列管式煤油冷却器的设计.doc

合肥工业大学

化工原理课程设计说明书

设计题目 列管式煤油冷却器的设计
学生姓名 谢继强
学生学号
同组学生 祝尚 宋响亮 邓威
指导老师 陈亚中
学 院 医学工程学院
专业班级 制药工程12-2班
完成时间 2014年3月27日

设计任务书
一 设计题目：列管式煤油冷却器的设计
二 设计任务及操作条件
1. 处理能力：10万吨/年煤油
2. 设备形式：列管式换热器
3. 操作条件
（1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃
（2）冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度40℃
（3）允许压强降：不大于1000kPa
（4）煤油定性温度下的物性数据：密度 825kg/m3，黏度 7.15*10-4Pa.s ，比热容 2.22kJ/(kg.℃) ，导热系数 0.14W/（m.℃）
（5）每年按330天计，每天按24小时连续运行
4. 提交文件
（1）设计说明书一份
（2）A3工艺流程图一张
（3）A1换热器装配图一张

《化工原理》课程设计成绩评定表
评定基元
评审要素
评审内涵
满 分
指导教师实评分
评阅教师实评分
设计说明书
40%
格式规范
设计说明书是否符合规定的格式要求
5

内容完整
设计说明书是否包含所有规定的内容
5

设计方案
方案是否合理及符合选定题目的要求
10

工艺计算
过 程
工艺计算过程是否正确、完整和规范
20

设计图纸
40%
图纸规范
图纸是否符合规范
5

标注清晰
标注是否清晰明了
5

与设计吻合
图纸是否与设计计算的结果完全一致
10

图纸质量
设计图纸的整体质量的全面评价
20

平时成绩
10%
上课出勤
上课出勤考核
5

制图出勤
制图出勤考核
5

答辩成绩
10%
内容表述
答辩表述是否清楚
5

回答问题
回答问题是否正确
5

合计
100

综合成绩 成绩等级
指导教师 评阅教师 答辩小组负责人
(签 名) (签 名) (签 名)
年 月 日 年 月 日 年 月 日
说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60)。
第一章 绪论
1.1 换热器的概述
换热器是许多工业生产中常用的设备，尤其是石油、化工、制药生产应用更为广泛。在化工厂中换热器可用做加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、和再沸器等。换热器类型众多，性能各异，各具特点，可以适应绝大多数工艺过程对换热器的要求。进行换热器的设计，首先是根据工艺要求选用适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。
1.2 换热器的分类
换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，其中管壳式换热器的分类见表1-1[1]。
表1-1 管壳式换热器的结构分类
类型
特点

间
璧
式
换热器

管

壳

式

列

管

式
固定管板式
刚性结构
用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不能清洗
带膨胀节
有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力
浮头式
管内外均能承受高压，可用于高温高压场合
U型管式
管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难
填料函式
外填料函
管间容易泄露，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质
内填料函
密封性能差，只能用于压差较小的场合
釜式
壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮
双套管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中
套管式
能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器或预热器
螺旋管式
沉浸式
用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热
喷淋式
只用于管内流体的冷却或冷凝

1.3列管式换热器
列管式换热器（tubular exchanger）是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。
1.4固定管板式换热器
固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单，运用比较广泛。固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。
固定管板式换热器的特点是：（1）旁路渗流较小；（2）锻件使用较少，造价低；（3）无内；（4）传热面积比浮头式换热器大20%～30%。
固定管板式换热器的缺点是：（1）壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t≤50℃,当t≥50℃时必须在壳体上设置膨胀节；（2）易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；（3）壳程无法机械清洗；（4）管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低。

1.4设计要求
完善的换热器在设计和选型时应满足以下各项基本要求[4]：
（1）合理地实现所规定的工艺条件：可以从：①增大传热系数②提高平均温差③妥善布置传热面等三个方面具体着手。
（2）在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时，应遵循我国《钢制石油化工压力容器设计规定》和《钢制管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。根据需要可添置气液排放口，检查孔与敷设保温层。
（3）经济合理评价换热器的最终指标是：在一定时间内（通常1年内的）固定费用（设备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费）等的总和为最小。在设计或选型时，如果有几种换热器都能完成生产任务的需要，这一标准就尤为重要了。

