浮头式换热器课程设计说明书

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1、1.方案确定选择换热器的类型浮头式换热器：主要特点是可以从壳体中抽出便于清洗管间和管内。管束可以在管内自由伸缩不会产生热应力。1.1换热面积的确定根据《化工设备设计手册》选择传热面积为400m21.2换热管数N的确定我国管壳式换热器常用碳素钢、低合金钢钢管，其规格为φ19×2、φ25×2.5、φ32×3、φ38×3、φ57×3.5等，不锈钢钢管规格为φ19×2、φ25×2、φ32×2、φ38×2.5、φ57×2.5。换热管长度规格为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、

2、9.0m等。换热器换热管长度与公称直径之比，一般在4～25之间，常用的为6～10。管子的材料选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。选用32×3mm的无缝钢管，材质为0Cr18Ni9，管长为6000mmn=A/πd0L3-5式3-5：n—换热管数A—换热面积m2d0—换热管外径mmL—换热管长度mm故根表1.1拉杆直径/mm换热管外径d10≤d＜1515≤d≤2525＜d≤27拉杆直径nd101216表1.2拉杆数量换热器公称直径DN/mm400＜d400≤d＜700700≤d＜900900≤

3、d＜260044810拉杆需10根。1.3换热管的排布与连接方式的确定换热管排列形式如图3.1所示。换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和转正三角形、转三角形。正三角形排列形式可以在同样的管板面积上排列最多的管数，故用的最为广泛，但管外不易清洗。为便于管外便于清洗可以采用正方形或转正方形的管束。换热管中心距要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和宽度。管间需要清洗时还要留有进行清洗的通道。换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管的外径。换热管排列形式如图1.1所示：正三角形转角三角形正

4、方形转角正方形图1.1换热管排列形式图1.2管子成三角形排列本换热器采用正三角形排列,由表1.3,取管间距a=40mm。表1.3换热管中心距(mm)换热管外径d14192532384557换热管中心距S19253240485772换热器的主要设计参数如下：表1.4设计参数表流程设计参数管程壳程工作压力（MPa）1.01.6设计压力（MPa）1.11.76腐蚀裕度（mm）1.01.0材质Q235-BQ235-B2.换热器壳体壁厚的设计计算压力容器选材：本设备为冷凝器，由于设计压力在低范围内，工作温

5、度不高，介质为乙烯，所以选用Q235-B材料，且满足其使用要求。一般来说，换热器的壳体和管箱公称直径大于等于400mm时，其筒体使用板材卷制。当换热器的公称直径小于400mm时，其筒体使用管材制。由于本次设计的换热器直径为1200mm，所以我选用板材卷制的筒体。2.1壳程壁厚的设计计算1.名义壁厚计算4-1查表得[σ]t=170MPa取设计压力p=1.1×1.6=1.76MPa故故按照GB151-89对固定管板式换热器最小壁厚的规定，取12mm。2.有效壁厚计算3.最小壁厚计算对于合金钢容器，规

6、定最小壁厚不能小于2mm。所以壳程的名义厚度取12mm合格。2.2管箱壁厚设计计算换热器的管箱封头一般为椭圆形或平盖形。平盖容易拆卸，维修关程时不必拆卸管道。一般大直径压力高，检修情况允许时，倾向于使用平盖。在压力不高的情况下，换热器直径小于等于900mm时，用椭圆形封头；换热器直径大于900mm，通常使用平盖。因为本换热器直径为1200mm,所以选用椭圆形封头。1.名义壁厚计算管箱选材为Q235-A，有参考文献[4]公式4-24-2式4-4：—管箱计算壁厚，mm—圆筒内径，mm查得[σ]t=1

7、70MPaφ—焊缝系数，焊缝采用双面焊，局部无损探伤，取φ=0.85取设计压力p=1.76MPa故查得：故按照GB151-89对固定管板式换热器最小壁厚的规定，取12mm。1.有效壁厚计算3.最小壁厚计算对于碳素钢容器，规定最小壁厚≤3mm。所以管箱的名义厚度取12mm合格。4.管箱水压试验较核:由参考文献[4]知,内压容器水压试验公式：对于内压容器式4-6：—取壳程与管箱中计算压力较大者，即=1.76MPa—设计温度下材料的许用应力，MPa。由于壳程与管箱采用相同的材料，所以[σ]t=[σT]

8、故所以因为所以该换热器壳体水压试验合格。2.3封头的选择及计算容器封头又称端盖,按其形状可分为三类：凸形封头、锥形封头、平板形封头。其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头（或称带折边的球形封头）和球冠封头（或称无折边球形封头）四种。1.球形封头从受力分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，当直径较小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也大。半球形封头常用在高压容器。如下图所示：2.椭圆形封头椭圆形封头是由椭圆面和短圆筒组成，直边段的作用是避免封头和圆筒的连接焊