側(cè)設(shè)計(jì)溫度為設(shè)計(jì)溫度。本設(shè)計(jì)最大設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa，依照《換熱器設(shè)計(jì)手冊》，選用管板構(gòu)造如圖3.12：圖3.12為了使浮頭式換熱器管束可以以便從殼體中抽出進(jìn)行清洗和維修，因而本設(shè)計(jì)固定端管板采用可拆式連接形式，考慮到要和管箱法蘭尺寸相配合，因此選用管板時(shí)所采用實(shí)際構(gòu)造和尺寸沒有完全按照設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行選取，但所選管板公稱壓力要不不大于設(shè)計(jì)壓力。查《換熱器設(shè)計(jì)手冊》中表1-6-9可以選用管板外直徑為D=995，D1=940mm，D2=898mm，DD5=800mm，螺栓規(guī)格：M27；數(shù)量：32b1=66mm，換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力查GBl51一l999附錄J表得換熱管回轉(zhuǎn)半徑換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度依照GB150-1998表4-3可以懂得：在300攝氏度設(shè)計(jì)溫度下，換熱管許用應(yīng)力彈性模量為：設(shè)計(jì)溫度下屈服應(yīng)力：管板、法蘭材料:16Mn鍛件查表4-5,常溫下許用應(yīng)力；；300℃設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力；查表F5300℃金屬溫度下彈性模量1、構(gòu)造參數(shù)以及系數(shù)擬定（1）、墊片壓緊力下作用中心圓直徑：依照GB150中表9-1選用壓緊面型式，依照所選墊片尺寸，可知密封面寬度為：因而， (3.18)故 （2）、殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積：沿隔板槽一側(cè)排管根數(shù)：26隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距：在布管區(qū)范疇內(nèi)，因設(shè)立隔板槽和拉桿構(gòu)造需要．而未能被換熱管支承面積，按照GB151-1999中5.7.11可以懂得，三角形排列狀況可以按照下式計(jì)算：——管板布管區(qū)面積管板布管區(qū)面積:（3）、依照GB151-1999中5.7.11可以求得管板布管區(qū)當(dāng)量直徑： (3.20)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比： （4）、管板開孔背面積： (3.21)其中d為換熱管外徑；一根換熱管管壁金屬橫截面積：換熱管管壁金屬總橫截面積為：（5）、系數(shù)：系數(shù)： (3.22)換熱管有效長度：管板強(qiáng)度削弱系數(shù)；管板剛度削弱系數(shù)；，（6）、查系數(shù)C：計(jì)算：查GB151-1999中圖23（a）可以懂得：C=0.6102（7）、計(jì)算換熱管穩(wěn)定性許用應(yīng)力：系數(shù): (3.23)I——換熱管回轉(zhuǎn)半徑：查GB151-1999附錄J可以懂得，i=6.052mm——換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度；依照GB151-1999圖32可以懂得因而 (3.24)依照GB151-1999中5.7.4.2： (3.25)2、管板設(shè)計(jì)厚度和名義厚度：管板計(jì)算厚度為：對(duì)于管側(cè)：構(gòu)造開槽5mm，C2=2mm對(duì)于殼側(cè)：構(gòu)造尺寸為0，C2=2mm取管側(cè)較大值和殼程側(cè)較大值可以得到：依照國標(biāo)，可以選取86mm管板厚度。