毕业设固定管板式换热器设计项目说明指导书计.doc

本科毕业设计阐明书固定管板式换热器整体设计ON THE OVERRALL DESIGN OF FIXED TABE PLATEHEAT EXCHANGER学院（部）：机械工程学院专业班级：过控092班 学生姓名： 王 宁 指引教师： 伍广专家 06 月 08 日固定管板式换热器设计摘要换热设备在炼油、石油化工以及在其她工业中使用广泛，它合用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。固定管板式换热器是管壳式换热器一种典型构造，也是当前应用比较广泛一种换热器。此类换热器具备构造简朴、紧凑、可靠性高、适应性广特点,并且生产成本低、选用材料范畴广、换热表面清洗比较以便。固定管板式换热器能承受较高操作压力和温度，因而在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。本次设计重要是针对用于煤化工工业中用于变换气和半水煤气换热用换热器。本次设计换热器不但达到了减少变换气温度作用，同步还吸取了变换气放出废热，用于加热半水煤气。再设计中进行对物料及热量衡算，并对换热器整体机构进行计算和对换热器基本附件进行选取和设计。最后绘出非标零件图和装配图。 核心词：流量，换热面积 ，构造设计，换热管，管板，封头，壳体ON THE OVERRALL DESIGN OF FIXED TABE PLATEHEAT EXCHANGERABSTRACTHeat exchanger in oil refining，petrochemical，and widely used in other industries，it is suitable for cooling，heating，evaporation and condensation，heat recovery，and various other aspects. Fixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure，compact，high reliability and wide adaptability ，and low cost of the production，wide choice of used materials，more convenient of cleaning heat exchanger the surface . Fixed tube plate heat exchanger can withstands the higher operating pressure and temperature，so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large.This design is mainly used for heat exchange of heat exchanger used in gas and water gas for coal chemical industry. Heat exchanger of the design not only can reduce the air temperature change effect，it also absorbs the waste heat released for heating ventilation，semi water gas. In the design of the material and heat balance，the basic accessories heat exchanger and whole body were calculated and the heat exchanger selection and design. Finally I draw the non-standard parts drawing and assembly drawing.KEYWARDS：discharge，the heat exchange area,structural design，heat exchange tube，tube sheet，heads，housings目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 化工设备简介11.2 换热器概述11.2.1板式换热器11.2.2 管壳式换热器分类11.2.3 管壳式换热器构造41.3 换热器研究内容及发展动向42 工艺计算7设计参数：72.1 换热器选取72.1.1 选取换热器类型72.1.2.