半煤水中间热交换器设计

1、本 科 毕 业 设 计 (论 文)半煤水中间热交换器设计Half coal water heat exchanger design 学 院：机械工程学院 专业班级：过程装备与控制工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2015 年 6月毕业设计（论文）中文摘要半煤水中间热交换器设计摘 要：换热器是在化工、食品、能源、制药等许多工业部门广泛使用的一种设备。不同的行业中的企业对换热器投资所占的比重不尽相同。比如在化工厂中，换热设备占到总投资的10%20%左右，而在炼油厂中能够占到将近35%40%。我们国家现在追求可持续发展，换热器可以将工厂生产的余热、低级热收集起来，这样能够起到节约能源的作用。换

2、热器按照不同的传热方式或传热原理可以分为以下几类：直接接触式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器和中间载热体式换热器等。其中间壁式换热器是运用最广泛的换热器。间壁式换热器主要有管式换热器和板面式换热器几类。我们研究的课题属于管式换热器中的浮头式换热器。浮头式换热器与其他类型的换热器相比，它的浮头端相对于壳体可以自由移动，这样不产生热应力。另外，浮头式换热器的管间和管内清洗比较方便。因此浮头式换热器适用于温差较大或壳程介质易结垢的场合。关键词：换热器；化工；浮头式换热器；换热器分类毕业设计（论文）外文摘要Half coal water heat exchanger designAbstract:

3、 heat exchanger is used in chemical, food, energy, pharmaceutical and many other industries widely used a device. Different industries, the proportion of people to invest in heat exchanger are not the same. Such as in chemical plant, the heat exchange equipment accounted for a total investment

4、of 10% 10%, and in the refinery can be accounted for nearly 35% 40%. Our country now the pursuit of sustainable development, the heat exchanger can be collected factory production of waste heat, low heat; it can have the effect of saving energy.Heat exchanger according to the different way of heat t

5、ransfer or heat transfer principle can be divided into the following categories: direct contact heat exchanger, regenerative heat exchanger, recuperative heat exchanger and heat transfer between heat exchanger in style, etc. The recuperative heat exchanger is the most widely used heat exchanger. Rec

6、uperative heat exchanger mainly includes tube heat exchanger and plate heat exchanger categories. Our research topic belongs to the floating head heat exchanger tube heat exchanger. Compared with other types of heat exchanger floating head heat exchanger, hypoxia at its for shell can move freely, so

7、 do not produce thermal stress. In addition, between tube and tube of floating head heat exchanger cleaning more convenient. So of floating head heat exchanger is suitable for the shell side of the temperature difference is bigger or medium easy to scale.Keywords: heat exchanger; Chemical industry;

8、Floating head heat exchanger; Heat exchanger classification目 录1 绪论12 换热器结构设计与强度计算22.1设计条件22.2初选结构22.3壳体内径计算32.4 壳体与管箱厚度的确定32.5 开孔补强计算52.6 水压试验122.7 换热管122.8 管板设计152.9 折流板222.10 拉杆与定距管252.11法兰与垫片262.12 钩圈式浮头282.13 接管的最小位置332.14 上管箱与管程流体出口接管的密封342.15 接管法兰352.16 裙座35结论51致谢52参 考 文 献53第 57 页 共 53 页淮海工学院二

9、一五年本科毕业设计（论文）1 绪论目前国内外的关于换热器的研究多集中在强化传热研究和优化壳程压降研究上。根据传热公式可以得到，强化传热可以通过增加传热面积、加大冷热流体的温差和增加总传热系数来实现。而冷热流体的温差主要受工艺的限定，我们不好改变太多。因此强化传热的研究就集中于强化管程传热和强化壳程传热这两个方面。管程强化传热有螺旋槽纹管、横纹管、缩放管、内插物管等方式。加强流体的湍流程度、提高流体的纵向流动、减少流动死区等方法能够强化壳程传热。优化壳程压降、降低能耗也是另外一个主流的研究方向。但是通过研究表明，在提高传热效果的时候必然会增加壳程压降、增加能耗；反之当优化壳程压降时，传热效果会降

