1、F90立式固定管板式原油預(yù)熱器機(jī)械設(shè)計摘 要本設(shè)計的目的是一個立式固定管板式原油預(yù)熱器的機(jī)械設(shè)計，其中溫度和壓力是設(shè)定的，在選擇設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，再參考相關(guān)的文獻(xiàn)，通過計算完成立式固定管板原油預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和技術(shù)要求。據(jù)立式固定管板式原油預(yù)熱器設(shè)計的要求，設(shè)計步驟可以設(shè)置。設(shè)計包括熱交換管，擋板選擇板，棒和材料的其它部分，管箱，管板，法蘭和結(jié)構(gòu)設(shè)計等部位，確定檢查的厚度和強(qiáng)度。正在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，有許多必須思考到的的要素，如材料的性質(zhì)，施加壓力和溫度范圍內(nèi)，縮放功能，媒體屬性，便于清洗等維護(hù)。最后，綜合考慮以上需要考慮的因素，選擇最理想的結(jié)構(gòu)形式。同時繪制根據(jù)立式固定管板原油預(yù)熱器粗附圖結(jié)構(gòu)的

2、設(shè)計滿足要求，將包含在相關(guān)技術(shù)要求圖紙上。在這種立式固定管板式原油預(yù)熱器的設(shè)計過程中，設(shè)計應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定，如壓力容器管殼式換熱器等，以滿足最終設(shè)計結(jié)果的規(guī)定。符合要求的生產(chǎn)線也被認(rèn)為是完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：強(qiáng)度；壓力；材料；結(jié)構(gòu)IABSTRACTThe purpose of this design is a vertical fixed tube plate oil preheater mechanical design, in which the pressure and temperature and the set, which is necessary because

3、the basis for the selection of the design parameters, and then refer to the relevant literature, rely on computing achieve vertical fixed tube plate oil preheater design and technical requirements.According vertical fixed tube plate oil preheater design requirements, design steps can be set. Design

4、includes a heat exchanger tube, baffle option board, the rest of the rod and materials, tube box, tube sheets, flanges and other parts of the structural design, to determine the thickness and strength check. Carrying out structural design, there are many factors to consider, such as the nature of th

5、e material, applying an internal pressure and temperature range, the zoom function, media properties, easy cleaning and maintenance. Finally, considering the above factors need to be considered, select the best structure. According to the same time drawing a vertical fixed tube plate oil preheaters

6、are designed to meet the requirements of crude drawings structure, it will be included in the relevant technical requirements of drawings.In such a vertical fixed tube plate oil preheater design process, the design should be in accordance with the relevant provisions, such as the pressure vessel she

7、ll and tube heat exchangers, etc., in order to meet the final design requirements. Meet the requirements of the production line is also considered a complete structural design, to achieve safe productionKey words The intensity of ；pressure； material；structure目錄1緒論11.1換熱器的概念和意義11.2換熱器的分類11.3立式固定管板式換熱

8、器簡介11.3.1立式固定管板式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)21.4設(shè)計方案簡介21.4.1設(shè)計任務(wù)、目的21.4.2設(shè)計思想21.4.3設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)22立式固定管板式原油預(yù)熱器的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1立式固定管板式原油預(yù)熱器工藝條件32.2估算設(shè)備的尺寸32.2.1初選結(jié)構(gòu)32.2.2 計算傳熱管數(shù)42.2.3 計算殼程直徑D42.2.4壁厚的確定42.3 換熱管與管板的連接42.5 管板與管箱的連接62.6單殼程結(jié)構(gòu)63原油預(yù)熱器的材料選擇和零部件結(jié)構(gòu)73.1換熱管73.1.1換熱管的型式和尺寸73.2 折流板73.2.1 折流板的主要幾何參數(shù)83.2.2 折流板與殼體間隙83.2.3 折流板厚度83.2.4