3、換熱管軸向應(yīng)力按照三種工況進(jìn)行校核：（1）、只有管程設(shè)計(jì)壓力，而殼程設(shè)計(jì)壓力，無膨脹變形差。按照值，以及查GB151-1999中圖24（a）得到： （3.26）校核通過。（2）、只有殼程壓力，管程設(shè)計(jì)壓力為零：按照值，以及查GB151-1999中圖24（a）得到：校核通過。（3）、管程、殼程壓力同步作用：按照值，以及查GB151-1999中圖24（a）得到：校核通過。4、換熱管與管板連接拉脫力校核換熱管與管板伸出長度按GBl5l-1999中5.8.3.2規(guī)定l＝2.5mm換熱管與管板連接拉脫力：換熱管與管板連接拉脫力： （3.27）合格。由于浮頭式換熱器其中一端可以自由伸縮，因而對(duì)于浮頭式換熱器，也可以不考慮其溫差應(yīng)力。3.5.2管板與殼體連接由于浮頭式換熱器規(guī)定管束可以以便從殼體中抽出進(jìn)行清洗和維修，因而換熱器固定端管板采用可拆式連接方式，即把管板運(yùn)用墊片加持在殼體法蘭與管箱法蘭之間。3.6接管3.6.1接管與筒體、管箱殼體連接接管與筒體、管箱殼體(涉及封頭)連接構(gòu)造型式，采用插入式焊接構(gòu)造。普通接管不得凸出于殼體內(nèi)表面。3.6.2排氣、排液管為提高傳熱效率，排除或回收工作殘液(氣)及凝液，凡不能借助其她接管排氣或排液換熱器，應(yīng)在其殼程和管程最高、最低點(diǎn)，分別設(shè)立排氣、排液接管。排氣、排液接管端部必要與殼體或管箱殼休內(nèi)壁平齊，其構(gòu)造如圖3.13所示。排氣口和排液口尺寸普通不不大于φ15mm。圖3.133.6.3接管外伸長度取接管外伸長度如下：貧油進(jìn)出口接管外伸長度為200mm；富油進(jìn)出口接管外伸長度為200mm；排氣口,排液口接管外伸長度為200mm。3.7接管位置最小尺寸3.7.1殼程接管位置最小尺寸殼程接管（富油）位置最小尺寸： （3.28）式中：——?dú)こ探庸芪恢米钚〕叽?，mm；——補(bǔ)強(qiáng)圈外邊沿至管板與殼體連接焊縫之間距離，計(jì)算中，?。⊿為殼體厚度，mm），且；——補(bǔ)強(qiáng)圈外圓直徑，mm；——管板厚度，mm。；通過實(shí)際畫圖后，看與否滿足。圖3.14排液管設(shè)立在殼體下部，其最小尺寸為：選用排液管中心位置與殼程接管中心對(duì)齊，得：3.7.2管箱接管位置最小尺寸 （3.29）——法蘭高度，選用圖3.15排氣管設(shè)立在管箱殼體頂部，其最小尺寸為：選用氣管中心位置與管箱接管中心位置相似：本節(jié)計(jì)算中接管中心位置為最小尺寸，畫圖時(shí)可以恰當(dāng)增大。3.8折流板設(shè)計(jì)設(shè)立折流板目是為了提高殼程流體流速，增長湍動(dòng)限度，并使管程流體垂直沖刷管束，以改進(jìn)傳熱，增大殼程流體傳熱系數(shù)，同步減少構(gòu)造，并且在臥式換熱器中還起支撐管束作用。常用折流板形式為弓形和圓盤—圓環(huán)形兩種，其中弓形折流板有單弓形，雙弓形和三弓形三種，但是工程上使用較多是單弓形折流板。在浮頭式換熱器中，其浮頭端宜設(shè)立加厚環(huán)板支持板。3.8.1折流板型式和尺寸此時(shí)選用兩端選用圓形折流板，中間選用單弓形折流板，上下方向排列，這樣可導(dǎo)致液體激烈擾動(dòng)，增大傳熱膜系數(shù)。并且弓形折流板圓頂部位曾設(shè)一種排氣缺口。為以便選材，可選折流板材料選為16MnR，由前可知，弓形缺口高度為200mm，折流板間距為600mm，數(shù)量為6塊，查GB151-1999中表34可以懂得折流板最小厚度為8mm，故此時(shí)可選其厚度為9mm。同步查GB151-1999中表41可知折流板名義外直徑為： （3.30）依照GB151-1999中表35以及表36可以選用折流板上管孔直徑，與本設(shè)計(jì)有關(guān)，取管孔直徑為d+0.6=19.6mm。3.8.2折流板排列該換熱器折流板排列圖如圖3.16：圖3.163.8.3折流板布置圖3.17折流板布置時(shí)，普通應(yīng)當(dāng)使管束兩端折流板盡量接近殼程進(jìn)、出口管，別的折流板按等距離布置，