【正文】 隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，近年來(lái)加氫裝置的需求越來(lái)越多，所需的高溫、高壓換熱器數(shù)量隨之增大。流程優(yōu)化軟件技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了換熱器應(yīng)用的增多。 一、 換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類(lèi)。 （ 2） 蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體 (填料 )表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。 間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。 三、按結(jié)構(gòu)分類(lèi) 分為浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、填料函式換熱器、 U形管式換熱器、蛇管式換熱器、雙殼程換熱器、單套管換熱器、多套管換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器、折流桿式 4 換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動(dòng)管板式換熱器。 七、非金屬材料換熱器分類(lèi) 分為石墨換熱器、陶瓷纖維復(fù)合材料換熱器、玻璃鋼換熱器。 管殼式換熱器 管殼式換熱器 是最常用的普通結(jié)構(gòu) ,它包括 :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。 帶膨脹節(jié)式換熱器可解決膨脹問(wèn)題 ,用膨脹接頭的結(jié)構(gòu) ,故適用溫差大的流體 和高壓流體 ,因?yàn)榭蓪⒔宇^拆下來(lái)進(jìn)行清洗 ,所以可處理易結(jié)垢流體 ,而對(duì)低壓氣體則不適宜 ,但其缺點(diǎn)就是制造復(fù)雜。 由于板式換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊、空隙小、因而單位體積的傳熱面 積增大 ,其安裝面積約為管殼式的 1/ 2～ 1/ 3 ,可節(jié)省占地面積與施工費(fèi)用 ,每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積為 80 2m 左右 ,另外 ,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加液體的處理量時(shí) ,原有熱交換器的傳熱面積幾乎不可能增加 ,但板式換熱器的傳熱面積卻很容易增加 ,從而增加處理能力 ,另外 ,板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中 ,因此 ,散熱損失可忽略不計(jì) ,也不需保溫措施。另外 ,由于傳熱面之間的間隙小 ,傳熱面上有凹凸 ,因此比傳統(tǒng)的光滑的壓力損失大 ,另外 ,板式換熱器所承受的工作壓 力較低。板翅式換熱器 6 較輕巧而牢固 ,由于翅片很薄 ,一般為 0. 2～ 0. 3 mm ,而由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小 ,一般有用鋁制造 ,因而重量很輕 ,同時(shí) ,翅片既是主要的傳熱表面 ,又是兩隔板的支撐 ,故強(qiáng)度高。用若干熱管作為換熱元件而組裝的換熱器稱(chēng)為熱管式換熱器。 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，換熱器技術(shù)飛速發(fā)展，帶來(lái)了能源利用率的提高。在地?zé)?、太?yáng)能、核能、余熱回收、風(fēng)能的利用上，各國(guó)政府、民間研究 機(jī)構(gòu)和企業(yè)都加大了投入資金力度，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面。 英國(guó)傳熱及流體服務(wù) 中心于 1967 年成立，隸屬于英國(guó)原子能管理局。 國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)和高等院校研究成果不斷推陳出新，在強(qiáng)化傳熱元件方面華南理工大學(xué)相繼開(kāi)發(fā)出多孔管、螺旋槽管、波紋管、縱橫管等；天津大學(xué)在流路分析法、振動(dòng)等方面研究成果顯著 ；清華大學(xué)在板片傳熱方面有深入的研究；西安交大在板翅式換熱器研究方面已取得初步成果；重慶建工學(xué)院開(kāi)發(fā)出翅管換熱器；在強(qiáng)度軟件方面化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站開(kāi)發(fā)出 SW6；在液壓脹管方面江蘇化工學(xué)院開(kāi)發(fā)出液壓脹管器；以換熱器起家的蘭州石油機(jī)械研究所率先開(kāi)發(fā)出板式換熱器、板式冷凝器、板式蒸發(fā)器、螺旋板換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器等一批實(shí)用價(jià)值的系列高效換熱器，近年來(lái)又在強(qiáng)度軟件上開(kāi)發(fā)出 Lansys PV、在 CAD 軟件上開(kāi)發(fā)出浮頭式換熱器 Lansys HF 、 U形管式換熱器，含標(biāo)準(zhǔn)圖 2020 余套；中國(guó)石化工程建設(shè)公司與蘭州石 油化工機(jī)器廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)出螺紋鎖緊環(huán)換熱器，這些技術(shù)成果為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為中國(guó)煉油、化工工業(yè)的發(fā)展起到了決定作用，也使中國(guó)的傳熱技術(shù)水平步入國(guó)際先進(jìn)水平。