9、 折流板的管孔83.2.5 材料的選取83.3 拉桿與定距管93.3.1 拉桿的結(jié)構(gòu)形式93.3.2 拉桿直徑、數(shù)量和尺寸93.3.3 拉桿的布置93.4 防沖和導(dǎo)流93.5 進(jìn)出口的設(shè)計113.5.1 接管外伸長度113.5.2 殼程接管位置最小尺寸113.5.3 管箱接管位置最小尺寸123.6 管箱133.6.1管箱結(jié)構(gòu)型式133.6.2 管箱材料的選擇143.7 管板143.7.1 管板結(jié)構(gòu)143.7.2 管板最小厚度與尺寸143.7.4 管板材料153.8 封頭、法蘭與墊片的選擇153.8.1 封頭的選用153.8.2 甲苯進(jìn)、出口處的封頭153.8.3 法蘭結(jié)構(gòu)類型163.8.4 墊

10、片的分類164 原油預(yù)熱器的強(qiáng)度設(shè)計與校核174.1 殼體、管箱的壁厚計算174.1.1 殼體174.1.2 管箱174.2 法蘭的強(qiáng)度校核184.2.1 墊片184.2.2 螺栓194.2.3 法蘭204.2.4 法蘭設(shè)計力矩204.3 管板厚度計算214.3.1 管板參數(shù)計算214.3.2結(jié)構(gòu)尺寸214.3.3 管板應(yīng)力計算224.3.4操作力力矩234.3.5法蘭預(yù)緊力234.3.6計算徑向應(yīng)力244.3.7計算設(shè)計力矩M和管板延長部分的法蘭應(yīng)力244.3.8應(yīng)力校核254.4 管子與管板連接拉脫力的校核264.4.1 換熱管軸向應(yīng)力264.4.2 換熱管與管板連接拉脫力274.5 開孔

11、補(bǔ)強(qiáng)的計算274.5.1 概述274.7 壓力試驗(yàn)284.7.1 管程圓筒284.7.2 殼程圓筒285 立式固定管板式原油預(yù)熱器的制造、安裝、檢驗(yàn)、清洗和維修305.1 概述305.2原油預(yù)熱器的制造305.2原油預(yù)熱器日常維護(hù)及常見故障305.3預(yù)熱器的清洗技術(shù)305.4檢驗(yàn)305.5 安裝305.6 容器的銘牌要求315.7 換熱器的油漆、包裝、運(yùn)輸31結(jié) 論32參考文獻(xiàn)33致 謝34V1緒論1.1換熱器的概念和意義 本畢業(yè)設(shè)計的原油預(yù)熱器是一種換熱器。換熱器又名熱交換器。換熱器是廣泛應(yīng)用于化工，石油化工、動力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工等行業(yè)的一種通用設(shè)備。換熱器的種類有很多，有多種劃分方

12、式。在這些領(lǐng)域中，石油化工這一塊是熱換器產(chǎn)業(yè)最大的市場，大約占了總比重的三分之一?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)展迅速，地球上的環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。換熱器作為一種傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用與化工，石油，動力和原子能等工業(yè)中，使的它得到研究人員的重視，研究成果也不斷的出現(xiàn)。1.2換熱器的分類隨著科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展，換熱器的品種也越來越多，雖然這些換熱器很難統(tǒng)一按一個標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分，但還是可以以它們的一些具體的共同特點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分。以換熱器的用途來劃分有預(yù)熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等。以傳送熱量的方法來劃分有間壁式、混合式、蓄熱式等。其中間壁式換熱器依據(jù)熱傳面的結(jié)構(gòu)不一樣又可分為板面式和管式。管式換熱器就是以管的外表面作為傳熱面，分為套

13、管式換熱器、管殼式換熱器等。下面對列管式換熱器進(jìn)行一些介紹。列管式換熱器就目前來看，在如今的化工還有酒精生產(chǎn)上是應(yīng)用最廣泛的換熱器。它的構(gòu)成有殼體、管束、管板、管箱、封頭、支座、密封裝置及其工藝接管等。優(yōu)點(diǎn)：單位體積的設(shè)備可以提供大的傳熱面積,傳熱效果好,固體結(jié)構(gòu),可以選擇范圍廣泛的結(jié)構(gòu)材料,操作彈性大,廣泛應(yīng)用于大型設(shè)備。結(jié)構(gòu):殼體，管束、管板、折流擋板以及封頭。流程有管程，殼程。傳熱面為管束的壁面。列管式換熱器。按形式可以分成固定管板式、浮頭式、U形管式等三種，按結(jié)構(gòu)可以分成單管程、雙管程、多管程等，按材質(zhì)可以分為碳鋼、不銹鋼、碳鋼和不銹鋼混合列管式換熱器三種。列管式換熱器的傳熱面有1，可

