38萬噸原油換熱器課程設(shè)計

1、化工原理化工設(shè)備課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：3.8萬噸原油換熱器設(shè)計學(xué)生姓名：專業(yè)班級：資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理學(xué) 號： 100704指導(dǎo)教師：宜賓學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院2012年12月13 日1. 概述與設(shè)計方案簡介 11.1. 換熱器的類型 11.2. 換熱器 11.2.1. 換熱器類型 21.2.2. 固定管板式換熱器 21.2.3. U 型管換熱器 21.2.4. 浮頭式換熱器 21.2.5. 填料函式換熱器 31.3. 換熱器類型的選擇 31.4. 流徑的選擇 31.5. 材質(zhì)的選擇 41.6. 管程結(jié)構(gòu) 42. 換熱器選型及工藝計算 52.1. 確定基本操作參數(shù) 52.2. 初算傳熱面積 5

2、2.2.1. 傳熱量 52.2.2. 平均溫差 62.2.3. 初算傳熱面積 72.3. 換熱器基本參數(shù)確定 72.3.1. 換熱管和管內(nèi)流速 72.3.2. 管程數(shù)和殼體內(nèi)徑 82.3.3. 換熱器工藝尺寸結(jié)構(gòu) 82.3.4. 換熱器選型 92.4. 總傳熱系數(shù)核算 92.4.1. 管程傳熱膜系數(shù) 92.4.2. 殼程傳熱系數(shù) 102.4.3. 污垢系數(shù) 112.4.4. 總傳熱系數(shù) 112.4.5. 計算傳熱面積 122.5. 換熱器核算 122.5.1. 殼程壓降 122.5.2. 管程壓降 123. 工藝設(shè)計表 134. 換熱器設(shè)備的計算 144.1. 殼體壁厚設(shè)計 144.1.1.

3、壁厚的計算 144.1.2. 換熱器校核水壓試驗強度 154.2. 封頭的設(shè)計 164.3. 法蘭的設(shè)計 174.4. 支座的設(shè)計 174.4.1. 質(zhì)量核算 174.4.2. 鞍座選型 184.5. 管板的設(shè)計 194.5.1. 管板尺寸確定 194.5.2. 管板與管子連接 204.5.3. 管板與殼體的連接 204.6. 流體進、出口接管直徑的計算 214.7. 容器開孔補強 215. 設(shè)備設(shè)計數(shù)據(jù)表 22設(shè)計心得 23參考文獻 241. 概述與設(shè)計方案簡介1.1. 換熱器的類型 列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用，主要有殼體、管束、 管板、

4、折流擋板和封頭等組成。一種流體在關(guān)內(nèi)流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。其主要優(yōu)點是單位體積所具有的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。為提高殼程流體流速， 往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍流程度大為增加。列管式換熱器中，由于兩流體的溫度不同，使管束和殼體的溫度也不相同，因此它們的熱膨脹程度也有差別。若兩流體溫差較大（ 50以上）時， 就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備的變

5、形，甚至彎曲或破裂，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。1.2. 換熱器換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。由于生產(chǎn)規(guī)模、物料的性質(zhì)、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分為三大類：混合式、蓄熱式、間壁式。間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。在這類換熱器中，冷、 熱流體被固體壁面隔開，互不接觸，熱量從熱流體穿過壁面?zhèn)鹘o冷流體。該類換熱器適用于冷、熱流體不允許直接接觸的場合。間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，形式繁多。將在后面做重點介紹。直接接觸式換熱器又稱混

6、合式換熱器。在此類換熱器中，冷、熱流體相互接觸，相互混合傳遞熱量。該類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場合。常見的設(shè)備有涼水塔、洗滌塔、文氏管及噴射冷凝器等。蓄熱式換熱器又稱回流式換熱器或蓄熱器。此類換熱器是借助于熱容量較大的固體蓄熱體，將熱量由熱流體傳給冷流體。當(dāng)蓄熱體與熱流體接觸時，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達到換熱的目的。此類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點是設(shè)備的體積龐大，且不能完全避免兩種流體的混合。工業(yè)上最常見的換熱器是間壁式換熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，間壁式