流道选取72.1.3 传热形式选取82.2 换热面积计算82.3物料与热量衡算92.3.1 定性温度92.3.2 介质物性计算102.3.3 选取总传热系数132.3.4平均温差132.3.5 热负荷计算142.3.6 管程流体（半水煤气）质量流量估算142.3.7流速及总传热系数拟定152.4 壳程流体（变换气）流量拟定153 构造计算163.1 换热管计算163.1.1 管径和管子材质选取163.1.2传热管数和管程数163.1.3传热管排列163.2壳体计算173.2.1 筒体材料选取173.2.2 焊接形式选取183.2.3 筒体计算183.3 管箱圆筒计算193.4 封头计算193.5管板计算213.3.1 管板与壳体圆筒，管箱圆筒连接方式选取213.3.2 管板材料及厚度选取223.3.3 管板与换热管连接224 附件选取244.1 折流板选取244.1.2折流板管孔直径和容许偏差244.2拉杆计算254.2.1 拉管构造形式选取254.2.2 拉杆直径和数量254.2.3拉杆尺寸254.2.4拉杆布置264.3流体进出管选取及布置274.3.1管程流体进出管选取及布置274.3.2壳程流体进出管选取294.4防冲与导流334.5防短路板344.5.1旁路挡板344.5.2 挡管344.6 波形膨胀354.7支座选取354.8法兰及螺柱选取374.9垫片选取385 安装制造405.1 换热器制造405.1 .1 换热管405.1.2 筒体405.1.3 封头和管箱405.1.4 折流板405.1.5 管板415.2 换热器安装415.3 安装环节41附表145附表247参照文献49道谢50.1 绪论1.1 化工设备简介化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少物质技术基本，是生产力重要因素，是化工产品质量保证体系重要构成某些。然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重地位，由于化工生产中，介质普通具备较高压力，化工容器普通有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所构成，普通为压力容器，由于压力容器是化工设备主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步均有具原则对其进行规范，如：中华人民共和国压力容器安全技术监察规程、GB150钢制压力容器、GB151管壳式换热器等。在其中能依照不通操作环境选出不同材料，查出计其容许工作压力，工作温度等。1.2 换热器概述换热器简朴说是具备不同温度两种或两种以上流体之间传递热量设备。在工业生产过程中，进行着各种不同热互换过程，其重要作用是使热量由温度较高流体向温度较低流体传递，使流体温度达到工艺指标，以满足生产过程需要。此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热能有效装置。换热设备在炼油、石油化工以及在其她工业中使用广泛，它合用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。对同一种形式换热器，由于各种条件不同，往往采用构造亦不相似。在工程设计中，除尽量选用定型系列产品外，也常按其特定条件进行设计，以满足工艺上需要（得到适合工况下最合理最有效也最经济便于生产制造换热器等等）1。1.2.1板式换热器板式换热器是一种高效紧凑型热互换设备。它具备传热效率高，阻力损失小，构造紧凑，拆装以便，操作灵活等长处。当前广泛应用于冶金、机械、电力、石油、化工、制药、纺织、造纸、食品、城乡社区集中供热等各个行业和领域1。1.2.2 管壳式换热器分类依照管壳式换热器构造特点，常将其分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式、滑动管板式、双管式等2。1、固定管板式换热器固定管板式换热器典型构造如下图所示。管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其长处是构造简朴、紧凑、能承受较高压力，造价低，管程清洗以便，管子损坏时易于堵塞或更换；缺陷是当管束与壳体壁温或材料线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大热应力。这种换热器合用于壳测介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳测压力不高场合2。