列管式煤油冷却器的设计使用说明

1、合肥工业大学化工原理课程设计说明书设计题目列管式煤油冷却器的设计学生姓名谢继强学生学号 同组学生祝尚宋响亮邓威指导老师 陈亚中学 院医学工程学院专业班级制药工程12-2班完成时间2014年3月27日设计任务书一设计题目：列管式煤油冷却器的设计二设计任务及操作条件1 .处理能力：10万吨/年煤油2 .设备形式：列管式换热器3 .操作条件(1 )煤油：入口温度14CTC.出口温度4CTC(2 )冷却介质：自来水.入口温度3CTC.出口温度4CTC(3 )允许压强降：不大于lOOOkPa(4 )煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3.黏度7.15*10-4Pa.s .比热容 2.22kJ/(

2、kgC)导热系数 0.14W/ ( m. )(5 )每年按330天计.每天按24小时连续运行4 .提交文件(1) )设计说明书一份(2) A3工艺流程图一张(3) A1换热器装配图一张化工原理课程设计成绩评定表评定基兀评审要素评审内涵满分指导教师 实评分评阅教师 实评分设计说明书40%格式规范设计说明书是否符5内容完整设计说明书是否包5设计方案方案是否合理及符10工艺计算工艺计算过程是否20设计图纸40%图纸规范图纸是否符合规范5标注清晰标注是否清晰明了5与设计吻合图纸是否与设计计10图纸质量设计图纸的整体质20平时成绩10%上课出勤上课出勤考核5制图出勤制图出勤考核5答辩成绩10%内容表述答

3、辩表述是否清楚5回答问题回答问题是否止确5综合成绩成绩等级指导教师评阅教师答辩小组负责人(签名)(签名)(签名)年 月日年 月日年 月 日合计100说明：评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89).中等(70-79).及微60-69 )和不及格(<60)。第一章绪论1.1 换热器的概述换热器是许多工业生产中常用的设备.尤其是石油、化工、制药生产应用更为广泛。在化工厂中换热器可用做加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、和再沸器等。换热器类型众多.性能各异.各具特点.可以适应绝大多数工艺过程对换热器的要求。进行换热器的设计.首先是根据工艺要求选用适当的类型.同时计算完成给定生产任务所需的

4、传热面积.并确定换热器的工艺尺寸。1.2 换热器的分类换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛.其中管壳式换热器的分类见表1口叫表管壳式换热器的结构分类类型特点固定管刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般45（rc）.管间不能清洗间管列板式带膨胀节有一定的温度补偿能力.壳程只能承受低压力璧头式管内外均能承受高压.可用于高温高压场合式管式U型管式管内外均能承受高压.管内清洗及检修困难换执 八、壳填料函式外端斗函管间容易泄露.不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质nn 崩内蝴函密封性能差只能用于压差较小的场合式釜式壳体上部有个蒸发空间用十冉沸、蒸煮双套管

5、式结构比较复杂.主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作.用于传热面积较小的冷却器、冷凝器或预热命螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用十管内流体的冷却或冷凝1.3 列管式换热器列管式换热器(tubular exchanger)是目前化工及酒精生产上应用最广的 一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质. 可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时.一种流体由封头的连结管处进入.在管流动.从封头另一端的出 口管流出.这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入从壳体上的另一接管处流出. 这称为壳程列管式换热器。1.4定管板式

6、换热器固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单.运用比较广泛。固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备.是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、 化工装置中换热器占总设备数量的40%左右.占总投资的30%-45%o随着节能 技术的发展.应用领域不断扩大.利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著 的经济效益。固定管板式换热器的特点是：（1）旁路渗流较小；（2）锻件使用较少.造 价低；（3）无内；（4 ）传热面积比浮头式换热器大20%30%。固定管板式换热器的缺点是：（1 ）壳体和管壁的温差较大.壳体和管子壁温 差已50。当仁