10、低。目前我们可以提出一种在降低压降的基础上强化传热的思路，当两者达到一定关系时，能够得到最佳的换热效果。2 换热器结构设计与强度计算换热器结构的设计和强度计算主要有换热器筒体、封头、浮头的材料选择、筒体的厚度计算，在确定各个开孔位置后进行开孔补强的计算，还有浮头法兰的相关计算。除换热器的主要结构设计计算外，还包括换热器中的主要构件：管箱、拉杆、折流板、定距管的设计计算。以及各连接处的设计计算，以及各部分需要应力校核的应力校核计算以及水压试验。2.1设计条件给定参数管程壳程设计压力MPa0.860.86工作压力MPa0.860.86设计温度380420工作温度300380306420物料名称半水

11、煤气变换气腐蚀裕度mm2焊缝系数0.80换热面积178容器类别表2-1 给定设计条件2.2初选结构表2-2 初步选定换热器结构表管排列方式转角三角形管子外径 m0.025管子内径 m 0.025管长L m2.5管间中心距s m1.5=0.032传热面积S 178单根换热管传热面积 0.1885换热管总数 9452.3壳体内径计算壳体内径计算按下式计算：其中:为壳体内径S管束之间中心距为管束中心线上的最外面一层管子中心到壳体内壁的距离，m。=（11.5）=1.50.025=0.0375 （2-2）b值在管排列方式为转角正三角形时：b=1.10=1.10 （2-3）=1.093m，向上圆整到1.2

12、0m=1200mm。=1200mm2.4 壳体与管箱厚度的确定按设计条件给出：设计压力为0.86MPa，工作温度最高为420，则选择设计温度为450。2.4.1 壳体和管箱材料的选择考虑到本台换热器属于低压常规压力容器，而根据经验实际生产中多采用低碳和低合金钢生产制造此类压力容器，所以此次设计综合考虑到经济性、使用条件等条件，故选择壳体和箱体的材料为Q245钢。Q245属于低碳钢，其有良好的综合力学性能以及良好的制造工艺性能，其低温和高温下的强度、韧性以及耐腐蚀性能都比较好。选择低碳钢有利于减少容器的厚度，减轻容器的重量，也能节约钢材降低制造成本。2.4.2 圆筒壳体壁厚计算焊接方式：考虑到此

13、台换热器压力较低低，因此选择单面焊，局部无损探伤，所以焊接系数为。查相关标准取,。假设壳体厚度为616mm，此时Q245的许用应力，壳体壁厚计算厚度计算公式为：； （2-4）名义厚度=+=10.3+2+0.3+=14mm； （2-5）其中为向上圆整量；=14mm；查得此材料Q245最小厚度是6mm，则此时厚度满足要求。2.4.3 管箱厚度计算因为上端管箱为浮头盖也称外头盖管箱，下端管箱为固定管板端管箱，所以上下端管箱的形式不相同，所以管箱壁厚计算时将上端管箱和下端管箱分开计算厚度。2.4.3.1 下端管箱壁厚计算下端管箱选为椭圆形封头管箱，椭圆形封头管箱的应力分布较均匀，并且由于制造中的冲压工

14、艺，椭圆形的深度比球形小得多利于冲压，所以选择为椭圆形封头管箱。材料选择与筒体相同，焊接系数为0.8。由于选用标准椭圆形封头，所以，且同上,，则封头计算厚度计算公式为：； （2-6）名义厚度=+=10.3+2+0.3+=14mm（为向上圆整量）；查压力容器与化工设备使用手册上册2.2可得封头的各项参数如下表：表2-3下端管箱封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积A()容积(m3) 封头质量（）12003401.7120.271192 管箱筒节的厚度取与管箱封头一样，为14mm。2.4.3.2 上端管箱厚度计算本台换热器是浮头式换热器，故其上端管箱是浮头管箱，也成为称外头盖。外头盖的内直径

15、为1300mm，这可在“钩圈式浮头计算”部分得到。选用与下封头相同形式的标准椭圆形封头，故，且取与下管箱相同，则管箱计算厚度为： （2-7） 名义厚度=+=10.8+2+0.3+=14mm（为向上圆整量）；查压力容器与化工设备使用手册上册2.2可得封头的各项参数如下表：表2-4 外头盖封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积A()容积(m3) 封头质量（）13003652.00.341224 短节部分的厚度同封头处厚度，为14mm。2.5 开孔补强计算本台浮头式换热器的壳程流体的进出口开孔在壳体上；管程流体进口在下端管箱筒节上，管程流体出口开孔在上端管箱即外头盖上。下端管箱上有排污口开孔，