7、換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。緊湊式換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等。管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在許多工業(yè)部門被大量采用。列管式換熱器的特點是結(jié)構(gòu)牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工藝成熟，選材范圍廣泛，適應(yīng)性強及處理能力大等。這使得它在各種換熱設(shè)備的競相發(fā)展中得以繼續(xù)存在下來。使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹 節(jié)的固定管板式、浮頭式和 U

8、形管式等幾種類型。1.2.1. 換熱器類型根據(jù)列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，主要分為以下四種。以下根據(jù)本次的設(shè)計要求，介紹幾種常見的列管式換熱器。1.2.2. 固定管板式換熱器這類換熱器如圖1-1所示。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)余構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測 清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。閨I I固定管板式摭煙器1 一折南擋幄3餌甲m一光怖4一颯4S 一推低 而一管板1.2.3. U型管換熱器U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點是

9、只有一塊管板，換熱管為U型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。 管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U型環(huán)熱管由溫差時，不會產(chǎn)生溫差 應(yīng)力。U型管式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，只有一塊管板，密封面少，運行可靠；管束可以 抽出，管間清洗方便。其缺點是管內(nèi)清洗困難；喲由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束最內(nèi)程管間距大， 殼程易短路；內(nèi)程管子壞了不能更換， 因而報廢率較高。 此外，其造價比管定管板式高 10溢右。閨I 2 口 TI管式換赭腓1.2.4. 浮頭式換熱器浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。其結(jié)構(gòu)特點是兩端管板之一不與外科固定連接, 可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮， 該端稱為浮頭

10、。浮頭式換熱器的優(yōu)點是黨環(huán)熱管與殼體間有溫 差存在，殼體或環(huán)熱管膨脹時，互不約束，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便 與管內(nèi)管間的清洗。 其缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮動管板間若密封 不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。圖1尸浮頭式換船器I一6辭 口一鬧定青即 3 陶機4號為色猛戈 5 -凈動菅1假6 評認(rèn)簫1.2.5. 填料函式換熱器填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖 1-4所示。其特點是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮， 不會產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價也比浮頭

11、式的低； 管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進行清洗，維修方便。其缺點是填料函乃嚴(yán)不高，殼 程介質(zhì)可能通過填料函外樓，對于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。圖4 啦料函式振炮器I一活劫道1懾之一填料益 34IM 4一填料回 5聯(lián)向1.3. 換熱器類型的選擇由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使水走管程。石油由于粘度較大， 所以走殼程。1.4. 流徑的選擇在具體設(shè)計時考慮到盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個，使傳熱面兩側(cè)傳熱系數(shù)接近；在運行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失， 而對于一些制冷裝置， 應(yīng)盡量減少其冷量損失；管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運行的可靠性。參考標(biāo)準(zhǔn)

12、：1)不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走便于清洗管子，浮頭式換熱器殼程便于清洗。2)腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。3)壓強高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓，其中冷卻介質(zhì)循環(huán)水操作壓力高，宜走管程。4)飽和蒸氣宜走管間， 以便于及時排除冷凝液， 且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系 不大。5)被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱，增強冷卻效果。6)需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。7)粘度大的液體或流量較小的流體，宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re>1

13、00)下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。8)若兩流體的溫度差較大，傳熱膜系數(shù)較大的流體宜走殼程，因為壁溫接近傳熱膜系數(shù)較大的流體溫度，以減小管壁和殼壁的溫度差。綜合考慮以上標(biāo)準(zhǔn)，確定煤油應(yīng)走殼程，水走管程。1.5. 材質(zhì)的選擇列管換熱器的材料應(yīng)根據(jù)操作壓強、溫度及流體的腐蝕性等來選用。在高溫下一般材 料的機械性能及耐腐蝕性能要下降。同時具有耐熱性、高強度及耐腐蝕性的材料是很少的。 目前 常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟 乙烯和玻璃等。根據(jù)實際需要，可以選擇使用不銹鋼材料。1.6. 管程結(jié)構(gòu)換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三