7、50工时必须在壳体上设置膨胀节；（2 ）易产生温差力.管板与 管头之间易产生温差应力而损坏；（3）壳程无法机械清洗；（4）管子腐蚀后 连同壳体报废.设备寿命较低。1.4 设计要求完善的换热器在设计和选型时应满足以下各项基本要求4】：（1 ）合理地实现所规定的工艺条件：可以从：增大传热系数提高平均温 差妥善布置传热面等三个方面具体着手。（2 ）在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时.应遵循我国钢制 石油化工压力容器设计规定和钢制管壳式换热器设计规定等有关规定与标 准。根据需要可添置气液排放口检查孔与敷设保温层。（3）经济合理评价换热器的最终指标是：在一定时间内（通常1年内的） 固定费用（设

8、备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费）等 的总和为最小。在设计或选型时如果有几种换热器都能完成生产任务的需要.这 一标准就尤为重要了。1.5 设计的目的和意义通过设计把在“过程设备”及其它相关课程（机械制图、金属材料、化工原 理等）中所学的理论知识在具体工作中综合地加以应用.达到了理论知识和实践密 切结合的目的。其次.在设计过程中.我们可以接受到必备的基本工程技能系统训 练.能够熟练地应用计算图表、手册、规范和AutoCAD制图.能熟悉有关国家标 准和部颁标准（如GB、HG等）等。1.6 设计的方法和步骤本次设计主要是进行换热器的工艺计算.结构设计和强度校核.主要步骤有： （

9、1）工艺计算；（2）估算传热面积；（3）工艺结构尺寸；（4）换热器热量 核算；（5）结构设计；（6）确定筒体内径；（7）确定管箱结构；（8）确定 管板结构；（9 ）选择鞍座结构；（10 ）强度校核；（11 ）给出制造安装的原则 和要求。第二章2.1设计任务和操作条件1 .处理能力：io万吨/年煤油2 .设备形式：列管式换热器3 .操作条件：(1)煤油：入口温度140。出口温度4CTC(2)冷却介质：自耒水.入口温度30。出口温度4CTC 允许压强降：不大于100 kPa4)煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3.黏度7.15 xlO-4Pas比热容2.22 kJ/(kgC).导热系数

10、0.14W/(m.) 每年按330天计.每天24小时连续运行2.23 定设计方案2.23.1 择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度140。出口温度4CTC ；冷流体进口 温度3CTC.出口温度为40。该换热器用循环冷却水冷却.初步确定选用固定管板 式换热器。2.23.2 程安排由于循环冷却水较易结垢.若其流速太低.将会加快污垢增长速度.使换热器的热流量下降.并且粘度大的流体应走壳程.因为壳程内的流体在折流挡板的作用 下.流通截面和方向都不断变化.在较低的雷诺数下就可达湍流状态。所以从总体 考虑.应使循环水走管程.煤油走壳程。选用25mmx2.5mm的碳钢管.管内流速 取 u = 1

11、.25m/s2.24 定物性数据定性温度：对于一般油类和水等低黏度流体.其定性温度可取流体进出口温度 的平均值。故壳程煤油的定性温度为:T = 吆竺=90 2管程流体的定性温度为："吟丝= 35( 温差 T' = 90-35 = 55 故初步可取带膨胀节的固定管板式换热器。根据定性温度.分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。煤油在9(rc下的有关物性数据如下(来自生产中的实测值)：密度Po= 825kg/m3定压比热容 = 2.22kJ/(kg K)导热系数入。=0.140W/(mK)粘度|.i0 =7.15xlO4Pas 循环水在35T下的物性数据:密度p、= 994.4k

12、g/nB定压比热容 cpi= 4.08kJ/(kg K)热导率% = 0.626W/(m K)粘度乩=7.25 xlO 4Pa -s2.4计算总传热系数我们的煤油为年产量10万吨每年.则qo = 12626kg/h(1 )热流量Qo = qmoCpoAto = 12626 x2.22 x(140-40)= 2802972kJ/ h = 778.6kW(2)平均传热温差(3)冷却水用量Atm =Atl-At2 _ (140-40)-(40-30) f Atlf 140-40hi hit240-30Qmi =Qo _2802972CpiApi 4.08x(40 一 30)=687003kg/h(4

13、)总传热系数K管程传热系数八 diUi/?/ 0.02x1.25 x 994 三八”R° = - = 342760.000725=0.023X吗x34276- x皿"。725=5689w/Q/C )0.0210,626)壳程传热系数假设壳程的传热系数4 = 350vv/(m2 )污垢热阻 & =3.4394 xl()7阳2七/ r 172乂10722，/卬St/所以管壁导热系数2 = 45 w/(m )K - d d bd 1 方+凡芳+丁广+ & + 122 +。.。344><竺2 °.°°25x0025 +().

