【正文】 2 61 5878L mm? ? ? ? 管束模數(shù) 0139。 結(jié)語 換熱器是石油、化工中重要的熱工設(shè)備，其中管殼式換熱器的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步。 ASPEN B— JAC程序是用來設(shè)計(jì)在成本和性能方面最有效的換熱器。可以進(jìn)行冷卻器、冷凝器、加熱器、再沸器或冷凝冷卻器、過熱器等 不同作用的管殼式換熱器的計(jì)算。人字形波紋板片的兩相鄰板片互相倒置組合后 ,波紋相互接觸在 1~ (視波紋節(jié) 距而定 )就有一個(gè)支點(diǎn) ,且分布均勻 ,所以板片觸點(diǎn)接觸率較高。 （ 5）設(shè)計(jì)、制造及安裝工藝控制 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將蒸汽放在管程側(cè)并 避免高速氣體流經(jīng)殼程。管子泄漏時(shí)采取堵管方法也應(yīng)慎重 ,在可以更換管子時(shí)盡量換管 ,以免造成很大的溫差應(yīng)力 ,導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕。縫隙腐蝕與介質(zhì)在這些部位的滯流有關(guān)。當(dāng)應(yīng)用河水、海水等水質(zhì)較差的冷卻水時(shí)，由于泥沙和污物的存在，以及微生物的快速生長有 引起表面污染和堵塞的危險(xiǎn)。 在一臺板式換熱器中，只要設(shè)置中間隔板，就可以進(jìn)行多種介質(zhì)的換熱，這一特點(diǎn)是管殼式換熱器難以達(dá)到的。 管殼式與其他換熱器的比較 這里我們主要研究管殼式與板式換熱器的不同點(diǎn)。把圓管軋制或橢圓管扭曲成一定導(dǎo)程的螺旋扁管，靠相鄰的管長軸處的點(diǎn)接觸支承管子。 因此世界各同對該類型的換熱器進(jìn)行了深入的研究，出現(xiàn)了一種新的抗振結(jié)構(gòu)的直扁鋼條；后來又有一些單位把圓桿變成波形扁鋼；由于圓桿 在安裝上比較閑難，又有一些單位提出了把圓桿變?yōu)闄E圓截面的桿。管子為直管或 U形管。冷、熱介質(zhì)平均對數(shù)溫差除直接受冷、熱介質(zhì)進(jìn)出口溫度影響外，還受到冷、熱介質(zhì)的流動(dòng)方向和換熱流程的影響。 管板 管板是換熱器的重要部件之一，用來排布換熱管并起著分隔管程、殼程空間的作用。 換熱器種類繁多，形 式各異，如管殼式、釜式、板式、板翅式、螺旋板式、空冷器、套管式、蛇管式、升降膜式等。說明部分主要闡述了浮頭式 換熱器的工藝流程及其在煉油化工生產(chǎn)中的地位，換熱器設(shè)備及其發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi)外換熱器的最新發(fā)展趨勢，同時(shí)介紹了換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，換熱器主要零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及壓力容器常用材料等。 關(guān)鍵詞： 浮 頭式換熱器；筒體；壓力試驗(yàn)；校核 Abstract With the oil of the rapid development of the chemical industry, heat exchanger equipment in the petrochemical industry occupies an important part and status. Is a heat exchanger to achieve energy transfer between the materials of the equipment, mainly for the design of the floating head heat exchanger, floating head heat exchangers are shell and tube heat exchanger type is the use of 2 partitions so that hightemperature fluid and lowtemperature fluid for convective heat transfer in order to achieve the heat transfer between materials. In the design of the whole process, in strict accordance with GB1501998 Steel Pressure Vessels and GB1511999 shell and tube heat exchanger and other standards for the design and calculation. As well as the heat exchanger strength, stiffness and stability of the check. The design includes four parts: that part of it。 浮頭式換熱器管束一端的管板可以自由移動(dòng)，不受溫差應(yīng)力的影響，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)浮頭密封困難，鍛件多，造價(jià)高。 