普通固定管板式换热器构造如图11。图11 固定管板式换热器构造图（图片来源于GB151-）2、浮头式换热器浮头式换热器典型构造如下图所示。两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称浮头。浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖构成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体热变形互不约束，因而不会产生热应力。浮头换热器特点是管间与管内清洗以便，不会产生热应力；但其构造复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封规定较高。合用于壳体与管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢场合2。普通浮头式换热器构造如图12。图12 浮头式换热器构造图（图片来源于GB151-）3、U形管换热器2U形管式换热器典型构造如下图所示。这种换热器构造特点是，只有一块管板，管束由多根U形管构成，管两端固定在同一根管板上管子可自由伸伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力2。普通U形管换热器构造如图13。图13 U形管换热器构造图（图片来源于某换热器工厂宣传图）由于弯管曲率半径限制，其换热管排布较少管束最内层管间距较大，管板运用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利，当管子泄漏损坏时，只有管束外围处U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，并且坏一根U形管相称于坏两根管，报废率较高。U形管构造比较简朴、价格便宜、承压能力强、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需清洗、又不适当采用浮头式和固定管板式场合。特别合用于管内走清洁而不易结垢高温、高压、腐蚀性大物料。4、填料函式换热器填料函式换热器典型构造如下图所示。这种换热器构造特点与浮头式换热器相类似，浮头某些露在壳体以外，在浮头与壳体滑动接触面处采用填料函式密封构造。由于采用填料函式密封构造，使得管束在壳体轴向可自由伸缩，壳壁与管壁不会产生热变形差，从而避免可热应力。其构造较浮头式换热器简朴，加工制造以便，节约材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出你，管内，管间都能清洗，维修以便2。普通填料函式换热器构造如图14。图14 填料函式换热器构造图（图片来源于GB151-）1.2.3 管壳式换热器构造管壳式换热器重要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大固定管板式换热器，还应涉及膨胀节。管壳式换热器构造应当保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同步还要承受一定温度和压力能力。1、管板：管板是换热器重要元件，重要是用来连接换热器，同步将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，普通采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造3。2、管子与管板连接：管子与管板连接必要牢固，不泄漏。既要满足其密封性能，又要有足够抗拉强度。其连接形式重要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合 13。3、管箱：其作用是把管道中来流体均匀分布到各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换热器3。4、折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板作用是组壳间流道，使流体以恰当流速冲刷管束，提高传热系数，改进传热效果，以达到一定传热强度。惯用折流板有弓形和圆环形两种，弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形3。5、拉杆和定距管：折流板安装普通是用拉杆和定距管组合并与管板固在一起。拉杆与管板连接一端可用焊接或螺纹连接，另一端也用焊接或螺纹固定。