2022年大学固定管板式换热器的设计方案.docx

精品学习资源第一章绪论1.1 化工设备简介化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不行少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分1；然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的位置，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，由于压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国压力容器安全技术监察规程、 GB1501998钢制压力容器、 GB1511999管壳式换热器等；在其中能依据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等 2；1.2 换热器概述换热器简洁说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备；在工业生产过程中，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以满意生产过程的需要；此外，换热设备也是回收余热，废热，特殊是低品位热能的有效装置 3；1.2.1 管壳式换热器的分类依据管壳式换热器的结构特点，常将其分为固定管板式、浮头式、U 型管式、填料函式、滑动管板式、双管式等4；1） 固定管板式换热器固定管板式换热器的典型结构如下图所示；管束连接在管板上，管板与壳体焊接；其优点是结构简洁、紧凑、能承担较高的压力，造价低，管程清洗便利，管子损坏时易于堵塞或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力；这种换热器适用于壳测介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳测压力不高的场合 5；欢迎下载精品学习资源2） 浮头式换热器固定管板式换热器结构图欢迎下载精品学习资源浮头式换热器的典型结构如下图所示；两端管板中只有一端与壳体固定， 另一端可相对壳体自由移动，称浮头；浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组欢迎下载精品学习资源成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出；管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力 6；浮头换热器的特点是管间与管内清洗便利，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗大，且浮头端小盖在操作中无法检验，制造时对密封要求较高；适用于壳体与管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合；欢迎下载精品学习资源3） U形管换热器浮头式换热器结构图欢迎下载精品学习资源U 形管式换热器的典型结构如下图所示；这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U 形管组成，管的两端固定在同一根管板上管子可自由伸伸缩；当壳体与 U 形换热管有温差时，不会产生热应力 7；U 形管换热器结构图由于弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利，当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的 U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而且坏一根 U形管相当于坏两根管，报废率较高；U形管结构比较简洁、价格廉价、承压才能强、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需清洗、又不相宜采纳浮头式和固定管板式的场合；特殊适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料；4） 