年34萬(wàn)噸原油水換熱器設(shè)計(jì)DOC

1、目錄1. 概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 11.1. 換熱器的類型11.2. 換熱器11.2.1. 換熱器類型 21.2.2. 固定管板式換熱器21.2.3. U型管換熱器 21.2.4. 浮頭式換熱器21.2.5. 填料函式換熱器31.3. 換熱器類型的選擇 31.4. 流徑的選擇31.5. 材質(zhì)的選擇 41.6. 管程結(jié)構(gòu)42. 換熱器選型及工藝計(jì)算 52.1. 確定基本操作參數(shù) 52.2. 初選換熱器型號(hào) 52.2.1. 傳熱量52.2.2. 平均傳熱溫差 62.2.3. 初選換熱器型號(hào) 72.3. 總傳熱系數(shù)核算 82.3.1. 管程傳熱膜系數(shù)82.3.2. 殼程傳熱系數(shù)82.3.3. 污垢系數(shù)

2、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)102.3.5. 計(jì)算傳熱面積 102.4. 換熱器核算112.4.1. 殼程壓降112.4.2. 管程壓降113. 工藝設(shè)計(jì)表124. 換熱器設(shè)備的計(jì)算 134.1. 殼體壁厚設(shè)計(jì) 134.1.1. 壁厚的計(jì)算134.1.2. 換熱器校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度 144.2. 封頭的設(shè)計(jì)154.3. 法蘭的設(shè)計(jì)154.4. 支座的設(shè)計(jì) 164.4.1. 質(zhì)量核算164.4.2. 鞍座選型 174.5. 管板的設(shè)計(jì)184.5.1. 管板尺寸確定 184.5.2. 管板與管子連接 194.5.3. 管板與殼體的連接 2046流體進(jìn)、出口接管直

3、徑的計(jì)算 204.7.容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)215.設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表22設(shè)計(jì)心得23參考文獻(xiàn)241. 概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1.1.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

4、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（50 C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。1.2. 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

5、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(kāi)，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。常見(jiàn)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

6、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(jiàn)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

7、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(jiàn)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。1.2.1. 換熱器類型根據(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(jiàn)的列管式換熱器。1.2.2.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

8、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(kāi)，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。it 1-1闔定書(shū)板迖換熱辭1 -ifr流扔扳 2曾啦事一龍怵 4封頭 9T妾付供扳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

9、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%右。11 1-2 U坐瞥武換瑕褲1.2.4. 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 浮頭式挽熱器1売帶 2【司宦悟眞 3隔扳 丿一浮頭鉤圈法蘭 3浮抽會(huì)板 一浮頭盤1.2.5.填料函

10、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J-4 垃料昭武換熱瞎1 活功竹楓 2 覽料小鏡加覽料 4-腆料出縱向船板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

11、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)：(1) 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。(2) 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，其中冷卻介質(zhì)循環(huán)水操作壓力高，宜走管程。(4) 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。(5) 被冷卻的流體宜走殼程，

12、便于散熱，增強(qiáng)冷卻效果。(6) 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。(7) 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)。(8) 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。1.5.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)

13、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(c) 三角形直列(b)正方形錯(cuò)列(a)正方形直列(d)三角形錯(cuò)列/:X(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。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(kāi)來(lái)。管板與管子的

14、連接可脹接或焊接。2. 換熱器選型及工藝計(jì)算2.1. 確定基本操作參數(shù)（1）熱流體：入口溫度 140C ;出口溫度40C（2）冷卻介質(zhì)：岷江水（3）允許壓降：不大于 O.IMPa（4）物性數(shù)據(jù)（5）每年按360天計(jì)算，每天分成 3班，每班8小時(shí)（6）確定定性溫度下的參數(shù)：原油的定性溫度T = （140 40） 2 = 90C冷卻水的定性溫度（25 35） 2 二 30C煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)密度 = 815kg/m3粘度o =3.0 10Pa s 定壓比熱容Cp。=2.2kJ/ kg ；C 導(dǎo)熱系數(shù)=0.128W/ m ；C循環(huán)冷卻水在30 C下的物理數(shù)據(jù)密度一二 996kg / m3粘度譏

15、=8.007 10-4Pa s定壓比熱容 Cpi =4.174kJ( kg ;C)導(dǎo)熱系數(shù)嚴(yán)0.6176W, （mC）m3.4 107kg365 24h-3882kg/h2.2.初選換熱器型號(hào)2.2.1.傳熱量原油流量:傳熱量:Q。二 mCp(T2 -T1)-3882kg h 2.2kgkg l：,C (140- 40)：C5= 8.5 105kJ,h= 236 103w2.2.2.平均傳熱溫差已知岷江水的最高溫度t 25C。當(dāng)用水作冷卻劑時(shí)，冷卻水的出口溫度不應(yīng)高于工藝物流的出口溫度，并且經(jīng)驗(yàn)值告訴冷卻進(jìn)出口溫差最好是在5 10：C之間，所以選取其出口溫度t2 =35；C。逆流時(shí)的平均傳熱溫