14、角形錯列和同心圓排列，如下圖所示。r(c) 三角形直列(b)正方形錯列(a)正方形直列(d)三角形錯列(e)同心圓排列11正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊;正方形排列便于機械清洗。對于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間為了便于安裝隔板，采用正方形排列方式。管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。管板與管子的 連接可脹接或焊接。2.換熱器選型及工藝計算2.1. 確定基本操作參數(shù)(1)熱流體：入口溫度 140C;出口溫度40c(2)冷卻介質(zhì)：岷江水(3)允許壓降：不大于 0.1MPa(4)物性數(shù)據(jù)(5)每年按360天計算，每天分成 3班，每班8小時

15、(6)確定定性溫度下的參數(shù)：原油的定性溫度T (140 40) 2 90 c冷卻水的定性溫度T (20 35) 2 275c原油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)密度 o 815kg/m3粘度 o 3.0 10 3Pa s定壓比熱容cpo 2.2kJ / kg oC導(dǎo)熱系數(shù) o 0.128W/moC循環(huán)冷卻水在27.5 C下的物理數(shù)據(jù)密度998 kg m3粘度c 1.005 10-3 Pa sc定壓比熱容 cpc 4.18kJ/(kg C)導(dǎo)熱系數(shù) c 0.599W/(m C)污垢熱阻0.21m2 C kW 1材料：碳鋼導(dǎo)熱系數(shù)45W/(m C)2.2. 初算傳熱面積2.2.1. 傳熱量原油流量:qm o3

16、.8 107 kg360 24h4398.2kg/h傳熱量:2.2.2.平均溫差qv o4398.2kg/h3815kg/m335.4m /hQ qm ocp o (T2 T1)4398.2 kg . h 2.2 kg. kg C 100 C96704kJ h2.7 105w已知岷江水的最高溫度t1 20 C且用水作冷卻劑時，冷卻水的出口溫度不應(yīng)高于工藝物流的出口溫度有:t140 C又知:則取冷卻水用量:冷卻水出口溫度:t2qmc cp cqm c9.7105kJ / hqm1.120 C104kg/hqmc 16000kg/h_59.7 105kJ/hz -4z-1.6 104kg/h 4.

17、18kJ/(kg C)34.5 C上式計算結(jié)果與假設(shè)的定性溫度相符合逆流時的平均傳熱溫差：水34.5 C 20 C 原油140 C40 Ctm c(140 34.5) (40 20)40 34.5ln51.41 C40 20t2 t1Tit134.5 20 “c0.12140 20T1140 406.9t2 t134.5 20查化工工藝設(shè)計手第2-279頁圖15-14 (a)得 t 0.94故平均傳熱溫差：tmttmc 0.94 51.41oC 48.3oC2.2.3.初算傳熱面積參照化工過程設(shè)計第282頁根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗或文獻報導(dǎo),估算出傳熱系數(shù)，則初選 K值參考化工設(shè)備設(shè)計手冊第 46頁取安全

18、系數(shù)為1.042則 S 29.0m2.3. 換熱器基本參數(shù)確定2.3.1. 換熱管和管內(nèi)流速選用換熱器管規(guī)格25程。所需總管數(shù):參照環(huán)境工程原理表2.7 105200 48.1227.7m22.5mm用6m長的管子。原油的粘度大，所以走殼程，水走管29 .0d0L 3.140.025662 （根）3.5-1 ,取水的流速為0.96m/s200w m-2 C-12.3.2. 管程數(shù)和殼體內(nèi)徑qvh16000 kg / h998 kg / m316m3 /hUiqvh163 142 din(0.025 0.005)2 62 3600440.23m/s則管程數(shù)為： n 3照 4Ui0.23每管程的管