管殼式換熱器相關(guān)分析 傳熱系數(shù) 在管側(cè)熱阻、殼側(cè)熱阻、污垢熱阻和管壁熱阻中分析導(dǎo)致熱阻的主要原因。 。管子端部與管板的連接有焊接和脹接兩種。 12 圖 管式自支承 管子自支承的共同特點(diǎn)是靠管子自身變形的突出部位相互支承，無需其它支承物。變截面管是普通圓管壓制而成的，相隔一定間距管子被壓制成13 互成 60度 (三角形布管 )或 90度 (正方形布管 )的扁圓形截面。 板式換熱器的兩種熱交換介質(zhì)分別在波紋板的兩側(cè)對流，波紋采用人字形波紋，這樣既增強(qiáng)了剛度以防止板片受壓變形，同時(shí)也增強(qiáng)了流體的湍流程度，并加大了傳熱面積。管殼式換熱器傳熱末端差難以16 達(dá)到 5℃以下。介質(zhì)的流動(dòng)條件和管子的表面狀況也影響孔蝕的產(chǎn)生 ,介質(zhì)流速高可以消除局部地方高濃度的 Cl從而降低腐蝕的傾向 ,管子表面光潔可 增強(qiáng)其耐孔蝕的能力。s 1,并使長度方向的溫度梯度不大于 ℃ 通常將阻垢分散劑、殺菌滅藻劑與緩蝕劑合用 ,稱為水質(zhì)穩(wěn)定劑。所有斷面要圓弧過渡 ,欽板圓角一般在 R2~。由于在板片和密封壓緊板的邊緣 ,墊片溝槽和墊片之間存在縫隙 ,造成缺氧形成陽極而發(fā)生腐蝕破壞。 根據(jù)具體情況來選擇不同級別的換熱器。ASPEN HETRAN和 ASPEN TEAMS能夠模擬所有主要的 TEMA管殼式換熱器的加熱、冷凝及蒸發(fā)過23 程。 法蘭厚度： f 90mm? ? 封頭材料： Q345R 許用應(yīng)力： t[ ] 170m pa? ? 法蘭材料： 16MnⅡ 法蘭材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力： tf[ ] 13 5m pa? ? 法蘭常溫下許用應(yīng)力： f[ ] 150mpa? ? 螺栓：雙頭螺柱 M24220 螺栓材料： 40Cr 螺栓材料常溫下許用應(yīng)力： [ ]=212mpa? 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力： tb[ ] 18 0m pa? ? 焊縫系數(shù)： ?? 厚度計(jì)算 封頭半徑： iR 600mm? ii5 5 2 . 4 5 6 0 0 8 . 4 8 m m6 [ ] 6 1 7 0 0 . 8 5tPR? ?? ??? ? ??? 設(shè)計(jì)厚度： 8m md? ? 名義厚度： 10n mm? ? 封頭有效厚度： ? ? 封頭外徑： 0R 600 2 605 .7 m m? ? ? ? 0 = 0. 00 16Re?? 查 GB1501998 圖 65得 B=158 28 封頭許用外壓 0158[ ] 08R 60 eBP?? ? ? 浮頭法蘭厚度 f 90mm? ? 。 0 .0 2 5 639。 18 60 00tppMPaMPaE MPa????? 兩管板內(nèi)側(cè) 間換熱管長度 39。流程結(jié)果可從 ASPEN PLUS中瀏覽，詳細(xì)結(jié)果可以從 ASPEN B— JAC中瀏覽。 ASPEN PLUS B— JAC ASPEN B— JAC是 ASPEN工程軟件包的一部分，該軟件包是一套用于工藝過程設(shè)計(jì)、模擬及分析的綜合工具，它由三個(gè)程序組成的集成軟件： ASPEN HETRAN、 ASPEN AEROTRAN和 ASPEN TEAMS。 HTFS (1)軟件介紹 HTFS是英國傳熱及流體流動(dòng)學(xué)會(huì)推出的兩相流管殼式換熱器計(jì)算程序。 (5)增加板片觸點(diǎn)的接觸率 ,減少磨振對觸點(diǎn)的破壞。大型換熱器常采用外加電流陰極保護(hù) ,小型海水換熱器則多用犧牲陽極的陰極保護(hù)。脹管時(shí) ,對其周圍的管子也要進(jìn)行再次脹管 ,以免形成間隙。在換熱器中 ,污垢的附著部位也會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕 。板式換熱器一般每年要清洗 1次，并且無論是否實(shí)際需要都要做。 (4)多種介質(zhì)換熱 管殼式換熱器不能進(jìn)行多種介質(zhì)操作。但在傳熱效能、緊湊性和金屬消耗量方面不及板式換熱器、板翅式14 換熱器和板殼式換熱器等高效能換熱器先進(jìn)。 (2)螺旋扁管式 (圖 5b)。這種殼程流體縱流折流桿式換熱器 與傳統(tǒng)的板式換熱器相比，具有傳熱效率高、流體阻力小、有效消除流體誘導(dǎo)振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，且不易結(jié)垢、質(zhì)量輕、使用壽命長、設(shè)備投資及操作費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn) 。通常殼體為圓筒形 。 、熱介質(zhì)的平均對數(shù)溫差。 圖 管子的排列方式 管子在管板上的排列方式最常見的有 4種：正三角排列、轉(zhuǎn)角正三角形排列、正方形排8 列和轉(zhuǎn)角正方形排列。因此，了解換熱器各方面知識是很有必要的。 本設(shè)計(jì)包括四個(gè)部分：說明部分；計(jì)算部分；繪圖部分和翻譯部分。 calculation part。維修時(shí)可拆卸浮頭，抽出管束進(jìn)行檢修或更換，適用于管、殼程溫差大但工作壓力不超過 10 MPa的工況，缺點(diǎn)是需要抽出管束。一般管殼式換熱器的管壁熱阻在總熱阻中只占很小的比例，對傳熱系數(shù)影響不大。