【正文】 其形式是用管箱法蘭、殼體法蘭將管板夾持固定。如圖 515。 對于臥式換熱器的殼體排液口、排 氣口，設(shè)置的位置分別在筒體的上部和底部。因此，腹板和肋板的厚度與鞍座的高度 H 直接決定著鞍座允許負荷 的大小。這是因為設(shè)備隨著溫度的變化會產(chǎn)生熱脹冷縮，如果不讓設(shè)備有自由伸縮的可能性，則在器壁中將產(chǎn)生熱應力。 前端管箱封頭強度計算 ? 根據(jù)設(shè)計壓 力和液柱 靜壓力確定計算壓力 由公式 61 得 液柱 靜壓力 9 8 9 .5 4 1 0 0 .8 7 9 1 6 .3 1 0 .0 0 7 9 2aag h P M P? ? ? ? ? ?少于設(shè)計壓力的 5%（ 5% 4 aMP?? ），故 液柱 靜壓力可忽略不計，則 4cap p MP?? 。 有效厚度 12( ) 16 ( 2 0) 14en C C m m??? ? ? ? ? ? ?。 殼體厚度 根據(jù) GB1501998， 公式 51： ? ?cit cPD2P? ??? ? 有： 因所選用材料為低合金鋼 16MnR，在設(shè)計溫度 200℃下的應用應力 ? ? 170t MPa? ? ，焊接接頭系數(shù)取 ?? ， cP 為計算壓力為 4MPa，則： 由公式 62 得： 4 8 0 0 1 1 . 2 3 m m2 1 7 0 0 . 8 5 4? ???? ? ? 則 由公式 63 得 設(shè)計厚度 ： 2 2 C m m??? ? ? ? ? 對于管箱用材 16nMR，鋼板負偏差 1C =0，名義厚度 n? 圓整 后取 16㎜。見圖 517： 圖 517 鞍式支座 查 JB/T471292， DN500~900 鞍座尺寸 ： 表 57 鞍座尺寸 公稱直徑 DN 允許載荷 Qkw 鞍座高度 h 底板 腹板 筋板 墊板 螺栓間距 2l 鞍座質(zhì)量 kg 增加100mm 高度增加的質(zhì)量 kg 1l 1b 1? 2? 3l 3b 3? 弧長 4b 4? e 800 220 200 720 150 10 10 400 120 10 940 200 6 36 530 35 7 茂名 學院本科畢業(yè) (設(shè)計 )論文 ： 100 萬噸 /年 延遲焦化裝置蠟油 軟化水換熱器設(shè)計 34 第 六 章 設(shè)計 計算 管箱及管箱端蓋設(shè)計 前端管箱筒體計算 ? 根據(jù)設(shè)計壓力和液柱 靜壓力確定計算壓力 液柱 靜壓力 9 8 9 .5 4 1 0 0 .8 7 9 1 6 .3 1 0 .0 0 7 9 2aag h P M P? ? ? ? ? ? （ 61） 少于 設(shè)計壓力的 5%（ 5% 4 aMP?? ），故 液柱 靜壓力可忽略不計，則 4cap p MP?? 。另一種為滑動鞍座，鞍座底板上開長圓形螺栓孔（代號為 S 型）。通過墊板，鞍座接受容器載荷。 為了高傳熱效率，排除或回收工作殘液（氣），凡不能借助其他接管排氣，排液的換熱器應在其殼程的最高，最低點分別設(shè)置排氣、排液接管，排氣、 排液接管的端部必須與殼體或管箱殼體內(nèi)壁平齊。 ⒉ 接管法蘭類型的確定 茂名 學院本科畢業(yè) (設(shè)計 )論文 ： 100 萬噸 /年 延遲焦化裝置蠟油 軟化水換熱器設(shè)計 30 HG 管法蘭標準共規(guī)定了 8 種不同類型的管法蘭和兩種法蘭蓋、法蘭的名稱、代號及其所屬標準列于下表 52。 考慮到本設(shè)計的換熱器的管束要拆卸進行清洗，使用可拆式管板， 選用 a 形連接方式。 ⒊ 定距管 定距管根據(jù)具體情況初步選用Φ 25? 管徑的管子，各根管子的長度根據(jù)折流板布置的具體情況確定。 拉桿 與定距管 ⒈ 拉桿的形式選擇 折流板、支持板的固定一般均采用拉桿與定距管等元件與管板固定。 （ 2） 布管限定圓 查 GB1511999 表 13，布管限定圓直徑 ? ? ? ?122 8 0 0 2 5 1 8 .5 9 7 3 5LiD D b b b m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 54） LD —— 布管限定圓直徑，㎜ B —— 見圖 13，其值按 GB151— 1999 表 14 選取，取 b=4 ㎜ 1b —— 見圖 13，其值按 GB151— 1999 表 15 選取，取 1b =5 ㎜ nb —— 墊片寬度，其值按 GB151— 1999 表 15 選取，取 nb =17 ㎜ 2b —— 見圖 13， 2 17 18. 5nb b m m? ? ? ? ? 