《丙烯冷凝器设计-说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丙烯冷凝器设计-说明书（32页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、吉林化工学院本科毕业设计摘 要本文先介绍了换热器的工程背景，研究设计现状，结构形式等，接着主要对所选换热器进行工艺设计。通过分析固定管板式换热器的设计条件，确定设计步骤。首先，对固定管板式换热器筒体、封头、管板等部件的材料进行选择、计算其壁厚并进行强度校核；其次，对固定管板式换热器前端管箱、后端管箱、换热管和管板等结构进行设计，并对换热器进行开孔补强校核。最后绘制出符合要求的固定管板式换热器的CAD图，给出相关的技术要求。在固定管板式换热器的结构设计过程中，要参考相关的标准进行设计，比如GB150、GB151等，对换热器的主要零件部分特别是受压部件如筒体，管箱，管板，封头法兰等作应力计算，并校
2、核其强度使设计能够符合标准，同时要使设计的结构满足生产的需要，达到安全生产的要求。 关键词：固定管板；换热器；设计；强度- I -AbstractThis paper first describes the project background，research status quo structure and other heat exchangers heat exchanger and then focuses on the selected process design.I determine the design steps by analyzing the fixed tube s
3、heet heat exchanger design conditions to. Firstly，select materials of tube, head, tube plate and other parts of the fixed tube heat exchanger, calculate their wall thickness and strength check； Secondly，design the structures of tube front-end boxes, the back-end chamber, heat transfer tube and tube
4、plate of the fixed tube heat exchanger, and check opening reinforcement on the heat exchanger；Lastly， draw CAD pictures that meet the design requirements of the fixed tube sheet heat exchanger, giving the relevant technical requirements.In the structural design process of fixed tube sheet heat excha
5、nger, I should refer to the relevant design standards, such as GB150, GB 151 and so on. The main part of the heat exchanger parts - especially bearing member such as cylinder, tube box, tube sheet, sealing flange, etc. for stress calculations, and check its strength The structure has to be designed
6、to meet the needs of production to achieve the safety requirements.Key Words： Heat exchanger；Fixed tube sheet；Design；Intensity- 27 -目 录摘 要IAbstractII第1章 前言11.1 换热器简述11.2 换热器的选材21.3 固定管板式换热器3第2章 前端管箱筒体计算42.1 计算条件42.2 厚度及重量计算42.3 压力试验应力校核42.4 压力及应力计算5第3章 前端管箱封头设计63.1 封头材料的选择63.2 计算条件63.3 厚度及重量计算63.4 应
7、力计算7第4章 壳程圆筒计算84.1 计算条件84.2 厚度及重量计算84.3 压力试验应力校核84.4压力及应力计算9第5章 开孔补强计算105.1 接管A105.1.1 设计条件105.1.2 开孔补强计算10第6章 延长部分兼作法兰固定式管板196.1 壳程圆筒设计计算条件196.2管箱圆筒设计计算条件196.3换热管及管板206.4 管箱壳体法兰206.5系数计算216.6仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0)226.7仅有管程压力Pt作用下的危险组合工况 (Ps = 0)23第7章 管箱法兰计算257.1 设计条件257.2 计算30第8章 壳程结构368.1 折流板
8、368.1.1 折流板外径368.1.2 折流板的主要几何参数368.1.3 折流板的管孔368.1.4 折流板材料的选取368.2 防冲挡板378.3 拉杆、定距管378.3.1 拉杆的结构形式378.3.2 拉杆的直径和数量378.3.3 拉杆的尺寸378.3.4 拉杆的布置378.3.5 定距管38第9章 换热器的安装、试车和维护及检修399.1 安装399.2 试车399.3 维护及检修399.3.1 维护399.3.2 检修40结论41参考文献42第1章 前言1.1 换热器简述能源是当今人类面临的重要问题之一，能源开发与转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用中必不可少的设备
9、，几乎一切工业领域中都要使用，尤其在化工、冶金、动力、航空航天等部门应用更为广泛。由于生产的规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样的，按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器和汽化器等，按其传热特征可分为直接接触式、蓄热式和间壁式三类换热器。国内各研究机构、高等院校对传热理论及高效换热器的研究一直非常重视，走过了从引进、消化、吸收、发展到自主开发的历程。从20世纪5060年代的照搬发展到70年代的消化和吸收，进入80年代以来国内又出现了自主开发传热技术的新趋势，大量的强化传热元件被推向市场，形成了第一次传热开发浪潮。到90年代中期，大量的强化传热技术应用于工业装置中，带
10、来了良好的社会效益和经济效益。国内80年代传热技术高潮时期的代表作有折流板换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、板壳式换热器、表面蒸发式空冷器等一批优良的换热器。热交换器是进行热交换操作的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门，尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。换热器分类方式多样，按照其工作原理可分为：直接接触式换热器、许能式换热器和间壁式换热器三大类，其中间壁式换热器用量最大，据统计，这类换热器占用量的99%。也可以按它完成的功能命名，如冷凝器、加热器、再沸器、蒸发器、过热器等。同样，也可以按其结构特点进行分类。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类，其中管
