【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主要優(yōu)點(diǎn)是布管緊密。殼體分程采用縱向隔板。圖 31 換熱器隔板簡(jiǎn)圖 管子和傳熱面積換熱管除要求具有足夠的強(qiáng)度外，當(dāng)采用脹管法固定時(shí)，還要求管子有良好的塑性，避免因脹接而產(chǎn)生裂縫。焊接固定時(shí)，要求管子可焊性好，一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，以保證管子質(zhì)量，一般對(duì)于無(wú)腐蝕性或腐蝕性不大的流體可采用10 號(hào)鋼和 20 號(hào)鋼管，在強(qiáng)腐蝕性流體的情況下，可采用不銹鋼（ 18 9 ） 、鋼、鋁等無(wú)縫管石墨管、聚四氟乙炔管等。由于水、油腐蝕rC1iNT性不大，故可采用碳鋼，現(xiàn)選擇 20 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用 的無(wú)縫鋼管192??管子總數(shù)為 2114 根。其傳熱面積為： ??? 殼體殼體材料除要滿足一定的強(qiáng)度外，由于制造過(guò)程中經(jīng)過(guò)卷板、沖壓和焊接，故要求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量較低的 Q345R、 等，nR?16現(xiàn)選用鋼。11殼體內(nèi)徑 Ds=1600mm 殼體壁厚：（50）cpDtS??????][2為殼體工作溫度下的許用應(yīng)力，已知?dú)こ淘O(shè)計(jì)溫度為 415℃，根據(jù)碳鋼t][?板許用應(yīng)力，表查得 =][?為焊縫系數(shù)，取 =1??，p 1 為工作壓力，p 1=?c=3mm則 .?????液壓試驗(yàn)對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。水壓試驗(yàn)壓力 ?????式中 耐壓試驗(yàn)壓力， ；T?壓力容器的設(shè)計(jì)壓力， ；Ppa耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)；對(duì)于鋼和有色金屬，液壓試驗(yàn)時(shí) 。? ??的應(yīng)力水平 ???T? ?s =試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力? T = =.()???2由于? T? ???T所以滿足條件.由給定條件知、管程的設(shè)計(jì)壓力 ；焊接接頭系數(shù) ；??1 ???壓力試驗(yàn)允許通過(guò)12設(shè)計(jì)溫度 ；腐蝕裕量 。在此筒體的材料選擇 Q345R 設(shè)計(jì)溫065tC??度需用應(yīng)力 ??=13patM? 鋼板負(fù)偏差 0.腐蝕余量 2mC筒體簡(jiǎn)圖如下：圖 32 通體簡(jiǎn)圖計(jì)算厚度 ???????????可知筒體內(nèi)徑 查《化工壓力容器設(shè)計(jì)——方法、問(wèn)題和要點(diǎn)》10im時(shí)浮頭式換熱器筒體的名義厚度 ?所以有效厚度 ???液壓實(shí)驗(yàn)??2對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。實(shí)驗(yàn)壓力值 ??.=??壓力試驗(yàn)下允許通過(guò)的應(yīng)力水平 t??s= Mpa?實(shí)驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 T??????????????13校核 ??tT??所以、合格。壓力和應(yīng)力計(jì)算??3筒體的最大允許工作壓力 ??wp??+tewip paD???????筒體設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力 t????? pa????????? Mpa?校核 、tt?所以滿足要求 前端管箱封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算前端封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭原因如下：根據(jù)工藝條件的要求、和制作的難易程度和材料的消耗情況采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最合理。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭如圖圖 33 橢圓封頭簡(jiǎn)圖橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之14一。在此選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭見(jiàn) 127P 封頭設(shè)計(jì)過(guò) 程 設(shè) 備 設(shè) 計(jì)已知條件：計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度 65 度、內(nèi)徑 1600 毫米、板材 =設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 163Mpa焊接接頭系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的形狀系數(shù)公式：K 2i1 = =?????????????求封頭的曲面高度 i1h40mii?則封頭的計(jì)算厚度 ??????????封頭的有效厚度 en12=??允許最大工作壓力???. MpaKD????????