换热器的设计说明书.pdf

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1、齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目换热器的设计换热器的设计1 1。1 1 换热器概述换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同,换热设备又有各种各样的形式和结构。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有：热负荷及流量大小;流体的性质；温度、压力及允许压降的范围;对清洗、维修的要求;设备结构、材料、尺寸、重

2、量；价格、使用安全性和寿命；按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。其中,管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。管型换热器主要有以下几种形式：(1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式,这种换热器的特点是结构简单，制造成本低.但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力.（2）浮头式换热器:两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端.另一端管板不与壳体连接而可相对滑动,称为浮头端。因此，管

3、束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可.适用于冷热流体温差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。（3)U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管程1西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目不易清洗,且每根管流程不同，不均匀。表表1 11 1换热器特点一览表换热器特点一览表分类名称特性刚性结构用于管壳温差较小的情况(一般50C)，管间不固定管板式带膨胀节:有一定的温度补偿能力,壳程只能承受较低的压力管壳式U型管管式填料函式外填料函：管间容易泄露，不易处理易挥发、易爆易燃及压力较高场合釜式双套套管式套管式板能清洗浮头式管内外均能承受高压，壳

4、层易清洗，管壳两物料温差120；内垫片易渗漏制造、安装方便，造价较低，管程耐压高;但结构不紧凑、管子不易更换和不易机械清洗内填料函：密封性能差，只能用于压差较小场合式壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离管式结构比较复杂,主要用于高温高压场合或固定床反应器中能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器及预热器板式拆洗方便,传热面能调整，主要用于粘性加大的液体间换热2西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目式螺旋板板制造简单，紧凑,可用于带颗粒物料，温位利用好；不易检修制造简单、紧凑、成本低、易清洗，使用压力不大于1。2Mpa，使用温度不大于150板数类似管束,可抽出清洗检查，

5、压力不能太高盘式回旋式蓄热式固定格室式非紧凑式表面扩展式在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强,处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管壳式换热器被使用最多。工业中使用的换热器超过90%都是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用最为广泛的一种换热器。结合上述优点和本工艺的特点，本工艺的换热器主要选用管壳式换热器。管翅式高效而紧凑，换热面积大，传热效果好适用于高温及腐蚀性气体场合鼓式紧凑式用于空气预热器等传热效率高，用于高温烟气冷却等伞板式板壳式适用于低温到高温的各种条件板翅式紧凑、效率高。可多股物流同时换热,使用温度不大于150，主要

6、用于粘性加大的液体间换热1 1。2 2 管壳式换热器的选用管壳式换热器的选用3西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目1 1。2.12.1 结构参数的确定结构参数的确定管径管径越小换热器越紧凑、便宜，但压力降会增加.为了满足允许的压降,一般选用19mm的管子；对于物流流量较大的，采用25mm 以上的管子。管长无相变传热时，管子长则换热系数增加,对于相同的换热面积,管子长则管程数减小，使得压力降减小，每平方米传热面积比降低。我国生产的标准钢管长度为6m，故系列标准中管长有1。5 m，2 m，3 m,6 m和9 m五种。因此，一般管长取4-6m，对大面积,无相变换热器管长可取至89

7、m。管子配布换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角正方形。正三角形排列形式最为普遍,由于管距都相等,可以在同样的管板面积上排列最多的管数.但因管外不易清洗，其适用场合受到限制，主要适用于壳程介质污垢少,且不需要进行机械清洗的场合.而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条直线通道,便于管外机械清洗。管心距管心距小设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。故一般选用范围为 1.251。5d（d为管外径)。表表1-21-2换热管管心距换热管管心距换热管外径/mm换热管中心距/mm分程隔板槽两侧相邻管中心距/mm管程数管程数增加，管内流速增加，传