填料函式换热器填料函式换热器的典型结构如下图所示；这种换热器的结构特点与浮头式换热器相类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采纳填料函式密封结构；由于采纳填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可自由伸缩，壳壁与管壁不会产生热变形差，从而防止可热应力；其结构较浮头式换热器简洁，加工制造便利，节约材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出8你，管内，管间都能清洗，修理便利；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1.2.2 管壳式换热器结构填料函式换热器结构图欢迎下载精品学习资源管壳式换热器的主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，仍应包括膨胀节；管壳式换热器的结构应当保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同时仍要承担肯定温度和压力的才能9；1>管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同时将管程和壳程分隔，防止冷热流体相混合；当介质无腐蚀或有稍微腐蚀时，一般采纳碳素钢、低合金钢板或其锻件制造；2>管子与管板的连接：管子与管板的连接必需坚固，不泄漏；既要满意其密封性能，又要有足够的抗拉强度；其连接形式主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合等 10；3>管箱：其作用是把管道中来的流体匀称分布到各换热管中，将换热管内流体聚集在一起送出换热器 11 ；4>折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组壳间流道，使流体以适当的流速冲刷管束，提高传热系数，改善传热成效，以达到肯定的传热强度；常用的折流板有弓形和圆环形两种，弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形 12；5>拉杆和定距管：折流板的安装一般是用拉杆和定距管组合并与管板固在一起；拉杆与管板连接的一端可用焊接或螺纹连接，另一端也用焊接或螺纹固定；一般拉杆的直径不得小于10mm、数量不得小于 4 根13；6管板与壳体的连接：其连接型式可分为不行拆式和可拆式；1.3 换热器相关技术讨论内容及进展动向随着换热器广泛应用于各行业，产生了很多新型的换热器，这使得换热器相关技术也得到不断提高，传热理论不断完善，换热器讨论、设计、技术、制造等技术不断进展，换热技术的进展同时又促进了各种新型高效换热器的不断进展14；目前各国为提高这类换热器性能进行的讨论主要是强化传热，强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现；目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采纳转变传热元件本身的表面外形及其表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内插物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管的内外表面轧制成各种不同的表面外形，使管内外流体同时产生湍流并达到同时扩大管内外有效传热面积的目的，提高传热管的传热性能；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，欢迎下载精品学习资源从而提高总传热系数并可增加其抗污垢才能；转变管束支撑形式以获得良好的流淌分布，充分利用传热面积等；换热器相关技术的进展主要表现在以下几发面：防腐技术，大型化与小型化并重，强化技术，抗振技术，防结垢技术，制造技术，讨论手段；随着工业中经济效益与社会环境爱护的要求，制造水平的不断提高，新能源的逐步开发，讨论手段的日益进展，各种新思路的与新结构的涌现，换热器将朝着更高效、经济、环保的方向进展15；1.4 本课题的讨论内容及意义本课题主要讨论的是固定管板式换热器，查阅换热器相关标准，分析固定管板式各部分性能影响，并进行了换热器的热工运算、结构运算和强度运算16 ；换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器；它仍广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门；本文的讨论结果对指导换热器的规模化生产，扩大其应用领域，以在广泛范畴内逐步取代进口同类材料，降低使用成本具有重要意义；近年来，随着制造技术的进步，强化换热元件的开发，使得新型高效换热器的讨论有了较大的进展，依据不同的工艺条件与工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，也取得了较大的经济效益；故我们在挑选换热设备时肯定要依据不同的工艺、工况要求挑选；换热器的作用可以是以热量交换为目的；在即定的流体之间，在肯定时间内交换肯定数量的热量；也可以是以回收热量为目的，用于余热利用；也可以是以保证安全为目的，即防止温度上升而引起压力上升造成某些设备被破坏 17 ；欢迎下载精品学习资源其次章固定管板式式换热器的结构设计本章节主要对固定管板式换热器进行热工设计的运算，它的设计程序或步骤随着设计任务数和原始数据的不同而不同，要尽可能的使已知数据和要设计运算的工程顺次编排，但由于很多工程之间相互关联，无法排定次序，故往往先依据体会选定一个数据使运算进行下去，通过运算得到结果后再与初始假定的数据进行比较，知道达到规定的偏差要求，试算才告终止；一般换热器的设计程序如下：<1）依据生产任务和有关要求确定设计方案；<2）确定换热器类型和主要结构；<3）依据换热量要求，运算换热面积，确定换热管与壳体尺寸；<4）核算换热器的传热才能及流淌阻力；<5）确定换热器的工艺结构，形成工艺简图；2.1 设计参数换热器的设计参数如表 2.1 所示；表2.1 设计参数Tab. 2.1 Design ParametersT 介质循环水氯乙烷工作温度 <进出口） /25/ 50130/55工作压力 <绝压）0.71.5流量 <Kg/s ）自己确定，可取 <530 ）之间一值2.2 换热器热工设计由于氯乙烷是有毒介质，循环水是较为干净介质，所以挑选氯乙烷走管程而循环水走壳程较为合理；2.2.1 管程流体氯乙烷的定性温度与物性参数1>氯乙烷的的定性温度： Tm=T1+T2>/2=92.5 挑选氯乙烷的质量流量： wh=5 /2>定性温度与物性参数的挑选与运算3依据化学化工物性数据手册有机卷查得： 氯乙烷在 92.5 下，其液体密度h=758 /m氯乙烷在 362.5K 下，其粘度h=1.2610-5 Pa ·s<P125）0氯乙烷在 92.5 下，其比热容 Cph=8.006932 KJ/kg· C>P167>氯乙烷在 92.5 下，其热导率h=0.09079 W/m· 0C>P176>依据公式 Prh =Cph· h /h得：普朗特数 Prh =8.0069321.25610-5/0.09079=0.00113>物料与热量衡算负荷 Q=wh ·Cph T 1-T 2> 换热效率一般取=0.98>=58.006932750.98=29404>确定换热器流程形式，运算换热器的有效平均温度差t m；管壳式换热器主要有逆流式、并流式、错流式几种；在逆流式换热器中两种流体以相反方向流淌从热力学角度考虑这种优于其它任何一种，传热效率较高，因此挑选逆欢迎下载精品学习资源流的方式进行换热；00逆流时：热流体温度 T 130C55 C00冷流体温度 t 25C50 C00两端温度差 t 105C5 C0000逆流对数平均温差： t mr=<t 1- t 2）/ lnt 1/ t 2>欢迎下载精品学习资源=105C -5C>/ ln105C /5 C>欢迎下载精品学习资源=32.80 C流程形式： 1 流程 2 管程参数： R=T1-T 2 >/t 1-t 2>=75/25=3 P=t1 -t 2>/T 1-T 2>=25/75=0.33查过程装备成套技术设计指南得：=10有效平均温度 t m=· t mr=32.8 C5>出算传热面积20依据过程装备成套技术设计指南初选传热系数K0=300 W/m · C>32传热面积 A0=Q/K0t m=2940 10 /30032.8=321.44m6>换热结构设计挑选换热管材料：挑选材质为20 钢，换热管长为 9m, 25×2.5 的无缝钢管，管程压降的结垢修正系数Fi =1.4, 换热管内外径分别为：di =20 ,d=25；换热管管数 n= A0 /dL=321.44/3.140.0259=454.7 根依据化工设备机械基础书中，查表7-3 ，确定其管束为 517 根，其正六角形对角线上的管子数 b=25 根依据流体流速范畴选定管程数为Nt =2按接管内流速 <3m/s 合理选取管程进出口接管尺寸 <外径×壁厚）： djt ×sjt = 100×4换热管排列方式：挑选正三角形排列方式查表 7-4 得换热管中心距： a=32 管束中心排管束： nc=1.1+6=32 根换热器壳体内径的确定： Di =a<b-1） +2L式中： L- 最外层管子中心到壳壁边缘的距离，取L=2d0=2× 25=50可得： Di =0.032 ×<25-1 ）+2× 0.05=868 取壳体直径 Di =1000 换热器长径比 L/ D i =9000/1000=9, 在卧式换热器长径比 6 10 范畴内，所以挑选的换热器符合要求；折流板的形式：挑选单弓形折流板按 GB151-1999查得折流板外径 Db=0.94m折流板缺口弦高 h=0.20Di =0.2m/s 折流板间距 B=0.2-1> D i =0.5m 折流板数 Nb=L/B-1=9/0.5-1=1702.2.2 壳循环水温度与物性参数1>循环水的定性温度： t m=<t 1 +t 2） /2=37.5 C 2>定性温度与物性参数的挑选与运算c依据化学化工物性数据手册无卷查得：欢迎下载精品学习资源循环水在 37.50 C下：其密度=973.7 /m3欢迎下载精品学习资源-2其粘度c=6.56 ×10Pa· s0其比热容 Cpc=4.178 KJ/kg· C>0其热导率c=0.623 W/m · C>-2依据公式 Prh =Cpcc /c得：普朗特数 Prc =4.178 ×6.56 ×10 /0.623=0.0043依据公式： Q= wcCpct 1 -t 2>得：wc=Q/ Cpct 1-t 2>=2940/4.178 ×50-25>=15.9kg/s222.2.3 管程的传热与压降管程流速： uh=wh/nhdi/4>=5/8 ×517×0.02> × /4 · Nt =0.08m/s管程雷诺数： Re=di · uh· h/h=0.02 × 0.0 × 8758/1.2610-5=970240-5假定换热管壁温 t =70 C，在其温度下的粘度w=1.12 ×10 Pa·s0.8n管程流体给热系数 ai =0.032h/d i >RePrh流体被加热取 n=0.4>=0.032×0.09079/0.02>×97024×0.0011 0.4=662.2管程进出口流速：uNt=依据过程装备成套技术设计指南图4-3 查得管程摩擦因子 f i =0.005管内摩擦压降 :欢迎下载精品学习资源回弯压降：进出口局部压降：2.2.4 壳程的传热与压降壳程当量直径：PaPa管程压降：Pa管程最大答应压降：=35000Pa校核管程压降：由于，所以管程压力合理；欢迎下载精品学习资源横过管束的流通截面积：欢迎下载精品学习资源壳程流体流速：壳程雷诺数：壳程流体给热系数：折流板圆缺部分的换热管数按圆弧比计入nw=20，依据过程装备成套技术设计指南，查得： h/Di =0.2/1=0.2时的 值为 0.112折流板圆缺部分流通面积：折流板圆缺区流体流速：圆缺区平均流速： 壳程出口流速：依据过程装备成套技术设计指南，查4-4 图得：壳程摩擦f 0 =0.14折流板间错流管束压降：圆缺部分压降：Pa进出口局部压降：Pa壳程压降：Pa依据 过 程 装 备 成 套技 术 设 计 指 南 ， 查 得 ： 壳 程 最 大 允 许 压降:=35000Pa校核壳程压降：由于，所以管程压力合理；欢迎下载精品学习资源2.2.5 总传热系数依据过程装备成套技术设计指南表4-5污垢热阻的参数查得：管内污垢-520-52020热阻 r di =17.2 ×10W/m · C>，管内污垢热阻 r do=17.2 ×10m · C/W,欢迎下载精品学习资源查得换热管材料导热系数w=51.8 m管壁热阻 :· C/W欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2=m · 总传热系数：0C/W欢迎下载精品学习资源所以可求得总传热系数K=315.66,在<1.1 1.2 ）K0 范畴之内，初选传热系数K0符合要求；第三章固定管板式式换热器的强度运算本章节主要对固定管板式换热器进行机械设计的运算，其机械设计内容及步骤如下：<1）壳体直径的确定和壳体厚度运算；<2）换热器封头、管箱的挑选，压力容器法兰的挑选；<3）管板尺寸的确定；<4）折流板的挑选与运算；<5）管子拉脱力的运算；此外，仍考虑接管、接管法兰的挑选及开孔补强等；3.1 换热器主要零部件的强度运算3.1.1 换热器壳体壁厚运算 