19、子數(shù)為：Nb 62 16（根）換熱管是轉(zhuǎn)角三角形排列D 1.05 Pt .D ( :0.6 0.8)1.05 32. 62 0.6341 .5mm2.3.3. 換熱器工藝尺寸結(jié)構(gòu)1 .橫過管束中心線的管數(shù)nc 1.19 . N 1.19 . 65 10 根）2 .折流板參考化工工藝設(shè)計手冊第2-263為殼體內(nèi)徑的25%則切去的圓缺高度 h設(shè)定的折流板數(shù)為LnBB3 .管心距管心距一般取1,5d0 則管心距Pt頁 選用圓缺形折流板，圓缺形折流板的圓缺高度0.25 400 100mm600011 29201.5 25 32mm4.接管1 .殼程流體進出口接管d(4 4398.2)/(3600 81

20、5)3.14 1取接管內(nèi)油品流速為1m/s則接管內(nèi)徑為0.044 m參考化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)表 3-31取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 57 mm 6mm2 .管程流體進出口接管取接管內(nèi)循環(huán)水流速為1.5m/s則接管內(nèi)徑為4V0.063m(4 17000)/(3600 998)3.14 1.5則取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 76mm 8mm1.1.4. 換熱器選型根據(jù)初步計算結(jié)果：傳熱面積 27.9m2、總管數(shù)62根、4管程、管長6m,殼體直徑D=341.5mm查JB/T 4715-92 和GB 151-1999初選管板式換熱器型號為BEM 400 1.6 35.2 6/25 4I該管板式殼體直徑 D 400mm、換熱面積為 35

21、.2m2、公稱壓力為1.6MPa、總管數(shù)為76、并且為4管程、每管程的管子數(shù)為 19根、中心排管數(shù)為11根、管程流通面積為20.0060m。2.4. 總傳熱系數(shù)核算2.4.1. 管程傳熱膜系數(shù)冷卻水質(zhì)量流量量:Cpi(t23)9.7 1054.18 (34.5 20)-41.6 10 kg/h4.45 kg. s管程截面積:5.1 10 3m2八 N 3.142 62A di-(0.02)4 n 44管程相關(guān)系數(shù):Gi W1.6 1047223 3.18 10 kg/(h m ) 775kg/(s m )流速Ui5.1 10Gi7750.78m/ s998PriGpi Ui4.18 1.005

22、 103 7.010.599ReidGi0.02 775Ui1.005 10 31.5 104參考化工裝置實用工藝設(shè)計原著第三版圖10-46查得JH 50Jh 二 Jh3假定(一 )014 1w Ju -則 i J-(Pri)3di1L)'(一)0.14w50 0.5990.021(7.01)三2 _2866w/(m2 C)2.4.2. 殼程傳熱系數(shù)熱交換器中心線或距中心線最近的管排上錯流流動的最大通道面積SAoBD(1 d0) 0.15 0.4 (1 0025) 0.013125m2pt0.032熱交換器中心線或距中心線最近的管排上錯流流動的最小質(zhì)量流速GeGeqm oAo4398.

23、20.0131252 2335100kg /(h m ) 93.08kg /(s m )流速UoGe 93.080.093m/s0815Reod0Ge0.025 93,083.0 10 3782Procp o02.2 3.0 100.1283一 51.6正三角形排列時管群的當(dāng)量直徑：CL I 24(0.43Pt2 05_d)De 4d0一- 22 0.5 3.14 0.025、8(0.43 0.032)3.14 0.0250.020m帶入克恩公式 假設(shè)（）0.14w0.95得到管程傳熱系數(shù)0De10.36 Re。'、網(wǎng)一)0.140.1280 550.36 782 .0.020一 一2

24、 一318w/(m C)w151.630.952.4.3.污垢系數(shù)由已知：管內(nèi)側(cè)rs,i2.1 10 4 m2 C/W管外側(cè)rs,o2 10 4 m2CW碳鋼管導(dǎo)熱系數(shù)45W/m C2.4.4.總傳熱系數(shù)rs,ob2 dmrs,idodi£ do1 di其中dm為d ,d0 ln -di2520ln空 2022.4mm將dm帶入上式1318 W/m2 C-410 4C. W0.0025 m45 W/m C25 mm22 .4mm得到2.1 10 4 m2 C/W196.3W/m2 C0.025mm0.02mm28660.0250.02132.4.5.計算傳熱面積15QKtm_ 52.