8、热系数增加。管程数一般有1、2、4、6、8、10、12等七种。但管程数不能分得太多,以免压力降过大，且隔板要占用相当大的布管面积。折流板4192538253244324052384860西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，提高流速，从而增加流体流动的湍流程度，获得较好的传热效果。折流板型式可分为圆缺形(弓形)折流板、盘环形折流板、孔式折流板和折流圈。表表1-31-3折流板间距常用数值折流板间距常用数值管长(mm）3000450060001500600060007500，900060007500，900060009000450

9、600750300450600750100200150200200300450600750300450600-300450600折流板间距(mm）1.31.3 换热器详细设计换热器详细设计本工艺共有41台换热设备（换热器、再沸器、冷凝器、预热器）,这里我们以浮头式换热器（E0602）详细设计为例.热物流经该换热器换热温度降至目标温度，冷却物流为循环冷却水。由Aspen软件得到冷热工艺物流数据:表表1 14 4工艺操作参数工艺操作参数参数操作参数壳程介质管程甲苯回收塔塔底去一级结晶循环冷却水5西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目质量流量（Kg/h）入口温度（）出口温度（）入口

10、压力（bar)出口压力(bar）343740。020。0030。003.002。8784194。9138。0034。002。872。7413初步选择换热器的形式后，根据任务要求利用Aspen Exchanger DesignRating V7。2进行模拟计算,模拟出来的换热器工艺参数如图1-1所示：图图1 11 1换热器工艺参数换热器工艺参数结构设计利用Aspen Exchanger DesignRating V7。2软件也可以对换热器进行结构设计，模拟出来的结果如下：换热管设计图图 1 12 2 换热管基本参数换热管基本参数图图 1 13 3 换热管排列方式换热管排列方式换热管为平滑管,外径

11、19mm，壁厚为2mm，管间距为25mm，管长5850mm。换热管根数514根.管子排列方式为正三角形排列.折流板和管口设计折流板的设置主要是为了提高壳程的流速，增加扰动，改善传热。这里选择单弓形折流板,并且圆缺方向的高度为壳体公称直径的0.150.45,折流板间距一般不小于圆筒内径的1/5。折流板的数目及厚度等基本参数见图14 所示图图1-41-4 折流板基本参数折流板基本参数折流板数目为6，折流板型式为单弓形,切割率为39.15。折流板朝向为水平，与进出口间隔（第一块与进口或最后一块与出口端面的距离）为 466。48mm,两块板间隔为525。00mm。图图1-51-5 管口基本参数管口基本

12、参数管程进、出口管口各有一个.其中，管程进口管口外径为168。28mm，内径154.05mm；管程出口管口外径168.28mm，内径154。05mm。壳程进、出口管口亦各有一个，壳程进口管口外径为323。85mm，内径304。8mm;壳程出口管口外径6西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目273.05mm,内径254.51mm。管束图图1 16 6 管束基本参数管束基本参数如图为管束信息，主要对管束布置、布置限定、定位杆拉杆和管束布置图进行详细设置。图图 1-7 1-7 换热器结构尺寸换热器结构尺寸根据JB/T4715-1992固定管板式换热器形式与基本参数和GB151-19

13、99管壳式换热器对模拟的数据进行圆整，并考虑到热损失等，换热面积有余量,选定换热器的基本参数如下:表表1-51-5换热器基本参数换热器基本参数项目公称直径/mm管子规格/mm排列方式管中心距/mm管长/mm公称压力/MPa换热面积/管程数壳程数折流板间距/mm折流板数折流板形式换热器的机械设计及校核选材由于热流体和冷却水温度都不是太高,冷、热流体腐蚀性不大，故壳体材料选用Q235-B,管子材料选用Q235-B无缝钢管。管板的选择7参数800192正三角形2545000。6189.8416006单弓形西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目管板用来固定换热管并起着分隔管程和壳程的

14、作用,根据选定的换热器公称直径及操作压力查表可得管板数据，这里选用其默认的管板类型为标准单管板。表表1 16 6管板结构数据管板结构数据DN800D930D1890D2855D3797D4842D5800d223bf38b48管子与管板的连接因为操作压力小于4Mpa,且温度低于300，所以管子与管板的连接采用胀接。管板与壳体的连接管板与壳体的连接采用焊接，该结构在管板上开槽，壳体嵌入后焊接。壳体对中容易，适用于壳体压力不太高的场合。换热器的校核表表 1 17 7 固定管板式换热器设计计算固定管板式换热器设计计算浮头式换热器筒体设计计算计算单位全国化工设备设计技术中心站设计计算条件壳程设计压力设