14、()()()72+5689x0.02= 268vv/(/W.)0.0245x0.02253002.5 计算传热面积S，二旦= 778.6X1。： 75/Kttn 268x39 考虑到15%的面积裕废5 = 75x1.15 = 86.3加2.6 工艺结构尺寸的计算(1)管径和管内流速 选用25x2.5传热管(碳钢).取管内流速Ui=1.25m/s(2)管程数和传热管数=68700.3/(994x360。)= 49 根, ld2u 0.785x0.022xl.25 I '按单程管计算.所需的传热管长度为86.33.14 x 0.025 x 49= 22.4/7；按单程管计算.设计传热管过长

15、.宜采用多管程结构.现取传热管长I=6m,则该换热器管程数为& =)=岁、4管程。I 6所以传热管总根数N=49x4=196根。(3)平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数：R =二°一4° = 10, P= "J。= 0.091 40-30140-30按单壳程.双管程结构.温差校正系数应查有关图标.但R=10的点在图上难以读出.因而相应以%代替R.PR代替R查同一图线.可得et=0.82,平均传热温差 tm =公4=0.82x39 = 32(4)传热管排列和分程方法采用组合排列方法.即每程内均按正三角形排列.隔板两侧采用正方形排列。取管心距 a=1

16、.25do 则 a=1.25x25=31.25«32 ( mm)横过管束中心线的管数4 = 19册=1.19V196、17根(5)壳体内径采用多管程结构.取管板利用率n=07则壳体内径为D = L05”N/0.7 = 1.05 x32 x V196 /0.7 = 563nm 圆整可取 D=600mm.(6)折流板采用弓形折流板.取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%.则切去的圆缺高度为 h=0.25x600=150mm取折流板间距B=0.3D=0.3x600=180mmo可取折流板间距B=200mm折流板数Nb二传热管长/折流板间距=(6000/200)-1=29块折流板圆缺面水平配

17、置。(7 )接管壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为u = 1.0m/so则接管内径为 理陛匣画叵=007.Vu V 3.14x1.0取标准管径为e78mm x2mm管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u = 1.5m/s,则接管内径为：3.14x1.5用68700 .3/(3600 x&。/28m取标准管径为e132mm x2.0mm2.7换热器核算(1)热量核算壳程对流传热系数。对圆缺形折流板.采用凯恩公式% = 0.36壬七de0.14当量直径住正三角形排列得一 2 成1 Jx 0.032z-x 0.02524 0243.14x0.025=0.020/77壳程流通截面积:S=

18、BDfl-l = 02x0.6xf 1-21 = 0.02625 m2a0.032 J壳程流体流速极其雷诺数分别为：J262 矶 36OOx825）= o/62?/s0.026250.02x0.162x825 0.000715= 3738普兰特准数:2.22x103 x715 x10y 一= 11.340.140.14所以黏度校正 4= 0.95IZ<J1 1/ 、“ =0.36;尺广外h1L0 14-=o.36x3738°55 x 11.343 x0.950.02=495.9卬/（产）管程对流传热系数 2=0.023余次。4管程流通截面积：V = 0.78 5 x 0.022

19、 x = 0.03nr2管程流体流速及其雷诺数和普兰特准数：4=68700.3/(3600x994)0.031=0.62m/ s0.02x0.62x9940.725 x10-3= 170014.08x103x0.725 x10-=4B0.626= 0.023x0.6260.02x17001O 8x4.73O4 = 3248,/(苏C )传热系数KK =J4+/?心+也+4,+工24 Sldi Ad,n “ 1%J+0.000344X 耍+ 3 +。172+3248x0.02= 326w/(m2-)0.02045x0.0225495.9传热面积Sr Q 778.6x1()3、 KM m 326x