普通拉杆直径不得不大于10mm、数量不得不大于4根4。管板与壳体连接：其连接型式可分为不可拆式和可拆式。1.3 换热器研究内容及发展动向板式换热器浮现是在二十世纪代，重要应用于食品工业。以板代管制成换热器，重要特点是构造紧凑，传热效果好，因而陆续发展为各种形式。在30年代初，瑞典初次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成板翅式换热器，用于飞机发动机散热。接着30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在这十近年时间里，为理解决强腐蚀性介质换热问题，人们对新型材料制成换热器开始关注。到了60年代左右，由于空间技术和尖端科学迅速发展，迫切需求各种高效能紧凑型换热器，又加上冲压、钎焊和密封等技术发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下换热和节能需要，典型管壳式换热器也得到了进一步发展。到了70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管基本上又创制出热管式换热器10。当前换热器基本发展趋势是：继续提高设备传热效率，增进设备构造紧凑性，加强生产制导致本原则系列化，并在广泛范畴内继续向大型化发展，并CDF（Comptational Fluid Dynamics）模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成一种高技术体系。管壳式换热器具备构造结实、弹性大和使用范畴广等独特长处，始终被广泛应用。特别在高温高压和大型化场合下，以及制造工艺上进一步自动化和机械化，管壳式换热器此后将在广泛领域内得到继续发展。而板翅式换热器（冷箱）重要用于乙烯裂解，空气分离和天然气液化等。板翅式换热器当前生产制造技术已经达到了世界先进水平，流道多达15股，单体外形尺寸达6m1.11.154m,最高设计压力达5.12Mpa。 随着换热器广泛应用于各行业，诞生了各种新型换热器，这使得传热理论不断完善，换热器有关技术也得到不断提高，换热器研究、设计、制造等技术不断改进和发展，传热技术发展同步又让各种新型高效换热器不断地产生。当前各国为了提高换热器性能而进行研究方向重要是强化传热，强化传热途径重要有扩大传热面积、提高传热系数和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热重点，其办法重要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。当前，管壳式换热器强化传热办法重要有1：1、采用变化传热元件自身表面形状及其表面解决办法，以获得粗糙表面和扩展表面。2、用添加内插物办法以增长流体自身绕流、3、将传热管内外表面轧制成各种不同表面形状，使管内外流体同步产生湍流并达到同步扩大管内外有效传热面积目，提高传热管传热性能。4、将传热管表面制成多孔状，使气泡核心数量大幅度增长，从而提高总传热系数并可增长其抗污垢能力。5、变化管束支撑形式以获得良好流动分布，充分运用传热面积等。换热器有关技术发展重要体当前如下几发面：防腐技术，防结垢技术，强化技术，抗振技术，制造技术，研究手段以及大型化与小型化并重，。随着工业中经济效益与社会环保规定，制造水平不断提高，新能源逐渐开发，研究手段日益发展，各种新思路与新构造涌现，换热器将朝着更高效、经济、环保方向发展。2 工艺计算设计参数：1、物料表21物料参数名称操作压力（表压MPa）进口温度（C）出口温度（C）半水煤气1.1160375变换气1.054202102、操作方式逆流操作3、换热器构造工艺尺寸（1）壳体内径 700mm（2）换热管 2536000，295根，等边三角形排列，中心距34mm（3）拉杆 166（4）圆缺形折流板 高度 510mm，板间距400mm，（5）热流体进出管直径长度 Dg200150（6）冷流体进出管直径长度 Dg15001502.1 换热器选取2.1.1 选取换热器类型换热器使用场合、使用目、换热介质物性等因素不同，决定了管壳式换热器构造型式。固定管板式换热器构造简朴、紧凑、造价低，每根换热管可以单独清洗和更换，在外形尺寸相似条件下，与浮头式和U 形管式换热器相比，换热面积大2。所设计换热器用于半水煤气和变换气传热，粘度较小，不易结垢，不易腐蚀管道，因此选用固定管板式换热器，便于拆卸、清洗。综上所述，换热器选取固定管板式换热器。2.1.2.