15、计温度壳程圆筒内径材料名称计算内容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖）校核计算后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头（平盖)校核计算管板校核计算8管程0.465MPamm设计压力设计温度管箱圆筒内径材料名称0.4170800.00Q235-BMPamm800。00Q235B西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目表表 1-8 1-8 前端管箱筒体计算前端管箱筒体计算前端管箱筒体计算结果计算条件计算压力Pc设计温度 t内径Di材料试验温度许用应力 设计温度许用应力试验温度下屈服点 s钢板负偏差C1腐蚀裕量C2焊接接头系数0。40170。00800.00MPa Cmm

16、计算单位全国化工设备设计技术中心站筒体简图Q235-B (板材）113.00109.80235。000.803.000.85厚度及重量计算MPaMPaMPammmm计算厚度有效厚度名义厚度重量=1.72e=nC1 C2=8.20n=12.00100.44压力试验时应力校核mmmmmmKg压力试验类型试验压力值压力试验允许通过的应力水平 T试验压力下圆筒的应力液压试验PT=1.25P=0。5000 (或由用户输入）T 0.90 s=211。50MPaMPaT=28。99MPa9西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目校核条件校核结果TT合格合格压力及应力计算最大允许工作压力设计温

17、度下计算应力t校核条件结论Pw=1.89385t=19。7193。33tt合格合格表表 1-9 1-9 前端管箱封头计算前端管箱封头计算前端管箱封头计算结果计算条件计算压力Pc设计温度 t内径Di曲面高度hi材料试验温度许用应力 设计温度许用应力钢板负偏差C1腐蚀裕量C2焊接接头系数tMPaMPaMPa计算单位全国化工设备设计技术中心站椭圆封头简图0.40170.00800。00200.00MPa CmmmmQ235-B (板材)113.00109.800。803.000。85厚度及重量计算MPaMPammmm10西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目形状系数计算厚度有效厚度

18、最小厚度名义厚度结论重量K=1。0000=1.72e=nC1-C2=8.20min=1。20n=12。00满足最小厚度要求77.54压力计算Kgmmmmmmmm最大允许工作压力结论Pw=1.90351合格合格表表 1 11010 后端管箱筒体计算后端管箱筒体计算MPa后端管箱筒体计算结果计算条件计算压力Pc设计温度 t内径Di材料试验温度许用应力 设计温度许用应力试验温度下屈服点 s钢板负偏差C1腐蚀裕量C2焊接接头系数0。4065.00计算单位全国化工设备设计技术中心站筒体简图MPa Cmm900.00Q235B (板材）113.00113.00235.000.803.000.85厚度及重量

19、计算MPaMPaMPammmm11西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目计算厚度有效厚度名义厚度重量=1。88e=n-C1 C2=8。20n=12.0087.44压力试验时应力校核压力试验类型试验压力值压力试验允许通过的应力水平 T试验压力下圆筒的应力校核条件校核结果T=32.58TT合格合格压力及应力计算最大允许工作压力设计温度下计算应力t校核条件结论Pw=1.73444t=22.1596。05tt合格合格表表 1 11111 后端管箱封头计算后端管箱封头计算后端管箱封头计算结果计算条件计算压力Pc设计温度 tmmmmmmKg液压试验PT=1.25P=0。5000（或由用户

20、输入）T 0.90 s=211.50MPaMPaMPaMPaMPaMPa计算单位全国化工设备设计技术中心站椭圆封头简图0.4065。0012MPa C西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目内径Di曲面高度hi材料试验温度许用应力 设计温度许用应力钢板负偏差C1腐蚀裕量C2焊接接头系数t900.00200.00mmmmQ235-B (板材）113。00113.000.803.000。85厚度及重量计算MPaMPammmm形状系数计算厚度有效厚度最小厚度名义厚度结论重量K=1.1771=2。21e=n-C1-C2=8。20min=2.70n=12.00满足最小厚度要求91。59压