20、32=74.64/该换热器的实际传热面积SPS产 血0/N = 3.14 x 0.025 x 6x(196-17)= 84.309/n284.309-76.6476.64x 100% = 12.6%传热面积裕度合适.该换热器能够完成生产任务。(2)换热器内流体的流动阻力管程流动阻力£Ap, =(1+ JEMMM.=l,Np =4,耳=1.5,A，/"J A 匕 8,W7 TM=4 万由Re=17001.传热管相对粗糙度0.01/20=0.005.查莫狄图得入=0.036流速 Ui=0.62m/s 密度p=994kg/m3。所以API = 0.036 x-x 994 X0 6

21、22 = 2063 3Pa0.022AD 俨 2 2 994 x 0.622AF)= = 3x= 573 APaZ片=(2063.3 + 573.1)x1.5x4 = 15818 APa管程流动阻力在允许范围内壳程阻力地二姐+隹比乂Ns=l , Ft=1.15流体流经管束的阻力为2P； = Ff°MNB + l) F=O.5,fo=5x3738 0-228=O.7663nc=17 根，Nb=29 块，uo=O.162m/sAP； = 0.5 x 0.7663 xl7x (29 + l)x 必义 7 62 = 2115 Apa 流体流过折流板缺口的阻力：2AP； = Nb*5当-2 八

22、 D 2B=0.2m,D=0.6mA、” zo - 2x0.2、825 x0.1622二八AP, =29x(3.5° 6 )x= 889.5尸。.Z为=(2115 .4 + 889.5)x1.15x1 = 3455 Ptz 壳程流动阻力也比较适宜。2.8 壁温计算由于该换热器用循环水冷却.进口温度30。出口温度为4(rc计算传热管壁 温。另外.由于传热管内侧污垢热阻较大.会使传热管壁温升高.降低了壳体传热 管壁温之差。但在操作初期.污垢热阻较小.壳体和传热管间壁温差可能较大。计 算中.应按最不利的操作条件考虑。因此取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温.于 是T=(140+40)xl/2=

23、90t=(40 + 30)xl/2 = 35ao=495.9w/(m2-k)ai=3248w/(m2-k)Td. + td. 90 x495.9 + 35 x 32484f = - = 42 z9 U纭 + 23248 +495.9/.Q=42.29壳体壁温和传热壁温之差为止=90-42.29=47.71 < 50一般在管壁与壳壁温度相差5CTC以上时.为了克服温差应为必须有温差补偿装置.故不需要设温度补偿装置。2.9 换热器主要结构尺寸和计算结果各主要结构和尺寸的计算结果见表2-1。表2-1结构和尺寸的计算结果表参数管程冗程解/(Kg/h)68700.312626进(出)口温度/30.

24、40140.40物性定性温度/3590密度/ ( Kg/m3 )994825定压比热容/KJ/(Kg)4.082.22粘度/Pas0.0.热导率/W/(m)0.6260.140普朗特数4.7311.34设备结构参数型号壳程数1壳体内径/mm600台数1规格 25x2.5管心距/mm32管"K/mm6000管子排列组合排列管数目/根196折流板数/个29传热面积/m?86.3折流板间距/mm180管程数4材质碳钢主要计算结果管程流速/(m/s)0.620.162表面传热系数/3248495.9污垢热阻/(W/W)3.4394 xlO-41.72x10-4阻力/Pa3455热流量/KW7

25、78.6传热温差/K39传热系数/W/(/)326面积裕度/%12.6%第三章结构设计与选用3.1管箱法兰的选用法兰的形式法兰的结构形式：分平焊法兰和对焊法兰。法兰的密封面形式：分平面、凹凸面和樟槽面。法兰的结构形式和密封面形式.应根据使用介质、设计压力、设计温度、公称直径等因素来 确定。标准法兰的选用法兰标准有：管法兰：HG5001 5028-58 和 JB74-90-59.设备法兰：JB1157 1164-82。接管法兰.本手册规定只按HG5001 5028-58选用。对法兰的结构形式和密封面形式.未作具体规定.由设计者根据使用条件确定。管箱上的设备法兰.本手册规定：公称直径Dgv325m