25、7 10 W196.3W m2C 48.4 C28.4m2與初選值基本相同由換熱器換熱面積為32.5 m2面積裕度：（竺竺1）28.4m100% 24.9%1.管束由式阻力系數(shù)2.折流板缺口殼程：de21.721.720.49Sf 0.19-0.19Re7820.4 (191) 815(0.093)2R 0.490.02 m2690PaD(Nb 1)Ps2 u2.5. 換熱器核算2.5.1. 殼程壓降22B u2P2 Nb(3.5 )D 216 (3.5 2m)如(0.093)2 0.4m2155.1PaP殼總PiP2845 .1 Pa2.5.2. 管程壓降由Pi( nP2) Ns Np Ft

26、其中19Ns 1,Np 4,Ft1.5PiP2由Re=17743,傳熱管粗糙度0.01200.005 ,查圖得0.038W/ m C ,流體流速ui0.78ms,998 kg m3RP2_ 23 998 (0.78)26 0.0380.023460 Pa998 (0.78)22910Pa得到P 4370 4 1.5 26220Pa由以上計算知：殼程與管程的壓降均小于0.1MPa,故選用BEM 400 1.6 35.2 6/25 4I是合理的。3 .工藝設(shè)計表換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果見下表。參數(shù)管程殼程流量 /(kg/s)1600004398.2進/出口溫度/錯誤！未找到 引用源。20/34

27、.7140/40物性定性溫度/錯誤！未找 到引用源。27.590密度/（錯誤！未找到 引用源。）998815定壓比熱容/ （錯誤！未找到引用 源。）4.182.2黏度/（Pa錯誤！未找0.0010050.003到引用源。s）熱導(dǎo)率/（錯誤！未找 到引用源。）0.5990.128普朗特數(shù)7.0151.6設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù)形式固7E式臺數(shù)1殼體內(nèi)徑mm400殼程數(shù)1管徑/mm025 X 2.5管心距/mm32管長/mm6000管子排列A管數(shù)目/根76折流板數(shù)/塊29傳熱面積/錯誤！未 找到引用源。35.2折流板間距/mm200管程數(shù)4材質(zhì)碳鋼主要計算結(jié)果管程殼程流速/(m/s)0.780.09

28、3表向傳熱系數(shù)/（錯誤！未找 到引用源。）2866318污垢阻力/（錯誤！未找到引 用源。）0.000210.0002阻力/Pa26220841.5傳熱溫差/錯誤！未找到引用 源。51.41傳熱系數(shù)/（錯誤！未找到引 用源。）196.3面積裕度/%24.94 .換熱器設(shè)備的計算4.1. 殼體壁厚設(shè)計4.1.1,壁厚的計算根據(jù)工藝設(shè)計，選用 錯誤！未找到引用源。的碳素鋼管，其鋼號為20R,鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB6654由于換熱器為內(nèi)壓容器，故可采用內(nèi)壓容器的設(shè)計方法來確定其壁厚，殼壁計算壁厚計算公式為：錯誤！未找到引用源。PcDiPc式中，錯誤！未找到引用源。 一一計算壓力，取 pc l.6MPa錯誤！