16、所以换热器上必然会有开孔。开孔之后，除了削弱换热器壁的强度外，在壳体与接管的连接处，因结构的连续性被破坏，故而产生很高的局部应力，给换热器的使用和操作带来安全隐患。所以必须进行开孔补强的计算。接管材料选择选用20号钢。排污口直径取5789，不做补强计算。符号说明：接管所用材料在设计温度下的许用应力壳体所用材料在设计温度下的许用应力壳体开孔处的名义厚度，mm；接管名义厚度，mm;壳体开孔处有效厚度，mm；,壳体开孔处计算厚度，mm；接管有效厚度， mm；2.5.1 壳体上开孔补强计算2.5.1.1 补强判别及补强方法的判别（1）补强判别：查GB150，得知允许不另行补强的开孔最大直径为，本壳体上

17、开孔外径为377mm，所以需要对开孔作开孔补强计算，另行考虑其补强。（2）补强方法判别：开孔直径满足用等面积法开孔补强的补强方法适用条件，所以补强计算可用等面积补强法作计算。2.5.1.2 开孔所需补强面积计算：强度削弱系数； （2-9）接管有效厚度； （2-10）开孔所需补强面积按下式计算： （2-11）2.5.1.3 有效补强范围（1）有效宽度B： （2-12）（2）有效高度：外侧有效高度为： ； （2-13）内侧有效高度为： ； （2-14）2.5.1.4 有效补强面积（1）壳体上的多余金属面积： 壳体有效厚度：； （2-15）则多余的金属面积为： （2-16）（2）接管多余金属面积：

18、接管计算厚度：； （2-17） 接管多余金属面积： （2-18）（3）接管区焊缝面积（焊脚取为6mm）： ； （2-19）（4）有效补强面积：； （2-20）2.5.1.5 另需补强面积； （2-21）选择采用补强圈补强根据接管公称直径DN350，查压力容器与化工设备使用手册上册3.6.1，选取补强圈的外直径，内径 （2-22）考虑容器压力较低，且接管壁厚大于8（选用C型坡口）。，所以补强圈补强在有效的补强范围内。补强圈的计算厚度为：； （2-23）考虑到钢板负偏差并向上圆整，取壳体补强圈的名义厚度为10mm，即。2.5.2 下端管箱筒节开孔补强计算2.5.2.1 补强判别以及补强方法判别（1

19、）补强判别：查GB150，得知允许不另行补强的开孔最大直径为，本壳体上开孔外径为325mm，所以需要对开孔作开孔补强计算，另行考虑其补强。（2）补强方法判别：开孔直径 （2-24）满足用等面积法开孔补强的补强方法适用条件，所以补强计算可用等面积补强法作计算。2.5.2.2 开孔所需补强面积计算：强度削弱系数； （2-25）接管有效厚度； （2-26）开孔所需补强面积按下式计算： （2-27）2.5.2.3 有效补强范围（1）有效宽度B： （2-28） （2） 有效高度： 侧有效高度为：； （2-29） 侧有效高度为：； （2-30）2.5.2.4 有效补强面积（1）壳体上的多余金属面积： 壳体

20、有效厚度：； （2-31）则多余的金属面积为： （2-32）（2）接管多余金属面积： 接管计算厚度：； （2-33） 接管多余金属面积： （2-34）（3）接管区焊缝面积（焊脚取为6mm）：； （2-35）（4）有效补强面积：； （2-36）2.5.2.5 另需补强面积； （2-37）选择采用补强圈补强根据接管公称直径DN300，查压力容器与化工设备使用手册上册3.6.1，选取补强圈的外直径，内径； （2-38）（选用C型坡口）。，所以补强圈补强在有效的补强范围内。补强圈的计算厚度为： ； （2-39）考虑到钢板负偏差并向上圆整，取壳体补强圈的名义厚度为10mm，即。2.5.3 外头盖上的开孔