比較可知:合格 外頭蓋筒體計(jì)算已知條件：計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度 t=65 度、內(nèi)徑 D=1600 毫米、板材 =設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 焊接接頭系數(shù) 鋼板負(fù)偏差 = 1C15腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不小于 3mm 取腐蝕余量 =計(jì)算厚度封頭的有效厚度 en12=???液壓實(shí)驗(yàn)??對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。實(shí)驗(yàn)壓力值 ??.=.9TtpMpa??壓力試驗(yàn)下允許通過(guò)的應(yīng)力水平 t??s= Mpa?實(shí)驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 T?????.?????????校核 ??tT??所以、合格。壓力和應(yīng)力計(jì)算??3筒體的最大允許工作壓力 ??wp??+tewip aD???????筒體設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力 t????? pa?????????919tMap?校核 、tt?所以滿足要求16 外頭蓋封頭計(jì)算橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。[6]由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。在此選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。曲面高度 1h4iiD?式中， 封頭內(nèi)徑，即封頭直邊段內(nèi)徑，mm。i?所以 170425iim??對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，形狀系數(shù) 1K封頭的材料仍選 Q345R。封頭的焊接形式采用雙面全焊透，100%無(wú)損檢測(cè)，即焊接接頭系數(shù) 。??假設(shè)材料的許用應(yīng)力 ，則封頭的計(jì)算厚度為：??9tMpa???????????所以封頭的有效厚度 e2=.C??考慮到封頭與管箱筒體焊接的整體強(qiáng)度，故將封頭的名義厚度也圓整為。51nm??當(dāng) 時(shí)， 沒(méi)有發(fā)生變化，故 合適。??t?51nm??滿足最小厚度要求壓力試驗(yàn):最大允許工作壓力 ??? MpaKD?????????因?yàn)橛?jì)算壓力小于最大允許工作壓力所以合格17 浮頭設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》[7]選用鉤圈式浮頭，浮頭端蓋選用球冠形封頭，根據(jù)換熱器筒體內(nèi)徑 查 GB1511999《管殼式換熱160iDm?器》表 46 可得封頭球面內(nèi)半徑 .3iR浮頭簡(jiǎn)圖圖 34 浮頭簡(jiǎn)圖布管限定圓參數(shù)表 31換熱器形式 固定管板式/U 形式 浮頭形式布管限定圓直徑 32biD???12iDb??[10].GB150《鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》布管限定圓參數(shù)總表 32[10].GB150《鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》選擇所用參數(shù)并繪制表格布管限定圓參數(shù)表 3318序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)值1 bm8 5 布管限定圓直徑 LD1531 m2 15 6 墊片壓緊力作用中心圓直徑 c3 nb20 7 封頭球面內(nèi)半徑 iR13004 8 螺栓中心圓直徑 bDm[10].GB150《鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》布管限定圓直徑 LDL????12==6025+=53mib??浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑 fi????1 4fiinD??????浮頭法蘭和鉤圈的外直徑 806180foi m?外頭蓋內(nèi)直徑 D17iD??浮動(dòng)管板外徑 00126519ibm?? 殼程外壓作用下浮頭蓋的計(jì)算用圖算法設(shè)計(jì)球冠形封頭:計(jì)算壓力 ，封頭的材料仍選擇 Q345R。?封頭材料的許用應(yīng)力 ??9tp?焊接接頭系數(shù) ?取腐蝕裕量 ，厚度負(fù)偏差 。23Cm??19假設(shè)浮頭蓋的名義厚度 ，則有效厚度51nsm??則 ??????計(jì)算系數(shù) ??.??由 ，設(shè)計(jì)溫度 用溫度內(nèi)插法查圖《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》48 可得系數(shù) 1BMpa?則許用外壓力 ??????且兩者相差不多，所以名義厚度 合適。??cp? 1nsm?設(shè)計(jì)厚度下封頭的計(jì)算應(yīng)力 ???????? ??????????滿足強(qiáng)度要求。 管板的設(shè)計(jì)計(jì)算管板是管殼式換熱器的主要部件。管板的設(shè)計(jì)是否合理對(duì)確保換熱器的安全運(yùn)行、節(jié)約金屬材料，降低制造成本是至關(guān)重要的。由于管