14、以根據(jù)用戶的需求自己定制。1.3立式固定管板式換熱器簡介立式固定管板式換熱器有兩塊管板，一般采用的焊接方法與殼體相連接。因?yàn)楣馨迮c筒體之間的連接是剛性連接，當(dāng)管束與殼體之間由于溫度過大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，經(jīng)常會使管子和管板連接的接口斷開，因而發(fā)生介質(zhì)泄漏。故應(yīng)在外殼上焊一個膨脹節(jié)，來減小由于溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，但是不能完全消除。因此當(dāng)溫度大于70和殼程壓力超過時，應(yīng)該用其他的換熱器。1.3.1立式固定管板式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，排管很多，比較緊湊，管板薄，造價低。缺點(diǎn)：管外清洗較難，不能機(jī)械清洗，所以用不宜生污垢的潔凈流體。1.4設(shè)計方案簡介1.4.1設(shè)計任務(wù)、目的 節(jié)約能源是一種重

15、要的社會意識,在當(dāng)今世界是盡可能減少能源消耗,一系列的行動來增加能源的使用。加強(qiáng)能源管理,采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境和社會可以采取的措施,從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個方面,減少消耗、減少損失和污染物排放,停止浪費(fèi),有效、合理的利用能源。目前,在換熱器被廣泛的關(guān)注在中國石油和化學(xué)工業(yè),和熱交換器被廣泛應(yīng)用,決定了設(shè)計提高換熱器傳熱性能的理論的不斷創(chuàng)新,企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和行業(yè)的快速發(fā)展有一定積極作用的重大貢獻(xiàn)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。 本課題原油預(yù)熱器的設(shè)計,這個話題是對于給定的設(shè)計參數(shù),根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定來設(shè)計的。1.4.2設(shè)計思想設(shè)計時應(yīng)考慮加工工藝的要求，使設(shè)計的原油預(yù)熱器應(yīng)該能保證質(zhì)量合格。設(shè)計時，不

16、僅要考慮能源的消耗，材料裝置以及運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用，這樣才能在符合加工工藝的要求下，設(shè)計出成本最合理化的換熱器。設(shè)計時也要考慮生產(chǎn)安全，確保原油預(yù)熱器的剛度和強(qiáng)度符合加工要求。1.4.3設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計計算是要按照國家和行業(yè)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計，主要是以1511999 管殼式換熱器、1511989 鋼制管殼式換熱器和 150-1998鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的。2立式固定管板式原油預(yù)熱器的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計跟據(jù)資料可選取以下圖所示的結(jié)構(gòu)換熱器：圖1固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)2.1立式固定管板式原油預(yù)熱器工藝條件擬設(shè)計一單殼程雙管程立式固定管板式換熱器，用于原油預(yù)熱。給定設(shè)計參數(shù)如下：管程介質(zhì)：甲笨 殼程介質(zhì)：原油管程設(shè)計壓

17、力： 殼程設(shè)計壓力：管程設(shè)計溫度：110 殼程設(shè)計溫度：80 腐蝕余量：自定 換熱面積： 2.2估算設(shè)備的尺寸2.2.1初選結(jié)構(gòu) 管子外徑： 管長：L= 選型：單殼程雙管程。2.2.2 計算傳熱管數(shù)擬用傳熱管規(guī)格為，管長L，傳熱管數(shù)為=503（根） (1)式中符號： 換熱管總數(shù)L 換熱管長 m 換熱管外徑mm 所需換熱面積2.2.3 計算殼程直徑D取管心距t=1.25 (2)根據(jù)換熱器設(shè)計手冊表1-2-1 換熱管的管心距取橫過管束中心線的管數(shù)： （根） (3)因采用的是雙管程結(jié)構(gòu)，那么殼程內(nèi)徑為： (4)圓整得2.2.4壁厚的確定管殼式換熱器的外殼的組成：殼體、管箱殼體、封頭。這種換熱器的殼體