流道选取冷、热流体流动通道选取原则2：1、不干净和易结垢液体宜走管程（管内清洗以便）；2、腐蚀性流体宜走管程（以免管束和壳体同步受到腐蚀）；3、压强高流体宜走管程（以免壳体承受压力）；4、饱和蒸汽宜走壳程（干净，与流速无关，冷凝液易排出）；5、被冷却流体宜走壳程（便于散热）；6、若两流体温差较大，宜将大流体走壳程（以减小热应力）；7、流量小、粘度大流体宜走壳程（Re100即可达湍流，也可走管程，采用多管程）；综上所述，选取半水煤气走管程，变换气走壳程。2.1.3 传热形式选取管壁两侧流体温度差变化如下图2-1所示：并流 逆流图2-1流体温度差变化图如上图所示，若传热形式选取并流传热，则不符合热传递定律，因此流体传热形式选取逆流传热。2.2 换热面积计算查JB/T4715得 换热面积计算公式为：式中：A计算换热面积，；d 换热管外径，m；L换热管长度，m；管板厚度，m；n换热管根数。查GB151-得：1、用于易燃易爆及有毒介质等严格场合时，管板最小厚度（不涉及腐蚀裕量）应不小与换热管外径。2、管板与换热管采用焊接时管板最小厚度应满足构造设计和制造规定，且不不大于12mm。因而 暂取管板最小厚度 =12mm则 换热面积计算如下：2.3物料与热量衡算变换气重要成分是CO2、CO 、N2、H2,尚有少量 CO、CH4 等。半水煤气重要由N2、H2、CO、CO2、O2、构成,并具有少量H2S和惰性气体。由小合成氨厂工艺与设计手册3查半水煤气和变换气各组分比列如下（自贡市鸿鹤化工厂实际数据）：表2-2变换气组分组分N2COH2CO2H2OCH4含量（%）16.163.2744.3311.7824.190.27表2-3 半水煤气组分组分N2COH2CO2O2CH4含量（%）21303870.71.52.3.1 定性温度对于普通气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度平均值。故壳程流体（变换气）定性温度为4：管程流体（半水煤气）定性温度为：2.3.2 介质物性计算依照定性温度，在定性温度下分别查化学化工物性数据手册6（无机、有机卷）得壳程和管程流体物性数据如表2-5和2-6。表2-4 3151.058MP时变换气物性数据组分N2COH2CO2H2OCH4含量xi（%）16.163.2744.3311.7824.190.27密度 kg/m35.59315.595830.40288.844859.107.8905（表格来源于化学化工物性数据手册（无机卷）表2-5 2551.1MP时半水煤气物性数据组分N2COH2CO2O2CH4H2O含量（%）21303870.71.51.8密度kg/m36.10186.213560.44059.85136.98107.909522.15（表格来源于化学化工物性数据手册（无机卷）依照定性温度，在定性温度下分别查工程热力学5得壳程和管程流体比压热熔各项系数如表2-6和2-7。表2-6 变换气各组分比压热熔各项系数组分N2COH2CO2H2OCH4含量xi（%）16.163.2744.3311.7824.190.27a01.03161.005314.4390.50581.78951.2398a1(10-3)-0.056080.05980-0.95041.35900.10683.1315a2(10-6)0.28840.19181.9861-0.79550.58610.7810a3(10-9)-0.1025-0.07933-0.43180.1697-0.1995-0.6863（表格来源于工程热力学10附表2）表2-7 半水煤气各组分比压热熔各项系数组分N2COH2CO2O2CH4H2O含量（%）21303870.71.51.8a01.03161.005314.4390.50581.78951.23981.7895a1(10-3)-0.056080.05980-0.95041.35900.10683.13150.1068a2(10-6)0.28840.19181.9861-0.79550.58610.78100.5861a3(10-9)-0.1025-0.07933-0.43180.1697-0.1995-0.6863-0.1995（表格来源于工程热力学10附表2）则计算得变换气和半水煤气各组分比压热容及质量分数如表2-8和2-9。