以板代管制成 的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意。 換熱設(shè)備因其用途不同，類(lèi)型繁多，性能不一，但均可歸結(jié)為管殼式結(jié)構(gòu)和板式結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際工況很復(fù)雜，準(zhǔn)確性主要體現(xiàn)與實(shí)際工況的差別。物性模擬將代表?yè)Q熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。將會(huì)逐步取代強(qiáng)度試驗(yàn)，擺脫實(shí)驗(yàn)室繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度。 各種新型、高 效換熱器將逐步取代現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品。隨著稀有金屬價(jià)格的下降，鈦等稀有金屬使用量將擴(kuò)大， CrMo 鋼材料將實(shí)現(xiàn)不預(yù)熱和后熱的方向發(fā)展。通過(guò)對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究，預(yù)測(cè)污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對(duì)傳熱效率的提高將帶來(lái)重大的突破。在工程設(shè)計(jì)中，除盡量選用定型系列產(chǎn)品外，也按其特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足工藝上的需要。祥見(jiàn)下表。工作壓力是由工藝過(guò)程決定的，在工作過(guò)程中工作中工作壓力可能是變動(dòng)的，同時(shí)在容器的頂部和底部壓力也可能是不同的。據(jù)此，容器的設(shè)計(jì)壓力可取 p=（ ~） pw。 表 液化氣體壓力容器的設(shè)計(jì)壓力 液化氣化臨界溫度 設(shè)計(jì)壓力 無(wú)保冷設(shè)施 有可靠保冷設(shè)施 無(wú)試驗(yàn)實(shí)測(cè)溫度 有試驗(yàn)實(shí)測(cè)最高工作溫度且能保證低于臨界溫度 50 50 飽和蒸汽壓力 可能達(dá)到的最高工作溫度下的飽和蒸汽壓力 50 設(shè)計(jì)所規(guī)定的最大充裝量時(shí)，溫度為50 的氣體壓力 試驗(yàn)實(shí)測(cè)最高溫度下的飽和蒸汽壓力 4. 固定式液化石油氣貯罐的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)按不低于 50 時(shí)的混合液化石油氣組分的實(shí)際飽和蒸汽壓來(lái)確定，設(shè)計(jì)單位應(yīng)在單位應(yīng)在圖樣上注明限定的組分和對(duì)應(yīng)的壓力。設(shè)計(jì)溫度從概念上說(shuō)不同于容器工作時(shí)器壁的金屬溫度。 設(shè)計(jì)溫度視不同情況按下法設(shè)定： 1. 若容器內(nèi)的介質(zhì)是用蒸汽直接加熱，或用電熱元件插入介質(zhì)加熱，或進(jìn)入容器的介質(zhì)已被加熱，這時(shí)可取介質(zhì)的最高溫度為設(shè)計(jì)溫度。 13 （ 4）計(jì)算壓力 計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定受壓元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。譬如夾套容器的內(nèi)筒，其設(shè)計(jì)壓力根據(jù)化工生產(chǎn)工藝要求可能出現(xiàn)正壓，也可能是負(fù)壓，然而 當(dāng)夾套中用蒸汽加熱時(shí)，內(nèi)筒的計(jì)算壓力應(yīng)該按生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大壓差來(lái)確定，而且往往是要進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，這樣一來(lái)內(nèi)筒的計(jì)算壓力就不同于其設(shè)計(jì)壓力了。譬如夾套容器內(nèi)筒的水壓試驗(yàn)壓力完全按其設(shè)計(jì)壓力確定與其計(jì)算壓力無(wú)關(guān)。因此焊接接頭處的強(qiáng)度是高于，等于還是小于鋼板自身的強(qiáng)度同樣是影響整個(gè)容器強(qiáng)度高低的重要因素之一。從宏觀受力分析，縱向的 焊接接頭承受的環(huán)向應(yīng)力要比環(huán)向的焊接接頭承受的頸向應(yīng)力大一倍，所以焊接接頭系數(shù)應(yīng)該是針對(duì)承受應(yīng)力大的縱向焊接接頭而 不是環(huán)向焊接接頭。選其材料為 Q235B。由GB1501998 可查得 ??t? =113Mpa。因此應(yīng)適當(dāng)增加壁厚。 由 GB15098，考慮筒體，封頭，接管，法蘭，緊固件材料，取 ? ?? ? 1t?? ? ， ??t? —— 容器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， [δ ]—— 容器 元件材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力， Pi —— 試驗(yàn)壓力， 液壓試驗(yàn)時(shí)，由 ? ?? ? MP aPPMPPPTtT ????? 