18、一般由當(dāng)直徑不同時，所選取的作為殼體和管箱殼體的管材和板材也不一樣。如果直徑，殼體和管箱殼體都是管材。如果直徑，殼體和管箱殼體都是板材。這樣他們的直徑才能和封頭、連接法蘭呼應(yīng)。有利于法蘭和封頭的選擇型號。 根據(jù)本設(shè)計的換熱器用于原油預(yù)熱，故選擇鋼，根據(jù)換熱器設(shè)計手冊殼體和管箱殼體厚度選.2.3 換熱管與管板的連接管子和管板的連接通常有這幾種連接方式：脹接、焊接、脹焊結(jié)合。管子和管板采用焊接的方式是現(xiàn)在較為普遍的連接方式，管子和管板如果是用爆炸焊接的方式相連接，現(xiàn)在在國外已經(jīng)開始應(yīng)用，這是一種新的工藝方法。這種爆炸焊連接的強(qiáng)度很高，脹接效率有非常大的提升。2.4殼體和管板的連接殼體和管板的連接方

19、式有兩種。如固定管板式換熱器，管板和殼體用的是焊接方式連接的，這種是不可拆卸式。還有一種是可拆卸式連接，有U型管式、浮頭式等換熱器。本次設(shè)計的原油預(yù)熱器管板和殼體采用的是不可拆卸式連接。對于不可拆卸式換熱器，因?yàn)閷囟群蛪毫€有選材上的不同，這就導(dǎo)致管板和殼體的結(jié)構(gòu)也不相同。因此一種是管板兼法蘭，另一種是夾持式固定管板。當(dāng)所選用的材料是碳鋼時，用的是管板兼法蘭的形式比較多，但是在直徑比較大時，管板材料是不銹鋼或者有色金屬時，就可以用夾持是固定管板。有利于材料的節(jié)省。根據(jù)給的數(shù)據(jù)，本設(shè)計選用的是管板兼法蘭的形式。在以下圖2中（a)、（b)、（c)、(d)、(e)是推薦設(shè)計時選用管板兼法蘭的幾種結(jié)

20、構(gòu)形式。當(dāng)工作壓力，殼壁厚度時，可采用如圖2（a)連接方式，管板背面開槽，將殼體嵌入槽中然后焊接好。對于需要承受很高的耐壓，殼程設(shè)計壓力的換熱器，可以采用圖2（b）、（c）的連接方式，管板開槽對接焊接，焊縫強(qiáng)度高，焊后也不容易變形。圖2中（d)、(e)也將管板背面開槽對接焊接，但是是用于殼程壓力的換熱器。圖2 兼做法蘭的管板與圓筒的連接結(jié)構(gòu)本設(shè)計的換熱器殼程介質(zhì)是原油，對設(shè)備有間隙腐蝕，所以選擇圖2(b)結(jié)構(gòu)形式。2.5 管板與管箱的連接固定管板式換熱器的管板可兼作法蘭，因此與官箱法蘭的連接方式比較簡單。故在滿足工藝要求，由壓力和溫度來決定選用法蘭的結(jié)構(gòu)形式。在管程與殼程的工作壓力為1，氣密性

21、要求低的時候，選用圖3（a)結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)氣密性要求比較高，可選圖3（b）結(jié)構(gòu)，但考慮到密封槽雖然具有良好的密封性能，但由于制造成本高，加工困難,安裝不方便等因數(shù)，所以，我們還可以采用圖3（c）方式的結(jié)構(gòu)。綜合考慮本設(shè)計選用圖3（c)結(jié)構(gòu)型式較好。.圖3 固定管板式換熱器管板的連接型式2.6單殼程結(jié)構(gòu)本設(shè)計的原油預(yù)熱器是單殼程雙管程結(jié)構(gòu)。單殼程的換熱器，一般在殼程內(nèi)放入折流板，目的是增大殼內(nèi)流體的流速，以達(dá)到強(qiáng)化傳熱的結(jié)果。這是最普遍的換熱器。圖4中（a）、（b)、(c)、（d)分別為單殼程換熱器、雙殼程換熱器、分流式換熱器、雙分流式換熱器。圖4殼程的型式3原油預(yù)熱器的材料選擇和零部件結(jié)構(gòu)3.1

