煤油冷却器的设计_化工原理换热器课程设计(编辑修改稿)

煤油冷却器的设计_化工原理换热器课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

传热系数提高，但间隙过小，给制造安装带来困难，增加设备成本，故此间隙要求适宜。 折流板厚度与壳体直径和折流板间距有关。 . 折流板厚度/ mm壳体公称内径/mm相邻两折流板间距/mm≤300300～450450～600600～750＞750200～2503561010400～70056101012700～100068101216＞1000610121616(左)中所列数据。 （右）所列数据。 壳体直径/mm＜400400～800900～1200管子外径/mm19253857支承板厚度/mm6810最大间距/mm1500180025003400经选择，我们采用弓形折流板，取弓形折流圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为：h=160mm取折流板间距B=，则：B=650=195mm可取B=200mm因而查表可得：折流板厚度为5mm，支承板厚度为8mm，支承板允许不支承最大间距为1800mm。 折流板数NB=折流板圆缺面水平装配。 取接管内油品流速为u= 则接管内径为： d=所以，取标准管的内径为80mm。 查表得，PN。 取接管内循环水流速u=，则接管内径： d= 取标准管径为150mm。 查表得，查表得，PN。 换热器设计之中，为了使换热面积得以充分利用，壳程流体进出口接管应尽量靠近两端的管板，而管箱的进出口尽量靠近管箱法兰，从而减轻设备重量。 所以，壳程和管程接管的最小位置的计算就显得很必要了。 1）.壳程接管位置的最小尺寸 所设计的为带补强圈的壳程接管，则壳程接管位置的最小尺寸L1可用如下公式计算： L1≧式子中：——补强圈的外圈直径，mm b——管板厚度，mm C——补强圈外缘至管板与壳体焊缝之间的距离，mm。 而且，C≧4S且C≧32,S为壳体厚度。 经计算易得，壳程接管位置的最小尺寸为：120mm。 2）. 管程接管位置的最小尺寸 所设计的为带补强圈的管程接管，则管程接管位置的最小尺寸L2可用如下公式计算： L2≧式子中：——补强圈的外圈直径，mm b——管板厚度，mm C——补强圈外缘至管板与壳体焊缝之间的距离，mm。 而且，C≧4S且C≧32,S为壳体厚度。 经计算易得，管程接管位置的最小尺寸为：140mm。 、封头查GB15199P21表8得圆筒厚度为：8 mm 查JB/T473795，椭圆形封头与圆筒厚度相等，即8mm 示意图如下：查表可得其尺寸数据，见下表公称直径DN（mm）曲面高度（mm）直边高度（mm）碳钢厚度δ（mm）内表面积 A 容积 V 质量mkg6001502580．43740．035327．47管板除了与管子和壳体等连接外，还是换热器中的一个重要的受压器件。 查（《化工单元设备设计》P2527）得固定管板式换热器的管板的主要尺寸：公称直径Dbcd螺栓孔数60073069059864536102328在固定管板式换热器中，管板与壳体的连接均采用焊接的方法。 由于管板兼作法兰与不兼作法兰的区别因而结构各异，前者的结构见图115，其中图115（a）形式是在管板上开槽，壳体嵌入后进行焊接，壳体对中容易，施焊方便，适合于压力不高、物料危害性不高的场合；如果压力较高，设备直径较大，管板较厚时，可采用图115（b）形式，其焊接时较难调整。 管板在换热器的制造成本中占有相当大的比重，管板设计与管板上的孔数、孔径、孔间距、开孔方式以及管子的连接方式有关，其计算过程较为复杂，而且从不同角度出发计算出的管板厚度往往相差很大。 一般浮头式换热器受力较小，其厚度只要满足密封性即可。 对于胀接的管板，考虑胀接刚度的要求。 考虑到腐蚀裕量，以及有足够的厚度能防止接头的松脱、泄露和引起振动等原因，建议最小厚度应大于20mm。 . 