和??中取一大值。 可見(jiàn)水壓試驗(yàn)時(shí)筒體壁內(nèi)應(yīng)力都小于 ，故水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)合適。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力比較均勻，而且橢圓形封頭較半球形封頭小的多，易沖壓成型，是目前中、低壓力容器中應(yīng)用較多的封頭之一。 （ 1）甲型平焊 法蘭 甲型平焊法蘭就是一個(gè)截面基本為矩形的圓環(huán)，這個(gè)圓環(huán)通常稱(chēng)為法蘭盤(pán)，它直接與容器的筒體或封頭焊接。有了這個(gè)短節(jié)，既可以增加整個(gè)法蘭的剛度，又可使容器器壁避免承受附加彎距。而且這種法蘭可以軋制成專(zhuān)門(mén)供彎制法蘭用的型鋼，在大批量使用時(shí)，比單件鍛制成本要低。 18 （ 2） 凹凸型密封面 它是由一個(gè)凸面和一個(gè)凹面所組成，在凹面上放置墊圈，壓緊時(shí)，由于凹面的外側(cè)有擋臺(tái)，墊圈不會(huì)擠出來(lái)。密封面的凸型部分容易碰壞，運(yùn)輸與裝拆時(shí)都應(yīng)注意。 2 壓力容器法蘭的尺寸系列 一．法蘭尺寸系列表中的兩個(gè)基本參數(shù) 法蘭的尺寸是由法蘭的公稱(chēng)直徑 DN，公稱(chēng)壓力 PN 確定的。 查表可得到 3 種不同類(lèi)型法蘭所適用的 DN 與 PN 范圍，也就是制定有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的法蘭范圍。譬如 DN=1000mm,PN=,的甲型平焊法蘭，它的尺寸是根據(jù)以下條件：墊片材料為石棉橡膠板，厚度為 3mm，墊片寬度為 20mm；螺住材料是 Q235A；法蘭材料為 16MnR，許用壓力按 200 取，法蘭的內(nèi)徑為 1000mm，設(shè)計(jì)壓力是 ，公稱(chēng)直徑是 DN=1000mm 的甲型平焊法蘭。 3 壓力容器法蘭的最大允許工作壓力 利用法蘭尺寸表確定法蘭尺寸時(shí)，必須首 先確定所要選用法蘭的公稱(chēng)壓力，即需將容器設(shè)計(jì)條件中所給的設(shè)計(jì)壓力轉(zhuǎn)換成所選法蘭的公稱(chēng)壓力，而要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，則必須知道法蘭的公稱(chēng)壓力與法蘭的最大允許工作壓力之間的關(guān)系，以下將介紹這一關(guān)系。反之，如果采用的法蘭材料的強(qiáng)度高于 16MnR，或者法蘭的使用溫度低于 200，那么該法蘭的允許最大工作壓力就應(yīng)該高于它的設(shè)計(jì)壓力。 ，但要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。 （ 4）法蘭襯環(huán)材料由設(shè)計(jì)者決定。孔為 H12，軸為 h12。全部焊接都必須依據(jù)可靠的焊接工藝評(píng)定，采用確保焊接質(zhì)量的焊接方法和焊接工藝。1232mm???? ） 3254DALL ???? ? ?? ? ?? ?mmDDLG21 21?????? ? ?? ?mmLLL GAT 1???????? ? 而 DF 作 用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力： NPDF ciD6223 6 0 0 07 8 7 8 ?????? ? ? NAAFbBmG ???? ? TF 流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭截面上的流體壓力引起的軸向力之差， NFPDFFFDGDT5622 0 6 ??????????? 故： Nm mM P 8656 ?? ????????? ② 法蘭設(shè)計(jì)力矩 24 76?????? GGa LFM N mmM P ?? ? ?? ?N m mMMMMpftfapo,m a x?????????????? ③ 法蘭應(yīng)力（整體法蘭） a．軸向應(yīng)力 021H ifMD? ??? 0120mm???? 形狀參數(shù)： 001000 20ihDmm????? 042hh ?? 法蘭內(nèi)外徑比值 K： 011951000iDKD??? 103220?? ?? 由 GB15098 圖 93 得， 1 ? 由 GB15098 圖 94 得， 25 1 ? ? 由 GB15098 圖 97 得， ? 由 K=，在 GB15098 查表 95，得： T Z Y U 101( )Fehmm ???? 168 062 1 216fe????? ? ?? 68f mm???? 4 134 68 0. 00 62 13f e????? ? ? ?? 21 0 01261 4 .4 5 1 4 1 .4 2 2 00 .3 82 .1 5 1 0dhmm? ???? ? ??? 313668 10fd?????? 26 r T???? 311 ffeTd? ? ??????????? 綜上所得： ? ?02182 10 0 32 100 0193 .8 HitffMDM Pa???????????? 滿(mǎn)足要求。 墊片 由 JB/T47042020，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，墊片按 GB/T5391995 選取耐石棉橡膠板。顯然，拆卸這種連接時(shí)，不用拆下螺柱。 A 型雙頭螺柱，只在兩端車(chē)有螺紋 2，中間螺桿部分的直徑等于螺紋外徑。在 JB/T47002020〈〈壓力容器法蘭分類(lèi)與技術(shù)條件〉〉中規(guī)定了法蘭，墊片，螺柱材料匹配表及其三個(gè)附表