21、补强计算外头盖上的开孔为使管程流体出口接管通过而开，所以在开孔与接管之间需要密封，所以此处开孔处为焊接填料密封箱，所以开孔直径为填料箱的；管子壁厚按填料箱-计算。2.5.3.1 补强判别以及补强方法判别：（1）补强判别：查GB150，得知允许不另行补强的开孔最大直径为，外头盖上开孔外径为388mm，所以需要对开孔作开孔补强计算，另行考虑其补强。（2）补强方法判别：开孔直径 （2-40）满足用等面积法开孔补强的补强方法适用条件，所以补强计算可用等面积补强法作计算。2.5.3.2 开孔所需补强面积计算： 强度削弱系数 （2-41）开孔所需补强面积按下式计算： （2-43）2.5.3.3 有效补强范

22、围（1）有效宽度B： （2-43）(2)有效高度：外侧有效高度为：； （2-44） 侧有效高度为：； （2-45）2.5.3.4 有效补强面积（1）封头壳体上的多余金属面积： 封头壳体有效厚度：； （2-45）则多余的金属面积为： （2-46）（2）接管多余金属面积： 接管计算厚度：； （2-47）接管多余金属面积： （2-48）（3）接管区焊缝面积（焊脚取为6mm）：； （2-49）（4）有效补强面积：； （2-50）2.5.3.5 另需补强面积； （2-51）选择采用补强圈补强根据填料箱，接管公称直径DN300选取补强圈，查压力容器与化工设备实用手册上册3.6.1，选取补强圈的外直径，内径

23、 （2-52）（选用C型坡口）。，所以补强圈补强在有效的补强范围内。补强圈的计算厚度为：； （2-53）考虑到钢板负偏差并向上圆整，取封头壳体补强圈的名义厚度为12mm，即。2.6 水压试验设试验温度为常温，则有； （2-54）则校核水压试验时候圆筒的薄膜压力： （2-55）2.7 换热管换热管的规格为，材料选为20号钢。2.7.1 换热管的排列方式换热管的布管排列有正三角形排列、正方形排列以及正方形错列这三种排列方式。各种排列方式都具有其各自不同的的特点：正三角形排列方式排列布局紧凑，换热管外流体湍流程度较高但清洗不方便；正方形排列则更容易清洗，但传热效果相比较差；正方形错列则可以可以提高给

24、热系数。 正方形 转角正方形 正三角形图2-1 换热管的排列方式在此，本台换热器选择转角正三角形排列，主要是因为考虑到本台换热器管束总数较多，换热效率等因素。查GB151-1999得出换热管管束的中心距S=32mm，并且采用单壳程、单管程换热。则没有分程隔槽考虑。2.7.2 布管限定圆布管限定圆为管束的最外层换热管中心线围成的圆的直径，其值由下式确定： （2-56）查GB151-893.6.2.3可知，b=5，b1=5，bn=15，故b2= bn+1.5=16.5，则。2.7.3 排管排管时须注意：拉杆应该尽量均匀的布置在管束圆形的外边缘，在靠近折流板缺边的位置处布拉杆，拉杆之间的距离应小于或

25、等于700mm。拉杆中心至折流板缺边的距离应尽量控制在换热管中心距的（0.51.5）范围内。实际排管示意图如下所示：图2-2 实际布管示意图从实际布管图中可以得出实际布管数为960根，实际布管管数与计算值相对误差率为，布管合格。2.7.4 换热管与管板的连接换热管与管板之间的连接方式可以用强度焊、强度胀和胀焊并用三种方式。强度胀接主要适用于容器设计压力小4.0MPa；容器设计温度300；实际操作使用中没有剧烈的振也没有过大的温度波动和没有明显的应力腐蚀等的场合。除了实际操作存在比较大的振动及有缝隙腐蚀的场合外，强度焊连接方式只要材料可焊性好，强度焊连接方式可用于其它任何场合。胀焊并用主要使用于