16、差：水35-25；C ， 原油140 -40；C(140-40)-(35-25) = 39 1cln35-25參數(shù):140-40t2 tt1_ti35-2535-25=10L1二 0.0869PR=0.869Ti _ti140-25按單殼程多管程查化工工藝設(shè)計(jì)手得4 = 0.92故平均傳熱溫差tm = tm 二 0.92 39.1C 二 36.0C2.2.3.初選換熱器型號(hào)1.換熱器選型2 0 1 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)估選總傳熱系數(shù) K初選值為200w m CQ。2.36 X052則S初選。32.78m2K初選也tm 200匯36.0由于Tm -tm =(90 -30)：；C =60：C 50-C，根

17、據(jù)經(jīng)驗(yàn)可選取帶膨脹節(jié)的管板式換熱器。查JB/T4715-92和GB 151-1999初選管板式換熱器型號(hào)為：G400V -1.6-3526/25-21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:25 2.5管子長(zhǎng)度:6000mm管子總數(shù)：N =76管程數(shù)：Np =2橫過(guò)管束中心線的管數(shù)：nc =11 管子排列方式L錯(cuò)列2.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=0.25 400 = 100mm設(shè)定的折流板數(shù)為=393.管心距管心距一般取1.5d0 則管心距Pt =

18、1.5 25 ” 32mm23 總傳熱系數(shù)核算2.3.1.管程傳熱膜系數(shù)5Q。9.7如04冷卻水用量：W020364kg/h =2.0364 10 kg /hCpi.(t2-ti)4.18 (35 -25)管程截面積：n N2762Adi0.875 (0.02)0.0119m4 n2流速uiW203640.4773m/s3600 況 RA 3600x996x0.0119管程相關(guān)系數(shù)：43m ui cpi 8.007x10 x 4.174x10，Pi-5.4i0.6176廠 d-u-R 0.02 7.4773 匯 996 “c “4Rei! LJ41.1873 10ui8.007 10又 Re

19、10000,故.。號(hào)財(cái)“宀。.023器詢?yōu)o5.宀25珈/(*02.3.2.殼程傳熱系數(shù)熱交換器中心線或距中心線最近的管排上錯(cuò)流流動(dòng)的最大通道面積A0 =BD(1-包)=0.15 0.4 (1Pt025) =0.013125m20.032殼程相關(guān)系數(shù)流速u。m。3882當(dāng)量直徑dedeUo 6%cpo，Pro-Re。PA。O2 2t -7do)0.1010m / s3600 815 0.01312 232 - 0.78 5 252): do3.14 25O.。20.1010815=5493.0 10”2.2 103 3.0 10”0.12852.0二 20mm = 0.020m當(dāng)液體被冷卻時(shí)（丁

20、）0.14 : 0.95帶入克恩公式得管程傳熱系數(shù)w?P0128戶0.36；Reofo3p7.3654嚴(yán) 5203 0.還 259w/(m2。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 心=6.879 10*（m2C）.W管外原油so =3.44 10，（m2 C）.w2.3.4. 總傳熱系數(shù)do di1259443.4410 -6.87910 -252520253520=209 w / (m2 cC)核算結(jié)果與初選值很相近，該換熱器符合生產(chǎn)要求。2.3.5. 計(jì)算傳熱面積Q。K 込血1.37m2209 36.0由換熱器換熱面積為32.5 m2面積裕度 H100% 珂35

21、2100% =12.2%S31.3724換熱器核算2.4.1.殼程壓降 Lp。=(LPiP2)FsNs 其中,Ns = 1Fs=1.15丨：uLP1 二 Ff。n/NB 1)亠2i2B Pou|_P2 二 Nb(3.5)亠D 2其中，F(xiàn)=0.5 n =11 N b=39CB故，v l_Po =(Lp1P2)FsNs2 2815 0.10102 0.15、815 0.10101,15 1=(0.5 x1 19 x11 漢 40疋)+39( 3.5- )IL20.42=(1088446) 1.15 1=1764paL 0.1Mpa2.4.2.管程壓降P =( PP2)NsNpFt其中,Ft =1.

22、4設(shè)管壁粗糙度為0.1mm,1心R =丸 diNs =1Np=2貝廠01 “.005,查表得摩擦系數(shù) =0.030d 2026996 x 0.47732= 0.0301021 pa2 0.020 22 2996 0.4773- =3.0340 pa2 2故，AR =3R +F2)NsNPFt二(1021+340)1.4 疋 1 x2=3810.8pa L 0.1Mpa由以上計(jì)算知：殼程與管程的壓降均小于0.1MRa,故選用G400IV-1.6-35.2是合理的。3. 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(jiàn)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

23、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）0.00080070.003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管子排列占管數(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)/2 V（w/（m C）2

24、535259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。39.124傳熱系數(shù)/(w/(mC)209面積裕度/%12.24. 換熱器設(shè)備的計(jì)算4.1.殼體壁厚設(shè)計(jì)4.1.1. 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。PcDi2-丨：:-Pc式中，錯(cuò)誤！未找到引用源。 一一計(jì)算壓力，取 pc =1.6MPa錯(cuò)誤！未找到引用源。殼體內(nèi)徑， 錯(cuò)誤！未