29、未找到引用源。一一殼體內(nèi)徑，錯誤！未找到引用源。Di 400mm錯誤！未找到引用源。 一一焊接接頭系數(shù)， 錯誤！未找到引用源。t殼程溫度，設(shè)二二】:二錯誤！未找到引用源。一一殼程溫度為 錯誤！未找到引用源。時的的許用應(yīng)力, 取錯誤！未找到引用源。（查化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)附表一得） 則殼體計算壁厚為：pcDc c cpc1.6 4002 132 0.85 1.62.9mm考慮到鋼板厚度不均勻介質(zhì)對筒壁的腐蝕作用， 在確定筒體所需厚度時，還應(yīng)在計算厚 度錯誤！未找到引用源。 的基礎(chǔ)上，增加壁厚附加量 Co壁厚WW口量 C是指在滿足強度要求 而計算出的壁厚之外，考慮其他因素而額外增加的壁厚量， 包括鋼板

30、負偏差（或鋼板負偏差） 錯誤！未找到引用源。、腐蝕裕量 錯誤！未找到引用源。，即錯誤！未找到引用源。取錯誤！未找到引用源。，錯誤！未找到引用源。，故C1 C22.9 0.6 1 4.5mm圓整后，取名義厚度為 錯誤！未找到引用源。4.1.2. 換熱器校核水壓試驗強度按強度、剛度計算確定的容器壁厚，由于材質(zhì)、鋼板彎曲、焊接及安裝等造成加工過程不完善，有可能導(dǎo)致容器不安全，會在規(guī)定的工作壓力下發(fā)生過大變形或焊縫有滲漏現(xiàn)象等， 故必須進行壓力試驗予以校核。最常用的壓力試驗方法是液壓試驗。本設(shè)計采用水壓試驗方法。液壓試驗時要求滿足的強度條件是：錯誤！未找到引用源。查化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)附表一可知，對于 未

31、找到引用源。，則有Pt Di eT 2 e20R剛在壁厚為0.9 s6mm寸，其屈服極限錯誤!0.9(p(79 = 09 X 0.85 X 245 = 187.43JIPaPt 1.25p 1.25 1.6 2MPan C 6 0.6 1 4.4mm代入得:Pt Di e2 400 4.42 4.491.9MPa< 0.9 中.水壓試驗時滿足強度要求。4.2. 封頭的設(shè)計左右封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)JB/T 4337-95標(biāo)準(zhǔn)，封頭為錯誤！未找到引用源。DN400 6mm,曲面高度為 錯誤！未找到引用源。，直邊高度 錯誤！未找到引用源。，材料選 用20R鋼。公稱直徑Dgmm曲回圖度

32、hlmm直邊高度h2mm壁厚Smm內(nèi)表面積F (ffl2)容積Vm質(zhì)里GKg碳 鋼高合 金40010025330.2040.01154.90446.5358.16669.904.3. 法蘭的設(shè)計殼體與封頭采用法蘭連接，材料選用20R碳素鋼，本設(shè)計的壓力和殼體內(nèi)徑都較小，根據(jù)JB/T4701 2000選用DN400,1.6MPa的甲型平焊法蘭。公稱直徑DN甲型平焊法蘭平 PN=1.6MPa螺柱DDiD2D3D4d規(guī)格數(shù)量法蘭尺寸如下:單位：mm4005154804504404373018M16204.4. 支座的設(shè)計4.4.2. 質(zhì)量核算殼體質(zhì)量m:由上計算知：DN400mm ,錯誤！未找到引用

33、源。查化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)附表4得：單位長度的筒體質(zhì)量為 錯誤！未找到引用源。q1 65kg則m1 q1 L 65 6 390kg封頭的質(zhì)量 錯誤！未找到引用源。：DN=400mm錯誤！未找到引用源。，直邊高度 錯誤！未找到引用源。 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其質(zhì)量錯誤！未找到引用源。=9.9kg。所以錯誤！未找到引用源。m2 9.9 2 19.8kg水的質(zhì)量 錯誤！未找到引用源。：m3(7.4.(1)式中，錯誤！未找到引用源。 裝填系數(shù)，1.0儲罐體積：V V封 V管 2 0.0115 0.176 6 1.079 1.1m3則m3 1.0 1.1 998 1097.8kg附件質(zhì)量 錯誤！未找到引用源。：