1>挑选钢材：依据已知条件，管程走有毒介质，壳程走清洁介质，应选定Q235R钢材作为壳体材料；2> 确 定各 设计参 数： 依据 化 工设 备 表 2-5 查得， 取 设计 温度t=1500C；按表 2-8 ， Q345R在 t=1500C 时的许用应力 t=170MP；按表 2- 10，面对接焊采纳双，局部无损探伤，焊接接头系数 =0.85 ；按表 2-11, 钢板厚度负偏差 C1=0.8 <假设其钢板名义厚度为 6-10 ），取腐蚀裕量 C2=1，厚度附加量 C= C1+ C2=1.8 ；由 P 起=<1.05-1.1 ）Pw, Pw=1.5MP,可得： P起=1.1 × 1.5=1.65MP=P=Pc3>运算壁厚：=欢迎下载精品学习资源有效厚度按钢板厚度规格向上圆整后，取壳体名义厚度为8mm此,范畴，故得3.1.2 换热器封头的壁厚运算值在初始假设厚度欢迎下载精品学习资源由于 Di /2h i =2 时，椭圆形封头的应力分布较好，且封头的壁厚与相连的筒体厚度大致相等，便于焊接，经济，合理，所以挑选标准椭圆形封头，其外形 系数 K=1.0；由公式得：有效壁厚 :按钢板厚度规格向上圆整后取得名义厚度依据 JB/T4737-2002标准， 标准椭 圆形封头为 DN1000× 8, 曲面高度欢迎下载精品学习资源h1=250mm直,边高度 h2=25mm如,图 1-1 所示，材料选用 20R钢；椭圆形封头直边高度h 的选用欢迎下载精品学习资源封头材料碳素钢、一般低合金钢、复合钢板不锈钢、耐酸钢封头厚度481018203 9101820直边高度 h254050254050欢迎下载精品学习资源3.1.3 压力试验及其强度校核图 1-1标准椭圆形封头结构欢迎下载精品学习资源依据公式确定水压试验压力：再依据公式校核壳体强度：钢板在试验压力下的屈服极限MPa可运算出：欢迎下载精品学习资源由于, 所以液压试验时壳体强度满意要求；3.1.4 换热器压力容器法兰的挑选与运算1> 由壳体的设计压力 P=1.65MPa,依据设计压力公称压力的原就 ,就进确定法兰公称压力为 1.7MP,为保证安全，所以就进提高一个公称压力等级，暂定法兰公称压力为 2.5MPa；2> 依据容器法兰公称直径等于其相连的壳体内径，可得法兰的公称直径DN=1000mm同, 时由设计温度 t=1500C 和以上的初定的公称压PN=2.5MPa, 依据化工设备查 4-1 表确定选取长颈对焊法兰；3> 依据介质特性及壳体材料确定法兰材料为Q345R，并依据 t=1500C 和PN=2.5MP根, 据过程装备成套技术设计指南表2-8 ，查得其最大答应工作压力为 2.5MP；4> 由于 2.5MP >1.65MP 即法兰最大答应工作压力大于设计压力，所以选择公称直径 DN=1000m，m公称压力 PN=2.5MP材, 料为 Q345R的长颈对焊法兰；5> 由于工作介质有毒，所以挑选凹凸密封面，依据化工设备4-9表确定垫片为石棉橡胶板，螺柱材料为40MnB,螺柱材料为 45 号钢；如图 2-2 所示：图 3-2容器法兰 <图面形式） 6>压力容器法兰标记为：法兰 -FM1000-2.5 JB/T 4703-20003.1.5 挑选换热器支座并核算承载才能卧式换热器选用鞍式支座 <JB/T4712-1992 ）依据壳体公称直径 DN=1000选用 A 型<轻型）带加强垫板的鞍座一对 <其中 F 型和 S 型各一个），支座高度H=200m，m 标记为：JB/T4712-1992 鞍座 A1000-F JB/T4712-1992 鞍座 A1000-S壳体总重包括筒体内的料重、水压试验的水重、筒体、封头、换热管重量和附件的重量；依据化工设备概论课程设计指导书查附录1, 可查得：公称直径的TDN=1000mm的筒体每立方 M的容积 V=0.785m3；查附录 2，可查得：公称直径为31000mm的椭圆形封头的容积 Vf =0.163 m ；3由上换热器的容积为： V=VT+Vf =0.785 ×8.578+0.163 ×2=6.9985 m水压试验是筒体内的水重 W1=1000 欢迎下载精品学习资源查附录 1，可查得：公称直径 DN=1000mm壁, 厚 =8mm的筒体每立方长的重量为 199 ；查附录 3, 可查得：封头的重量为 74.1 ；可算出壳体重量为： W2=199×8.5+74.1 × 2=1839.7 由附表 10，可查得：人孔的重量为 210 ，估量其他附件的重量为 800，故总计附件的重量为 W3=1010 ；换热器的总重量W 总=WI +W2+W3 =1000+1839.7+1010=3909.7 , 其总重 Q 为390.97KN；依据 化工设 备 机械基 础 由表 13-4 ， 可 查得 ： 鞍 座的 答应 载荷=307KN>Q/2,所以鞍座的承载才能足够；综上所诉所挑选的鞍座的标记为：JB/T 4712-1992, 鞍座 BV1000-F,h=200mm,=6mm表 3-3鞍座结构尺寸欢迎下载精品学习资源公允鞍称许直载座径荷高DNQ/K度100N307207617181714188278560g5700002000050h螺 鞍底板腹筋板垫板栓 座板间 质距 量/K欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.1.6 管板的挑选与尺寸运算图 3-3鞍式支座主视结构欢迎下载精品学习资源换热器管板的运算非常复杂，一般均采纳运算机运算；为了运算便利，也可由工具书查得选用管板尺寸；由壳程工作压力为0.7, 可算管程的设计压力Ps=1.1Pw=1.65MPa取 管板的公称压力为 2.5MPa>的碳钢管板；依据固定管板式换热器的结构设计表1-6-9 ，可查得：在公称直径DN=1000mm壳, 程公称压力 Ps=1.0MPa=Pt下的管板尺寸如下表所示：表 3-4管板尺寸欢迎下载精品学习资源Ps MPaPt MPaDNDD1D2D3D4D5d2规 数 bfb备格 量注欢迎下载精品学习资源2.52.5100011951140109810001085100030M27 365670欢迎下载精品学习资源图 3-4固定管板结构简图3.1.7膨胀节的选用与运算固定管板式换热器在换热过程中，管束与壳体有肯定的温差存在，而管板、管束与壳体是刚性连接在一起，当温差达到某一个温度直时，由于过大的温差应力往往会引起壳体的破坏和管束的弯曲，需设置补偿装置，如膨胀节；膨胀节是安装在固定管板式换热器上的挠性构件，对管束与壳体间的变形差进行补偿，以此来排除壳体与管束间因温差而引起的温差应力；膨胀节的型式较多，通常有波形膨胀节、平板膨胀节、形膨胀节等；而在生产实践中，应用最多的，最普遍的是波形膨胀节；由于管束与壳体温差大于50，产生的温差应力过大应设置膨胀节，排除温差应力；表 3-7 ZX形波形膨胀节尺寸公称压力 PN=2.5Mpa材料1000DN+2mS=1 60n4R+2mS>+ 0.785> =200914.25304L4=738970.700Gr19Ni14Mo2层数m单层厚度S/mm单波最大位移量 e1/mm单波轴向刚度 K1 /N/mm>单波重量 G/Kg14.52.175998.612.5公称圆波弧直边直波根外径高半长膨胀节长度平均截面积径DN/D0/mmh/mm径R/m度L4/L/mmA/cm2mmmmm欢迎下载精品学习资源图 3-5波形膨胀节结构图3.1.8 折流板的设计与运算折流板设计为弓形， h=3/4 × 1000=750mm折, 流板间距取 400mm；依据化工设备机械设计基础表 7-6 查得：折流板最小厚度为 6mm；由表 7-8 查得：折流板外径为 995.5mm,折流板开口直径依据钢制换热器设计规定可查得25.8mm,最大正偏差为 0.4mm,负偏差为 0，材料为 Q235A,如图 3-5 所示：图 3-5折流板欢迎下载精品学习资源依据化工设备机械设计基础查表16-15 得：折流板的最小厚度为 8mm3.1.9 接管的挑选与运算1> 管程接管的挑选与运算：依据其设计压力为1.65MPa,材料为 20号钢，设计温度为 150下的许用应力为 130 MPa，可运算得：依据过程装备成套技术设计指南表9-8 应选用 Shc.20 系列的管子由于接管内流速 <3m/s，可选用公称直径 DN100,壁厚为 4mm的管子；依据固定管板式换热器的结构设计表1-6-6查得管子的外伸长度为150mm2>壳程接管的挑选与运算：依据其设计压力为0.77 MPa，材料为 20 号钢,设计温度为 70下的许用应力为 130 MPa，就可运算得：依据过程装备成套技术设计指南表9-8 应选用 Shc.10 系列的管子，由于接管内流速 <3m/s，可选用公称直径 DN125,壁厚为 4.5mm的管子；依据固定管板式换热器的结构设计表1-6-6查得管子的外伸长度为200mm；3.1.10 接管法兰的挑选与运算1、管程接管法兰的挑选与运算：100×4 接管法兰 1>依据管法兰的公称直径就是与管法兰相连的接管公称尺寸确定100× 4接管法兰的公称直径 DN= 