25、找到引用源。Dj二400mm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)：側(cè)也錯(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)算壁厚為：pcDc2 卜 - Pc1.6 x 4002 132 0.85-1.6=2.9mm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

26、。、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、d 二、C1 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。-6mm4.1.2.換熱器校核水壓試驗(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。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6m

27、m寸，其屈服極限 錯(cuò)誤!未找到引用源。，則有0,9 阿=0.9 X 0.85 X 245 = 187.43MPaPt =1.25p =1.25 1.6=2MPa e 二、nC = 60.61 二 4.4mm代入得：PT（Di+6）2 400+ 4.4 ） “ cr二 TT ! e91.9MPa2、e2 4.4aT 叨阿水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。4.2.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。DN 400 6mm，曲面高度為h 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曲面咼度hl mm直邊高度

28、h2mm壁厚Smm內(nèi)表面積F（怦）容積V3 m質(zhì)量GKg碳鋼高 合 金40010025660.2040.01159.943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DD1D2D3D46d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m：查化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表 4得DN 400mm二6mm標(biāo)準(zhǔn)換熱器單位長(zhǎng)度的筒體質(zhì)量錯(cuò)誤！未找到引用源。 q =

29、65kg則 mil = q| L =65 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)量錯(cuò)誤！未找到引用源。=9.9kg。所以 錯(cuò)誤！未找到引用源。m2 =9.919.8kg 水的質(zhì)量 錯(cuò)誤！未找到引用源。：m3 = 式中，錯(cuò)誤！未找到引用源。一一裝填系數(shù)，二1.0儲(chǔ)罐體積：v 二V封 V管二2 0.0115 0.176 6 =1.079 1.1m3則 m3 =1.0 1.1 998 = 1097.8kg 附件質(zhì)量 錯(cuò)誤！未找到引用源。：m4 =300Kg 管子質(zhì)量 錯(cuò)誤！未找到引用源。：錯(cuò)誤！未找到引

30、用源。m5 = 76m1 = 76 5.21 = 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。：PN=1.6MPa ； DN=400mm ;法蘭質(zhì)量 27Kg。則 m6 =27 4 =108kg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, m2 m3 m4 m5 m6= 390 19.8 1097.8 300 395.96 108=2311.56kg支座計(jì)算:F .mg231156 9J11326.644N=11.33KN24.4.2.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

31、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 4712-92Q235 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hb1S2l 3b262e13b36規(guī)格B型40012510060630160125620160805M201.6鞍座示意圖4.5.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。4.5.1. 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?。?材質(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

32、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pc=1.6MPa,及公稱直徑 DN=400mmPc =1.6MPa公稱直徑DDid2D4D5 = D6bbicd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

33、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。使端部發(fā)生塑性變使管子與管板間同第一，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,形，管板同時(shí)也產(chǎn)生彈性形變，當(dāng)取去脹管器后由于管板孔的彈性收縮,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。對(duì)管板孔的加工精度 因此焊接法應(yīng)用較廣泛；因此選用密封性能較好的第二，焊接法。由于此法具有高溫高壓下仍能保持連接的緊密性, 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), 但焊接法工藝要求管子與管孔之間應(yīng)留

34、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, 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46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(e)取接管內(nèi)油品流速為1m/s則接管內(nèi)徑為d-4/(4 3882)/(3600 8150u3.14 1參考化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表3-31取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 57 mm 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(4 20364)/(3600 996)3.14

35、 1.5二 0.071m則取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 76mm 8mm4.7.容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)是在開(kāi)孔附近區(qū)域增加補(bǔ)強(qiáng)金屬，使之達(dá)到提高器壁強(qiáng)度、要求的目的。開(kāi)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(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)規(guī)定：圓筒11Q iM500mm寸，開(kāi)孔最大直徑 dDi，且d 520mm；2當(dāng)圓筒的內(nèi)徑12.Di 1500mm時(shí)，開(kāi)孔最大直徑 d Di,且d 1000mm; 3不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開(kāi)孔直徑，殼體開(kāi)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(kāi)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

36、或等于 89mm 接管壁厚不小于5mm（公稱外徑為57mn）；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)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(kāi)孔不必補(bǔ)強(qiáng)。5. 設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表參數(shù)數(shù)據(jù)壁厚人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)025mmX 2.5mm封頭型號(hào)DN400mm6mm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。30

37、0.00kg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40.0mm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(jué)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

38、自己的辛勤汗水和老師們的教導(dǎo)是分不開(kāi) 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(ài)，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，

39、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(jué)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)：(1) 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；(2) 樹(shù)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(wèn)題的能力；(3) 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)了用簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。從設(shè)計(jì)結(jié)果可看出，若要保持總傳熱系數(shù)，溫度越大、換熱管數(shù)越多，折流板數(shù)越多、殼徑 越大，這主要是因?yàn)樗某隹跍囟仍龈?，總的傳熱溫差下降?所以換熱面積要增大，才能保證Q和K.因此，換熱器尺寸增大，