固定管板换热器设计书Word文档格式.doc

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阐述了固定管板式换热器的工艺流程及其在炼油化工生产中的地位，换热器设备及其发展现状和国内外换热器的最新发展趋势，同时介绍了换热器的结构设计，换热器主要零部件结构的设计及压力容器常用材料等。

最后对压力容器的制造，检验和验收等问题也作了简单的介绍。

计算部分主要对筒体、封头和法兰进行了详细的计算，并对其进行了水压试验的校核；

还对换热管、管板、折流板、进行了相关的设计计算。

关键词：

固定管板式换热器；

结构设计；

校核；

ThedesignofTheFixedtubesheetheatexchanger

Abstract

Theheatexchangerisarealizationoftheheattransferbetweenthematerialenergy-savingequipment.Withthepetroleumindustrydevelopment,theheatexchangerisoccupyingtheimportantstatusinthepetrochemicalindustryequipment．Thisdesignmainlyaimsatthefixedtubesheetheatexchanger．Thefixedtubesheetheatexchangermakesthehigh-temperatureheattransferfluidthroughthelow-temperaturefluidandconvectiveheatsoastoheatthematerialbetweenthetransmission.

Inthedesignofthewholeprocess,strictlyinaccordancewiththeGB150-1998"

SteelPressureVessels"

andGB151-1999-1999"

shelland-tubeheatexchangersystem,"

thestandardforthedesignandcalculation.Thentheheatexchangerofstrength,stiffnessandstabilityofthecheck.

Thedesignincludesfourparts:

thenarrative;

Calculation;

Mappingandtranslationofpart.Notesomeofthemajorexpoundedthefixedtubesheetheatexchangerprocessofrefiningandchemicalproductionintheposition,exchangerequipmentandthedevelopmentofinternalandexternalheatexchangerandthelatestdevelopmenttrends,meanwhileonthedesign,heatexchangermajorpartsofthedesignandpressurevesselscommonlyusedmaterials.Finally,thepressurevesselmanufacturing,testingandacceptancingoftheproblemalsomadeabriefintroduction.Someofthemajortermsofcylinder,headandtheflangeofthedetailedcalculation,anditshydrostatictestofthecheck;

alsoontheTube,themanagementboard,Baffledfortherelevantdesign.

Keywords:

Fixedtubesheetheatexchanger；

Structuraldesign；

Check；

目录

前言 1

1换热器的分类及工作原理 4

1.1换热器的工作原理及分类 4

1.2换热器研究现状及发展趋势 8

2换热器设备各部分的设计说明 12

2.1设备制造工艺过程 12

2.1.1筒体 12

2.1.2管箱 12

2.1.3管板 12

2.1.4换热管 13

2.1.5折流板及支撑板 14

2.1.6管束组装 14

2.1.7封头 14

2.2换热设备中换热管与管板的连接 15

2.2.1胀接 15

2.2.2焊接 16

2.2.3胀焊连接 16

2.2.4换热管与管板连接方式的选择 16

2.3换热器设备的安装说明 17

2.3.1筒体的制造 17

2.3.2封头的制造 18

2.3.3管箱 18

2.4压力试验 18

3结构设计计算 20

3.1封头厚度计算 20

3.1.1壳程壁厚计算 20

3.1.2管程筒体壁厚计算 20

3.1.3管程封头计算 20

3.1.4水压试验校核 20

3.2管板设计计算 21

3.2.1结构尺寸及材料选取 21

3.2.2管板计算 23

3.3开孔补强计算 40

结论 42

参考文献 43

43

前言

换热器在工农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中换热设备也随处可见，是不可缺少的工业设备之一。

因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视，在全世界第一次能源危机爆发以来，各国都在大力量寻找新的能源及在节约能源上研究新途径。

在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化传热单元诞生。

随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果，得到了大量的回报，如板翅式换热器、大型板壳式换热器和强化沸腾的表面多孔管、T型翅板管、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都等到国际传热界专家的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源的紧张状况。

换热器是一种是实现物料之间热量传递节能设备，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性能回收带来了显著的经济效益。