11、壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期的操作过程中积累了丰富的经验，其设计资料比较齐全，在许多国家都有了系列化标准。近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战，但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用广泛等优点，管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器，尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。管壳式换热器结构由壳体、传热管束、管板、折流板（挡
12、板）、管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热的两种流体，一种在管内流动，称为管程流体：令一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍流程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。1.2 换热器的选材在进行换热器的设计时，选用换热器各种零部件的材料，应根据设备的操作压力、操作温度、流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选择，当然最后还
13、要考虑材料的经济合理性。一般为了满足设备的操作压力和操作温度，即从设备的强度或刚度的角度来考虑，是比较容易达到的，但对于材料的耐腐蚀性能，有时往往成为一个复杂的问题。由于在这方面考虑不周，选材不妥，不仅会影响材料的使用寿命，而且也大大提高了设备的成本。至于材料的制造工艺性能，它是与换热器的具体结构有着密切关系的。换热器用材料，可分为金属材料和非金属材料，而金属材料又是可分为黑色金属和有色金属。换热器的任何不见或整体都可以用碳钢、合金钢、铜及其合金、钛、铝、钨或其他特殊合金。有时，非金属材料，如玻璃、聚四氟乙烯、石墨或复合材料也可使用。换热器选材应考虑的因素如下1.在设计温度、压力和流速条件下材
14、料与管侧和壳侧流体的适应性;2.壳体、管箱和封头材料对外界环境的适应性;3.壳体与管子材料相互的适应性；4.以最低的成本满足功能要求并达到预期寿命5.无缝或焊接钢管;6.镀层或合金板7.腐蚀余量;8.较高级的合金可以使管子壁厚较薄,空腔横截面积较大,这样可以减轻重量和减少通过管子的压力降;9.如果材料是非标准的,需有标准委员会进行费时的特殊情形标定;10.有长期高温工作造成的蠕变;11.抗拉轻度、剪切强度、疲劳强度、弹性极限、屈服点、耐磨性、高温性能、可靠性；12.热传导性、热容量、密度和热膨胀系数；13.可扎性、可铸性、可锻性、机加工性能、可焊性，对于焊的适应性能等，视条件而定；14.设计的
15、制约，制造方法和关于材料性能热处理的影响；15.安装和保养要求；16如果材料供应受影星，要注意设备的供日期。1.3 固定管板式换热器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。固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不
16、宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。 固定管板式换热器的特点是： 1、旁路渗流较小 2、锻件使用较少，造价低； 3、无内漏； 4、传热面积比浮头式换热器大20%30%。 固定管板式换热器的缺点是： 1、壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t50,当t50时必须在壳 体上设置膨胀节； 2、易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏； 3、壳程无法机械清洗； 4、管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低。固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊
17、在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。对于完成某一任务的换热器，往往有多个选择，如何确定最佳的换热器，是换热器优化的问题，即采用优化方法使设计的换热器满足最优化的目标函数和约束条件。在换热器设计中，最优目标是指包括设备费用和操作费用在内的总费用最小。第2章 前端管箱筒体计算2.1 计算条件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.60MPa设计温度 t -19.00 C内径 Di 357.00mm材料 0Cr18Ni9 ( 管材 )试验温度
18、许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 137.00MPa试验温度下屈服点 ss 205.00MPa钢板负偏差 C1 1.25mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.852.2 厚度及重量计算厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.92mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.75mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 27.60Kg2.3 压力试验应力校核除材料本身的缺陷外，容器在制造（特别是焊接过程）和使用中会产生各种缺陷，为考核缺陷对压力容器安全性的影响，压力容器制造完毕后或定期检查时，都要进行压力试验，在液压试验时，为防止材料发生低应力脆性破
19、坏，液压温度不得低于容器壳体材料的韧脆转变温度。压力试验类型为液压试验压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 1.0000 MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 31.70 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格2.4 压力及应力计算压力及应力计算 Pw= = 4.32186MPa st = = 16.17MPa 116.45MPastf st 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度5.50mm,合格第3章 前端管箱封头设计3.1 封头材料的选择封头主要有：半球形封头