根據(jù) 布管限定圓直徑為 735 ㎜，且由 GB151— 1999 表 12 查得分程隔板槽兩側(cè)相鄰管心距 ca 為 44 ㎜，換熱管中心距 a 為 32 ㎜， 根據(jù)以上數(shù)據(jù)布管 ，由 布管 圖得 排管數(shù)為352 根。 ，壁厚偏差 ： +12%、 10%，選擇管子最小管間距為 32mm。 在管板上的分程隔板槽濃度一般不少于 4mm,槽寬為：碳鋼 12mm，不銹鋼 11mm。為改進這種現(xiàn)象，在傳熱要求下，需保證流體在管束中保持較大流速，則可以將管束分成若干程數(shù)，使流體依次流過各程管子，以增加 流體流速，提高給熱 系數(shù)。 故取 外頭蓋的 長度 Lg = 677mm。B 型結(jié)構(gòu)由于在浮頭管板和鉤圈的斜槽均采用不同的斜角，管板斜槽斜角為 18176。 盡管在工業(yè)中已經(jīng)成功的制造出六殼程的列管式換熱器，但考慮到制造方面上的困難，對于一般的設(shè)計，若要增加殼勝數(shù)，通常是通過多太換熱器串聯(lián)來解決。 ? 管箱封頭 管箱封頭選取標準橢圓形封頭，幾何形狀和尺 寸如下。 c、 管箱上各相鄰焊縫間之距離必須大于或等于 4S，且應大于或等于 50mm，其中S 為管箱壁厚。 與管板制成一體的固定管板管箱 型式是將管箱與管板制成一體，從結(jié)構(gòu)上看，可以完全避免在管板密封處的泄漏，但管箱不能單獨拆下，檢修、清理不方便，所以實際使用很少采用。至于殼程的壓力也受滑動接觸面的密封 限制。結(jié)構(gòu)型式和主要特點：管殼式換熱器主要由三大組合部分構(gòu)成：前端管箱，包括分隔板、接管、連接法蘭等。 ⒉ 殼程阻力，采用埃索法 殼程結(jié)垢校正： ? ?1sN F＝ 流體流經(jīng)管束的阻力： ??? ? ? 21 ( 1) 2 oo c B uP F f n N （ 436） ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? 8 0 9 0 . 3 00 . 4 5 1 2e c BR n N ? ? 20. 228 809 5 404 8 23 27 1 27057 aP? ?? ? ? ? ? ? ?? 流體流過折流板缺口的阻力： 第四章 工藝計算 17 ??? ? ? 22 2( 3 . 5 ) 2 oB uBPN D （ 437） ??? ? ? ? 22 0 . 2 8 0 9 0 . 32 9 ( 3 . 5 )0 . 8 2 ? 總阻力： ? ???? ? ? ? ?? ? ? ???? 12( 70 57 31 67 .2 ) 1. 15 1 100O t saP P P F NPa KP （ 438） 由于殼程流體的操作壓力較高 ，所以殼程流體的阻力也適宜。 核算 換熱面積 ⒈ 殼程表面流傳熱系數(shù)，對圓缺形折流板，可采用克恩公式，由 ie duR ??? （ 416） pr CP ??? （ 417） 當量直徑，依轉(zhuǎn)角正方形排列計算： 224 4 oeotdd d?????????? （ 418） 224 0 .0 3 2 0 .7 8 5 0 .0 2 53 .1 4 0 .0 2 5??????? ? =(mm) 殼程流通截面積： (1 )oo dS BD t? ? ? 20 . 0 2 50 . 2 0 . 8 1 0 . 0 3 50 . 0 3 2 m??? ? ? ????? （ 419） 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 (本設(shè)計是蠟油走殼程 ) ? ?o3 1 2 5 0 / 8 0 9 3 6 0 0/( 3 6 0 0 ) 0 . 3 0 /S 0 . 0 3 5mu m s? ??? ? ?蠟 油 （ 420） 由 公 式 416 得 雷諾數(shù) ：30 . 0 2 0 0 . 3 0 8 0 9 40481 . 1 9 8 5 1 0eo duR ?? ???? ? ?? 由 公 式 417 得 普朗特數(shù)： 332 . 3 8 1 0 1 . 1 9 8 5 1 0 3 1 . 6 90 . 0 9pr CP ???? ? ? ?? ? ? 粘度校正數(shù)： 第四章 工藝計算 13 ( ) w?? ? 根據(jù)參考文獻 3，在生產(chǎn)條件下，當 3000eR ? 的情況按湍流考慮，對流傳熱系數(shù)要乘以校正系數(shù) ? 。故選取低合金高強度鋼 16MnR 或碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235— A、 F 都能滿足要求。 