21、力计算Kgmmmmmmmm最大允许工作压力结论Pw=1。48120合格合格表表 1 11212 筒体计算筒体计算MPa浮头式换热器筒体计算结果计算条件计算单位全国化工设备设计技术中心站筒体简图13西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目计算压力Pc设计温度 t内径Di材料试验温度许用应力 设计温度许用应力试验温度下屈服点 s钢板负偏差C1腐蚀裕量C2焊接接头系数0.4065.00800.00MPa CmmQ235-B（板材）113。00113。00235。000。803.000.85厚度及重量计算MPaMPaMPammmm计算厚度有效厚度名义厚度重量=1.67e=n-C1 C2

22、=8。20n=12.001081.33压力试验时应力校核mmmmmmKg压力试验类型试验压力值压力试验允许通过的应力水平 T试验压力下圆筒的应力校核条件校核结果液压试验PT=1.25P=0.5000 (或由用户输入）T 0.90 s=211。50MPaMPaT=28。99TT合格合格压力及应力计算MPa14西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目最大允许工作压力设计温度下计算应力t校核条件结论Pw=1.94905t=19。7196。05tt合格合格表表1 11313 筒体法兰计算筒体法兰计算筒体法兰计算结果设 计 条 件设计压力 p计算压力pc设计温度t轴向外载荷F外力矩M壳体

23、法材料名称许用应力材料名称许ftf0。4000.40065.00.00。0MPaMPa CNN。mm计算单位全国化工设备设计技术中心站简图MPaMPaMPaQ235-B113。016Mn150.0150。040MnB196。0184.820。017。328MPaMPammmm个MPaMPaMPa兰应材料名称btb螺许应栓公称直径dB螺栓根径d 1数量nDi800.0Do950.0Db907.0D878。0D内855。015垫结构尺014。0西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目寸片mm外13.03。005.75Le21。5LA26.5h金属垫片1y(MPa)DG27。025.

24、5866。5材料类型N11。5m1a,1b压紧面形状bb06。4mmb=b0b0 6.4mm b=2.53b06。4mmDG=(D外+D内)/2b0 6.4mmDG=D外 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp所需螺栓总截面积Am实际使用螺栓总截面积Wa=bDGy=399140。8NWp=Fp+F=273443.8Am=max(Ap,Aa）=2036。4Ab=6577。2力矩计算Nmm2mm2AbFD=0。785pc操=200960.0NLD=LA+0。51=40。0mmMD=FDLD=8038400.0N。mmFG=Fp作=37547.2NLG=0.

25、5(DbDG）=20.2mmMG=FGLG=760330.4N.mmFT=FFDMpLT=0。5（LA+N1+LG）=36.9mmMT=FTLT=1283183.2N。mm=34798。2外压:Mp=FD(LD-LG)+FT（LTLG)；内压：Mp=MD+MG+MT16N。mm西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目Mp=10081914。0预紧W=844132.2MaNLG=20。2mmMa=WLG=17093678.0N。mmN.mm计算力矩Mo=Mp与Maft/f中大者Mo=17093678.0螺栓间距校核实际间距最小间距最大间距=90。5mmmmmm46.0 (查GB1

26、50-98表93)形状常数确定122。398。99由K查表95得整体法兰h/ho=0。1T=1.844查图93和图9-4查图9-5和图96K=Do/DI=1。214Y=11.389VI=0.423121.9Z=5。876FI=0.90090U=12.5150。00851松式法兰FL=0。00000整体法兰VL=0.00000松式法兰=0.00。00000查图97f=2.91134由1/o得=fe+1=/T=1.44剪应力校核预紧状态操作状态=0。76计算值0.00=613524.11.540.2=0。94结论许用值MPaMPa输入法兰厚度f=48。0 mm时，法兰应力校核计算值170。00应力