20、、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头等。直边段的作用是避免封头和筒体的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。材料选用是应考虑以下的因素：(1)压力容器的使用条件(2)相容性(3)零件的功能和制造工艺(4)材料的使用经验(5)综合经济性(6)规范标准封头材料为S30408（板材），筒体材料0Cr18Ni9。3.2 计算条件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.60MPa设计温度 t -19.00 C内径 Di 357.00mm曲面深度 hi 84.00mm材料 S30408 (板材)设计温度许用应力 st 137.00MPa试验温度许用
21、应力 s 137.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.853.3 厚度及重量计算厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0859计算厚度 dh = = 1.00mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 7.70mm最小厚度 dmin = 2.00mm名义厚度 dnh = 10.00mm结论 满足最小厚度要求重量 13.17 Kg3.4应力计算应 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.58032MPa结论 合格压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 1.0000MPa压力试验允许通过的应力s
22、tsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 29.91MPa校核条件sT sT校核结果合格第4章 壳程圆筒计算4.1 计算条件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.75MPa设计温度 t 20.00 C内径 Di 357.00mm材料 0Cr18Ni9 ( 管材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 137.00MPa试验温度下屈服点 ss 205.00MPa钢板负偏差 C1 1.25mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.854.2 厚度及重量计算厚度及重量计算计算厚度 d
23、 = = 1.15mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.75mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 271.51Kg4.3 压力试验应力校核压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 1.0000 MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 31.70 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格4.4压力及应力计算压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 4.32186MPa设计温度下计算应力 st = = 20.21MPastf 116.45MPa校核条件stf st结
24、论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度5.50mm,合格第5章 开孔补强计算5.1 接管A开孔补强计算接 管: a, 1086计 算 方 法 : GB150-2011 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.75MPa设计温度20壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型0Cr18Ni9管材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di357mm壳体开孔处名义厚度n10mm壳体厚度负偏差 C11.25mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t137MPa 接管实际外伸长度152mm接管实际内伸长度0mm接管材料0Cr18Ni9接管焊接接头系数1名称及类型
25、管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称S30408凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径200mm补强圈厚度8mm接管厚度负偏差 C1t 0.75mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t137MPa补强圈许用应力t137MPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 1.153mm接管计算厚度t0.263 mm补强圈强度削弱系数 frr1接管材料强度削弱系数 fr1开孔直径 d101.5mm补强区有效宽度 B203 mm接管有效外伸长度 h124.68mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 117.1mm2壳体多余金属面积 A1568.1 mm2接管多余金
26、属面积 A2147.4mm2补强区内的焊缝面积 A336 mm2A1+A2+A3=751.5 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,不需另加补强。第6章 延长部分兼作法兰固定式管板6.1 壳程圆筒设计计算条件 设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.75MPa设计温度 Ts 20平均金属温度 ts5装配温度 to15壳材料名称0Cr18Ni9设计温度下许用应力st137Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.96e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.631e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 357mm壳
27、程 圆 筒 名义厚 度 ds10mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse6.75mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.95e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.001e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )7714mm26.2 管箱圆筒设计计算条件管设计压力pt0.6MPa箱设计温度Tt-19圆材料名称0Cr18Ni9筒设计温度下弹性模量 Eh1.976e+05MPa管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh20.75mm管箱圆筒有效厚度dhe18.75mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.976e+05MPa6.