22、換熱管3.1.1換熱管的型式和尺寸考慮到成本和制造的簡易，本設(shè)計選用光管型號的換熱管。具體還應(yīng)考慮以下因素如管徑、管長、管子的排列和管心距。換熱管的管徑越小，就越便宜，傳熱膜系數(shù)和阻力系數(shù)的比就越好。在滿足允許壓力降的情況下，使用mm的管子比較好。本設(shè)計就選用mm的管子。在相同的傳熱面積下，長管流動的截面積就較小，流速也就越大，故而可以減少壓力降。雖然選用長管使得管子的傳熱面的比價降低。但是制造長管會比較麻煩。所以，一般選用管子的長度為到。本設(shè)計擬用的好了。管子在管板上的排列方式，正方形排列和三角形排列兩種方式居多，用的較少的還有同心圓式排列。管間距一般的選用范圍為（1.25-1.5）d。根據(jù)

23、換熱器設(shè)計手冊 1-2-1得到的管間距為。圖5管子的排列方式本設(shè)計的原油預(yù)熱器是用于原油的預(yù)熱傳熱系數(shù)比較高，故選用正三角排列的方式，如圖5（a)。3.2 折流板單殼程換熱器，在殼程中放入折流板以改變流體的流向，目的是加快流體的速度，增大傳熱膜系數(shù)。折流板板設(shè)置在殼體中，還可以對管子起到支撐作用，保護(hù)換熱管。 設(shè)備制造中如無特殊要求都是選用圓缺形折流板（又稱弓形折流板)。圓缺形折流板又可分為橫缺形、豎缺形和阻液形這三種。橫缺形折流板適用于無相變得對流傳熱。如果殼程進(jìn)行冷凝操作時，可在橫缺形折流板底部開個孔來排液體，液量越多孔就開的越大。但一般在殼程進(jìn)行冷凝操作時，多是用的豎缺形折流板。這可以有

24、效防止因排液孔的不適當(dāng)而產(chǎn)生液泛和氣相旁流。圓缺形折流板的缺口高度是直徑的10%-40%，一般我們用的最多的是直徑的25%高度。不過如果壓力降一樣的話，缺口高度為直徑的20%最為合理，這樣可以得到更好的傳熱效率。當(dāng)殼程通過的的流量大，壓降小時，多采用盤環(huán)形折流板，但其傳熱效率沒有圓缺形折流板好?？资秸哿靼逯贿m用于像水這種比較清潔的液體，并且這種折流板的壓力降較大。折流圈是一種桿式折流結(jié)構(gòu)，因此又名折流桿。使用這種折流圈的換熱器，通常流量比較大，但壓力降較小，傳熱效率也很好。本設(shè)計采用弓形折流板，也就是圓缺形折流板。3.2.1 折流板的主要幾何參數(shù)折流板的間距對殼程流體的流向和流速有很大影響，因

25、此也將影響到換熱器的傳熱效率。折流板的最小間距應(yīng)不小于，即大于圓筒直徑的五分之一。折流板的最大間距則按照換熱器設(shè)計手冊1-6-34中的規(guī)格來定，最大間距也不可小于殼程內(nèi)徑。折流板的缺口高度，取系數(shù)為0.25，那么切去的圓缺高度。根據(jù)以上要求，折流板的間距取。折流板數(shù)： =-1=-1=6 (5)3.2.2 折流板與殼體間隙根據(jù)換熱器設(shè)計手冊表1-6-33選取折流板名義外直徑： D=-4.5= (6)3.2.3 折流板厚度殼體直徑，換熱管有無支承長度對折流板厚度的大小有影響，本裝置設(shè)計中沒有支承板，其厚度根據(jù)換熱器設(shè)計手冊表1-6-26選取=3.2.4 折流板的管孔根據(jù)換熱器設(shè)計手冊表1-6-28

