四管程浮头换热器毕业设计

四管程浮头换热器毕业设计内容摘要：

设备制造工艺过程 选取换热设备的制造材料及牌号，进行材料的化学成分检验，机械性能合格后，对钢板进行矫形，方法包括手工矫形，机械矫形及火焰 矫形。 备料－－划线－－切割－－边缘加工（探伤）－－成型－－组对－－焊接－－焊接质量检验－－组装焊接－－压力试验 质量检验 化工设备不仅在制造之前对原材料进行检验，而且在制造过程中要随时进行检查。 质检内容 设备制造过程中的检验，包括原材料的检验、工序间的检验及压力试验，具体内容如下： （ 1）原材料和设备零件尺寸和几何形状的检验； （ 2）原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验、金相组织检验，总称为破坏试验； （ 3）原材料和焊缝内部缺陷的检验，其检验 方法是无损检测，它包括：射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等； （ 4）设备试压，包括：水压试验、介质试验、气密试验等。 耐压试验和气密性试验： 制造完工的换热器应对换热器管板的连接接头，管程和壳程进行耐压试验或增加气密性试验，耐压试验包括水压试验和气压试验。 换热器一般进行水压试验，但由于结构或支撑原因，不能充灌液体或运行条件不允许残留试验液体时，可采用气压试验。 如果介质毒性为极度，高度危害或管、壳程之间不允许有微量泄漏时，必须增加气密性试验。 质检方法 换热器压力试验的顺序如下： XXXX大学 XXXX学院论文 8 固定管板换热器先进行壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头，然后进行管程试压； U形管式换热器、釜式重沸器（ U形管束）及填料函式换热器先用试验压环进行壳程试压，同时检查接头，然后进行管程试压； 浮头式换热器、釜式重沸器（浮头式管束）先用试验压环和浮头专用工具进行管头试压，对于釜式重沸器尚应配备管头试压专用壳体，然后进行管程试压，最后进行壳程试压； 重叠换热器接头试压可单台进行，当各台换热器程间连通时，管程和壳程试压应在重叠组装后进行。 换热器的选型 板型选择 板片型式或波纹式应根据换热器场合的实际需要而定。 对流量大允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。 根据流体压力和温度的情况，确定选择可拆卸式，还是钎焊式。 确定板型时不宜选择单板面积太小的板片，以免板片数量过多，板间流速偏小，传热系数过低，对较大的换热器更应注意这个问题。 流程和流道的选择 流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道，而流道指板式换热器内，相邻两板片组成的介质流动通道。 一般情况下，将若干个流道按并联或串联的费那个是连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。 流程组合形式应根据换热和流体阻力计算，在满足工艺条件要求下确定。 尽量使冷、热水流道内的对流换热系数相等或接近，从而得到最佳的传热效果。 因为在传热表面两侧对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值。 虽然板式换热器各板间流速不等，但在换热和流XXXX大学 XXXX学院论文 9 体阻力计算时，仍以平均流速进行计算。 由于 “U” 形单流程的接管都固定在压紧板上，拆装方便。 压降校核 在板式换热器的设计选型使，一般对压降有一定的要求，所以应对其进行校核。 如果校核压降超过允许压降，需重新进行设计选型 计算，直到满足工艺要求为止。 管程结构部件 (1).换热管 ① 换热管型式 光管、翅片管、螺旋槽管、螺纹管等。 当管内外两侧给热系数相差较大时，翅片管的翅片应布置在给热系数低的一侧。 ②换热管尺寸（常用） 无缝钢管：φ 19 2 φ 25 φ 38 不锈钢管： φ 25 2 φ 38 标准管长为： 、 、 、 、 、 、 、 、 等。 外径范围： φ 10 ～ φ 57 ③换热管材料 黑金属：碳素 钢、低合金钢、不锈钢等。 有色金属：铜、铜镍合金、铝合金、钛合金等。 非金属：石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等。 ④换热管排列形式及中心距 换热管在管板上的排列形式：正三角形、正方形、转角正三角形、转角正方形。 如图 所示， 在同样的管板面积上正三角形排列的管数最多，故用得最为普遍，但管外不易清洗。 为便于管外清洗，可以采用正方形或转角正方形排列的管束。 XXXX大学 XXXX学院论文 10 45 176。 90 176。 60 176。 30 176。 (a)正 三角形 (b)转 角正三角形 (c)正 方形 (d)转 角正方形 图 换热管排列型式 换热管中心距一般不小于 倍的换热管外径。 常用的换热管中心距见表 11。 表 11 常用换热管中心距 mm 换热管外径 do 12 14 19 25 32 38 45 57 换热管中心距 16 19 25 32 40 48 57 72 (2) 管板 作用： a. 用来排布换热管 b. 分隔管程和壳程的流体，避免冷、热流体混合。 c. 同时受管程、壳程压力和温度的作用。 ① 管板材料 选择管板材料，除力学性能外，还应考虑管程和壳程流体的腐蚀性，以及管板和换热管之间的电位差对腐蚀的影响。 工程上常用材料： a. 碳素钢 b. 低合金钢 钢板、锻件 c. 不锈钢 d. 不锈钢＋钢 e. 钛＋钢 复合板 f. 铜＋钢 g. 堆焊衬里。 ② 管板结构 在满足强度的前提下，应尽量减少管板厚度。 薄管板一般为： 8～ 20mm。 XXXX大学 XXXX学院论文 11 形状主要有：平面形、椭圆形、碟形、球形、挠性薄管板等。 最为常用的是平面形薄管板。 (a) (b) (c) (d) 图 薄管板结构形式 12 341－空隙；2－壳程管板；3－短节；4－管程管板 图 椭圆形管板 图 双管板结构 图 所示为用于固定管板式换热器中的薄管板四种结构形式。 图 所示为椭圆形管板。 图 所示为双管板结构 (3)管箱 管箱位于管壳式换热器的两端。 作用：把从管道输送来的流体均匀地分布到各换热管和把管内流体汇集在一起送出换热器。 在多管程换热器中，管箱还起改变流体流向的作用。 XXXX大学 XXXX学院论文 12 图 管箱结构形式 管箱的结构形式主要以换热器是否需要清洗或管束是否需要分程等因素来决定。 图 为管箱的几种结构形 式。 图 （ a）的管箱结构适用于较清洁的介质情况。 因为在检查及清洗管子时，必须将连接管道一起拆下，很不方便。 图 （ b）为在管箱上装箱盖，将盖拆除后（不需拆除连接管），就可检查及清洗管子，但其缺点是用材较多。 图 （ c）形式是将管箱与管板焊成一体，从结构上看，可以完全避免在管板密封处的泄漏，但管箱不能单独拆下，检修、清理不方便，所以在实际使用中很少采用。 图 （ d）为一种多程隔板的安置形式。 壳程结构部件 壳程主要由壳体、折流板或折流杆、支承板、纵向隔板、拉杆、防冲挡板、防短路结构等元件组 成。 壳体 壳体一般是一个圆筒，在壳壁上焊有防冲挡板，见图。 当壳体法兰采用高颈法兰或壳程进出口接管直径较大或采用活动管板时，壳程进出口接管距管板较远，流体停滞区过大；靠近两端管板的传热面积利用率很低。 为克服这一缺点，可采用导流筒结构，见图。 导流筒除可减小流体停滞区，改善两端流体的分布，增加换热管的有效换热长度，提高传热效率外，还起防冲挡板的作用，保护管束免受冲击。 防冲挡板或导流筒的设置条件： ①若进口管流体ρυ 2 值为下列值时设防冲挡板或导流筒 、非磨蚀的单相流体ρυ 2＞ 2230kg/ms2； XXXX大学 XXXX学院论文 13 、包括沸点下的液体ρυ 2＞ 740kg/ms2； ②有腐蚀、磨蚀的介质设防冲挡板； ③接管距管板较远设导流筒，减小流体停滞区，增加换热管的有效 换热长度。 ρ — 密度 υ — 流速 导流筒：减小流体停滞区，改善两端流体的分布，增加换热管的有效换热长度，提高换热率，并起防冲挡板的作用。 有接管，供壳程流体进入和排出之用。 为防止进口流体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和振动，在壳程进口接管处常装 图 防冲挡板 图 导流筒结构 折流板 设置折流板的目的：是为了提高 壳程流体的流速，增加湍动程度，并使壳程流体垂直冲刷管束，以改善传热，增大壳程流体的传热系数，同时减少结垢。 在卧式换XXXX大学 XXXX学院论文 14 热器中，折流板还起支撑管束的作用。 常用的折流板形式有弓形和圆盘 圆环形两种。 其中弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形三种。 各种形式的折流板见图。 根据需要也可采用其他形式的折流板。 弓形折流板缺口高度应使流体通过缺口时与横向流过管束时的流速相近。 缺口大小用切去的弓形弦高占壳体内直径的百分比来表示。 如单弓形折流板，缺口弦高一般取 ～ 倍的壳体内直径，最常用的是 倍壳体内直 径。 对于卧式换热器，壳程为单相清洁液体时，折流板缺口应水平上下 布置。 若气体中含有少量液体时，则在缺口朝上的折流板最低处开设通液口，见图 （ a）；若液体中含有少量气体，则应在缺口朝下的折流 图 折流板形式 XXXX大学 XXXX学院论文 15 图 折流板缺口布置 板最高处开通气口，如图 （ b）。 卧式换热器的壳程介质为气液相共存或液体中含有固体颗粒时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口，如图 （ c）。 折流板一般应按等间距布置，管束两端的折流板应尽量靠近壳程进、出口接管。 折流板的最小间距 应不小于壳体内直径的 1／ 5，且不小于 50mm；最大间距应不大于壳体内直径。 折流板上管孔与换热管之间的间隙以及折流板与壳体内壁之间的间隙应合乎要求，间隙过大，泄漏严重，对传热不利，还易引起振动；间隙过小，安装困难。 从传热角度考虑，有些换热器（如冷凝器）是不需要设置折流板的。 但是为了增加换热管的刚度，防止产生过大的挠度或引起管子振动，当换热器无支撑跨距超过了标准中的规定值时，必须设置一定数量的支持板，其形状与尺寸均按折流板规定来处理。 图 拉杆结构 90176。 90176。 90176。 152015201520(a) (b) (c)XXXX大学 XXXX学院论文 16 折流板与支持板一般用拉杆和定距管连接在一 起，如图 （ a）所示。 拉杆数不少于 4 根，每个折流板不少于 3 个支点。 当换热管外径小于或等于 14mm 时，采用折流板与拉杆点焊在一起而不用定距管，如图 （ b）所示。 在大直径的换热器中，如折流板的间距较大，流体绕到折流板背后接近壳体处，会有一部分流体停滞起来，形成了对传热不利的“死区”。 为了消除这个弊病，宜采用多弓形折流板。 如双弓形折流板，因流体分为两股流动，在折流板之间的流速相同时，其间距只有单弓形的一半。 不仅减少了传热死区，而且提高了传热效率。 折流杆 1－支撑杆；2－折流杆；3－滑轨231 图 折流杆结构 目的：装有折流板的管壳式换热器存在着影响传热的死区，流体阻力大，且易发生换。