【正文】 配有陽極保護(hù)的不銹鋼換熱器。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(jiǎn)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。 （ 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。安裝制造時(shí)管排應(yīng)略微傾斜 ,以便冷凝液及時(shí)排出。板片的波紋斷面、波紋的高度和節(jié)距要合理。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。成形時(shí)要涂潤(rùn)滑劑或加潤(rùn)滑膜 ,以減輕對(duì)板片的劃痕。 (4)選擇正確合理的板片結(jié)構(gòu)和正常流速 ,一般板間平均流速為 ~流速低于 正確合理選用流速 ,也可減輕入口處的板片腐蝕。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。日阪制作的 EX型板片 ,為了增加支點(diǎn) ,研制出格子狀的水平平直波紋板片。取密封周邊的長(zhǎng)度 (m)是換熱面積 (m)的6~8倍。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。墊片和板片夾緊后要盡量減少縫隙。 目前還發(fā)展了易裝卸的 “ 按扣 ” 和 “ 搭扣 ” 密封結(jié)構(gòu) ,可直接扣在板片上 ,定位正確、牢固 ,無需粘結(jié)劑。 總之， 隨著換熱器應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大 ,介質(zhì)多種多樣 ,這就需要研制更多的能抗各種介質(zhì)腐蝕的板材 ,并采取前述幾方面的防腐措施 ,才能在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用 ,使換熱器發(fā)揮出更大的經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)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(duì)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?？梢赃M(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。 ③模擬型，模擬已知換熱器，在給定的兩側(cè)流體的人口條件下，模擬物料的出口條件。 在 TEMA標(biāo)準(zhǔn)中有 R、 C和 B三種級(jí)別的管殼式換熱器：① R級(jí)適用于石油及相關(guān)工藝工程中的一般嚴(yán)格要求的非直接受火的管殼式換熱器；② C級(jí)適用于工業(yè)一般工藝過程的中等程度要求的非直接受火的管殼式換熱器；③ B級(jí)適用于一般化工過程的非直接受火的管殼式換熱器。 （ 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。因此還需對(duì)所選換熱器進(jìn)行振動(dòng)計(jì)算，這就需要用到該程序的模擬型計(jì)算模式。 HTFS程序中有常用組分的物性數(shù)據(jù)庫(kù)，在計(jì)算時(shí)可根據(jù)物料組成的不同利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的物性數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)庫(kù)不足或數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，用戶也可自己輸入物料的物性數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 HTRI程序中殼體形式為 TEMA標(biāo)準(zhǔn)的 E、 F、 G、 H、 J1 J2 X和 K型，換熱管有光管、低翅片管、縱向翅片管和維蘭德“ GEWAKS”管等多種形式，管程數(shù)為 1～ 16，折流板形式單弓形、雙弓形、窗口不布管形、拉桿形、螺旋板形、雙螺旋板形等多種形式。 HTRI的物性數(shù)據(jù)庫(kù)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)。 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。換熱器部件的設(shè)計(jì)與國(guó)際設(shè)計(jì) 代碼是一致的。 ASPEN B— JAC程序提供了一整套工具用來設(shè)計(jì)、核算及模擬各種管殼式、空冷式換熱器。 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(duì)流段。 ASPEN HETR AN 和 ASPEN AEROTRAN有一個(gè)高級(jí)的優(yōu)化算法能夠找到滿足所有工藝要求的、成本最低的換熱器。用戶可以交互式分析優(yōu)化路徑和評(píng)價(jià)可選的設(shè)計(jì)方案。 ASPEN B— JAC程序與 ASPEN PLUS集成在一起，使得用戶可以在 ASPEN PLUS流程中輸人一個(gè) ASPEN B— JAC模型。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。 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。 24 2 設(shè)計(jì)部分 浮頭式換熱器筒體的計(jì)算： 計(jì)算條件 計(jì)算壓力： Pc= 設(shè)計(jì)溫度： 200C176。 材料名稱： Q345R 腐蝕裕度： 2 2mmC ? 鋼板負(fù)偏差： 1 ? 常溫下許用應(yīng)力 [ ] 170m pa? ? 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力： t[ ] 170m pa? ? 焊接系數(shù)： ?? 厚度計(jì)算 A．前端 i 700m mD ? ii22hD ? 根據(jù)化工設(shè)備手冊(cè)查表得橢圓形封頭形狀系數(shù) K=1 計(jì)算厚度 2 . 4 5 7 0 0 5 . 9 52 [ ] 0 . 5 2 1 7 0 0 . 8 5 0 . 5 2 . 4 5tK P c D i mmPc? ?? ?? ? ?? ? ? ? ? 設(shè)計(jì)厚度： 2 5 . 9 5 2 7 . 9 5d C m m??? ? ? ? ? 名義厚度： 1 10nd C m m??? ? ? 有效厚度： 12 7 . 7en C C m m??? ? ? ? 壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核 類型：水壓試驗(yàn) 允許最大壓力 26 tw i2 [ ] 2 1 7 0 0 . 8 5 7 . 7[ ] 3 . 3 9 m p a0 . 5 7 0 0 0 . 5 7 . 7eeP KD ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 水壓試驗(yàn)校核 Twt1. 25 [ ] 1. 25 2. 45 17 0 3. 06 m pa [ P ][ ] 17 0CPP ?? ??? ? ? B．后端 ii22hD ? i 800mmD ? 