【文章內(nèi)容簡介】 25000進/出口溫度/℃25/40100/35壓力/MPa物性定性溫度/℃密度/（kg/m3）定壓比熱容/[kJ/（kg?k）]粘度/（Pa?s）熱導率（W/m?k） 普朗特數(shù)設備結構參數(shù)形式固定管板式殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/㎜400臺數(shù)1管徑/㎜Φ162管心距/㎜24管長/㎜9500管子排列△管數(shù)目/根280折流板數(shù)/個46傳熱面積/㎡折流板間距/㎜200管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼主要計算結果管程殼程流速/（m/s）表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/[W/（㎡?k）]污垢熱阻/（㎡?k/W）阻力/ MPa熱流量/KW傳熱溫差/K傳熱系數(shù)/[W/（㎡?K）]裕度/% 15%第三章 結構設計 由工藝設計給定筒體內(nèi)徑為400 mm ，考慮原取管板利用率η=，對小直徑換熱器偏大，比較決定按筒體內(nèi)徑為400mm作排管圖，認定取=400 mm是合適的。 壓力容器法蘭從整體看有三種形式：甲型平焊法蘭；乙型平焊法蘭；長頸對焊法蘭。甲型平焊法蘭就是一個截面基本為矩形的圓環(huán)，它直接與容器的筒體或封頭焊接。這種法蘭在上緊和工作時，均會作用給容器壁厚一定的附加彎矩，法蘭自身的剛度也很小，所以適用于壓力等級較低和筒體直徑較小的范圍內(nèi)。乙型平焊法蘭與甲型平焊法蘭相比，增加了一個厚度大于筒體壁厚的短節(jié)。有了這個短節(jié)，既可增加整個法蘭的剛度，又可使容器器壁避免承受附加彎矩。因此這種法蘭適用于較大直徑和較高壓力的條件。長頸對焊法蘭是用根部增厚的頸取代了乙型平焊法蘭中的短節(jié)，從而有效的增大了法蘭的整體剛度，由于去掉了焊縫，所以也消除了可能發(fā)生的焊接變形及可能存在的焊接殘余應力。而且這種法蘭克以軋制成專門供彎制法蘭用的型鋼，從而有利于降低法蘭的成本。因此這種法蘭適用范圍最廣[8]。依工藝條件：按管側(cè)壓力和殼側(cè)壓力中的較大值，設計溫度和公稱直徑Φ400mm，按JB/T 4700—2000[8]標準選取甲型平焊凹凸面法蘭；并確定各結構尺寸見表31，結構見圖31。 表31 甲型平焊凹凸面法蘭尺寸名稱公稱直徑DNDD1D2D3D4d螺柱數(shù)量法蘭質(zhì)量/kg容器法蘭4005154804504404373018M1620凹面凸面圖31 甲型平焊法蘭（凹凸密封面） 管箱的作用是把管道中來的流體均勻分布到各傳熱管中和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在多程換熱器中，管箱還起著改變流體流向的作用。管箱側(cè)或管箱頂部有介質(zhì)流體的出、入口接管。管箱也有許多種結構形式，此設計采用的結構見圖32[9]。圖 32 管箱結構簡圖選用B型封頭管箱（見圖33），因換熱器直徑較小，且為二管程，管箱的最小長度：（1）按流通面積計算： （31）（2）按相鄰焊縫間距離計算： （32）管箱最小長度取兩者中的較大值，取，管箱內(nèi)分程隔板厚度取 10mm。 圖33 管箱尺寸 后端管箱沒有接管，其最小長度：（1）按流通面積計算為： （33）（2）按相鄰焊縫間距離計算： （34）取管箱最小長度取兩者中的較大值，取。依據(jù)所選用的管箱法蘭，管箱側(cè)法蘭的結構尺寸，確定固定端管板最大外徑為D=515mm，固定管板最大布管圓直徑：DL=Di2b3=400210=380mm。管孔直徑為：；管板采用16Mn鍛， 管板結構尺寸見表32[9]，結構簡圖見圖34。表32 管板尺寸DNDD1D2D3D4D5Cd2螺柱（栓）bfb質(zhì)量/kg規(guī)格數(shù)量40051548045039743740018M1620283842 圖34 管板結構簡圖常用折流板形式有弓形和圓盤圓環(huán)兩種，由于本次設計殼體直徑較大，宜采用多弓形折流板，～。對于臥式換熱器，折流板缺口應水平放置，在缺口朝上的折流板最低處開設通液口[9]。折流板尺寸結構：外徑D===, 厚度取10mm，圓缺尺寸在排管圖上取。