26、m.按HG5012-58平焊法兰和HG5016-58对焊法兰选用；公称直径Dg 2 400mm.按JB1158-82甲型平焊法兰。JB1159-82乙型平焊法兰和JB1160-82长颈对焊法兰选用。法兰的密封面采用凹面。接管法兰的要求1.1 凸或棒槽密封面的法兰.密封面向下的.一般应设计成凸面或棒面其他朝向的则设计成 凹面或槽面。1.2 叠式换热器中间接管的法兰密封面.在保证受封的前提下.可采用平面依工艺条件：按管侧压力和壳侧压力中的较大值.设计温度和公称直径中600mm.按JB/T 4701-2000标准选取甲型平焊凹凸面法兰;并确定各结构尺寸见表3-1.结构见图3-1。表3-1甲型平焊凹凸

27、面法兰尺寸JB/T 4701-2000 单位：mm名称公称直径DNDD1D2D3D48d雌数量法兰质量/kg材质容器600736965646425423M204凸面凹面16Mn法兰0055054.252.7锻图3-1甲型平焊凹凸面法兰结构尺寸1.3 管箱结构的设计管箱的作用是把管道中来的流体均匀分布到各传热管中和把管内流体汇集在一 起送出换热器。在多程换热器中.管箱还起着改变流体流向的作用。管箱侧或管 箱顶部有介质流体的出、入口接管。管箱也有许多种结构形式：A型：用于单程和多程管箱。具优点是便于清洗换热器的管程.缺点是管箱盖 结构用材较多.尺寸较大时.需要锻件。因此.国内目前所使用的范围较小。

28、本手册 规定用于Dg<900mmB型：用于单程和多程管箱。其优点是结构简单.便于制造；缺点是检修和清洗 换热器的管程时.需将管程上的接管法兰都拆开.并取下整个管箱。国内目前采用最多。C型：用于多管程换热器的介质返回管箱。D型：用于单管程换热器的管箱。A型管箱图 4-34选用的标准换热器代号是BEM.表示前端管箱为B型标准椭圆封头管箱.后D型端管箱为M型标准椭圆封头管箱.管板延长部分兼作法兰的固定管板式釜式重沸器.支座为鞍式支座；选材为20号碳钢。图3-2 B型标准椭圆封头管箱M型标准椭圆封头管箱是和B型标准椭圆封头管箱相似的固定管板结构。选用B型封头管箱(见图3-3 ).因换热器直径较小

29、.且为四管程.管箱的最小 长度:图3-3 B型封头管箱3.2.1前端管箱(1)按流通面积计算:I，N$ . c x202x49。L min > ：- + /2. + Sn =+ 100 + 8 = 133.64/77m4E 1 p 4x600(2)按相邻焊缝间距离计算:之 4 + 4 + L4 = 150 + 80 + 90 = 320 管箱最小长度取两者中的较大值.人.=320取管箱内分程隔板厚度取15mm。3.2.2后端管箱后端管箱没有接管.其最小长(1)按流通面积计算为：度：B型 、7id：N, . c ) x20?x49 1AA。"乙Lz,m- > !- + /?

30、. + Sn =+ 100 + 8 = 133 .(Amm3 4f 14x600(2)按相邻焊缝间距离计算：Umm N I* + c + L. = 38 +142 +90 = 270 nun g minj4取管箱最小长度取两者中的较大值.取4mln = 270 Mm1.4 折流板结构设计折流板或支撑板的形式折流板或支撑板(以下简称折流板)有圆缺形.圆盘圆环形。其中以圆缺形 用的较多。圆缺形折流板.按缺边的位置分为上、下和左、右缺边折流板(对立 式换热器.上、下是指壳程物料进口管与折流板缺边垂直者.左、右是指平行者)。 左、右缺边折流板有单缺边和双缺边.本手册中采用圆缺形.单缺边折流板。卧式换热

31、器.当壳程全是气相或全是液相的清S物料时.宜用上、下缺边折流 板。若气体中有少量液体.则应在上缺边折流板的下部最低处开小槽.如图4-5 (a);若液体中有少量气体.则应在下缺边折流板的上部最高处开小槽.如图4-5 (b)o卧式换热器.冷凝器和再沸器.当壳程是气、液相共存或液体中带有固体的物料时. 宜用左、右缺边折流板。为了排除壳体下部的液体.在折流板下部最低处应开小 槽.如图4-6图4-7折流板缺边位置尺寸由于本次设计壳体直径较大.宜采用多弓形折流板.缺口高度一般取0.2 0.45倍的壳体内直径.本次设计取常用值0.25倍。选材为A3Fo折流板与管板间距图见图3-5图3-5折流板与管板间距图1

