【正文】 假設(shè)，由于材料是，腐蝕裕量，則；故；所以；查GB1501998表64可知，此時(shí)許用外壓力為：故合適。根據(jù)設(shè)計(jì)溫度選擇保溫層材料為脲甲醛泡沫塑料，其物性參數(shù)如下：密度（Kg/m3）：1320；導(dǎo)熱系數(shù)（kcal/mh℃）：；吸水率：12%；抗壓強(qiáng)度（Kg/m2）：；適用溫度（℃）：190+500本臺(tái)浮頭式換熱器浮頭端采用B型鉤圈式浮頭，而浮頭蓋采用了球冠形封頭。拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。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，這樣可造成液體的劇烈擾動(dòng)，增大傳熱膜系數(shù)。排氣口和排液口的尺寸一般不小于φ15mm。（3）、管程、殼程壓力同時(shí)作用： 按照 值，以及 查GB1511999中的圖24（a）得到：校核通過(guò)。其中A系列為國(guó)際通用系列，即英制系列，B系列為國(guó)內(nèi)通用系列。墊片則包括了管箱墊片和外頭蓋墊片。而對(duì)于換熱管束的分程，為了接管方便，采用平行分法較合適，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。在工藝計(jì)算中，已經(jīng)得到換熱管的中心距t=24mm，因此可以知道分程隔板兩側(cè)相鄰管的中心距為：同時(shí)，由于換熱管管間需要進(jìn)行機(jī)械清洗，因此相鄰管間的凈空距離：td=2419=5td應(yīng)不小于6，因此，取換熱管的中心距t=25，則分程隔板兩側(cè)相鄰管的中心距為：布管限定圓為管束最外層換熱管中心圓的直徑，有下式確定： （）b，其值按照GB1511999中的表14選取，由表14，取b=5，b1=5 ；——墊片寬度，按照GB1511999中的表15選取，選取bn=20；從而，可以求得布管限定圓的直徑：由工藝計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)采用4管程，根據(jù)GB1511999之規(guī)定，分程隔板厚度取，：根據(jù)GB1511999可知，分程隔板槽草深大于或等于4mm，槽寬為12mm，且分程隔板的最小厚度為8mm，取10mm。 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù)： 接管的有效厚度 開(kāi)孔所需要的補(bǔ)強(qiáng)面積按照下式計(jì)算： 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍： 有效寬度： 取兩者中的叫大的值，因此有效寬度為：Bh=408mm 外側(cè)的有效高度：實(shí)際外伸長(zhǎng)度=100mm取兩者中的最小值，因此，外側(cè)有效高度h1h= 內(nèi)側(cè)有效高度為：實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度=0mm取兩者中的最小值，因此，內(nèi)側(cè)有效高度為：h2h=0mm； 有效補(bǔ)強(qiáng)面積： 管箱多余的金屬面積： 管箱的有效厚度：則多余的金屬面積Ah1為： 接管多余金屬面積： 接管的計(jì)算厚度： （） 接管多余的金屬面積A2 為： （） 接管區(qū)焊縫面積（焊腳取6mm）： 有效補(bǔ)強(qiáng)面積： 需要另行補(bǔ)強(qiáng)的面積為： （）擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：根據(jù)接管的公稱(chēng)直徑為DN200，參照J(rèn)B/T47362002中的補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)表1選取補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑D2= 350mm ；坡口形式如下：從而計(jì)算得到補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑：因?yàn)锽=358D2=350,因此，補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。因此此時(shí)應(yīng)進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算。根據(jù)《壓力容器手冊(cè)》，勞動(dòng)人事出版社查得在常溫條件下材料的許用應(yīng)力[σ]t=170 Mpa，進(jìn)行水壓試驗(yàn)。 （）為使液壓試驗(yàn)時(shí)容器材料處于彈性狀態(tài)，在壓力試驗(yàn)前必須進(jìn)行水壓以檢驗(yàn)圓筒的薄膜應(yīng)力： （）水壓試驗(yàn)合格。根據(jù)給定的流體的進(jìn)出口溫度，偏于安全設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)溫度為300℃；。f0——?dú)こ塘黧w的摩擦系數(shù)，當(dāng)Re500時(shí)：Nc——橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管子數(shù)；采用多管程設(shè)計(jì)，估算中心排管數(shù)；Nc——=，取Nc=25根； NB——折流板的數(shù)目，由前面計(jì)算可知，NB=6；B——折流板間距；B==640mm；取600——收到接殼體流通截面積的計(jì)算流速，m/s； 流通截面積： （） （）因此，殼程的流動(dòng)阻力也在允許范圍之內(nèi)?！?