重沸器零部件的结构尺寸设计

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1、第三章重沸器零部件的结构尺寸设计3.1换热管3.1.1换热管的型式和尺寸换热管有光管、焊接管、螺纹管、波节管、波纹管、三维内外肋管等，选则换热管不仅考虑其传热效率，同时也要考虑其经济性。在没有特殊要求的情况下，一般选用光管因为光滑管加工方便、价格便宜，本换热器采用光管。选择管径时，应尽可能使流速高些，这样有利于提高其传热效率，但一般不应超过规定的流速范围。容易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径，减小其压力损失。我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有ф25×2.5mm及ф19×2mm等规格的管子。本换热器选用的是ф25×2.5mm管子，根据GB150-2011要求，换热管

2、不能选用GB/T8163标准的管子，考虑经济性，管子标准选GB9948-2006。管长的选择是以清洗方便和尺寸合理及合理使用管材等为原则。长管不便于清洗，且小换热面积的换热器没有必要用长管。我国生产的标准钢管长度为6000mm，当选取管长时，可以根据钢管长度规格，合理裁减，避免材料的浪费。由前面章节可知本装置选用了3000mm长的换热管。本装置的换热管采用ф25×2mm，3000mm的光管。3.1.2换热管的材料常用材料有碳素钢、低合金钢、不锈钢、铜、铜镍合金、铝合金、钛有色金属等。此外还有一些非金属材料，如石墨、陶瓷等。由于本设备没有特殊要求，根据工作压力、温度合介质腐蚀

3、性等选用GB9948-2006《石油裂化用无缝钢管》标准的20钢。3.2.3布管换热管标准的排列方式一般有正三角形、正方形、转角三角形和转角正方形排列等四种方式，如图3-1所示。传热管的排列应使其在整个换热器圆截面上可以均匀分布，同时还要考虑流体的性质，管箱结构及加工和制造等方面的问题。其中正三角形排列最为普遍，其优点是:在同一直径的管板上可以排列最多的管子数，而且管板的强度高；流体流动短路的机会少，壳程流体扰动大，因而对流传热系数较高；但是正三角形排列的换热管管外机械清洗较为困难，其用于壳程介质较清洁，可以进行化学清洗或者换热管外不需清洁的情况下。正方形排列有利于换热管外

4、壁的机械清洗，适用于壳程流体易产生污垢的场合；但是其在同样的管板面积上可排列的管子数量为最少。此外还有同心圆排列方式，其优点是靠近壳体的地方管子分布较均匀，管子排列紧凑，在管板直径较小的换热器中可以排列的传热管数比三角形排列还多。考虑到本重沸器要排列的管子较多，流体的性质属于比较洁净和不易结垢，因此采用正三角形排列，如图3-1（a）所示。图3.1-1管子的排列方式换热管中心距确定，管心距的大小主要与传热管和管板的连接方式有关，以及是否有分程隔板等，此外还要考虑到管板强度和清洗管外表面时所需的空间。根据GB151-1999规定管心距S不小于1.25倍换热管外径，所以有S=1

5、.25d=1.25X25=31.25mm，取32mm。3.2管板结构尺寸管板在换热器的制造成本中占有相当大的比重，近年来也有不少对薄管板进行研究以节约成本。管板设计与管板上的孔数、孔径、孔间距、开孔方式以及管子的连接方式有关。1、选用固定管板兼作法兰形式的管板，图3.2-1固定管板式换热器管板尺寸这种管板结构尺寸的确定先按第二章确定的壳体内径，在依据确定的设计压力，壳体内径和压力等级来设计法兰，然后根据法兰相应结构尺寸确定管板的最大外径，密封面位置、宽度、螺栓直径、位置、个数等，根据上述确定的壳体内径D=1000mm和设计压力PN＝0.7MPa，由JB/T4702-2000

6、选择PN1.6乙型平焊法兰，从而确定管板尺寸如图3-9所示，管板重量209kg。2、管板孔直径和允许公差，由GB151-1999的表4－17的管孔直径为25.4，允许偏差为3、管板材料在选择管板材料时，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，此装置管板材料采用16MnⅢ三级锻件。3.3折流板列管式换热器的壳程流体流通截面积大，若不加折流板，其壳程流体很难进行有效的湍动。在壳程流体属对流传热条件时，为增大壳程流体的流速，加强其湍动程度，提高其表面传热系数，需要设置折流板。而折流板又有横向折流板和纵向折流板两类，单壳程的换热器仅需

7、设置横向的折流板，横向折流板同时兼有支撑板的作用，还可以款热管防止产生振动作用。管壳式换热器常用的有弓形和盘环形。在弓形折流板中，流体在板间交错的冲刷管子，而流经折流板弓形缺口时又是顺流经过管子外面后进入下一板间，改变方向，流动中死区很少，即使有死区，要会通过导流筒进行有效的导流，所以比较优越，结构比较简单，一般标准换热器中只采用这种。盘环形折流板制造和安装都不方便，流体在管束中为轴向流动，效率较低。而且要求介质必须是清洁的，否则沉淀物将会沉积在圆环后面，从而使传热面积失效，此外，如有惰性气体或溶解气体释放出来，它