26、可查折流板的管孔直徑與公差，按級管可得換熱器折流板管孔直徑為19.6，允許偏差為。折流板上管孔中心距和分程隔板處的管孔中心距t=，公差為相鄰兩孔 偏差為，任意兩孔。在折流上管孔加工之后兩端必須要倒角。3.2.5 材料的選取本裝置的設(shè)計溫度為80，設(shè)計壓力為，可依據(jù)選取鋼材，因本設(shè)計的介質(zhì)為原油，毒性程度為高危，故選用鋼材，并且設(shè)計的容器設(shè)計壓力P，鋼板的適用溫度為0-400，制造殼體時，鋼板的厚度，符合本設(shè)計得要求。3.3 拉桿與定距管3.3.1 拉桿的結(jié)構(gòu)形式拉桿的常用結(jié)構(gòu)有兩種，一種是圖6（a）拉桿定距管結(jié)構(gòu)，一種是圖6（b）拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。前者結(jié)構(gòu)適用于換熱管外徑d的管束，且（按換

27、熱器設(shè)計手冊表1-6-34規(guī)定）。后者結(jié)構(gòu)適用于換熱器管外徑d的管束，且d。但如果管板比較薄時，也可以使用其他的連接結(jié)構(gòu)。圖6拉桿結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)前面設(shè)計的換熱管直徑為，殼體公稱直徑為，因此本設(shè)計選第一種拉桿定距管結(jié)構(gòu)。3.3.2 拉桿直徑、數(shù)量和尺寸查換熱器設(shè)計手冊表1-6-37和表1-6-38確定拉桿的直徑與使用數(shù)量，可得拉桿直徑d，拉桿數(shù)量為4根。拉桿的連接尺寸圖如下。圖7拉桿連接尺寸3.3.3 拉桿的布置拉桿應(yīng)盡量均勻的布置在管束的外邊緣，直徑小的沒什么要求。但如果是直徑大的換熱器，應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿在管區(qū)內(nèi)或者靠近折流板缺口處，折流板的支撐點(diǎn)應(yīng)在三個以上。3.4 防沖和導(dǎo)流在殼程進(jìn)口

28、管處設(shè)置防沖板，目的是在殼程物料進(jìn)口處，減小流體對換熱管表面的直接沖刷。而如果是立式換熱器，還應(yīng)考慮在殼程進(jìn)口處設(shè)置導(dǎo)流筒，不僅可以使氣、液介質(zhì)更均勻的流入管間，還能提高傳熱效率。設(shè)置防沖板和導(dǎo)流筒的條件:對有腐蝕或有腐蝕氣體、蒸氣及氣液混合物，應(yīng)設(shè)置防沖板。對液體物料，當(dāng)殼程進(jìn)口處流體的為以下值時，應(yīng)設(shè)置防沖板或者導(dǎo)流筒在殼程進(jìn)口處：2300 的非腐蝕的單相流體；740 的其它液體。圖8為現(xiàn)在使用最多的幾種防沖板型式。圖8 防沖板機(jī)構(gòu)和尺寸 圖8（a）焊了兩塊導(dǎo)流擋板在喇叭形管內(nèi)，目的是減小氣流對換熱管流速的沖刷。根據(jù)設(shè)計要求，導(dǎo)流擋板在喇叭口的焊接角度在60-90之間。而且換熱器的喇叭管。

29、當(dāng)左、右缺邊折流板和上、下缺邊折流板的換熱器時，防沖板焊在殼體上，接管為直管。如圖8（b）所示。當(dāng)上、下缺邊折流板的換熱器時，防沖板焊在定管距上。如圖8（c)所示。當(dāng)上、下缺邊折流板的換熱器時，防沖板焊在定管距上。如圖8（的）所示。 要想防沖板在殼體內(nèi)的位置合理，那么防沖板周邊與殼體內(nèi)壁形成的流通面積是殼程進(jìn)口接管截面積的1-1.25倍。防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離，可按一下公式計算，且不小于接管外徑。 (7)式中 H防沖板在殼體內(nèi)的位置尺寸，mm h殼程進(jìn)口接管內(nèi)徑與殼體內(nèi)徑相交的弓形高度，mm 接管內(nèi)徑，mm防沖板的最小厚度，碳鋼、低碳合金鋼為，不銹鋼為。本設(shè)備的折流板材料是,厚度取。3.