26、密封要求较高；实际操作中承受振动以及承受疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需要使用复合管板等的场合。在此，根据本台换热器的设计压力、设计温度以及实际工作状况选择强度焊作为换热管与管板的连接方式。主要考虑到设备生产周期，而强度焊加工简单；焊接结构强度高，强度焊抗拉脱力强，在本台换热器高温下也能保证连接处有足够的密封性能以及好的抗拉脱能力。2.8 管板设计管板用来排布换热管，固定管束，还兼具支撑管束的作用，并且同时承受管程和壳程的压力、温度作用，算得上管壳式换热器最重要的零部件之一。其支撑着换热管以达到壳程流体均匀流过换热管外边面的目的，实现壳程与管程热量交换的功能。由于本台换热器工作介质半水煤气只具有轻微的

27、腐蚀性，所以选用工程上比较常用的整体管板，材料选取16Mn。2.8.1 管板与壳体的连接为了符合浮头式换热器管束能够方便的从壳体里抽出来清洗以及维修的要求，故此换热器固定端的管板选择采用可拆卸的连接方式，即是把管板夹持在管箱法兰和壳体法兰之间，并加垫片密封。2.8.2 管板计算管板厚度计算过程如下：2.8.2.1计算表示管板布管区面积，单位，对于单管程换热器按下式计算：三角形排 正方形排列 表示管板板布管区的当量直径，单位，按下式计算：； （2-59）表示固定端管板与壳体和管箱连接处垫片的压紧力作用的中心圆直径，单位；在法兰与垫片选择章节中可以得到 ； （2-60）系数，； （2-61）换热管

28、根数；单根换热管金属管壁的横截面积，；布管区管板上开孔后的面积，； （2-62）系数，； （2-63）管束模数，MPa； （2-64）管束无量纲刚度，MPa； （2-65）所选换热管的稳定许用压应力，MPa； （2-66）（1） （2-67） （2） （2-68）（3） ； （2-69）（4） （2-70）（5） （2-71）（6） （2-72）（7） （2-73）（8）（9） （2-74）（10） （2-75） （2-76）取折流板数为三，查GB151-89图3-21 （2-77），所以按下式计算： （2-78）2.8.2.2确定管板设计压力对于浮头式换热器来说，如果能保证壳程压力与管程压力

29、同时作用或者壳程压力与管程压力之一为负压力时：2.8.2.3计算 GB151-89图3-12、3-13得：C=0.35 （2-79）2.8.2.4管板名义厚度计算管板的计算厚度按下式计算 （2-80）管板名义厚度按下式计算： （2-81）2.8.2.5换热管轴向应力的计算一般情况下，换热管轴向应力应该按子阿里鹅三种情况计算：只有壳程设计压力作用，管程设计压力为0；只有管程设计压力作用，壳程设计压力为0；壳程压力和管程压力同时作用在换热器上。计算结果应该满足：当当：（1）壳程设计压力作用，管程压力0管板设计压力 （2-82）此时，换热管轴向应力按下式计算： （2-83)满足要求。（2）管程压力作

30、用，壳程压力为0管板设计压力： (2-84)此时由于，无量纲压力 (2-85)重新计算得并按查GB15189图3-12、3-13得C=0.44此时： (2-86)满足要求。（3）壳程压力与管程压力同时作用此时，管板设计压力： (2-87)此时由于，无量纲压力 (2-88) 重新计算得并按查GB15189图3-12、3-13得C=0.42此时： (2-89)满足要求。2.8.2.6管板与换热管的拉脱力计算 (2-90)计算结果应满足：；L查阅GB151-893.5.3.2规定，取l=3.5mm；查阅GB151-893.7.5：焊接连接时 (2-91)此时q=21.3MPa<=33MPa，满

31、足要求。2.8.3 管板重量计算管板分为固定管板以及活动管板即分别为上端下端管板，两管板的重量计算分别如下所示：2.8.3.1 固定管板重量计算根据所选法兰，可知管板尺寸具体如下：图2-3 固定管板示意图 (2-92)2.8.3.2 活动管板重量计算：根据浮头钩圈尺寸，可知管板尺寸具体如下：图2-4 活动管板示意图 (2-93)2.9 折流板设置折流板的作用是为了起到提高壳程流体的湍流程度、增大流体流速的目的，并且使管程流体能保持基本垂直冲刷换热管束，以达到最终增大传热效率的目的，从而增大换热器的传热系数，同时精简结构，而且由于换热管较长，在卧式换热器中折流板还起到支撑管束的作用。工程上常用的