管板的最小厚度换热器管子外径/mm≤25323857管板厚度/mm3/4222532换热管的外径为25mm，因而管板厚度取为3/4=，取上述的最小厚度20mm。 经过查表，对于碳钢、低合金钢的换热管的规格及尺寸偏差见下表：材料换热管标准管子规格高精度、较高精度偏差外径，mm厚度，mm外径偏差，mm壁厚偏差，mm碳钢GB/TB8163≧14~302~177。 +12%低合金钢GB994810%管子在管板上的排列方式最常用的为图19所示的（a）、（b）、（c）、（d）四种，即正三角形排列（排列角为30176。 ）、同心圆排列、正方形排列（排列角为90176。 ）、转角正方形排列（排列角为45176。 ）。 当管程为多程时，则需采取组合排列，图110为二管程时管小组合排列的方式之一。 正三角形的排列方式可在同样的管板面积上排列最多的管数，故用的最为普遍，但管外不易机械清洗。 为了便于清洗管子外表面上的污垢，可采用正方形与转角正方形排列的管束。 在小直径的换热器中，常用同心圆排列，在相同直径的管板上所排列的管数比按正三角形排列还多。 采用组合排列法，即每程均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。 换热管的中心距经查表可得：（mm）换热管外径d换热管中心距分程隔板槽两侧相邻管的中心距253244 nc= 布管限定圆为管束的最外层换热管中心圆直径，固定管板式换热器的布管限定圆如下可得：dm=Di2b3=6002*8=584mm式子中，Di——筒体内直径，mm b3——，且大于8mm 经查表，分程隔板的尺寸如下表：公称直径 DN/mm隔板最小厚度/mm碳素钢6008分程隔板有单层和双层两种，单层隔板与管板的密封结构如图118所示，隔板的密封面宽度最小为（S+2）mm。 隔板材料与封头材料相同。 双层隔板的结构见图119，双层隔板具有隔热空间，可防止热流短路。 各种换热器的直径和拉杆数，可参见下表选用。 壳体直径/mm拉杆直径/mm最少拉杆数壳体直径/mm拉杆直径/mm最少拉杆数200～2501041100128273，400，500，600124＞12501210800，1000126经查表易得，拉杆数为为4，直径为12 拉杆示意图如下所示：经查表，拉杆尺寸如下：拉杆公称直径/mm数量基本尺寸拉杆直径d/mm/mm/mm/mm1241215≧50拉杆孔示意图如下所示：,管子与管板的连接是管壳式换热器制造中最主要的问题。 对于固定管板换热器，除要求连接处保证良好的密封性外，还要求接合处能承受一定的轴向力，避免管子从管板中拉脱。 管子与管板的连接方法主要是胀接和焊接。 胀接是靠管子的变形来达到密封和压紧的一种机械连接方法，如图113所示。 当温度升高时，材料的刚性下降，热膨胀应力增大，可能引起接头的脱落或松动，发生泄露。 一般认为焊接比胀接更能保证严密性。 对于碳钢或低合金钢，温度在300℃以上，蠕变会造成胀接残余应力减小，一般采用焊接。 焊接接口的形式见图114。 图114（a）的结构是常用的一种；为了减少管口处的流体阻力或避免立式换热器在管板上方滞留的液体，可采用图114（b）的结构；为了不使小直径管子被熔融的金属堵住管口，则可改成图114（c）的结构；图114（d）的形式适用于易产生热裂纹的材料，但加工量大。 胀接和焊接方法各有优缺点，在有些情况下，如对高温高压换热器，管子与管板的连接处，在操作时受到反复热变形、热冲击、腐蚀与流体压力的作用，很容易遭到破坏，仅单独采用胀接或焊接都难以解决问题，如果采用胀焊结合的方法，不仅能提高连接处的抗疲劳性能，还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。 目前胀焊结合的方法已得到比较广泛的应用。 换热管规格外径壁厚/mm换热管最小伸出长度最小坡口深度/mm/mm鞍式支座的示意图(BI型). 防冲板或导流筒的选择因为水u=，煤油流量 ,所以管程和壳程都不设防冲板或导流筒。