32、.4.1 壳程.管程接管的选用由上面工艺结构尺寸的计算.可以得到壳程时取煤油的流速 = 1.0% d = 0.074”,所以按 HG/T20592-2009 标准中取管径。78x2。管程走循环水.取循环水的流速为 =1.5，% .d = 028m.所以按HG/T20592-2009 标准中取。=132x 2.0。3.32折流板根据折流板数目（29 ）和管长（6000mm ）.确定前后端折流板距离管板200mm。通过计算折流板间距B = 0.30 = 0.3x600= 180” 几取折流板的间距为200mm.DN = 600mm时.折流板外径D=DN-3 = 597mm。二25x2.5,的钢管.

33、换热管 无支撑跨距L= 1900mm。L>1900mm时.折流板厚度d取12mm。折流板的数目为29块。容器公称直径DN折流板直径Do管程did2孔数也600597425.8184115厚度dhb折流板间距数量折流板与管板间距L折流板材料12143.620029200a3f图3-6折流板标准尺寸图1.5 管板结构的设计选材为16Mn锻。依据所选用的管箱法兰.管箱侧法兰的结构尺寸.确定固定端管板最大外径为 D=730mm.固定管板最大布管圆直径：DL=Di-2f=600-2x5 = 590mm。管板结 构尺寸见图3-4和表3-2。T1图3-4管板结构表3-2管板尺寸表 单位：mmDNDD1

34、D2D3D4D5Cch60073069065560764261012.523螺柱（栓）bfb材料质量/kg规格数量M2040505416Mn 锻139.5须用锻件的场合a.板厚大于60 mm。当厚度大于60 mm时专冈板质量降低（分层、夹杂无法 避免.各顶指标波动大）。b.形状复杂的管板。此时若用板材则即费料又费时.c.以凸肩直接与壳体相焊的管板。此时一般管板过厚且对夹杂、分层要求更在下列条件下可以选用16Mn结构钢板座管板符合GB 3274-88碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带标准： 按GB 1591-79低合金结构钢技术条件复验化学成分和机械性能；设计压 *.p<1.6MPa

35、 ;设计温度.0-350 度。1.6 换热管采用 JB/T4714. 4715-92 标准.换热管选用。25x2.5.材料采用20号碳钢.t = 130M尸"选择正三角形排列.主要是考虑这种排列布管比较紧凑.传热系数较高.传热 效果好.便于管板划线及钻孔。换热管的管心距a=32mm.分程隔板槽两侧相邻管 的中心距为37mm ;同时.由于换热管管间需要进行机械清洗.故相邻两管间的净 空距离（S-d ）不宜小于6mm。根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热 管与管板的连接方式为强度焊。因为强度焊加工简单、焊接结构强度高.抗拉脱 力强.在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。管

36、子数为196根. 管长为6000mm.管中心距32mm。1.7 拉杆和定距管设计拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。若对于壳体内径大于或等于400mm 的换热器.在布管区内或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4个支承点。拉杆直径取10.数量取6根。定距管的规格同换热管.其 长度同实际需要确定。本台换热器定距管的布置可以参照部件图。拉杆的尺寸见 表3-5.结构简图见图3-7.拉杆与定距管结构见图3-8 o表3-5拉杆尺寸单位：mm容器DN拉杆直径d拉杆螺纹公称直径dnUM600101212.56010管板上拉杆孔深k拉杆数量拉杆重量kg材料1860.617a3结构简图3-7

37、38拉杆与定距管结构图1.8 分程隔板由于是多管程换热器.故此处需要用到分程隔板。查GB151-1999可知：分程隔板槽槽深之4".取4mm.槽宽为12mm.且 分程隔板的最小厚度为8mm.取厚度为llmirio选材为A3。3-4分程隔板参数表槽深槽室厚度个数材料4mm12mm11mm3A31.9 接管设计选材20号碳钢。在换热器的设计中.为了使传热面积得以充分利用.壳程流体进、出口接管应 尽量靠近两端管板.而管箱进、出口接管应尽量靠近管箱法兰.可缩短管箱壳体长 度.减轻设备重量。然而.为了保证设备的制造、安装.管口距管板或管箱法兰的距 离也不能靠得太近.它受到最小位置的限制。图3-