，則估算換熱面積值為： 單程管數(shù)n不變：n= 管長(zhǎng):單程管長(zhǎng)設(shè)為：l=4m，則所需要的管程數(shù)為：換熱管總數(shù)大約為： 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。根據(jù)《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取單程管長(zhǎng)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=，殼體直徑： （）根據(jù)《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)徑的25％，則切去的圓缺高度h為：折流板間距B為：折流板數(shù)目NB為：取折流板圓缺面水平裝配。鑒于焦化廠環(huán)境惡劣，而貧油中的低凝固點(diǎn)的成分很容易結(jié)垢，而浮頭式換熱器便于清理污垢，而我選擇的設(shè)計(jì)壓力又比較大，如果用螺旋板式換熱器，焊縫過(guò)長(zhǎng)，可能產(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)方面有較好的效果，經(jīng)過(guò)綜合考慮，我認(rèn)為使用浮頭式換熱器利大于弊，因此，我選擇浮頭式換熱器作為焦化廠的貧富油換熱器。螺旋板式換熱器主要由螺旋板、接管、密封板組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料利用率高，結(jié)構(gòu)上分可拆式螺旋板和不可拆式螺旋板二種，流量在Re500時(shí)可連湍流狀態(tài)，因此比管殼式換熱器傳熱效率高1倍以上。此外，還可用于化肥、有機(jī)合成和農(nóng)藥等多種工業(yè)中。其它在航空、車(chē)輛和船舶等方面亦已開(kāi)始推廣應(yīng)用。管殼式結(jié)構(gòu)的換熱器也能滿(mǎn)足這一要求。目前這種換熱器被當(dāng)作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱器，在許多工業(yè)部門(mén)中被大量地使用。在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程的需要，往往進(jìn)行著各種不同的換熱過(guò)程：如加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝等。板式換熱器在運(yùn)行維護(hù)方面的特點(diǎn)之一就是裝拆比較方便,甚至可以不必完全拆開(kāi),僅把壓緊螺栓松開(kāi)就可抽出板片清洗、更換墊圈,以至更換板片。時(shí),其傳熱面積為70㎡左右。 固定管板式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)就是由于熱膨脹而引起管子拉彎?？绽涫綋Q熱器分類(lèi)：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。通常在生產(chǎn)中采用兩個(gè)并聯(lián)的蓄熱器交替使用。 根據(jù)傳熱方式分類(lèi)在化工生產(chǎn)中，由于用途、工作條件和載熱體的特性等的不同，對(duì)換熱器提出了不同的要求，出現(xiàn)了各種不同形式和結(jié)構(gòu)的換熱器。雖然如此，所有的換熱器仍然可以按照它們的一些共同特征來(lái)加以區(qū)分。后來(lái)，由于制造工藝的發(fā)展，提出了一種管殼式的換熱器。熱力學(xué)第二定律指出，凡是有溫差存在的地方，就必然有熱量傳遞，故在幾乎所有的工業(yè)部門(mén)，如化工、能源、冶金、機(jī)械、建筑等都設(shè)計(jì)傳熱問(wèn)題。換熱器作為一種利用能源與節(jié)約能源的有效設(shè)備，在余熱利用、太陽(yáng)能利用和地?zé)崮芾玫确矫嫫鹬匾淖饔?。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(xiāo)售價(jià)格高、競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)，代表了當(dāng)今粗苯深加工的發(fā)展方向。目前，國(guó)家對(duì)焦化行業(yè)的宏觀控制措施是：堅(jiān)決關(guān)停小煉焦、土煉焦，4m以下的煉焦?fàn)t限期停產(chǎn)關(guān)閉；鼓勵(lì)采用先進(jìn)的煉焦工藝，建設(shè)大型焦化廠；強(qiáng)制焦化企業(yè)必須配套建設(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)的予以關(guān)停；提高焦化生產(chǎn)的準(zhǔn)入門(mén)檻，達(dá)不到規(guī)模化生產(chǎn)、工藝落后的生產(chǎn)裝置一律不準(zhǔn)建設(shè)。，但由于產(chǎn)品銷(xiāo)路不暢，企業(yè)開(kāi)工率不高，大部分企業(yè)以銷(xiāo)定產(chǎn)，裝胃平均負(fù)荷不足50%。上述粗苯產(chǎn)量主要集中在焦炭年產(chǎn)量在100萬(wàn)噸以上的31家大型焦化廠家。由于肥煤、主焦煤等煤種的不同，焦炭生產(chǎn)過(guò)程中的粗苯回收率也有所不同。1 我國(guó)焦化廠粗苯生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)狀近十多年來(lái)，中國(guó)的焦炭總產(chǎn)量翻了一番還多，1997年達(dá)到了歷史最高峰的13902萬(wàn)t。煉焦化學(xué)工業(yè)就是實(shí)現(xiàn)煤的綜合利用的一種途徑，是一種非常重要的煤化工項(xiàng)目，對(duì)煉焦煤氣中的芳香烴加以提取再利用，而芳香烴是一種重要的化工原料。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，焦炭生產(chǎn)也突飛猛進(jìn)地快速發(fā)展。