碳四预热器设计(编辑修改稿)

碳四预热器设计(编辑修改稿)内容摘要：

换目的，换热效率相对较低。 管壳式换热器主要由换热管束、壳体、管箱、分程隔板、支座等组成。 换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。 换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管 、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。 壳体一般为圆筒形，也可为方形。 管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。 分程隔板可将管程及壳程介质分成多程，以满足工艺需要。 新型换热设备结构及材料研究及过程装备 CAD/CAE/CAM 技术研究方向以工程流体力学、传热学、应用力学为理论基础，集过程、工艺、结构于一系统之中，进行了优化与综合研究，推出了传统挡板管壳式换热器的换代产品。 首次系统地研究和论述了“纵流壳程换热器”的流体力学、传热性能及强化机理，组合 结构的设计强度分析，强化换热管及管束制造，结构性能的模糊优化，管束的动力和计算机辅助设计及仿真模拟技术。 从理论上为新型“纵流壳程换热器”技术的发展与工程应用奠定坚实基础。 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 9 第二章 固定管板式换热器的特点 固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。 在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的 40%左右，占总投资的30%45%。 近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热 能回收带来了显著的经济效益。 固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。 当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 10 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 11 第三章 结构设计 参考《固定管板式换热器型号和基本参数》，选择  的普通级冷拔无缝钢管材质 20 钢，取管长 3000mm 由 nLdA )0 0 (   得 573000)( 10126   n其中至少安排 4根拉杆“根据表 1611（ P320）” 拉杆直径为 16“查《化工设备设计基础》表 1610”（ P319） 选择 4 根拉杆。 采用正三角形排列换热管，取换热管中心距为 32mm（表 164， P312）。 由表 163，（ P312）查得层数为 4 层。 根据最外一圈管子外壁与壳体内壁间隙为 且不小于 10mm，故取壳体内经 102)1(  dbSD i =301mm。 b为正六角线上的管子数（表 163， P312） 所以选择筒体直径 325mm 所以材料选择 20钢《 GB1511999》 见 P19 选取标准椭圆形封头，材料 20钢   MPaC 123200    mmPDKP ct ic    负偏差 c1 = 腐蚀余量 c2 = mmc 4 9   取 mmn 6 椭圆封头校核     MP aKDP ei etw     cw PP  合格 采用标准椭圆封头 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 12  1])2(2[61 2 iihDK 得 mmhi  见《 GB1501998》 ①管箱短节 a 材料：由于管程走循环水，对管箱来说，要求不高，腐蚀性极低，所以选其材料为 20R 板材。 b 加工：采用 20R 钢板卷制，使用氩弧打底的单向焊焊接。 c 尺寸：根据《 GB1511999》表 8中低合金钢圆筒的最小厚度规定公称直径DN=400～ 700mm 时，固定式管板换热器筒体最小厚度为 6mm 即 mmn 6 ②分程隔板 a 材料 ：选用 Q235B 板材 b 尺寸：根据《 GB1511999》表 6中碳素钢及低合金钢分成隔板最小厚度规定：当 DN mm600 时，取 n =8mm。 分程隔板长度 L39。 同管箱深度。 管箱深度取 210mm 材料 Q345R 管板和换热器的连接型式：要求管板和换热器的连接接头严密不漏，管壳程介质不能接触，且有很高的腐蚀危险，同时由于胀接是不连续的，管子和管孔间的间隙会成为腐蚀的起点，则管板和换热器采用焊接形式。 本设计选取 57 根管子 采用转角正三角形排列 管孔：由 GB1511999 表 17 得换热管和管孔直径允许偏差为：换热管： 25管孔  布管限定圆 32bDD iL  见《换热器设计手册》 P163 其中规定  db 且不小于 8 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 13 所以 mmD L 3 1 783 2 5  a 拉杆 ①拉杆的结构形式：拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于或等于 19mm的管束。 ②拉杆的直径和数量 由 GB1511999 表 43 选取拉杆直径 d=25mm，筒体内径为 325 时，拉杆数目n=4。 ③拉杆的布置 拉杆应尽量均匀的布置在管束的边缘外侧，这样可减少轻流体冲击带来的振动，防止管束损坏。 b 定距管 定距管采用换热器切向间距和折流板间距相同的管段套在拉杆上，一端固定徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 14 在管板上，另一端用螺母拧紧国定，用来固定折流板，防止移动。 尺寸：同换 热器尺寸相同，材料选用 20。 折流板的结构设计主要根据工艺过程和要求来确定，其设置的主要目的是为了增加管间流速，提高传热效果。 折流板主要形式：弓形、圆盘 圆环形、圆缺形等，本设计采用圆缺形单缺边折流板。 材料：为保持物料清洁，选用 Q235A板材制作折流板。 折流板尺寸： 折流板缺边位置尺寸：切去部分的高度一般取   mmDh i ~  折流板的间距： ①最小板间距：取壳体内径的 51 或 50mm 中的较大值。 本设计取 65mm。 ②最大板间距：折流板最大间距应保持换热管的无支承长度。 用作折流时，其值应不大于壳体内径。 本设计取 1850mm。 折流板的厚度：折流板厚度与壳体直径换热管无支承长度有关。 本设计取4mm 容器法兰的设计 a 法兰的形式：根据本设计使用的介质、设计压力、设计温度、公称直径确定。 法兰的结构形式为对焊法兰，法兰的密封面形式为凹凸面，材料 选取 Q345R b 法兰的选取： 管法兰： HG5001～ 502858 设备法兰： JB1157～ 116482 拉管法兰： HG5001～ 502858 管箱上的设备法兰：本设计选取 JB115882 甲型平焊法兰 卧式换热器选用鞍式支座（ JB/T47121992） 按照壳体公称直径 DN=325 选 BI 型（重型）。 如下表 33： 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 15 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=200mm，标记为： JB/T47121992 鞍座 BI500F JB/T47121992 鞍座 BI500S 表 34 重型 120176。 （ DN 300450)包角鞍式支座 重型（ DN 300450)120176。 包角鞍式支座其结构形式，见下图，截自《过程备 型号 代号 适用公称直径 DN 结构特征 重型 BI 300450 12。