38、9壳程接管ism1.9.1 壳程接管位置壳程接管位置的最小尺寸.见图3-5.可按下式进行计算:带补强圈接管Dh+ (Z?-4) + C mm不带补强圈接管4之与+ ( - 4) + Cmm以上两式中取C>4S ( S为管箱壳体厚度.mm ).且230mm。我们采用的是不加补强圈接管.所以我们用的公式是mm。壳程接管 DN=74mm,78x 2?。壳程接管位置.其最小尺寸为：4 2% + (-4) + c = 7% +(54_4) + 48 = 135mm取4=140 mm o管箱接管位置的最小尺寸.见图3-6.可按下式进行计算:带补强圈接管mm不带补强圈接管Lg*+ hf + Cmm以上

39、两式中取C>4S （ S为管箱壳体厚度.mm ）.且N30mm。以上四式中b.hf-管板厚度.mm ;L1/L2壳程/管箱接管位置最小尺寸.mm ;C补强圈外缘（无补强圈时为管外壁）至管板（或法兰）与壳 体连接焊缝之间的距离.mm ;Dh补强圈外圆直径.mm ;d h接管外径.m m o通过计算我们选用的不用加补强圈故我们的公式选用右之。+与+ C。管箱接管 DN = 128mm. 132x2/7?/o管箱接管位置.其最小尺寸为：4之% +卅+C = 12% + 38+48 = 150mm。3.8.3接管最小高度表3-4网PNv4.0MPa的接管外伸长度7D0-5051-7576-100

40、101-125126-150151-175176-20080150150200200250250300150200200200200250250300由于是冷却器.不需要设置保温层故S=Omm。因此壳程接管外伸长度为150m m.管程接管外伸长度为200m m。1.10 防冲板设计为了防止壳程物料进口处流体对换热管表面的直接冲刷应在壳程物料进口 管处设置防冲板。其设置条件为：对于气体和蒸汽(包括饱和蒸汽或者气液混合物料)应设置防冲板。对于液体物料.当其PV2值超过下列数值时.应设置防冲板：(1 )非腐蚀.非磨损性的单相液体.其pv2>2230kg/m-s2 ;( 2 )其它各种液体.其p

41、v2>740kg/m-s2。防冲板的形式防冲板的形式推荐以下四种喇叭管.D4273mm 的换热器。图中 al5 = 15mm.a2-d4.d4-2di.a=6mm<,防冲板焊在壳体上.用于D>325mm左、右缺边折流板和D<600mm上、 下缺边折流板的换热器。防冲板焊在定距管上.用于D>700mm上、下缺边折流板的换热器。防冲板焊在定距管上.用于D<1200mm上、下缺边折流板的换热器。防冲板选矩形防冲板.其与壳体内壁的高度为Hl= ( 1/4-1/3 )接管外径.取Hi=25mm ;防冲板边长L大于接管外径20mm.取为120mm ;厚度取图防冲板安装形

42、式1.11 接管法兰的选取查HG20602-97中表PNL6MPa.选取接管法兰为不锈钢衬里法兰.选取各管口 公称直径.查得各法兰的尺寸。根据标准中规定.法兰的密封面均采用MFM (凹 凸面密封)。将查得的各参数整理见表。选材16Mn锻。PN1. 6MPa不锈例衬里法兰盅(HG20602 97)称转N 公通D连接尺寸法兰 熔度 C密封面 尺寸衬里厚度塞焊孔(突硝理论亘量kg法当 外径 D媒孔 分布 直径 K像孔 直逐 L集孔 数量 n螺奴 Th笑而凸面 W® t中心网 iff孔林政宣法兰盖衬里层ddlXWf2ttlp4>n突面凸面 樟面40150110184M161884307

43、561432102. 350. 130.4350165125184M162099458773432103.20. 180.665185145184M16201186010995432104.060.260.8780200160188M162013275120106432104.610.331.11100220180188M1622156951491294.532106.210.451.5125250210188M16221841101751554.532108.120.632.09150285240228M20242111302031834.5321015111.40.822. 7220034

44、02952212M20242661902592394.5421015116.21.744.362504053552612M24263192353122924.54210151252. 526.313004604102612M24283702853434.5531017015435.14.318.623505204702616M243042933042139555310220154485.811.64005805253016M27324803804734475531023015463.57.2514.54506405853020M27365484305234975531025015486.99.