根據(jù)化工設(shè)備手冊(cè)得： K=1 設(shè)計(jì)厚度 2 .4 5 8 0 0 6 .82 [ ] 0 .5 2 1 7 0 0 .8 5 0 .5 2 .4 5tKP c D i mmPc? ?? ?? ? ?? ? ? ? ? 設(shè)計(jì)厚度： 2 6 . 8 2 8 . 8d C m m??? ? ? ? ? 名義厚度： 1 10nd C m m??? ? ? 有效厚度： 12 7 . 7en C C m m??? ? ? ? 壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核 類型：水壓試驗(yàn) 允許最大壓力： tW i2 [ ] 2 1 7 0 0 . 8 5 7 . 7[ P ] 3 . 0 7 m p a0 . 5 8 0 0 1 0 . 5 7 . 7eeKD? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 水壓試驗(yàn)校核 1 . 2 5 [ ] 1 . 2 5 2 . 4 5 1 7 0 3 . 0 6[ ] 1 7 0TtPP m p a?? ??? ? ? 27 帶法蘭無折邊球形封頭及法蘭計(jì)算 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)壓力： MPa? 設(shè)計(jì)溫度： 200C176。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。排列 由于換熱器用于煉油化工制品中，流體會(huì)給換熱器內(nèi)部留有殘余物質(zhì)核材料和本身腐蝕產(chǎn)生銹垢，需要用酸洗，因此用正方形旋轉(zhuǎn) 45176。 換熱面積 =換熱管外徑 6000 n n=461 根 開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 筒體開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積要求 27982449 1087007 5292268 282809126080812p D D t t G G r rM F L F L F L F LN m m? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???2 0 5 5 2 5 2 5 . 7 5 5 2 9 2 2 6 8a G GM F L N m m? ? ? ? ? ?222 2 c o sf nrL l m m? ? ?? ? ? ?31 2 (1 )et rA d f? ??? ? ? ? — 圓筒開孔處的計(jì)算厚度 ? =6mm 開孔直徑： d=273mm 接管材料： Q345R 鋼 2[ ] 123[ ] 170[ ] / [ ] 123 / 170 273 6 2 6 ( 1 ) 1649tnntr n nm pam pafA m m??????? ? ?? ? ? ? ? ? ? 補(bǔ)強(qiáng)有效寬度 m a x ( 2 , 2 2 )2 2 2 7 3 5 4 6n n tB d dB d m m??? ? ?? ? ? ? 有效高度： 1 2 7 3 9 5 0th d m m?? ? ? ? 2 0h? 補(bǔ)強(qiáng)截面積： 1 2 3eA A A A? ? ? 在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積 12( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 546 273 ) ( 10 6) 2 ( 10 6) ( 1 2)1077e e t e rA B d fmm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 接管計(jì)算厚度： 2 .4 5 2 7 3 3 .22 [ ] 2 1 2 3 0 .8 5 2 .4 5cftncPd mmP? ?? ?? ? ?? ? ? ? 接管有效厚度： 9n mm? ? 2 1 2 222321 2 32 ( ) 2 ( )2 50 ( 6. 7 3. 2) 0. 72 0 25 22 9 9 0. 5 811410e t t r e t reA h f h C fmmA mmA A A A mm? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? 32 選擇補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 參照 JB/T4736 選取補(bǔ)強(qiáng)圈 補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 :D=480mm 內(nèi)徑 :d=273+5=278mm 厚度 8mm b=Dd=480278=202mm 22 2 2 0 2 8 3 2 3 2A s b m m? ? ? ? ?實(shí) 滿足補(bǔ)強(qiáng)要求 管箱采用整體加厚補(bǔ)強(qiáng) 外頭蓋法蘭厚度計(jì)算 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)壓力 : cP = 設(shè)計(jì)溫度 : 200C176。 腐蝕裕度 : 2 2C mm? 管程數(shù) : 2 換熱管外徑 : d=19mm 管子壁厚 : 2t mm? ? 換熱管根數(shù) : n=461 根 37 換熱管長(zhǎng)度 : l=6000mm 受壓失穩(wěn)長(zhǎng)度 : 900crl mm? 換熱管按正方形旋轉(zhuǎn) 45176。 ( ) 5 8 5 0nA n s s s m m? ? ? 管板布管區(qū)面積 2 2 2td 4 6 1 2 5 5 8 5 0 2 9 3 9 7 5A n s 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 64GO GiDDb mm???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 [ ] 1 5 3[ ] 1 4 139。 6 0 0 0 2 6 1 5 8 7 8L m m? ? ? ? 管束模數(shù) 0139。 ttE n dK LD? ? ??? 1 8 6 0 0 0 4 6 1 3 .1 4 (1 9 2 ) 26 0 0 0 6 8 0? ? ? ?? ? 1907? 管板剛度消弱系數(shù) ?? 管板材料在管板設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 39。 19 0739。 18 60 00tPKK 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。) / ( )t aKP查 GB1511999 圖 23得到 C= 管板計(jì)算厚度 ~1 0 . 3 8 6 1 2 0 . 0 2 6 7 3 8aC D P m m? ? ? ? ? ? 管板公稱厚度 12 3 8 5 2 4 5n H C m m??? ? ? ? ? ? ? 管板最小厚度 m i n 0 . 7 5 1 9 1 4 . 2 5 mm??? ? ? ? 取管板公稱厚度 61n mm? ? 校核換熱管軸向力 換熱管材料在管程設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn) 162ts MPa? ? 換熱管的回轉(zhuǎn)半徑 2 2 2 2021 . 2 5 ( 2 ) 0 . 2 5 1 9 ( 1 9 2 2 ) 6 . 0 5ti d d ?? ? ? ? ? ? ? ? 系數(shù) 2