折流板與管板間距的最小尺寸（見圖35）： （35）前端折流板距管板的距離至少為 272mm；結構調(diào)整為 300mm,。 后端折流板距管板的距離至少為300 mm 。實際折流板間距200 mm，計算折流板數(shù)目為44塊。圖35 折流板與管板間距換熱管選用Φ162，材料采用10號碳素鋼 。選擇正三角形排列，主要是考慮這種排列布管比較緊湊，傳熱系數(shù)較高，傳熱效果好，便于管板劃線及鉆孔。換熱管的中心距S=16mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距為32mm；同時，由于換熱管管間需要進行機械清洗，故相鄰兩管間的凈空距離（Sd）不宜小于6mm。根據(jù)設計壓力、設計溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連接方式為強度焊。因為強度焊加工簡單、焊接結構強度高，抗拉脫力強，在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。換熱管布置圖見圖36。由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。查GB1511999可知：分程隔板槽槽深，取4mm，槽寬為12mm，且分程隔板的最小厚度為8mm，取厚度為10mm。拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣。若對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應布置適當數(shù)量的拉桿，任何折流板應不少于3個支承點。拉桿直徑取 Φ12， 數(shù)量取4根。定距管的規(guī)格同換熱管，其長度同實際需要確定。本臺換熱器定距管的布置可以參照部件圖。拉桿的尺寸[9]見表33，結構簡圖見圖36。 表33 拉桿尺寸拉桿直徑d mm拉桿螺紋公稱直徑dn /mmLa mmLb管板上拉桿孔深Ld mm121215=5018圖36拉桿與定距管結構圖殼程接管位置[9]見圖37，其最小尺寸為： （36）取l1=220mm。管箱接管位置見圖38，其最小尺寸為： （37）取l2=200mm； 一般取且不小于50~100mm，取C=60mm。按下式計算： （38）按接管常見高度取為250mm。 圖37 殼程接管位置 圖38 管箱接管位置 防沖板設計防沖板選矩形防沖板[9]，其與殼體內(nèi)壁的高度為H1=（1/4~1/3）接管外徑，取H1=30mm；防沖板邊長L大于接管外徑50mm，取為152mm；厚度取B=；其結構見圖39。圖39 防沖板安裝形式 接管法蘭選取 查HG/T 205921999[10]和HG/T 205922009[11]中表 ，選取接管法蘭為帶頸平焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。根據(jù)標準中規(guī)定，法蘭的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。將查得的各參數(shù)[10]整理見表34。 表34 接管法蘭尺寸表名稱管程進口管程出口殼程進口殼程出口公稱直徑DN/mm125125100100鋼管外徑法蘭焊端外徑A1/mm133133108108法蘭外徑D/mm240240210210螺栓孔中心圓直徑K/mm200200170170螺栓孔直徑L/mm18181818螺栓孔數(shù)量n（個）8844螺栓ThM16M16M16M16法蘭厚度C/mm18181818法蘭內(nèi)徑B1/mm135135110110法蘭勁頸部過渡圓角半徑R/mm6666頸根直徑N/mm160160130130法蘭高度/mm44444040法蘭質(zhì)量/kg 墊片查HG/T 205921999[10]和HG/T 205922009[11]，根據(jù)設計壓力，選取的法蘭結構和尺寸，選擇各管口的密封墊片，各墊片的尺寸見表35。表35 接管墊片尺寸表管口名稱公稱直徑/mm內(nèi)徑D1/mm外徑D2/mm管程進料口125141175管程出料口125141175殼程進料口100115149殼程出料口100115149容器法蘭墊片400426473注：1：法蘭墊片標準為GB 3985