但由于我國(guó)小型焦化廠眾多，焦炭年產(chǎn)量20萬(wàn)噸以下的小型焦化廠大多數(shù)沒(méi)有化工產(chǎn)品回收裝置，致使應(yīng)該在焦?fàn)t氣中回收的粗苯白白放空燒掉。酸洗法生產(chǎn)投資少、見(jiàn)效快，生產(chǎn)裝置易建設(shè)，國(guó)內(nèi)大多數(shù)精苯生產(chǎn)裝置采用該生產(chǎn)工藝。近年來(lái)，由于國(guó)際石油市場(chǎng)價(jià)格價(jià)格不斷上漲，導(dǎo)致以石油為原料的石油苯與苯加氫生產(chǎn)的焦化苯原料成本差距加大，2005年苯加氫生產(chǎn)的焦化純苯比石油苯的生產(chǎn)成本至少低1500元/噸，高額利潤(rùn)吸引了市場(chǎng)對(duì)粗苯資源的重視，外商從2004年起加大了對(duì)我國(guó)粗苯資源的戰(zhàn)略性收購(gòu)，造成我國(guó)粗苯出口數(shù)量的不斷增大。預(yù)計(jì)2006年粗苯產(chǎn)量將達(dá)到145萬(wàn)噸左右，同比增長(zhǎng)20%。一種流體溫度較高，放出熱量。使換熱器在給定的熱負(fù)荷下所需的傳熱面積比較小。根據(jù)傳熱的機(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(guò)程中，熱量傳遞可以以一種方式進(jìn)行，也可以以?xún)煞N或三種方式同時(shí)進(jìn)行。用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器。逆流式：兩種流體也是平行流動(dòng)，但是它們的流動(dòng)方向相反。這是本文重點(diǎn)進(jìn)行討論的換熱器類(lèi)型。按管板的形狀分類(lèi)：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。另外,在操作運(yùn)行及維護(hù)、清洗較方便的前提下考慮換熱器的設(shè)計(jì)選型。時(shí),其傳熱面積約為3040㎡。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1/21/3,可節(jié)省占地面積與施工費(fèi)用,每一外殼容積為1m179。它是化工、煉油、動(dòng)力、原子能和其它許多工業(yè)部門(mén)廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。其它如回收排放出去的高溫氣體中的廢熱所用的廢熱鍋爐，有時(shí)在生產(chǎn)中也是不可缺少的。而管殼式結(jié)構(gòu)，它具有選材范圍廣，換熱表面清洗較方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力大，能承受高溫和高壓等特點(diǎn)。近年來(lái)，由于鋁及鋁合金釬焊技術(shù)的發(fā)展和不斷完善，促使另一種高效、緊湊式的新型換熱器，即板翅式換熱器得到廣泛的應(yīng)用。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的換熱器，以達(dá)到耐熱，耐壓和防腐的效果。目前很多焦化廠所使用的貧富油換熱器主要有管殼式換熱器和板式換熱器，管殼式換熱器主要用的是浮頭式換熱器，因?yàn)樨毟挥偷臏夭钕鄬?duì)比較大，而壓力不是很高，使用浮頭式換熱器能很好的消除溫差應(yīng)力。 據(jù)估算，將同直徑換熱器的換熱管由?25改為?19，其傳熱面積可以增加40%左右，節(jié)約金屬20%以上。K/W 已知選用?19mm2mm的換熱管，故已知管壁厚為：b= 選用的換熱管材料是16Mn，已知16Mn的熱導(dǎo)率為：λ=——流體橫過(guò)管束的壓降，Pa；?p239。熱流體側(cè)的壁溫： （）冷流體側(cè)的壁溫： ℃所以 ℃ 圓筒壁溫的計(jì)算由于圓筒外部有良好的保溫層，故殼體壁溫取殼程流體的平均溫度：到此換熱器的工藝計(jì)算告一段落，其中工藝計(jì)算的主要目的是計(jì)算出其換熱面積，選出相應(yīng)的換熱器型式，因此，接下來(lái)應(yīng)該是進(jìn)行換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)殼體進(jìn)行校核： （） 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，合格。 （）同時(shí)取鋼板厚度負(fù)偏差以及腐蝕裕量為：封頭的厚度應(yīng)按 GB 1501998 第 5 章計(jì)算：封頭計(jì)算厚度： （）設(shè)計(jì)厚度：名義厚度：有效厚度：對(duì)封頭的最大允許工作壓力進(jìn)行校核： （）所取的設(shè)計(jì)壓力合適。短節(jié)部分的厚度與外頭蓋的厚度取相同值：16mm。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為： （）考慮到鋼板負(fù)偏差并且經(jīng)過(guò)圓整，可以取殼體和管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度為12mm。 換熱管的排列方式換熱管在管板上的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。 ：：由上圖可以知道，經(jīng)過(guò)實(shí)際排管后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)管程的布管數(shù)目為110，即各管程的平均管數(shù)為110，因此可知各管程的相對(duì)誤差為：在這里首先要提到管箱。在此，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連