100mm； 2>依据介质特性，设计温度 t=150 和接管材料，选定接管法兰材料为20钢；3>依据管法兰的材质和 t=150 ，依据设计压力不得高于对应工作温度下无冲击工作压力的原就，依据化工设备机械基础查表10-29<D）最高无冲击工作压力得：管法兰的公称压力为2.5MPa； 4>依据 PN=2.5 MPa和 DN=100mm查化工设备表 4-6 确定法兰类型为带颈平焊突面密封面；查表 4-14 确定垫片为石棉橡胶板垫片，由表4-15 和表 4- 16，螺栓为 A2-50、螺母为 I 型六角螺母； 5>PN=1.0 MPa 和 DN=120mm查, 标准 HG20593-1997,确定法兰的结构尺寸；管法兰标记： HG20593-1997 法兰 PL120-1.0 RF 202、壳程接管法兰的挑选与运算：125× 4.5 接管法兰 1>依据管法兰的公称直径就是与管法兰相连接的接管公称尺寸确定125×4.5 接管法兰的公称直径 DN=120m；m 2>依据介质特性，设计温度t=70 和接管材料，选定接管法兰材料为20钢；3> 依据管法兰的材质和t=70 ，依据设计压力不得高于对应工作温度下无冲击工作压力的原就，依据化工设备机械基础查表10-29<C）最高无冲击工作压力得：管法兰的公称压力为1.0MPa； 4>依据 PN=1.0MPa和 DN=120mm查化工设备表 4-6 确定法兰类型为板式平焊突面密封面；查表 4-14 确定垫片为石棉橡胶板垫片，由表4-15 和表 4-欢迎下载精品学习资源16，螺栓为 A2-50、螺母为 I 型六角螺母；5>PN=1.0 MPa 和 DN=120mm查, 标准 HG20593-1997,确定法兰的结构尺寸；管法兰标记： HG20593-1997 法兰 PL120-1.0 RF 203.1.11 管箱的挑选与运算1、管箱接管位置的最小尺寸：<C 4S,S 为壳体壁厚）欢迎下载精品学习资源2、壳程接管位置的最小尺寸：图 3-6管程接管位置<C 4S,S 为壳体壁厚）欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源图 3-7壳程接管位置3、依据管程接管到管板的位置最小尺寸为152mm可,3.1.12 拉杆和定距管的选用确定管箱的长度 450mm；欢迎下载精品学习资源拉杆的结构形式有两种，换热管大于或等于 19mm的管束，采纳图 3-5<a） 所示的拉杆定距杆结构，换热器外径小于等于 14mm的管束，采纳图 3-5<b）所示的点焊结构，当管板较薄时，也可采纳其他的结构形式；欢迎下载精品学习资源图 3-5<a ） 拉杆定距管结构图 3-5b>电焊结构折流杆换热器结构较紧凑，折流外圈，内径差值小，在选用GB 151-1999管壳式换热器所给定的拉杆总截面积的前提下，转变拉杆直径和数量，通常的做法是采纳较多的拉杆数量和较小的直径，但直径不得小于10mm，数量不得小于 4 根；依据化工设备机械设计基础查表16-17 得：拉杆的数量为 6 根；拉杆应尽量匀称布置在管束的外边缘，对大直径的换热器，在布管区或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3 各支承点；依据折流板的间距为 600mm壳, 体长度为8.578m, 从而可初步确定折流板的块数为 14 个，可运算处拉杆长度为 7800mm；拉杆的连接尺寸按图 3-9 和表 3-8 确定，拉杆长度按需要而定；图 3-9拉杆连接尺寸结构表 3-8拉杆的连接尺寸拉杆直径 d 16拉杆螺纹公称直径16dnLa 20Lb60b 2.03.2 换热器各部件的连接方式3.2.1 管板与壳体的连接欢迎下载精品学习资源壳体与管板的连接采纳焊接形式，随壳体直径、承担的压力及流体的物性变化，所选用的焊接方法也有所不同；延长部分兼作法兰连接时，由于壳体壁厚mm12mm，壳程设计压力 P=0.77MPa1 MPa 且壳程介质为非易燃、非易爆、非挥发性、无毒性，其连接形式如3-7 图所示：图 3-10管板与壳体的连接3.2.2 管子与管板的连接管子与管板的连接，在工程生产中主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合等几种形式；强度焊接目前是换热管与管板连接应用较为广泛的一种形式；焊接结构强度高，抗拉脱力强，当焊接部分由泄露时，可补焊，如需要更换换热管，可采纳专用刀具拆卸，比胀接便利；其一般焊接结构如 3-8 图所示：图 3-11强度焊结构形式