在換熱器設(shè)計(jì)中，通常采用強(qiáng)化傳熱的措施來提高換熱器的傳熱能力。在管束中橫向設(shè)置 一些折流板，引導(dǎo)殼程流體多次改變流動(dòng)方向，有效地沖刷管子，以提高傳熱效能，同時(shí)對管子起支承作用。因此，管子排列緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積增大，管子間距小，可提高殼程流速，支承點(diǎn)干擾流體并分割流體邊界層，從而增強(qiáng)湍流度，使傳熱邊界層減薄。這種管通過變徑部分的點(diǎn)接觸支承管子，同時(shí)組成殼程的繞流元件。這些傳熱板的波紋斜交，即在相鄰的傳熱板上具有傾斜角相同而方向不同的波紋。 板式換熱器的流道是相互平行的，一程內(nèi)的流體 (程內(nèi)有多個(gè)流道 )雖然流量分配并不十分均勻，但程與程之間不會(huì)有短路、旁路等現(xiàn)象，流體在流道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不會(huì)有任何影響末端溫差的現(xiàn)象。 對于采用脹接形式的接頭 ,由于脹接過程中存在殘余應(yīng)力 ， 在已脹和未脹 管 段間的過渡區(qū) ,管子內(nèi)外壁都存在拉應(yīng)力 ,對應(yīng)力腐蝕非常敏感。m 1,總之 ,應(yīng)盡量使導(dǎo)入流體而形成的管子與殼體之間的熱膨脹差為最小。 CrO24是一種陽極抑制劑 ,與適當(dāng)?shù)年帢O抑制劑合用時(shí) ,可得到滿意的防腐蝕效果 ,因此 ,常在水系統(tǒng)中使用。為減小內(nèi)部殘余應(yīng)力 ,應(yīng)采用整體切邊或高頻振蕩等措施。所以墊片槽和墊片形狀的設(shè)計(jì)要合理 ,密封墊片的截面必須與板片溝槽截面吻合。 （ 2）應(yīng)用 在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，一般先用設(shè)計(jì)型初步計(jì)算出合適的換熱器形式和規(guī)格，然后經(jīng)過圓整，選擇具體的換熱器的幾何尺寸，用校核型進(jìn)行核算，計(jì)算結(jié)果中實(shí)際面積 /所需面積一般為 1． 1～ 1． 2。 ASPEN AEROTRAN能夠模擬矩形管束換熱器包括強(qiáng)制式或吸入式空冷器以及加熱爐及煙氣節(jié)能器的對流段。球冠型封頭的外壁與法蘭內(nèi)壁交點(diǎn)距離法蘭表面的距離l=16mm。 0 .4 1 8 6 0 0 0tPKK E?? ? ?? 系數(shù) ~ 2 . 4 5 0 . 0 2 6 71 . 5 [ ] 1 . 5 0 . 4 1 5 3a tpPP ??? ? ???39 1111~3322( 39。 ( ) 58 50nA n s s s m m? ? ? 管板布管區(qū)面積 2 2 2td 46 1 25 58 50 29 39 75A ns A m m? ? ? ? ? ? 管板布管 區(qū)當(dāng)量直徑 墊片外徑 : 692GOD mm? 墊片內(nèi)徑 : 668GiD mm? 墊片密封寬度 : 因?yàn)?0 ? 所以有效寬度 b=6mm t1 4 4 2 9 3 9 7 5 6123 . 1 4AD m m? ?? ? ?0 64G O G iDDb m m???38 墊片壓緊力作用中心圓直徑 2 6 9 2 2 6 6 8 0G G OD D b m m? ? ? ? ? ? 假設(shè)管板名義厚度 61n mm? ? 管板材料在管板設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 [ ] 15 3[ ] 14 139。換熱器的性能是根據(jù)在 ASPEN B— JAC的輸人文件中指定的詳細(xì)的換熱器幾何尺寸以及用船 N PLUS提供的物流及物性數(shù)據(jù)來計(jì)算的。 HTRI的物性數(shù)據(jù)庫比較豐富，它有一百余種常用單組分和混合物的物性數(shù)據(jù)，同時(shí)也能使用用戶自定義物性數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)使用的換熱器計(jì)算軟件主要是 HRFS(Heat Transfer and Huid How Service)和 HTRI(Heat Transfer Research，Inc． )，也可以應(yīng)用 ASPEN PLUS中的 B— JAC對換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)、核算和模擬，此外還有如換熱器設(shè)計(jì)大師等。正確合理選用流速 ,也可減輕入口處的板片腐蝕。陰極保護(hù)常與保護(hù)性涂層聯(lián)合使用 ,如使用淡水的冷卻器采用富鋅涂料 ,與陽極保護(hù)聯(lián)合使用 ,簡化了輔助陽極的布置 ,降低所需的電流 ,取得了很好的效果 ,被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的防腐蝕方法。 （ 2）維修工藝控制 在試壓或操作中發(fā)現(xiàn)接頭泄漏時(shí) ,對接頭脹管修復(fù)要慎重。 18 我國換熱器的接頭多采用焊接形式 ,管子與管板之間存在間隙 ,殼程介質(zhì)進(jìn)入到間隙死角中 ,就會(huì)形成縫隙腐蝕。板式換熱器的人工維護(hù)包括將整機(jī)折開，用噴水槍和刷子清洗板和墊片，檢查板片和墊片，如有必要，更換板片和墊片。 (3)占地面積比較