27、许用值结论西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目性质轴向=225。0 或90。38MPa=282.5(按整体法兰设计的任 意 式法兰，取）=150。0校核合格校核合格应力径向15。17应力切向16。45应力综合MPa校核合格校核合格MPa=150.0校核合格校核合格应力=53.42MPa=150.0校核合格校核合格校核合格校核合格法兰校核结果表表1 11414后端筒体法兰计算后端筒体法兰计算后端筒体法兰计算结果设 计 条 件设计压力 p计算压力pc设计温度t轴向外载荷F外力矩M壳体法许材料名称许用应力材料名称ftf材料名称btb0.4000。40065.00。00。0MPaM

28、Pa CNN.mm计算单位全国化工设备设计技术中心站简图Q235B113.016Mn150.0150。040MnB196.0184。8MPaMPa18MPaMPaMPa兰应螺许应西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目栓垫片公称直径dB螺栓根径d 1数量n结构尺寸mm20.017.328800。0mmmm个DiDo1050。0978。034。514。01a,1bDb1007。0D外Le21.5软垫片D内hmb950。030。0018。069.0LAN材料类型3.00y（MPa）52。46.69压紧面形状DG964.6b06。4mmb=b0b0 6。4mm b=2.53b06。4

29、mmDG=(D外+D内）/2b0 6.4mmDG=D外 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp所需螺栓总截面积Am实际使用螺栓总截面积AbWa=bDGy=1062926。5NWp=Fp+F=341001.5Am=max（Ap，Aa）=5423.1Ab=6577。2力矩计算Nmm2mm2FD=0.785pc操=200960。0NLD=LA+0。51=69.0mmMD=FDLD=13866240.0N。mmFG=Fp作=48659。0NLG=0.5(Db-DG）=21.2mmMG=FGLG=1031267。3N.mmFT=FFDMp=91209.9NLT=

30、0.5(LA+1+LG）=62.3mmMT=FTLT=5686650。0N。mm外压：Mp=FD（LDLG）+FT（LT-LG);内压:Mp=MD+MG+MTMpN.mm19西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目=20584158.0预紧W=1176025.0NLG=21.2mmMa=W LG=24924388.0N.mmMa计算力矩Mo=Mp与Maft/f中大者Mo=24924388.0螺栓间距校核实际间距最小间距最大间距=113。0N.mmmmmmmm46。0 (查GB15098表9-3)形状常数确定122。374.83由K查表9-5得整体法兰h/ho=0。4T=1.79

31、2查图9-3和图94查图95和图96K=Do/DI=1。312Y=7.289VI=0.088338.6Z=3。768FI=0.81583U=8.0100.01020松式法兰FL=0.00000整体法兰=464289.0VL=0。00000松式法兰=0。00.00000查图97由1/o得f=35。176560.2=1。07结论=fe+1=/T=1.51剪应力校核预紧状态操作状态=0.83计算值0。000.00MPaMPa1.65许用值输入法兰厚度f=48。0 mm时，法兰应力校核20西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目应力性质轴向计算值许用值=225。0 或结论213。13应

32、力径向MPa=282。5(按整体法兰设计的任 意 式法兰，取 )=150。0校核合格校核合格20.90应力切向19.83应力综合MPa校核合格校核合格MPa=150。0校核合格校核合格应力=117。01MPa=150。0校核合格校核合格校核合格校核合格法兰校核结果表表1-151-15前端管箱法兰计算前端管箱法兰计算前端管箱法兰计算结果设 计 条 件设计压力 p计算压力pc设计温度t轴向外载荷F外力矩M壳材料名称体许用应力法材料名称许兰应计算单位全国化工设备设计技术中心站简图0。4000.400170。00。00。0MPaMPa CNN。mmQ235-B109.816Mn150。0142.2MP