30、5 進(jìn)出口的設(shè)計在原油預(yù)熱器的殼體和管箱上一般都會安裝有很多附件，如有接管和進(jìn)出口管，且裝在上部的排氣管，裝在底部排液管，裝在殼體側(cè)面安全閥接口，有時根據(jù)生產(chǎn)要求的不同是否裝溫度計、壓力表等。這些都是進(jìn)出口設(shè)計的一部分。在設(shè)計時為了使原油預(yù)熱器美觀大方且設(shè)備的安裝更加簡易。那么這些附件的安裝和設(shè)計要充分考慮才能達(dá)到。3.5.1 接管外伸長度 接管外伸長度又叫接管伸出長度。即接管法蘭面到官箱殼體外壁的長度?？捎上率接嬎愦_定最短長度范圍： (8)式中：h接管法蘭厚度，mm； 接管法蘭的螺母厚度，mm； 保溫層厚度，mm； 接管外伸長度，mm。3.5.2 殼程接管位置最小尺寸 殼程接管位置最小尺寸見

31、圖9，按下式估算：圖9 殼程接管位置帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管+（b-4）+C mm (9)無補(bǔ)強(qiáng)圈接管+（b-4）+C mm (10)式中： b管板厚度，mm； 殼程/管箱接管位置最小尺寸，mm； C補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣至管板與殼體連接焊縫之間的距離，mm；DH補(bǔ)強(qiáng)圈外圓直徑，mm；接管外徑，mm。在上述公式中，C（S為殼體厚度，mm）且。根據(jù)上述要求設(shè)計接管高度為：原油接管高度=,原油接管高度=150, 甲苯進(jìn)口接管高度=150,甲苯出口接管高度=150, 管箱壓力表接管高度=100,管箱排污口接管高度=100，殼程排氣口接管高度=100。3.5.3 管箱接管位置最小尺寸 官箱接管位置的最小尺寸，見圖10，可按

32、下列公式計算：圖10官箱接管位置帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管+C mm (11)無補(bǔ)強(qiáng)圈接管+C mm (12)上述公式中，取C4（S為官箱殼體厚度，mm)且30。式中： b管板厚度，mm； 管箱接管位置最小尺寸，mm； C補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣至管板與殼體連接焊縫之間的距離，mm；DH補(bǔ)強(qiáng)圈外圓直徑，mm； 接管外徑，mm。根據(jù)上述要求設(shè)計接管高度為：原油接管=250, 原油接管高度=250,甲苯進(jìn)口接管=250, 甲苯出口接管=150。3.6 管箱換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出的空間叫做管箱。它可以均勻地分配和集中管程中的流體。如果是多管程換熱器，管箱能分割管程，使流體的流向發(fā)生改變。管箱的結(jié)構(gòu)要容易裝拆，以方便清洗、檢修管子

33、。本設(shè)計選用的就是雙管程的結(jié)構(gòu)。3.6.1管箱結(jié)構(gòu)型式 A型 叫做平蓋管箱，如圖11（a）所示。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)中有盲板，所以只要拆開盲板就可以清洗管程，使整個過程方便快捷，但其缺點(diǎn)是加工盲板比較困難，尺寸較大需要耗費(fèi)大量鍛件，加工成本較高，且密封性能不好。通常用于6.4時，=8.48 mm (32)墊片壓緊力作用中心圓直徑：當(dāng)6.4時，墊片壓緊力作用中心圓直徑=544-28=528 mm (33)墊片壓緊力 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力3.14528811=145896.96 N (34) 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力71622.14 N (35)4.2.2 螺栓螺栓的布置與選用 已知設(shè)計條件為

34、公稱通徑為500。査取標(biāo)準(zhǔn)20634-1997，選用材料為尺寸為27180的雙頭螺柱。根據(jù)150-1998的表4-7（續(xù)）和表9-3，査取螺栓在常溫下的許用應(yīng)力為805，計算設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力為205.72，螺栓根頸為23.8，數(shù)量n為16個。選取法蘭徑向尺寸LA24，Le20，螺栓最小間距L=46螺栓載荷: 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷160818.24 (36)操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載 (37) =367063.48螺栓面積: 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積199.7 (38)操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積1784.28 (39)需要的螺栓面積取和AP的最大值1784.28 (40)實(shí)際螺