45、1518.35007156503320M3 0*23660947557554956410260157108.613.622.76008407703620M33*24472057067564956410320157184.319. 131.8表3-6凸面平焊钢制管法兰PN 1.6MPa(16bar)单位：mm公称通径DN80125连接尺寸法兰外径D200250螺孔分布直径K160210螺孔直径L1818螺孔数量n88螺纹ThM16M16法兰厚度c2022密封面尺寸d132184di75110X120175W106155f244.5衬里厚度凸面t32ti22凸面梯度t1010理论重量kg7.341

46、0.84D凸 fi(M)棒面（T）图3-13接管法兰3.n垫片查BS EN 1514-1-1997 -中文版-法兰及其连接件一法兰用垫片尺寸（米 制）.根据设计压力.选取的法兰结构和尺寸.选择各管口的密封垫片见（图3-14 ）.各 垫片的尺寸见表3-7。垫片类型如下:A）FF型垫片.适用于A型（平面）或B型（凸面）法兰密封面B）IBC型垫片.适用于A型（平面）或B型（凸面）法兰密封面C）TG型垫片.适用于C/D型（樵或槽）法兰密封面D）SR型垫片.适用于E/F型（凸或凹）法兰密封面图3-14 （ 2 ）使用IBC型垫片的B型法兰密封面表 3-7 垫片尺寸表(BS EN 1514-1-1997

47、)管口名称公称直径/mm内径Dl/mm外径D2/mm厚度材料管程进料口1251411821.5mmA3管程出料口125141182壳程进料口8089132壳程出料口8089132容器法兰垫片600610679注：填充材料为石棉橡胶板。3.12螺柱（螺栓）查HG/T 20592-2009得螺柱的长度和平垫圈尺寸见表3-8。表3-8螺栓及垫片尺寸HG/T 20592-2009 单位：mm法兰/DN螺栓规格（直径x长度）每千个螺栓重 量（带 螺母）kg数量材料平垫圈规格内径dl外径d2公称厚度h壳程进口法兰/75M16x701388A317303壳程出口法兰/75M16x70138817303管程进

48、口法兰/125M16x70138817303管程出口法兰/125M16x70138817303容器法兰/600M20x12035940213733.13鞍座3.13.工鞍座选用设备上的支座是支撑设备质量和固定设备位置用的一种不可缺少的部件.支座的结构形式和尺寸往往决定于设备的形式、载荷情况及构造材料。由于本次设 计的换热器为卧式设备.所以本次设计选用鞍式支座。目前常用的鞍式支座标准 为JB/T4712-2007o鞍式支座材料一般为Q235B.加强垫板的材料则应与筒 体一致。按照JB/T4712-92标准.选择鞍座的型号为：DN600、120。包角BI重型带 垫板鞍式支座；选材为16Mno具体尺

49、寸见表3-9。JB/T 4712-92公称直径 mmDN600腹板mm8垫板mma200心6e36蹒 mm4550筋板mma120螺栓间距 mm124001508鞍座质量（带垫片）Kg2410垫板mm弧长710每增加100mm 高度增加的质量Kg5允许载荷Q/KN165鞍座高度h200垫片数量23.13.2鞍座的安装位置鞍座的安装结构见图3-10和3-11U3;由于换热管束长度L>3000mm.所以选取：Lb= ( 0.5-0.7 ) L= 0.5x6000=3000 ；并且4 =4。L需满足壳程接管焊缝与支座焊缝间的距离要求.即：LcNk + Bl2 + b0 + C =105mm查表得,心/及二2700/式中:取cn 4s .且之50皿。B为补强圈的外径.S为 900mm筒体壁厚。鞍座安装位置图I-I6X45V16X45" 蝶心1 .2 420 配F型16螺馋f士土小：鞍式支座结构图第四章、强度校核4.1 筒体壁厚计算由工艺设计给定设计温度150 ,设计压力1.6MPa,选16MnR钢板卷制. 材料15