表2-8 变换气各组分比压热熔及质量分数组分N2COH2CO2H2OCH4含量xi（%）16.163.2744.3311.7824.190.27比压热熔CpCp= a0+ a1(T)K +a2(T)2K+a3(T)3K(KJ/(Kg.K)1.0781.40714.1341.0642.0152.97质量分数(%)）27.15 7.465.3231.1026.132.84表2-9 半水煤气各组分比压热熔及质量分数组分N2COH2CO2O2CH4H2O含量（%）21303870.71.51.8比压热熔CpCp= a0+ a1(T)K +a2(T)2K+a3(T)3K(KJ/(Kg.K)1.0671.07914.4741.0270.9893.0111.980质量分数(%)）26.8151.973.4614.041.021.231.47则半水煤气和变换气在各自定性温度和压力下平均密度和比热容为：变换气平均密度 变换气平均比热容为 半水煤气平均密度 半水煤气平均比热容 2.3.3 选取总传热系数 在列管式换热器中，两流体为气体气体，总传热系数大体范畴为1040W/(m2.s)（数据来源于化工原理4152页表4-7）。由于总传热系数增大，可减小换热器传热面积。因此选取总传热系数K=40 W/(m2.s)。2.3.4平均温差逆流 因；因此 2.3.5 热负荷计算由公式得热负荷量。2.3.6 管程流体（半水煤气）质量流量估算由2.1.4选用管程流体在管内流速为20m/s。换热管体积为 =9.52600029510-9=0.50185m3管路截面积为 =9.5229510-6=0.08364m2由公式Q=qm2 Cp2 (t2-t1)可得：管程流体（变换气）质量流量为管程流体（变换气）体积流量为管程流体（变换气）流速为2.3.7流速及总传热系数拟定常用换热器中流体流速如表2-10。依照表2-10，气体在管程中流速范畴在530m/s，由2.3.3得，选取总传热系数K=40 W/(m2.s)时，管程流体流速=5.5678m/s，符合规定，故选取总传热系数K=40 W/(m2.s)适当。表2-10 换热器惯用流速范畴介质循环水新鲜水普通液体易结垢液体低粘度油高粘度油气体流速管程流速，m/s1.02.00.81.50.531.00.81.80.51.5530壳程流速，m/s0.51.50.51.50.21.50.50.41.00.30.8215（图表来源于GB150-）2.4 壳程流体（变换气）流量拟定由公式得3 构造计算3.1 换热管计算3.1.1 管径和管子材质选取由设计参数换热管管径选用253，由于半水煤气和变换气都不具备强腐蚀性，因此依照GB150.2-以及GB151-选用低合金钢无缝钢管，材质选取Q345R。3.1.2传热管数和管程数依照给定设计参数，换热管管数为295根，长度为6000mm。因采用逆流方式传热，依照JB/T4715表4得，选取单壳程单管程传热。3.1.3传热管排列管子排列方式有等边三角形，正方形，转角正方形三种。与正方形相比，等边三角形排列比较仅凑，管外流体湍动限度高，表面传热系数大。正方形排列虽然比较松散，传热效果也较差，但管外清洗比较以便，对易结垢流体更为合用。若将正方形排列管束斜转45安装，可在一定限度上提高对流传热系数7。依照设计参数，等边三角形排列，中心距34mm。如图3-1。图3-1管子三角形排列图（图片来源于GB151-）管心距为34mm（焊接时）。则隔板中心到力气近来一排管中心距离：（公式来源于GB151-）依照化工设备设计基本7表53得，公称直径DN=700，管径=25排管数目为见表2-3。表3-1排管数目表正六角形同心圆数目六角形对角线上管字数每个弓形部位管子数弓形部位管字数管子总数六角形内管字数第一列第二列第三列919530301271（表格来源于GB151-）总排管数目301根中设定6根拉杆。3.2壳体计算由设计参数得，圆筒内径D=700mm，设计压力Pc=1.05MP。3.2.1 筒体材料选取依照GB150.2-,、GB713-、GB713-压力容器钢板选用原则，压力容器选材原则：1.选用压力容器材料时，必要考虑容器工作条件，如温度、压力和介质特性；材料使用性能，如机械性能、物理性能和化学性能；加工性能，如材料焊接性能和冷热加工性能；经济合理性能，如材料价格、制造费用和使用寿命。2.刚制压力容器用钢材应按照GB713-中所列材料选用，原则中规定设计压力不不不大于35Mpa，对于超过规定，应进行详细分析，并进行实验，通过研究后来决定。3.钢材使用温度不超过各钢号许用应力中所相应上限温度。但要注意是，碳素钢和碳锰钢在高于425温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物石墨化倾向。奥氏体刚使用温度高于525时，钢中含碳量不应不大于0.04，对于-20低温容器材料用钢，还应进行夏比“V”型缺口冲击实验。4.压力容器非受压元件用钢必要有良好可焊性。5.在考虑压力容器受压元件有足够强度状况下，必要考虑她韧性，以防止外加载荷作用下发生脆性破坏18。