33、aMPaMPaftf材料名称40MnB21西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目螺许应btb196.0168。620.017.328MPaMPammmm个栓公称直径d螺栓根径d垫片数量n结构尺寸Di800.0Do950.0D内Db907.0D外878。0850.013.03.006。6901y（MPa)DG14.027.025。5864。6mmLe21。5材料类型LA26。5h14。0m软垫片N压紧面形状1a，1bbb06。4mmb=b0b0 6.4mm b=2.53b06.4mmDG=(D外+D内）/2b0 6。4mmDG=D外-2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷

34、Wa操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp所需螺栓总截面积Wa=bDGy=463639。8NWp=Fp+F=278487。8NAm实际使用螺栓总截面积AbAm=max(Ap，Aa)=2365.5mm2Ab=6577。2力矩计算mm2FD=0.785pc操=200960。0NLD=LA+0。51=40。022MD=FDLDmm=8038400。0N.mm西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目FG=Fp作=43614。6NLG=0.5（Db-DG）=21.2mmMG=FGLG=924357。3N.mmFT=FFDMp=33772。2NLT=0。5(LA+1+LG）=37.3mmMT=F

35、TLT=1261286.0N。mm预外压:Mp=FD(LDLG)+FT（LTLG)；内压:Mp=MD+MG+MTMp=10224043。0W=876381.8N。mm紧NLG=21.2mmMa=W LG=18573820。0N。mmMat计算力矩Mo=Mp与M=17607980。af/f中大者Mo0螺栓间距校核实际间距最小间距最大间距=101。8N。mmmmmmmm46.0（查GB15098表93)形状常数确定122。3105。83由K查表95得整体法兰h/ho=0.1K=Do/DI=1.1881.9T=1。844Z=5.876查图9-3和图94查图95和图96Y=11。389U=12.515

36、FI=0。90090VI=0.423120.00851松式法兰FL=0。00000VL=0。000000。0000023西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目查图97整体法兰f=由1/o得=fe+1=/T=1。44剪应力校核预紧状态操作状态=0。76计算值松式法兰=0。00.2=613524.11。542.91134=0.94许用值结论0。000。00MPaMPa输入法兰厚度f=48。0 mm时，法兰应力校核计算值许用值=213。3 或应力性质轴向93。10MPa应力径向结论=274.5（按整体法兰设计的任 意 式法兰，取）校核合格校核合格15.63应力切向16.95应力综合

37、MPa=142。2校核合格校核合格MPa=142.2校核合格校核合格应力=55。02MPa=142.2校核合格校核合格校核合格校核合格法兰校核结果表表1-161-16后端管箱法兰计算后端管箱法兰计算后端管箱法兰计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站24西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目设 计 条 件设计压力 p计算压力pc设计温度t轴向外载荷F外力矩M壳体法许材料名称许用应力材料名称ftf材料名称btb0。4000.40065。00。00。0Q235-B113.016Mn150。0150.040MnB196.0184.820.017。328MPaMPammmm个MPa

38、MPaMPaMPaMPa CNN.mm简图兰应螺许栓应公称直径dB螺栓根径d 1数量nDi900。0Do1050。0978.0-15。514。0垫结构尺寸Db1007。0D外片mmD内hmb950。030。0018。069。0Le21.5软垫片LAN材料类型3。00y（MPa）52。46.69压紧面形状1a，1bDG964.6b06.4mmb=b0b0 6.4mm b=2.53b06。4mmDG=（D外+D内）/2b0 6.4mmDG=D外 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa=bDGy=1062926.5N25西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目操作状态下

39、需要的最小螺栓载荷Wp所需螺栓总截面积Am实际使用螺栓总截面积AbWp=Fp+F=341001.5Am=max（Ap，Aa）=5423。1Ab=6577.2力矩计算Nmm2mm2FD=0。785pc操=254340.0NLD=LA+0。51=19。0mmMD=FDLD=4832460.0N.mmFG=Fp作=48659。0NLG=0。5（DbDG)=21.2mmMG=FGLG=1031267。3N.mmFT=F-FDMp=37829.9NLT=0。5(LA+1+LG）=37.3mmMT=FTLT=1412827。2N。mm外压:Mp=FD（LDLG)+FT(LT-LG);内压：Mp=MD+MG