28、3 换热管及管板材料名称0Cr18Ni9换管子平均温度 tt-15设计温度下管子材料许用应力 stt137MPa设计温度下管子材料屈服应力sst205MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.95e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.973e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.619e-05mm/mm管管子外径 d25mm管子壁厚dt2.5mm管子根数 n68换热管中心距 S32mm换一根管子金属横截面积176.7mm2换热管长度 L3000mm管子有效长度(两管板内侧间距) L12884mm管束模数 Kt = Et na/LDi2303MPa管子回转半径
29、8.004mm热管子受压失稳当量长度 lcr420mm系数Cr =137比值 lcr /i52.47管子稳定许用压应力 () MPa管管子稳定许用压应力 () 82.87MPa材料名称S30408设计温度 tp20管设计温度下许用应力137MPa设计温度下弹性模量 Ep1.95e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4mm管板输入厚度dn58mm管板计算厚度 d51mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad5000mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管子加强系数 K = 2.048管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l3.5mm胀接许用拉脱应力 qMPa焊接许用
30、拉脱应力 q68.5MPa6.4 管箱壳体法兰管材料名称S30408管箱法兰厚度 60mm法兰外径 555mm箱基本法兰力矩 3.042e+07Nmm管程压力操作工况下法兰力 5.317e+06Nmm法兰宽度 99mm法比值0.05252比值0.1681系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.03255旋转刚度 807.5MPa材料名称S30408壳壳体法兰厚度45mm法兰外径 555mm体法兰宽度 99mm比值 0.01891法比值0.1261系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数,
31、按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.003185旋转刚度 165.1MPa法兰外径与内径之比 1.555壳体法兰应力系数Y (按 K 查表9-5) 4.575旋转刚度无量纲参数 0.05629膨胀节总体轴向刚度 0N/mm6.5 系数计算管板第一弯矩系数(按,查图 27) 0.1916系系数 1.678系数(按查图 29) 1.284换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 1.568数换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板第二弯矩系数(按K,Q或查图28(a)或(b)4.368系数（带膨胀节时代替Q） 0.01656计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.0974法兰力矩折减系数 0.
