【導讀】換熱器是化工、石油、能源等各工業(yè)中應用相當廣泛的單元設備之一。部工藝設備的40%左右，海水淡化工藝裝置則幾乎全部是由換熱器組成的。器仍占主導地位約64%[1]。U形管式換熱器的典型結構如圖。這種換熱器的結構特點是，只有一塊管板，當殼體與U形換熱管有溫差時，不會產(chǎn)生熱應力。由于受彎管曲率半徑的限制，其換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低，殼程流體易形成短路，對傳熱不利。當管子泄露損壞時，只。壞一根U形管相當于壞兩根管，報廢率較高。差較大或殼程介質(zhì)易結垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。按要求換熱管的直徑為25mm，間距為32mm，管長為6m，換熱面積為260m2，換熱管的數(shù)目為600根，計算得換熱面積為m2，符合要求。換熱器設計壓力4MP，溫度殼程295oC、管程355oC，法蘭選擇長頸對焊法蘭[2]。按設計任務書Pc為4MP，Di為1000mm，?取，設計溫度為295oC，由

　　

【正文】 (215) a— 一根換熱管管壁金屬的橫截面積 mm2 d— 換熱管外徑 l— 換熱管與管板脹接長度或焊腳高度 mm 圖 213 換熱管與管板連接 q= MPa，而 [q]=2， q[q] 滿足要求 。 蠟油換熱器設計 19 3 制造、檢驗、試車和維護 制造 圓筒內(nèi)直徑允許偏差：用板材卷制時，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外圓周長允許上偏差為 10mm，下偏差為零。 圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為 e%DN，且當 DN《 1200mm時，其值不大于 5mm； DN1200mm 時，其值不大于 7mm。 圓筒直線度允許偏差為 L/10000（ L 為圓筒總長），且：當 L6000mm 時，其值不大于 ； L6000mm 時，其值不大于 8mm。 直線度檢查，應通過中心線的水平和垂直面，即沿圓周 0176。、 90176。、 180176。、 270176。四個部位測量。 殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均應磨至與母材表面平齊。 在殼體上設置接管或其他附件而導 致殼體變形較大，影響管束順利安裝時，應采取防止變形措施。 換熱管拼接時，應符合以下要求： a）對接接頭應作焊接工藝評定。試件的數(shù)量、尺寸、試驗方法按 JB4708 的規(guī)定； b）同一根換熱管的對接焊縫，直管不得超過一條； U 形管不得超過二條；最短管長不應小于 300mm；包括至少 50mm 直管段的 U 形彎管段范圍內(nèi)不得有拼接焊縫； c）管端坡口應采用機械方法加工，焊前應清洗干凈； d）對口錯邊量應不超過換熱管壁厚的 15%，且不大于 ；直線度偏差以不影響順利穿管為限； e）對接接頭應進行射線檢測，抽查數(shù)量 應吧少于接頭總數(shù)的 10%，且不少于一條，以 JB4730 的 III 級為合格；如有一條不合格時，應加倍抽查，再出現(xiàn)不合格時，應 100%檢查； f）對接后的換熱管，應逐根進行液壓試驗，試驗壓力為設計壓力的 2 倍。 檢驗 無損檢測，焊接接頭無損檢測的檢查要求和評定標準，應根據(jù)換熱器管、殼程不同的設計條件，按 GB1501998 中 的規(guī)定和圖樣要求執(zhí)行。 U 形管式換熱器壓力試驗順序： a）用試驗壓環(huán)進行殼程試驗，同時檢查接頭； b）管程試壓。 換熱器應裝有標明如下內(nèi)容的銘牌： a）制造單 位名稱及制造許可證號碼；蠟油換熱器設計 20 b）制造單位出廠編號； c）產(chǎn)品名稱； d）產(chǎn)品圖號或設備位號； e）產(chǎn)品型號；f）折流板間距； g）設計溫度（分管程和殼程）； h）設計壓力（分管程和殼程）；i）試驗壓力（分管程和殼程）； j）類別； k）重量； l）制造日期； m）監(jiān)檢標記。 試車 試車前應查閱圖紙有無特殊要求和說明，銘牌有無特殊標志，如管板是否按壓差設計，對試壓、試車程序有無特殊要求等。 試車前應清洗整個系統(tǒng)，并在入口接管處設置過濾網(wǎng)。 系統(tǒng)中如無旁路，試車時應增設臨時旁路。 當介質(zhì)為蒸汽時，開車前應排空殘液，以免形成水 擊；有腐蝕性的介質(zhì)，停車后應將殘存介質(zhì)排凈。 開車或停車過程中，應緩慢升溫和降溫，避免造成壓差過大和熱沖擊。 維護 換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運行。 應經(jīng)常對管、殼程介質(zhì)的溫度及壓降進行監(jiān)督，分析換熱器的泄露和結垢情況。在壓降增大和傳熱系數(shù)降低超過一定數(shù)值時，應根據(jù)介質(zhì)和換熱器的結構，選擇有效的方法進行清洗。 應經(jīng)常監(jiān)視管束的振動情況 [9]。 蠟油換熱器設計 21 4 結論 本文 主要關于 由 給定 條件設計一臺蠟油換熱器 。首先為布管，該蠟油換熱器為轉角正方形排列，根據(jù)換熱面積、內(nèi)徑和管徑，確定管子數(shù)目 為 600，在換熱管外圍均勻布置 8 個拉桿，用以折流板定距和支撐。再結構選擇，該換熱器采用U 形換熱管，管箱采用封頭管箱，并為四管程結構；設備法蘭和接管法蘭選擇長頸對焊，密封形式為凹凸面密封；支座選用了重型支座；對筒體縱環(huán)焊縫、接管與筒體焊接等焊縫做了初步選擇；接著選擇各部件用鋼。之后是設備強度計算，本文做了殼程筒體壁厚計算，管程筒體和封頭壁厚計算，進行了開孔補強計算 ,對計算出的壁厚做了水壓試驗校核；以及管板的計算與校核。介紹了換熱器制造、試車和維護的注意點。用 AUTOCAD 完成了一張 A1 號圖紙的裝配圖，一張 A2號圖紙的管束圖，一張 A3號圖紙的管板圖，一張 A3號圖紙的管箱圖 。 通過這次畢業(yè)小設計，我對換熱器的類型、各部分功能有了更多的了解，并能初步進行 U 形管換熱器的設計 ；提高了我繪制工程圖紙的能力，特別是處理圖紙上的一些細節(jié)； 此外，這次設計也提高了我查標準等資料的能力。 蠟油換熱器設計 22 參考文獻 [1] 馮國紅，曹艷芝。郝紅 ， 管殼式換熱器的研究進展 [J]，化工技術與開發(fā)， 2020，Vol： 38 No： 6， 40— 45。 [2 鄭津洋，董其伍桑芝富。過程設備設計 [M]，第二版，化學工業(yè)出版社， 2020； [3] JB/T 47032020，長頸對焊法蘭 [S]，北京：中國標準出版社， 2020. [4] JB/T 47042020,非金屬軟墊片 [S]，北京：中國標準出版社， 2020. [5] HG20595， 帶頸對焊鋼制管法蘭 [S]，北京：中國標準出版社， 1997. [6] JB/T ，鞍式支座 [S]，北京：中國標準出版社， 2020. [7] GB1501998，鋼制壓力容器 [S]，北京：中國標準出版社， 1998. [8] 王志文，蔡仁良。化工容器設計 [M]，第三版，化學工業(yè)出版社， 2020. [9] GB1511999，管殼式換熱器 [S]，北京：中國標準出版社， 1999.