毕业论文__蜡油换热器设计过程装备与控制工程设计.docVIP

1 前言 1.1 课题意义 换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计，在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明，虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍占主导地位约64%[1]。 1.2 管壳式换热器 基本类型：固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式。 U形管式换热器 图1-2 U形管换热器 U形管式换热器的典型结构如图。这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。 由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利。当管子泄露损坏时，只有管束外围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而坏一根U形管相当于坏两根管，报废率较高。 U形管式换热器结构比较简单、价格便宜，承压能力强，适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料[2]。 2 蜡油换热器设计 2.1 蜡油换热器设计条件 表一 设备设计主要技术指标 壳体 管程 换热管排列 转角正方形 设计压力/MPa 4.0 4.0 换热面积/m2 260 设计温度/℃ 295 355 换热管直径/mm Φ25 工作压力/MPa 1.3 1.6 换热管间/mm 32 工作温度/℃ 227 355 折流板间距/mm 300 介质名称 原料油 蜡油 换热管长度/m 6 介质性质 易燃 易燃 管程数 1 4 主要材质 16MnR 16MnR 表二 管口表 符号 公称压力 公称尺寸 法兰形式 密封面形式 用途 伸出长度 N1 PN6.3 DN250 WN MFM 蜡油出口 见图 N2 PN6.3 DN250 WN MFM 蜡油出口 见图 N3 PN6.3 DN250 WN MFM 原油进口 200 N4 PN6.3 DN250 WN MFM 原油进口 200 N5 PN6.3 DN50 WN MFM 放空口 150 N6 PN6.3 DN65 WN MFM 排污口 150 2.2 布管 按要求换热管的直径为25mm，间距为32mm，管长为6m，换热面积为260m2，换热管排列方式为转角正方形。如图2-1、图2-2 。 2.3 管箱选择 由设计任务书选择封头管箱，Ⅳ管程，如图2-3。 图2-3 封头管箱 2.4 设备法兰选择 换热器设计压力4MP，温度壳程295oC、管程355oC，法兰选择长颈对焊法兰[2]。 图2-4 设备法兰 由筒体公称直径1000mm和PN=4.0MP，选得法兰的参数： D=1215mm， D1=1155mm，D2=1110mm，D3=1100mm，D4=1097mm，δ=100mm，H=175mm，h=42mm，a=26mm，a1=23mm，δ1=24mm，δ2=36mm，R=15mm，d=33mm 。 螺柱：规格M36 数量 40 法兰垫片:选择非金属软垫片[4] 图2-5 法兰垫片 由DN1000和公称压力4MP，得到垫片参数：D=1099mm，d=1039mm 2.5 接管及接管法兰选择 按任务书要求，选择长颈对焊法兰，如图； 图2-6 接管法兰 N1~N4管：由DN250，法兰形式WN，密封面形式MFM；选择φ273×9的钢管。法兰为带颈对焊法兰，凹凸面密封。法兰外径D:470mm，螺栓孔中心圆直径K:400mm,螺栓孔直径L:36mm,螺栓孔数量n:12,螺纹Th:M33×2,法兰厚度C:46mm,法兰颈A:316mm,B:316mm,S:13.5mm,H1:18mm,R:10mm,法兰高度H:125mm,法兰理论重量:48.9Kg. N5:由DN50，法兰形式WN，密封面形式MFM；选择φ57×3.5的钢管。法兰为带颈对焊法兰，凹凸面密封。法兰外径D:180mm，螺栓孔中心圆直径K:135mm,螺栓孔直径L:22mm,螺栓孔数量n:4,螺纹Th:M20,法兰厚度C:26mm,法兰颈A:82mm,B:82mm,S:5mm,H1:10mm,R:5mm,法兰高度H:62mm,法兰理论重量:4.86Kg N6：由DN65，密封面形式MFM；选择φ76×4的钢管。法兰为带颈对焊法兰，凹凸面密封。法兰外径D:205mm，螺栓孔中心圆直径K:160mm,螺栓孔直径L:22mm,螺栓孔数量n:8,螺纹Th:M20,法兰厚度C: