换热器设计中平盖厚度的合理计算.pdf

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1、第3期．一换热器设计中平盖厚度的合理计算郭展玲(天津辰鑫石化工程设计有限公司，天津300271)[摘要]通过案例分析，定量计算了换热器隔板槽面积对管箱平盖厚度计算的影响，对于犬直径换热器，有无隔板槽面积平盖计算厚度差别较大。设计者应正确使用SW6-2011软件进行设计计算[关键词]换热器；隔板槽面积；平盖厚度；SW6-2011；计算换热器广泛应用于工业各个领域，在炼油、1．1设计参数化工装置中换热器占设备总量和设备投资的40％换热器的设计参数及结构简图分别见表1和图左右。换热器设备中，管壳式换热器是应用最为1。广泛、使用量最大的换热器

2、形式。目前换热器直表1换热器设计参数径在向大型化发展，因此，换热器结构的合理设项目壳程管程计对节约金属材料及降低制造成本至关重要。在设计压力(MPa)2．152．15合理设计的同时换热器结构变得相对复杂，使用设计温度(℃)9065SW6—2011软件进行计算时容易忽略一些问题。下介质C3，碳氢化合物冷凝水面以一台换热器为例说明换热器平盖厚度的合理程数12计算问题。接头系数O．850．85l案例分析腐蚀裕量(I【Ir【1)1．53公称直径(mm)26002600r毫《；。一≯。。t0I§t{；t、；。、i舶日-F1i：；畜首一．：盖l．

3、Ef一-越，鬻_Ji≥_：毽{“目l孽l嬲童^≮捌崭晕簿窭善‘一～』lll，·；tr；I}l0二=j矗§。Ii_jl_．=z道搿嚣卜前端管箱平盖；2一隔板；3一管板；4一换热管；5一壳体；6一防冲板；7一后端管箱平盖图1换热器结构简图1．2设计条件分析需设置防冲板，这样使得管板的布管上下不太对称，见图2。壳程侧物料由SI进入，经折流板折流从S2口流出，管程侧物料由T1进入，经换热管与管程作者简介：郭展玲(1979一)，女，河南洛阳人，2002年毕业由T2口流出。根据工艺提供的数据，壳程进口处于北京石油化工学院化工设备与机械专业，本科学

4、历，工程师。现在天津辰鑫右化工程设计有限公司从事压力容器设计工作。12一■论文广场石20油13和年化第工16设卷备一m=3．75，y=62．1，螺栓材料选用35CrMoA，螺母材料选用30CrMoA，80一M36。法兰经校核合格后与它连接的前端管箱平盖结构尺寸如图3。图3前端管箱平盖结构尺寸2．1螺栓载荷计算求b和D。。b一垫片有效密封宽度；D。一垫片压图2管板布置图紧力作用中心圆直径由于管壳程的设计压力不高，介质危害性不b=2．53√60=2．53,／12=8．76ram大，管板与壳体的连接采用焊接结构，管板与壳DG=2708—2×

5、8．76=2690．5Illln体嵌入后进行焊接，壳体对中容易，施焊方便。预紧状态下需要的最小螺栓载荷：此台换热器是两管程结构，前端管箱隔板与管板=3．14DGbY=3．14~2690．5x8．76~62．1=4595770．7Ⅳ也采用焊接形式，由于管板上不开隔板槽，设计者利用SW6—2011计算时误认为隔板槽面积输入值操作状态下需要的最小螺栓载荷：为0。不论隔板与管板焊接与否，管板计算时都应=0．785D~PC+6．28Dsbm计入隔板槽面积，特别是在直径较大、隔板槽面：O．785×2690．5×2．15—+-6．28×2690．5

6、×8．76~3．75×2．15积也大的情况下，对管板和平盖厚度影响较大，=l34lO6l4．5隔板槽面积越大，管板计算厚度越薄；隔板槽面2．2螺栓面积计算积越大，平盖计算厚度越厚。对于图1的换热器结构，利用SW6—2011计算时，输入隔板槽面积，[O]b=228MPa(室温螺栓材料35CrMoA的许得到前端管箱平盖的计算厚度；不输入隔板槽面用应力)积，得到后端管箱平盖的计算厚度，这样平盖的[o】=215．6MPa(设计温度下螺栓材料计算结果才合理。由于此台换热器换热管的布管35CrMoA的许用应力)形式为旋转三角形排列，不能利用GB1

7、51—1999di．螺栓小径《管壳式换热器》给出的计算公式进行隔板槽面di=31．67mm积计算，要通过作图法得到正确的隔板槽面积，预紧状态下需要的最小螺栓面积：这样才能得到正确的计算结果。4595770．7：一：一—：20156．9ram2下面通过定量计算验证隔板槽面积对平盖厚一～228一‘度计算结果的影响。操作状态下需要的最小螺栓面积：2定量计算1M10614．_。：：一—：62201．4mm：根据GB150．3—2011《压力容器》~iGBI51—一一一而一一‘1999《管壳式换热器》进行下列计算。需要的螺栓面积：由于JB／T4

8、703—2000《长颈对焊法兰》中没=max(Aa，Ap)=62201．4Tl-tm有与此台换热器配套的设备法兰，故先假设设实际的螺栓面积：备法兰的结构尺寸，利用SW62011进行校核计A，?一日、2：80××3167。