32、3663管板边缘力矩变化系数 1.752算法兰力矩变化系数 0.3582管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 26.672e+04mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 6.53e+04mm2数管板布管区当量直径 288.4mm系数 0.6665系系数 0.1801数系数 2.712计系数(带膨胀节时代替Q) 3.725算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8077管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.39386.6仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0)不计温差应力计温差应力 换热管与壳程圆筒热膨胀变形差 =(t-t)-(
33、t-t)0.0-0.0003226 当量压力组合 0.750.75MPa 有效压力组合 2.034-9.43MPa基本法兰力矩系数 0.6278-0.1354 管板边缘力矩系数0.6568-0.1064管板边缘剪力系数 1.102-0.1786管板总弯矩系数 2.382-0.7164系数仅用于 时1.4090.4238系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）3.1361.874系数 0 ,=, 0, =; 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b7.2 计算螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y =
34、720801.5N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 108864.7 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 3161.4mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 8633.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 60028.5NLD= L A+ 0.51 = 50.8mmMD= FD LD = 3046445.5N.mm作FG = Fp = 31323.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 42.2mmMG= FG LG = 1321786.4N.mmMpFT = F-FD = 17457.8NLT=0.5(LA
35、 + d1 + LG ) = 54.3mmMT= FT LT = 948815.1N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 5317047.0N.mm预紧 MaW = 1344596.6NLG = 42.2mmMa=W LG = 56739468.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 56739468.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 96.2mm最小间距 70.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 180.0mm 形 状 常 数 确 定59.75h/ho
36、 = 0.7 K = Do/DI = 1.555 3.2由K查表9-5得T=1.687Z =2.412Y =4.575U=5.027整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.74836VI=0.106620.01252松式法兰查图9-5和图9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图9-7由 d1/do 得f = 1.94339整体法兰 = 281711.0松式法兰 = 0.00.8=f e+1 =1.75g = y/T = 1.042.00 = 1.80剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 60.0 mm时,
37、法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 167.76MPa =205.5 或 =342.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 48.97MPa = 137.0校核合格切向应力 83.87MPa = 137.0校核合格综合应力 = 125.81MPa = 137.0校核合格刚度系数 0.493 校核合格法兰校核结果校核合格第8章 壳程结构壳程主要由壳体、折流板、防冲挡板、拉杆等元件组成。由于各种换热器的工艺性能、使用场合不同，壳程内各种元件的位置亦不同，以满足设计要求。8.1 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
38、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。常用的折流板的形式有弓形和圆盘一圆环形两种。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下图。8.1.1 折流板外径折流板外周与壳体内径的间隙越小，壳程流体介质在此处的泄漏越小，使传热效率提高，但间隙越小，给制造、安装带来困难，查(GB151-1999管壳式换热器)P73 表41，选取折流板名义外径直径8.1.2 折流板的主要几何参数折流板的结构设计，要根据工艺过程及要求来确定，它主要为了增加管间流速以提高传热效果。选弓形折流板，其缺口弦高h值，一般为0.20-0.45倍的圆筒内直径。圆筒内直径Di=357mm，最终h