它有如下特點：（ 1）高的強度和屈強比，（ 2）高韌度，（ 3）良好的焊接性能和冷、熱加工性能，（ 4）一定的抗腐蝕能力。 法蘭 法蘭材料的選取通常與換熱器殼體材料一致，有時法蘭對強度的要求比較高，可以選用與殼體不一樣的鋼材。 常見的筒體材料有 20 號鋼、 16MnR、 Q235B。 16Mn 鋼是 345MPa 級的低合金結(jié)構(gòu)鋼。此外還可用來制造墊圈和心部強度要求不高的滲碳零件。 換熱管屬于壓力管道，壓力管道對材料性能有以下要求： 1）足夠的強度，良好的塑性和韌性； 2）良好的冷加工成 形 性能； 3）與環(huán)境條件協(xié)調(diào)，有適當?shù)哪蜔嵝浴⒛透g性、耐磨性等。構(gòu)件的受力情況，構(gòu)件的工作環(huán)境。因此，合理選材是壓力容器設(shè)計的關(guān)鍵之一。對不銹鋼，當介質(zhì)的腐蝕性極微時取 2C =0。 對于管箱封頭、外頭蓋封頭受殼程的溫度影響大，所以其設(shè)計溫度取殼程的設(shè)計溫度為 200℃ ；管箱和浮頭法蘭受管程的溫度作用大，故其設(shè)計溫度根據(jù)管程的設(shè)計溫度為 200℃ 。 茂名 學院本科畢業(yè) (設(shè)計 )論文 ： 100 萬噸 /年 延遲焦化裝置蠟油 軟化水換熱器設(shè)計 4 第二章 對 重要設(shè)計參數(shù)的確定及論證 設(shè)計壓力 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》，設(shè)計壓力指設(shè)定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力，與相應的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不得低于工作壓力。在結(jié)構(gòu)和用材上都符合安全可靠，在設(shè)備的強度上還具有一定的安全裕度。 五、從制造、運輸、安裝上考慮 本設(shè)計制造簡單，由于遵循 GB1511998 和 GB1501998 所選用的結(jié)構(gòu)為標準結(jié)構(gòu)，所選零部件均為標準零部件，從而避免采用復雜或質(zhì)量難以保證的制造方法，實現(xiàn)機械化或全自動生產(chǎn)，減小占地面積，縮短制造周期，降低制造成本。 本設(shè)計的參數(shù)如下表 12： 茂名 學院本科畢業(yè) (設(shè)計 )論文 ： 100 萬噸 /年 延遲焦化裝置蠟油 軟化水換熱器設(shè)計 2 表 12 設(shè)計參數(shù) 指 標 管 程 殼 程 設(shè)計壓力 Mpa 設(shè)計溫度 ℃ 200 200 程 數(shù) 4 1 換熱介質(zhì) 軟化水 蠟油 流 量 噸 /小時 噸 /小時 設(shè)計思想 工程設(shè)計是一項政策性很強的工作，因而，要求工程設(shè)計人員必須嚴格地遵守國家的有關(guān)方針和法律規(guī)定以及有關(guān)的行業(yè)規(guī)范，特別是國家的工業(yè)經(jīng)濟法規(guī)、環(huán)境保護法規(guī)和安全法規(guī)。合理選用和使用熱交換器，可節(jié)省投資、降低能耗，由此可見，換熱器在化工生產(chǎn)中占很重要的地位。因此，換熱設(shè)備的研究受世界個國政府及研究機構(gòu)的高度重視。管殼式換熱器具有可靠性高，適應性廣等優(yōu)點，在各工業(yè)領(lǐng)域中得到最為廣泛地應用。根據(jù)設(shè)計任務書上的設(shè)計參數(shù)和管殼程進出口溫度進行熱力學和流體力學的計算，經(jīng)過反復比較，使所設(shè)計的換熱器具有盡可能小的傳熱面積，在單位時間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。 二、經(jīng)濟上合理。 從材料耗量看，換熱器的殼體和換熱管占有的比例最大。 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》，設(shè)計溫度指換熱器 在正常情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬橫截面的溫度平均值），設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。 ? 腐蝕裕度 腐蝕裕度主要是防止容器 受壓元件由于均勻腐蝕、機械磨損而導致厚度削弱減薄。 焊