34、m4 300 Kg管子質(zhì)量 錯誤！未找到引用源。：錯誤！未找到引用源。m5 76m1 76 5.21 395.96kg式中錯誤！未找到引用源。 一一錯誤！未找到引用源。 的管子單重，錯誤！未找到引用源。法蘭質(zhì)量 錯誤！未找到引用源。：PN=1.6MPa DN=400mm ;法蘭質(zhì)量27Kg。 則m6 27 4 108kg21所以，設(shè)備總質(zhì)量:m mi m2 m3 2311.56kg 支座計算：Fm4 m5 m6 390 19.8 1097.8 300 395.96 108mg "2"2311.56 9.8211326.644 11.33KN04.4.2,鞍座選型每個支座承受

35、11.33KN,選用重型B1型，120度包角，焊制，雙筋，帶墊片的鞍座。鞍座標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)材料BI400-SJB/T 4712-92Q235 A,Q235 BBIV400-FJB/T 4712-92Q235 A,Q235 B鞍座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN鞍座高度h底板墊板筋板地腳螺栓支座質(zhì)魚11b11S2l3b22el3b33規(guī)格B型40012510060630160125620160805M201.6鞍座示意圖4.5. 管板的設(shè)計管板用來固定換熱管并騎著分隔管程、殼程的作用。4.5.2. 管板尺寸確定由于固定管板式換熱器計算十分復(fù)雜，需要綜合考慮多種因素，可采用下表選?。翰馁|(zhì)：在選用管板時的材料時，

36、 當(dāng)換熱介質(zhì)無腐蝕或有輕微腐蝕時， 可按規(guī)定采用低 碳鋼或普通低合金； 處理腐蝕性介質(zhì)時， 應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的耐腐蝕材料， 本設(shè)計采用與殼體相同 的低碳鋼Q235-AF。管板尺寸：根據(jù)化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)公稱壓力Pc=1.6MPa,及公稱直徑DN=400mmPc1.6MPa公稱 直徑DDiD2D4D5D6bbicd4005304903904434004033232042.54.5.3. 管板與管子連接在管殼式換熱器設(shè)計中，管子與管板的連接是否緊密十分重要。如果連接不緊密，在操 作時連接處發(fā)生泄漏，冷熱流體相互混合，會造成物料和熱量損失；若物料帶有腐蝕性、放 射性或者兩種流體接觸會產(chǎn)生易燃易爆物質(zhì)，后果將

37、更加嚴(yán)重。管子在管板上的固定方法主要有脹接和焊接兩種，其原則是必須保證管子與管板連接牢 固，連接處不會產(chǎn)生泄露。第一，脹接法。此法是利用脹接管器擠壓伸入管板孔中的管子端部，使端部發(fā)生塑性變形，管板同時也產(chǎn)生彈性形變，當(dāng)取去脹管器后由于管板孔的彈性收縮，使管子與管板間同時產(chǎn)生一定擠緊力而緊密的貼在一起，從而達到密封緊固連接的目的。采用脹接時，管板的硬度應(yīng)比管端高，以保證脹接質(zhì)量，這樣可以免除應(yīng)管板孔塑性變形，而影響脹接緊密性。第二，焊接法。由于此法具有高溫高壓下仍能保持連接的緊密性，對管板孔的加工精度要求低，加工工藝較簡單，當(dāng)壓強不太高使，可用較薄管板等優(yōu)點， 因此焊接法應(yīng)用較廣泛； 但焊接法工

38、藝要求管子與管孔之間應(yīng)留有一定間隙。根據(jù)本設(shè)計的操作物質(zhì)為有原油且操作壓力與溫度均不太高，因此選用密封性能較好的脹接法。4.5.4. 管板與殼體的連接考慮到換熱器的結(jié)構(gòu)特點，管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)可以分成可拆式和不可拆式兩大類型。固定管板式換熱器的管板與殼體間常采用不可拆連接，可采用焊接的方式。即選用其中的(e)型4.6. 流體進、出口接管直徑的計算1.殼程流體進出口接管取接管內(nèi)油品流速為1m/s則接管內(nèi)徑為d 4V (4 4398.2)/(3600 815)0.044m- u 13.14 1參考化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)表3-31取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 57 mm 6mm2.管程流體進出口接管取接管內(nèi)循環(huán)水流速為