目前，再换热设备中，使用量最大的事管壳式换热器。

管壳式换热器按用途分为无项变传热的换热器和有项变传热的换热器和重废器。

板壳式换热器的发展，使换热器的效率提高到新的水平，结构更紧凑。

这种换热器的采用，满足了飞机发动机中间冷却和内燃机车发动机、汽车发动机冷却的需要。

由于具有体积小、重量轻、效率高、可处理两种以上介质的优点，这种换热器迅速在石油化工、乙烯装置中得到推广应用。

在低温场合（-185℃的氨气冷却、-177℃液态空气冷却、-130-150℃的乙烯冷却、-165℃的天然气冷却和空气装置的冷却），采用板翅式换热器可减少体积5-15倍，节约重量20-30倍以上。

随着铝及铝合金钎焊技术的日趋发展，应用场合及范围将越来越广泛。

螺旋板式换热器目前在石油、化工、冶金、电力中的应用较普遍，接受上已开发出了可拆和不可拆两种。

作为紧凑式换热器品种之一，它的主要优点是：

占地面积小、安装方便。

材料主要是碳钢、不锈钢、钛及其合金，主要用于设计小于2.5Mpa，温度小于300℃的中、低温的冷却，化工装置中代用较多，食品、医药重较干净的介质多使用这种换热器。

但螺旋板换热器在应有腐蚀的场合应慎重使用。

另外，在介质较脏的场合亦应慎重使用不可拆是螺旋板换热器。

在低温余热回收系统，热管的应用带来了巨大的社会效率，再烟气余热回收系统，国内普遍采用热管来回收低温热源，达到节能的目的。

目前开发的无机热管不仅在工业装置中应用，而且适用于家庭热水系统，既方便又节约能源。

热管主要是利用小的表面积来传递较大的热量，是20世纪60年代中发展起来的传热元件。

国外50年代进入民用工业，具有效率高、压强低、结构紧凑等优点。

由于我国目前油田多进入中、后期开采，原油中盐、硫含量升高，常减压装置常压塔顶及减压塔顶的腐蚀越来越严重。

在这些场合，碳钢换热器的寿命仅为4-18个月左右，防腐已从单纯的涂层发展到采用钛材料的防腐，使钛换热器已从原来化工装置的应用发展到炼油装置。

目前国内多数炼厂已在此场合应用钛换热器来提高换热器的寿命，一般寿命可达5-10年左右，对长周期运行起到了重大作用。

钽和锆换热器近年来发展也较为迅速，在化工工业中得到应用。

虽然这些稀有金属价格昂贵，但由于具有特殊的优良性能如耐温、耐腐蚀等而应用较广，现已开始制定钽和锆压力容器的行业标准，在化工深加工装置中将得到进一步的应用。

防腐涂层换热器的发展也较为迅速，从20世纪80年代中期投资低，防腐效果好的847防腐涂料开始，发展到90年代的901，不仅在冷却水系统成功防腐，而且还具有抗垢性能，Ni-P非金属化学镀层在60℃以下的海水和氯离子的防腐方面也起到了重要的作用，在110℃以下对流的防腐也发挥了较大的作用，不仅仿佛而且起到了耐冲蚀、耐磨作用。

近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。

流程优化软件技术的发展带来了换热器应用的增多。

20世纪80年代常减压装置的换热器用量在70台左右，90年代换热器用量达到90-100台，90年代末至今已超过140台。

换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。

1换热器的分类及工作原理

1.1换热器的工作原理及分类

换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能用量十分大的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。

适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构和形式亦不同，换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新。

按传热原理分类

　　直接接触式换热器这类换热器又成为混合式换热器。

它是利用冷、热流体直接接触彼此混合进行换热的换热器。

如冷却塔、气压冷凝器等。

为了增加量流体间的接触面积，以充分换热，在设备中常放置塔状结构的填料和栅板。

直接接触式换热器具有传热效率高、单位容积提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。

蓄热式换热器这类换热器又称回热式换热器，它是借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。

在换热器内，首先通过热流体，将热量积蓄在蓄热体中，然后通过冷流体，由蓄热体把热量释放给冷流体。

由于两流体交替与蓄热体接触