39、取240mm。折流板的缺口一般在排管中心线以下或切于两排管孔的小桥之间。折流板间距折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm；特殊情况下也可取较小的间距。根据实际情况，取折流板间距为210mm。折流板既有改变流体方向、提高传热效果的作用，又有作为支撑板来支撑管束的作用，其厚度取决于支撑的重量及工作条件。GB 151-1999标准中P72，表34给出了固定管板式换热器的折流板和支持板的最小厚度，折流板厚度与壳体直径有关，其厚度根据参考选取为5mm。8.1.3 折流板的管孔根据GB151-1999规定，P72表35，I级管束换热管折流板管孔直径d+0.,7 =25+0.7=25
40、.7mm，及允许上偏差为0.3，所以。折流板上管孔中心距（包括分程隔板处的管孔中心距）t=32 mm。折流板上管孔加工后两端倒角必须为。8.1.4 折流板材料的选取根据GB150-2011，折流板的材料选取S30408钢板。8.2 防冲挡板当管程采用轴向入口接管或换热管内流体流速超过3m/s时，应设置挡板，以减少流体的不均匀分布和对换热器管端的冲蚀。另外，为了防止壳程物料进口处流体对换热管表面的直接冲刷，引起侵蚀及振动，应在流体入口处装置防冲板，以保护换热管。根据GB151-1999规定，防冲挡板的固定形式有 ：A） 防冲挡板的两侧焊在定距管或拉杆上，也可同时焊在靠近管板的第一块折流板上；B）
41、防冲挡板焊在圆筒上；C）用U形螺栓将防冲挡板固定在换热器上。本设计中不用防冲挡板。8.3 拉杆、定距管8.3.1 拉杆的结构形式常用拉杆的形式有两种；1) 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) 拉杆于折流板点焊结构，适用于换热管外径小于或等于14mm 的管束，;3) 当管板较薄时，也可采用其他的连接结构。8.3.2 拉杆的直径和数量拉杆的直径和数量可以按GB151-1999表43和表44选用。由于定距管外径为d=25，故取拉杆直径dn=16mm，数量为4根。在保证大于或等于表44所给定的拉杆总面积的前提下，拉杆直径和数量可以变动，但其直径不得小于10mm，数量不小于
42、4根。8.3.3 拉杆的尺寸拉杆的连接尺寸按GB151-1999图42和表45确定查得=20mm， 取100mm，b=2mm，拉杆的长度分别为L=2730mm,L=2520mm 。8.3.4 拉杆的布置拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不小于3个支撑点，本设计折流板的支撑点多于3个，满足要求。8.3.5 定距管拉杆定距管结构见装配图所画，定距管的长度由实际需要确定，根据需要选定距管为，0Cr18Ni9钢，其长度有205mm、415mm、350mm、560mm四种规格。第9章 换热器的安装、试车和维护及检修9.1
43、安装安装换热器的基础必须是使换热器不发生下沉。在安装换热器之前应严格地进行基础质量的检查和验收工作，主要有二基础概况；基础标高、平面位置、形状和主要尺寸以及预留孔是否符合要求；地脚螺栓的位置是否正确；螺纹情况是良好；螺帽和垫圈是否齐全；放置垫片的基础是否平整等。 应根据换热器的结构形式，在换热器的两端留有足够的空间来满足拆装维修的需要。安装前的准备：（1）可抽管束换热器安装前应抽芯检查、清扫。（2）安装前一般应进行压力试验。9.2 试车（1）试车前应检阅图纸有无特殊要求和说明，铭牌有无特殊标志，如管板是否按压差设计，对试压，试车程序有无特殊要求等。（2）试车前应清洗整个系统，并在入口接管处设置
44、过滤网。（3）系统中如无旁路，试车时应增设临时旁路。（4）开启放气口，使流体充满设备。（5）当介质为蒸汽时，开车前应排空残液，以免形成水击；有腐蚀性的介质，停车后应将残存介质排净。（6）开车或停车过程中，应缓慢升温，避免造成压差过大和热冲击。9.3 维护及检修为了保证换热器长久正常运行，提高生产率，必须对设备进行维护与检修，使用中，应常对管、壳程介质的温度及压降进行监督，分析换热器的泄漏和结垢情况，还应定期对换热器进行清洗，来改善换热器的性能。由于清洗的困难程度是随着垢层厚度或沉积物的增加而增大的，所以清洗间隔时间不宜过长，应根据热介质的性质、腐蚀速度及运行周期等情况定期进行检查、修理及清洗。
45、9.3.1 维护（1）换热器不得在超过铭牌规定的条件下运行。（2）应经常对管壳程介质的温度及压差进行监督，分析换热器的泄流和结垢情况（3）应经常监视管束的振动情况。9.3.2 检修（1）换热管由于外界因素而减薄或穿孔，当出现泄漏时，必须更换管子。更换管子一般可采用钻削或铣削的方法进行，注意不能损坏管孔。（2）由于温度变化产生膨胀、收缩，换热管入口端的介质的涡流磨损及由于管束振动等原因使管子与管板连接处松弛而泄漏，此时必须对泄漏处进行补焊。 结论在这次设计过程中，我通过自己的努力并在指导老师的指导下将书本上的知识应用于实践当中，从中我受益匪浅。我不仅仅把所学知识复习了一遍，更重要的是初步培养了我要作为一个工程技术人员，应有的那种认真负责，谨慎而有创造性的工作风格。这次设计考察了我的综合能力，对我今后的工作和学习有着重要的帮助和意义。对一些主要尺寸进行了给定，这方面设计的好与坏直接关系到整个设计的成与败。在结构设计部分对一些重要的接管及换热器的零部件的位置进行了确定，还对一些焊接结构进行了说明。虽然设计内容繁多，过程繁琐，但是我的收获更加丰富。零件每个部分的尺寸，相配合的公差，以及电脑的绘图，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更