35、栓面積7114.5 (41),符合螺栓設(shè)計載荷：預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計載3581758.95 （N) (42)操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計載荷=367063.48 (N) (43)4.2.3 法蘭 法蘭厚度法蘭力矩: 71622.14 N (44)26 (45) (46)264937.5 N (47) N (48)295441.344-264937.5=30503.844 N (49)預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩:71266.1426=1852919.64 (50)操作狀態(tài)下的法蘭力矩:(51)=5348488.04 4.2.4 法蘭設(shè)計力矩法蘭材料選用235-B在設(shè)計溫度80下的許用應(yīng)力為 (52)常溫下法蘭材料

36、的許用應(yīng)力=375 (53)4.3 管板厚度計算 4.3.1 管板參數(shù)計算未能被換熱管支承的面積(54) 管板布管區(qū)面積: t = 1.732 +d = 2+= (55) 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 (56) 系數(shù) (57)4.3.2結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)前選取尺寸：寬度=133, 厚度=40， 厚度=50= =由/Di=8/500=0.005和/Di=40/500=0.044,查得=0.006；由/Di=8/500=0.005和/Di=36/500=0.04,查得=0.015.管板開孔前的抗彎剛度：(58)旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)： (59) = =1.03 (60) = = (61)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 (62)4.9

37、(63)1.39 (64)由151-1999的圖19、圖20和圖21，按和分別查?。篊C=0.110, Ce= -0.085, CM=0.1304.3.3 管板應(yīng)力計算計算管板中心處（r=0），布管區(qū)周邊處（r=Rt）和邊緣處（r=R）d 的徑向應(yīng)力 以殼程設(shè)計壓力=1.25,Pt=0： (65) -34.38 (66) = (67) = 以管程設(shè)計壓力Pt=1.35,=0： (68) （69） （70） 由上按分別查?。?R=0.1, T=0.14.3.4操作力力矩計算基本法蘭力矩Mm，操作工況法蘭力矩Mp (71)4.3.5法蘭預(yù)緊力計算法蘭預(yù)緊力矩作用下： (72)Pt作用下： (73)

38、4.3.6計算徑向應(yīng)力計算由法蘭預(yù)緊力矩所引起的在管板中心處（r=o），布管區(qū)周邊處(r=)和邊緣處(r=R)的徑向應(yīng)力以殼程設(shè)計壓力,: (74)(75) 以管程設(shè)計壓力Pt=1.35,=0： (76)(77)4.3.7計算設(shè)計力矩M和管板延長部分的法蘭應(yīng)力 以殼程設(shè)計壓力=1.5,Pt=0： (78)(79) 以管程設(shè)計壓力Pt=1.35,=0： (80)(81)4.3.8應(yīng)力校核 以殼程設(shè)計壓力=1.25,Pt=0： 設(shè)計溫度下管板材料235-B的許用應(yīng)力設(shè)計溫度下管板的延伸法蘭材料的許用應(yīng)力 (82) 以管程設(shè)計壓力Pt=1.35,=0：設(shè)計溫度下管板材料的許用應(yīng)力設(shè)計溫度下管板的延伸

39、法蘭材料的許用應(yīng)力 (83)所以管板符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。4.4 管子與管板連接拉脫力的校核4.4.1 換熱管軸向應(yīng)力 (84) 根據(jù)前面所選換熱管的材料查150-1998表4-3可得設(shè)計溫度下?lián)Q熱管的許用應(yīng)力以殼程設(shè)計壓力=1.5,Pt=0： (85)以管程設(shè)計壓力Pt=1.6,=0： (86)殼程設(shè)計壓力=1.25,管程設(shè)計壓力Pt=1.35，同時作用： (87)4.4.2 換熱管與管板連接拉脫力由151-1999規(guī)定 換熱管與管板焊腳高度l=2以殼程設(shè)計壓力=1.5,Pt=0： (88) 以管程設(shè)計壓力Pt=1.35,=0： (89) 殼程設(shè)計壓力=1.25,管程設(shè)計壓力Pt=1.6，同時作用： (90) 所以管子與管板連接