1.5 设计的目的和意义
通过设计把在“过程设备”及其它相关课程(机械制图、金属材料、化工原理等)中所学的理论知识在具体工作中综合地加以应用，达到了理论知识和实践密切结合的目的。其次，在设计过程中，我们可以接受到必备的基本工程技能系统训练，能够熟练地应用计算图表、手册、规范和AutoCAD制图，能熟悉有关国家标准和部颁标准(如GB、HG等)等。

1.6设计的方法和步骤
本次设计主要是进行换热器的工艺计算，结构设计和强度校核，主要步骤有：（1）工艺计算；（2）估算传热面积；（3）工艺结构尺寸；（4）换热器热量核算；（5）结构设计；（6）确定筒体内径；（7）确定管箱结构；（8）确定管板结构；（9）选择鞍座结构；（10）强度校核；（11）给出制造安装的原则和要求。

甲方有义务监督用工单位在确定乙方的劳动定额应当是用工单位同岗位百分之九十以上劳动者在法定工作时间内能够完成的including incentives) to ensure the achievement of the quality objectives. According to the company's quality system documents, combined with the specific circumstances of the project, preparation of project quality manual, procedures and work related to the project implementation rules to improve the quality management system of the project. A management review meeting held each year, on the implementation of the quality policy, objectives and review of the problems and propose corrective measures. Efforts and resources necessary for optimal allocation of project construction management (personnel, finance, facilities, information, etc). 3.2 with customer focus project staff establish a "customer-focused" thinking, fully aware that meet their customers ' needs and expectations is the fundamental pursuit of production and services projects. Projects in production and service processes, to: 3.2.1 identify and determine the needs and expectations of the project legal person, interests as the interests of the customer, with customer satisfaction as satisfied, good faith and cooperation, win-win and development; 3.2.2 needs and expectations of the project legal person into production and service management or technical requirements, and allocation of appropriate resources; 3.2.3 meet legal requirements and strive to exceed their expectations. 3.2.4 customers on the quality of projects put into operation for standards, in accordance with the national standard of quality works. 3.2.5 regulations and standards requires the State and issued by the Ministry of the project related to the current version of the technical specifications, procedures, design institutes and
第二章

2.1 设计任务和操作条件
1.处理能力：10万吨/年煤油
2.设备形式：列管式换热器
3.操作条件:
(1) 煤油：入口温度140℃，出口温度40℃
(2) 冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度40℃
(3) 允许压强降：不大于100 kPa
4) 煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.22kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃)
(5) 每年按330天计，每天24小时连续运行

2.2 确定设计方案
2.2.1 选择换热器的类型
两流体温的变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温度为40℃，该换热器用循环冷却水冷却，初步确定选用固定管板式换热器。
2.2.2 流程安排
由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，并且粘度大的流体应走壳程，因为壳程内的流体在折流挡板的作用下，流通截面和方向都不断变化，在较低的雷诺数下就可达湍流状态。所以从总体考虑，应使循环水走管程，煤油走壳程。选用Φ25mm×2.5mm的碳钢管，管内流速取u=1.25m/s

2.3 确定物性数据
定性温度：对于一般油类和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故壳程煤油的定性温度为 ：℃
管程流体的定性温度为：℃
温差
故初步可取带膨胀节的固定管板式换热器。
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
煤油在90℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：
密度
定压比热容
导热系数
粘度
循环水在35℃ 下的物性数据：
密度
定压比热容
热导率
粘度

2.4计算总传热系数
我们的煤油为年产量10万吨每年，则
（1） 热流量

（2） 平均传热温差
（3） 冷却水用量

（4） 总传热系数K
管程传热系数

壳程传热系数
假设壳程的传热系数
污垢热阻
所以管壁导热系数
.
2.5 计算传热面积

考虑到15%的面积裕废
2.6工艺结构尺寸的计算
（1） 管径和管内流速
选用Φ25×2.5传热管（碳钢），取管内流速ui=1.25m/s
（2） 管程数和传热管数
根
按单程管计算，所需的传热管长度为

