浮头式换热器强度和施工图设计陈晓慧讲述.ppt

* XXXXXXXXXXXXXXXXX 滤液一次换热器强度和 施工图设计 2015.11.22 一、设计任务 ? 壳程 管程 ? ? 工作介质名称 溶剂 滤液 换热器公称直径 900mm 介质特性 轻度易爆 无毒非易爆 换热面积 201m2 安全装置 / / 换热管规格 Φ25x2.5 最大操作压力 3.5MPa 0.8MPa 换热管公称长度 6000mm 进/出口操作温度 40/25℃ 20/30℃ 换热管排列方式 转角正方形 环境温度 北京燕山 北京燕山 折流板间距 290mm 腐蚀速率 0.1mm/a 0.1mm/a 折流板缺口位置 上下排布 程数 1 4 折流板缺口高度 ~25% 保温材料 / / 设计寿命 15年 图1 条件图 表1 设计条件表 设计任务：对四管程浮头式换热器进行常规设计，要求所设计出的换热器能够将滤液加热到特定温度，滤液走管程，入口温度为20℃，出口温度需达到30℃。 二、设计标准的确定 本设计中，设计委托方并未提出设计条件表之外的设计要求。对换热器进行常规设计，主要设计标准见表2。 基本规程 TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 基础标准 GB150-2011《压力容器》 产品标准 GB151-1999《管壳式换热器》 封头的选择 GB/T25198-2011《压力容器封头》 容器法兰的选择 NB/T47020~47027-2012《压力容器法兰、垫片、紧固件》 接管法兰的选择 HG/T20592~20635-2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》 支座的选择 JB/T4712.1~4712.4-2007《容器支座》 焊接规程 NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》 焊接工艺评定 NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》 表2 换热器设计标准 三、BES换热器设计参数的确定 结构名称 设计压力（MPa） 设计温度(℃) 壳程 3.85 70 管程 0.88 60 圆筒壳体 3.85 70 前管箱 0.88 60 外头盖 3.85 70 管板 3.85 70 浮头盖 分别计算 70 表3 BES换热器设计参数表 设计压力： 1.1倍最大操作压力； 设计温度： 分别取管程和壳程介质最高温度加30℃； 介质性质： 壳程为轻度易爆轻微腐蚀，管程为无毒非易爆轻微腐蚀。 HG/T205980-2011《钢制化工容器设计基础规定》 GB151-1999《管壳式换热器》 参考标准： 四、BES换热器结构设计及强度计算 本部分主要完成了完成换热器壳体、管箱、外头盖、管板、管束、浮头盖以及其他紧固件和支承件的结构设计及强度计算。 名称 结构简图 强度计算 结构设计 壳 体 筒体厚度（压力试验）；接管开孔补强；外头盖侧法兰校验 壳体法兰与外头盖侧法兰选型和尺寸设计；法兰密封形型式设计；接管外伸高度设计 前 后 管 箱 管箱短节及椭圆形封头厚度及压力试验强度校验；开孔补强；厚壁管校核 管箱法兰与外头盖法兰结构与尺寸设计；厚壁管结构设计 四、BES换热器结构设计及强度计算 管 板 确定布管区当量直径；确定管板设计压力；计算管板厚度； 确定布管限定圆尺寸，完成布管；确定拉杆孔的位置，拉杆和定距管数量 管 束 确定换热管稳定许用压应力，校核换热管轴向应力 折流板数量；第一块折流板的位置；支持板结构设计和位置确定；换热管与管板的连接方式；滑道形式和尺寸的设计。 浮 头 盖 球冠形封头厚度的计算以及浮头法兰厚度的计算 钩圈形式选择与尺寸设计 四、BES换热器结构设计及强度计算 球冠形封头 内压计算（管程） 外压作用（壳程） 假设名义厚度 计算有效厚度 按GB150-2011 图4-4 式（1） 式（2） 式（3） 当[p]ps,且两者的值比较接近时，说明假设的名义厚度合适。外压作用下，球冠形封头的名义厚度为20mm，[p]=3.93MPa。 四、BES换热器结构设计及强度计算 换热器主要部件厚度计算结果 部件名称 厚度计算公式 计算厚度 名义厚度 筒体 前管箱短节 外头盖短节 前管箱椭圆封头 外头盖椭圆封头 管板厚度 浮头法兰厚度 （操作状态下） 浮头法兰厚度 （拧紧状态下） 四、BES换热器结构设计及强度计算 装配图绘制完毕后估算出容器的体积V=5.012m3，换热器管壳程的工作介质均为第二组介质，设计压力按较大的壳程设计压力，P=3.85MPa，根据TSGR0004《固定式 压力容器》确定容器为第Ⅱ类压力容器。 四、BES换热器结构设计及强度计算 五、结论 本设计换热面积满足工艺要求，相关部件的强度计算和应力校核均满足设计要求。最终完成了设计说明书1