39、1.5m/s則接管內(nèi)徑為0.063m4V ；(4 17000)/(3600 998),u .3.14 1.5則取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 76mm 8mm4.7.容器開孔補強開孔補強設(shè)計是在開孔附近區(qū)域增加補強金屬，使之達到提高器壁強度、滿足強度設(shè)計要求的目的。開孔補強的形式分為整體補強和局部補強。按照GB150-1998鋼制壓力容器第8章中開孔和開孔補強的有關(guān)規(guī)定： 圓筒11 .Di 1500mm時，開孔取大直徑d Di,且d 520mm;2當(dāng)圓筒的內(nèi)徑12 .Di 1500mm時，開孔取大直徑dDi,且d 1000mm;3不另行補強的最大開孔直徑，殼體開孔滿足下述全部要求時，可不另行補強：設(shè)計壓力小于或

40、等于 2.5MPa;兩相鄰的開孔中心間距應(yīng)不小于直徑之和的兩倍；接管公稱外徑小于或等于 89mm接管壁厚不小于 5mm（公稱外徑為57mrm；本設(shè)計的固定管板式換熱器筒體為碳鋼，壁厚為6mm管程設(shè)計壓力為1。6MPa殼程設(shè)計壓力為1.6MPa,根據(jù)計算結(jié)果知，接管壁厚均大于5mm因此開孔不必補強。5.設(shè)備設(shè)計數(shù)據(jù)表參數(shù)數(shù)據(jù)壁厚 5n6mm鋼板負偏差 錯誤！未找到引用源。0.6mm腐蝕裕量 錯誤！未找到引用源。1.0mm碳素鋼管型號25mm封頭型號DN400mm 6mm法蘭標(biāo)準(zhǔn)JB/T4701 2000殼體質(zhì)量錯誤！未找到引用源。390.00kg封頭的質(zhì)量 錯誤！未找到引用源。19.80kg水的

41、質(zhì)量錯誤！未找到引用源。1097.8kg附件質(zhì)量 錯誤！未找到引用源。300.00kg管子質(zhì)量錯誤！未找到引用源。395.96kg法蘭質(zhì)量錯誤！未找到引用源。108kg設(shè)備總質(zhì)量2311.56k各支座承受P11.33KN管板直徑400mm管板厚度40.0mm殼程接管內(nèi)徑42mm殼程接管外徑57mm管程接管內(nèi)徑65mm管程接管外徑76mm設(shè)計心得緊張的課程設(shè)計終于落下了帷幕，回首這些天來做課程設(shè)計的點點滴滴。每一個細節(jié)， 每一次與同學(xué)們的討論都讓我記憶猶新。通過這些天的課程設(shè)計，并最終順利地完成使我感觸頗多，同時也讓我受益匪淺。 正是在這次疼苦并快樂的課程設(shè)計中，我找到了運用知識和更有效率的學(xué)習(xí)知識的方法，在運用和學(xué)習(xí)的同時也加深了我對相關(guān)的專業(yè)知識的理解、提升了我考慮事情的全面性和做事情的嚴(yán)謹(jǐn)行性，讓我分析問題、考慮問題、解決問題的能力有了進一步的提升。課程設(shè)計老師們都說是畢業(yè)設(shè)計的模擬考試，它也完全顛覆我們以前對知識的應(yīng)用形 式。之前，對專業(yè)知識的應(yīng)用就體現(xiàn)在平時的作業(yè)、考試和課堂上。對于專業(yè)知識在實際生活生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用并不是很了解，以至于讓我產(chǎn)生了知識無用的愚蠢想法。當(dāng)接觸了課程設(shè)計之后才發(fā)現(xiàn)知識在現(xiàn)實生活中應(yīng)用是如此的多