40、+MTMp=。N mm7276554。5预紧W=1176025。0NLG=21.2mmMa=W LG=24924388.0N。mmMa计算力矩Mo=Mp与Maft/f中大者Mo=24924388。0螺栓间距校核实际间距最小间距最大间距=101。8N。mmmmmmmm46.0 (查GB150-98表9-3）形状常数确定122。384。85h/ho=0。4K=Do/DI=1。1678。626西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目由K查表95得整体法兰T=1。852查图9-3和图94查图9-5和图9-6Z=6。538FI=0.83061Y=12666VI=0。09826U=13.9

41、190。00979松式法兰FL=0.00000整体法兰VL=0.00000松式法兰=0。00。00000查图97由1/o得f=36。55010=769301.41。630。1=0.94结论=fe+1=/T=1.51剪应力校核预紧状态操作状态=0。85计算值0.00MPa许用值MPa输入法兰厚度f=48.0 mm时，法兰应力校核计算值许用值=225.0 或0。00应力性质轴向224。82应力径向结论MPa=282.5（按整体法兰设计的任 意 式法兰，取）=150.0校核合格校核合格20。86应力切向15。87应力综合MPa校核合格校核合格MPa=150。0校核合格校核合格应力=122.84MPa

42、=150.0校核合格校核合格27校核合格校核合格法兰校核结果西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目表表1-171-17开孔补强计算开孔补强计算开孔补强计算计算单位全国化工设备设计技术中心站计算方法：GB150 1998等面积补强法,单孔简图MPa接 管:A1，32410设计条件计算压力pc设计温度壳体型式壳体材料名称及类型0.465圆形筒体Q235-B板材0.85mmmmmmmmMPammmmmm接管材料名称及类型补强圈材料名称补强圈外径1.25mm补强圈厚度20(GB8163）管材mmmmmm壳体开孔处焊接接头系数壳体内直径Di壳体开孔处名义厚度n壳体厚度负偏差 C1壳体腐

43、蚀裕量C2壳体材料许用应力t接管实际外伸长度接管实际内伸长度接管焊接接头系数接管腐蚀裕量凸形封头开孔中心至封头轴线的距离接管厚度负偏差C1t800120。83113250011。5mm补强圈厚度负偏差C1r28西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目接管材料许用应力t130MPa补强圈许用应力t开孔补强计算MPa壳体计算厚度补强圈强度削弱系数 frr开孔直径d接管有效外伸长度h1开孔削弱所需的补强面积1。461mm0309.5mm接管计算厚度t0。468mm16190mmmm接管材料强度削弱系数fr补强区有效宽度B接管有效内伸长度h255。63mmA接管多余金属面积A2516。

44、6mm2壳体多余金属面积A1754。6mm2补强区内的焊缝面积A32021mm264mm2A1+A2+A3=2840 mm2，大于A，不需另加补强.补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3）mm2结论：补强满足要求补强满足要求,不需另加补强。不需另加补强。选型结果经过修正校核,最终选定换热器型号：BES-8000.4-189。8-4。5/19-4，其各自代表意义为：封头管箱，800换热器公称直径（mm)，0。4管程、壳程设计压力（MPa），189.8-换热面积(m2）,4。5换热管长（m），19换热管外径（mm）,4四管程，1单壳程，碳钢较高级冷拔钢管。其它换热器采用同样的方法计算选型。选型结果详见附录:设备一览表.1.41.4 选型依据选型依据换热器设计手册钱颂文编管壳式换热器GB 1511999热交换器设计手册下册,尾花英朗日腐蚀数据与选材手册左景伊、左禹编斧头式换热器和冷凝器型式与基本参数JB/T 47149229西安科技大学乘风破浪团队齐鲁石化60万吨/年对二甲苯项目固定管板式换热器与基本参数JB/T 471592压力容器GB 150.12011化工设备机械基础俞建良、王立业、刁玉玮编著30西安科技大学乘风破浪团队