选取本换热器壳体材料为Q345R。3.2.2 焊接形式选取1、压力容器焊接构造设计应遵循如下原则2：（1）尽量采用全熔透构造。（2）尽量采用对接接头。（3）尽量减少焊缝处应力集中。2、 坡口选取重要考虑如下因素2：（1）尽量减少填充金属量，这样既可以节约焊接材料，又可减少焊接工作量。（2）保证熔透，避免产生各种焊接缺陷。（3）减少焊接变形和残存变形量，对较厚元件焊接应尽量选用沿厚度对称坡口形式。依照过程设备设计2表43以及实际操作容许，选用焊接接头形式为双面焊对接接头或相称于双面焊全熔透对接接头，无损检测比例为100%，则焊接接头系数=1.00。3.2.3 筒体计算从设计参数得，设计温度为425因介质为气体，无静压力，因此计算压力等于设计压力，即壳程流体操作压力=1.05 MP。查过程设备设计表D-1得 在设计温度425时假设材料许用应力为=93MP（厚度为316mm时），筒体厚度为计算厚度：（公式来源于过程设备设计4.3）对变换气，起不具备强腐蚀特性，并且规定对于碳素钢和低合金钢，腐蚀裕量不不大于1mm。因此取C2=2mm.则设计厚度：对于Q345R，查GB/T3274-得，钢板负偏差C1=0.3mm，因而取名义厚度n=8mm。但对低合金钢制容器，规定不涉及腐蚀裕量最小厚度应不不大于3mm,因而，计算值符合规定，由钢材原则规格，名义厚度取8mm。再返回查过程设备设计表D-1得，n=8mm，没有变化，故取名义厚度8mm适当。即，换热器壳体圆筒内径为700mm，筒壁厚度为8mm。3.3 管箱圆筒计算由给定设计参数得，设计温度400，因介质为气体，无静压力，因此计算压力等于设计压力，即管程流体操作压力=1.1 MP查过程设备设计表D-1得，在设计温度400时，假设材料许用应力为=125MP（厚度为316mm时），计算厚度：对变换气，起不具备强腐蚀特性，并且规定对于碳素钢和低合金钢，腐蚀裕量不不大于1mm。因此取C2=2mm.则设计厚度：对于Q345R，查GB/T3274得，钢板负偏差C1=0.3mm，因而取名义厚度n=8mm。但对低合金钢制容器，规定不涉及腐蚀裕量最小厚度应不不大于3mm,因而，计算值符合规定，由钢材原则规格，名义厚度取8mm。再返回查过程设备设计表D-1得，n=8mm，没有变化，故取名义厚度8mm适当。即，换热器管箱圆筒内径为700mm，筒壁厚度为8mm。同步，有GB151-1999得，轴向开口单管程管箱，开口中心处最小深度应不不大于按管内径1/3。因而，依照给定参数冷流体进出管直径长度：Dg150150，管箱圆筒长度取300mm。3.4 封头计算对于管壳式换热器，从内径、制造、受力分析、流体流通等因素考虑，GB/T25198-依照本换热器左右封头都选取原则椭球形封头。封头EHA样式如下图3-2。图3-2椭球形封头（图片来源于GB/T25198-）对于EHA椭形封头DN=Di，(公式来源于GB/T25198-附表C)依照GB150.2-,、GB713-、GB6654-1996压力容器钢板选用原则，选取本换热器封头材料为Q345R。依照GB/T25198-附表C得，对DN=700封头，总深度H=200，内表面积A=0.5861m2，容积V=0.0545m3。因而由得 h=25 mm。由给定设计参数得，设计温度400，因介质为气体，无静压力，因此计算压力等于设计压力，即管程流体操作压力=1.1 MP查过程设备设计表D-1得，在设计温度400时，假设材料许用应力为=125MP（厚度为316mm时），封头厚度为：计算厚度：因=1.1MP0.6=75MP，计算厚度可按如下公式计算：（公式来源于过程设备设计4.3）对于原则椭球形封头，K=1对变换气，起不具备强腐蚀特性，并且规定对于碳素钢和低合金钢，腐蚀裕量不不大于1mm。因此取C2=2mm.则设计厚度：对于Q345R，查GB/T3274得，钢板负偏差C1=0.3mm，因而取名义厚度n=8mm。但对低合金钢制容器，规定不涉及腐蚀裕量最小厚度应不不大于3mm,因而，计算值符合规定，由钢材原则规格，名义厚度取8mm。即，换热器管封头内径为700mm，筒壁厚度为8mm。3.5管板计算3.3.1 管板与壳体圆筒，管箱圆筒连接方式选取依照GB151-1999，管板与壳体圆筒，管箱圆筒连接方式选取e型：管板与壳程圆筒连为整体，其延长某些兼做法兰，与管箱用螺柱垫片连接。连接方式如图3-3。图3-3管板构造（图片来源于GB151-）3.3.2 管板材料及厚度选取便于焊接以及操作规定，管板材料选取与筒体一致，选用Q345R。因冷热流体间平均温差m=47.5，即换热管壁与壳体壁见平均温差，查化工设备设计基本表51得管板厚度值见表3-2。表3-2管板厚度值设计压力