32、的折流板分为弓形和圆盘圆环形两种形式，弓形结构的折流板又可以分为单弓形，双弓形和三弓形三种三种结构形式，考虑到本台换热器实际工况和结构，此次选用单弓形式。2.9.1 折流板的型式和尺寸折流板统一为单弓形，上下排列，弓形缺口交错排列，这样排列可使壳程流体剧烈扰动，增加湍流程度，增大传热膜系数。表2-5折流板最小厚度（查GB151-89表3-19）（P344）公称直径DNmm换热管无支撑跨距l<300>300<600>600<900>900<1200>1200<1500>1500折流板最小厚度<40034581010>400&

33、lt;700456101012>700<900568101216>900<15006810121616>1500<2000-1012162020可知本台换热器折流板最小厚度为8mm，此时可取换热管厚度。考虑到经济性、材料实用性和本台换热器具体工况和结构，选择折流板的为Q245钢。（1）查GB151-89 453页折流板缺口高度按下式计算： 考虑到缺口切边在管排中心线下或者两管排列的小桥之间取：H=355mm（2）折流板间距折流板间距应该不小于的1/5，而且最小不能小于50mm。最大间距不能大于圆筒的内直径。且查GB151-89表3-22可知换热管束最大无支撑

34、间距为1900mm，所以折流板间距L可按下式计算：1200/5=240mm<L<1200mm取L=350mm。2.9.2 折流板的布置一般布置折流板时应使最两端的折流板尽量靠近壳程进、出口管，其余的折流板布置按照所选折流板间距等距布置。最两端的折流板和管板间的距离l按下式计算： ； (2-95)式中：表示壳程接管的最小位置尺寸，mm； 表示管板的名义厚度，mm；表示防冲板长度，如未设置无防冲板，为接管的内径，mm；2.9.3折流板数量计算折流板数量可按下式计算： (2-96)式中：取N=3。2.9.4 折流板排列根据实际画图，本台换热器的折流板排列示意图如下图所示：图2-5 折流板

35、布置示意图2.9.5 折流板重量计算符号说明如下：折流板质量，kg；折流板的外直径，取；折流板切去弓形部分的面积， （2-97）系数，由查表求取；折流板弓形部分高度，mm；管孔直径，mm；拉杆孔直径，mm；管孔数量；拉杆孔数量；折流板厚度，mm。计算过程如下：查得；2.10 拉杆与定距管2.10.1 拉杆的结构形式工程上常用有两种形式的拉杆：（1）拉杆定距管结构，本结构适用于换热器的换热管外直径大于者等于19mm换热器，（按GB151-1999表45规定）；（2）拉杆与折流板点焊结构，本结构适用于换热器的换热管外直径小于或等于14mm的换热器，；另外，如果管板比较薄时，为了结构稳定性工程上可采

36、用其他形式的连接结构。 由于本台换热器的换热管外直径为25mm，故使用用拉杆定距管连接结构。2.10.2 拉杆的直径、数量及布置其具体尺寸如下：表2-6 拉杆的尺寸（摘自GB151-89 表3-25）（P347）拉杆的直径d拉杆螺纹公称直径dn abb161620601.5其中拉杆的长度L按需要确定。拉杆数量查如下表所示表2-7 栏杆的数量（摘自GB151-89表3-24）（P347）公称直径mm 拉杆直径，mm>900<120010121210166从表中可知拉杆数量为6，考虑到本换热器管束多，选择拉杆数量为8。拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。若对于大直径的换热器，在布管区内或

37、靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支承点。对于本台换热器拉杆的实际布置可参照图纸。2.10.3 定距管 定距管的规格与换热管的规格相同，长度则依据实际需要而定。本台换热器定距管的长度可在部件图中可见。2.11法兰与垫片换热器中的法兰包含管箱法兰、外头盖法兰、壳体法兰、外头盖侧法兰、浮头盖法兰，浮头盖法兰设计计算在钩圈浮头计算可见。垫片：管箱垫片、外头盖垫片。2.11.1固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片（1） 查容器支座压力容器法兰选择固定端的壳体法兰和管箱法兰形式为长颈对焊法兰，密封形式凹凸密封，材料选用16Mn，其具体尺寸如下：（单位为mm）表2-8 壳体法兰尺

