浮头式换热课程设计说明书.doc

1.方案确定 选择换热器的类型 浮头式换热器：主要特点是可以从壳体中抽出便于清洗管间和管内。管束可以在管内自由伸缩不会产生热应力。 1.1 换热面积的确定 根据《化工设备设计手册》选择传热面积为 400m2 1.2 换热管数N的确定 我国管壳式换热器常用碳素钢、低合金钢钢管，其规格为φ19× 2、φ25× 2.5、φ32× 3、φ38 × 3、φ57 × 3.5 等，不锈钢钢管规格为φ19 × 2、φ25 × 2、φ32 × 2、φ38 × 2.5、φ57 × 2.5。 换热管长度规格为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0m等。换热器换热管长度与公称直径之比，一般在 4～25 之间，常用的为 6～10。管子的材料选择应根 据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。 选用32×3mm 的无缝钢管，材质为 0Cr18Ni9，管长为 6000mm n=A/πd0L 3-5 式 3-5：n—换热管数 A—换热面积m2 d0—换热管外径mm L—换热管长度mm  故 根  表1.1 拉杆直径 /mm 换热管外径d 10≤d＜15 15≤d≤25 25＜d≤27 拉杆直径 nd 10 12 16 表1.2 拉杆数量 换热器公称直径DN/mm 400＜d 400≤d＜700 700≤d＜900 900≤d＜2600 4 4 8 10 拉杆需 10根。 1.3 换热管的排布与连接方式的确定 换热管排列形式如图 3.1 所示。换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形 和转正三角形、转三角形。正三角形排列形式可以在同样的管板面积上排列最多的管数，故用的最为广泛，但管外不易清洗。为便于管外便于清洗可以采用正方形或转正方形的管 束。 换热管中心距要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和宽度。管间需要清洗时 还要留有进行清洗的通道。换热管中心距宜不小于 1.25 倍的换热管的外径。 换热管排列形式如图 1.1 所示： 正三角形 转角三角形 正方形 转角正方形 图 1.1 换热管排列形式 图 1.2 管子成三角形排列 本换热器采用正三角形排列,由表 1.3,取管间距 a=40mm。 表1.3换热管中心距 (mm) 换热管外径 d 14 19 25 32 38 45 57 换热管中心距 S 19 25 32 40 48 57 72 换热器的主要设计参数如下： 表1.4设计参数表 流程 设计参数 管程 壳程 工作压力（MPa） 1.0 1.6 设计压力（MPa） 1.1 1.76 腐蚀裕度（mm） 1.0 1.0 材质 Q235-B Q235-B 2. 换热器壳体壁厚的设计计算 压力容器选材： 本设备为冷凝器，由于设计压力在低范围内，工作温度不高，介质为乙烯，所以选用 Q235-B 材料，且满足其使用要求。一般来说，换热器的壳体和管箱公称直径大 于等于 400mm 时，其筒体使用板材卷制。当换热器的公称直径小于 400mm 时，其筒体使用 管材制。由于本次设计的换热器直径为 1200mm，所以我选用板材卷制的筒体。 2.1 壳程壁厚的设计计算 1. 名义壁厚计算 4-1查表得[σ]t=170MPa 取设计压力p =1.1×1.6=1.76 MPa 故 故 按照GB151-89对固定管板式换热器最小壁厚的规定，取12mm。 2.有效壁厚计算 3.最小壁厚计算 对于合金钢容器，规定最小壁厚不能小于2mm。 所以壳程的名义厚度取12mm合格。 2.2 管箱壁厚设计计算 换热器的管箱封头一般为椭圆形或平盖形。平盖容易拆卸，维修关程时不必拆卸管道。 一般大直径压力高，检修情况允许时，倾向于使用平盖。在压力不高的情况下，换热器直 径小于等于900mm时，用椭圆形封头；换热器直径大于900mm，通常使用平盖。因为本换热器直径为 1200mm,所以选用椭圆形封头。 名义壁厚计算 管箱选材为Q235-A，有参考文献[4]公式4-2 4-2 式4-4：—管箱计算壁厚，mm —圆筒内径，mm 查得[σ]t=170MPa φ—焊缝系数，焊缝采用双面焊，局部无损探伤，取φ= 0.85 取设计压力 p=1.76MPa 故