38、寸(摘自JB 4703-92长颈对焊法兰表1）（P49）DNDD1D2D3D4Hhaa1Rd对接筒体最小厚度120013601315127612561253561253521181626122712螺柱规格为M24，数量为36。（2）查容器支座压力容器法兰，根据设计温度和工作介质、设计温度可选择金属包垫片形式，软铝，其尺寸为：图2-6 垫片示意图表2-9 管箱垫片尺寸PN(MPa)DN(mm)外径D(mm)内径d(mm)垫片厚度反包厚度1.0120012551215342.11.2外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片（1）外头盖法兰的型式与壳体法兰相同，材料同样选择16Mn，凹面密封，查容器支

39、座压力容器法兰得法兰具体尺寸如下表所示：（单位为mm）。表2-10 外头盖法兰尺寸（摘自JB 4703-92长颈对焊法兰表1）（P49）DNDD1D2D3D4Hhaa1Rd对接筒体最小厚度130014601415137613561353601303521181626122712螺柱规格为M24，数量为40。（2）外头盖侧法兰选用凸面密封，材料为16Mn，查容器支座压力容器法兰得具体尺寸如下表：表2-11 外头盖侧法兰尺寸（摘自JB 4703-92长颈对焊法兰表1）（P49）DNDD1D2D3D4Hhaa1Rd对接筒体最小厚度12001460141513761356135360130352118

40、1626122712螺栓规格为M24，数量40。查容器支座压力容器法兰选择外头盖垫片为软铝金属包垫片，得其具体尺如下表：表2-12 外头盖金属包垫片（摘自JB 470692金属包垫片表2）（67）PNDNDd1.013001355131532.12 钩圈式浮头在此台换热器浮头端采用浮头法兰与B型钩圈式浮头夹持，详细结构如下图所示，浮头盖选用球冠形封头。2.12.1 浮头盖的设计计算球冠形封头、浮头法兰应分别按管程压力作用下和壳程压力作用下进行内压和外压的设计计算，取其大者为计算厚度。符号说明如下：换热器壳体筒体内直径，mm；浮头法兰外直径与钩圈的内直径，mm； （2-99）浮头法兰与钩圈的外直

41、径，mm ，mm； （2-101）外头盖内直径，mm， mm； （2-102）浮头管板外直径，mm， mm； （2-103）螺栓中心圆直径，mm ，mm；（2-104）垫片压紧力作用中心圆直径， （2-105）计算压力，MPa；分管程压力、壳程压力计算时分别取（内压）和（外压）；封头球面内半径，mm；查GB151-89表3-26选取mm；螺栓中心至浮头法兰环内侧径向距离，mm；对法兰环截面形心的力臂，mm；（°）； （2-106） 浮头盖封头的计算厚度，mm；浮头盖封头的名义厚度，mm；浮头盖所用材料设计温度下许用应力，MPa；焊接接头系数，取0.85；至此，可选择浮头盖垫片具体尺寸

42、如下：，mm；垫片接触宽度N=15，mm；垫片系数m=3.25；垫片比压力y=38MPa；垫片材料为软铝，形式为金属包垫片。双头螺柱材料选用30CrMoA；许用应力；螺母材料选择35号钢螺栓规格：M24，数量32，。2.12.1.1管程压力作用下（内压）浮头盖的计算：（1）球冠形浮头盖计算厚度按下式计算：； （2-107）考虑到经济性、使用性能，球冠形浮头盖材料选择Q245，故=61MPa，选择为单面焊对接接头，局部无损探伤，故，则向上圆整为17mm。（2）浮头法兰计算厚度计算：由上面的浮头垫片尺寸可确定：；（2-108）设计条件压力，设计温度450。法兰相关参数：材料为，许用应力=66MPa，=178MPa垫片及螺栓的计算：螺栓直径=20.8mm，螺栓数量n=32。103121.5N （2-109）932059.9 N （2-110）701005 N （2-111）1035181.4 N （2-112） （2-113）（取其较大者）=9160.9 （2-114）实际螺栓面积=14476.