按单程管计算，设计传热管过长，宜采用多管程结构，现取传热管长l=6m,则该换热器管程数为管程。
所以传热管总根数N=49×4=196根。
（3） 平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正系数：
按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图标，但R=10的点在图上难以读出，因而相应以代替R，PR代替P，查同一图线，可得ΦΔt=0.82,平均传热温差

（4） 传热管排列和分程方法
采用组合排列方法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距a=1.25d。则a=1.25×25=31.25≈32（mm)
横过管束中心线的管数
（5） 壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径为
圆整可取D=600mm.
（6） 折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25×600=150mm
取折流板间距B=0.3D=0.3×600=180mm。可取折流板间距B=200mm
折流板数NB=传热管长/折流板间距=(6000/200)-1=29块
折流板圆缺面水平配置。
（7） 接管
壳程流体进，出口接管：取接管内油品流速为u=1.0m/s。则接管内径为

取标准管径为Φ78mm×2mm
管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=1.5m/s,则接管内径为：

取标准管径为Φ132mm×2.0mm
2.7 换热器核算
（1） 热量核算
①壳程对流传热系数。对圆缺形折流板，采用凯恩公式

当量直径，由正三角形排列得

壳程流通截面积：

壳程流体流速极其雷诺数分别为：

普兰特准数：

所以黏度校正

②管程对流传热系数
管程流通截面积：

管程流体流速及其雷诺数和普兰特准数：

③传热系数K

④传热面积S

该换热器的实际传热面积Sp

传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
（2） 换热器内流体的流动阻力
①管程流动阻力

由Re=17001，传热管相对粗糙度0.01/20=0.005，查莫狄图得λi=0.036
流速ui=0.62m/s 密度ρ=994kg/m3 。所以，

管程流动阻力在允许范围内
壳程阻力

Ns=1 , Ft=1.15
流体流经管束的阻力为

F=0.5,f0=5×3738-0.228=0.7663
nc=17根 ,NB=29块, u0=0.162m/s

流体流过折流板缺口的阻力：

B=0.2m,D=0.6m

∴
∴
壳程流动阻力也比较适宜。
2.8壁温计算
由于该换热器用循环水冷却，进口温度30℃，出口温度为40℃计算传热管壁温。另外，由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中，应按最不利的操作条件考虑。因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温，于是
T=(140+40)×1/2=90℃
t=(40+30)×1/2=35℃
α0=495.9w/(m2·k)
αi=3248w/(m2·k)

∴Q=42.29℃
壳体壁温和传热壁温之差为Δt=90-42.29=47.71℃＜50℃
一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为了克服温差应为必须有温差补偿装置，故不需要设温度补偿装置。

2.9换热器主要结构尺寸和计算结果
各主要结构和尺寸的计算结果见表2-1。
　　　　　　　　　　 表2-1 结构和尺寸的计算结果表
参数
管程
壳程
流率/(Kg/h)
68700.3
12626
进（出）口温度/℃
30，40
140，40
物 性
定性温度/℃
35
90
密度/（Kg/）
994
825
定压比热容/[KJ/(Kg·℃)]
4.08
2.22
粘度/Pa·s
0.
0.
热导率/[W/(m·℃)]
0.626
0.140
普朗特数
4.73
11.34
设备结构参数
型号

壳程数
1
壳体内径/mm
600
台数
1
规格
Φ25×2.5
管心距/mm
32
管长/mm
6000
管子排列
组合排列
管数目/根
196
折流板数/个
29
传热面积/㎡
86.3
折流板间距/mm
180
管程数
4
材质
碳钢
主要计算结果
管程
壳程
流速/(m/s)
0.62
0.162
表面传热系数/[W/(㎡·℃)]
3248
495.9
污垢热阻/(㎡·℃/W)
3.4394×10-4
1.72×10-4
阻力/Pa
3455
热流量/KW
778.6
传热温差/K
39
传热系数/[W/(㎡·℃)]
326
面积裕度/%
12.6%

45

第三章 结构设计与选用
3.1管箱法兰的选用
法兰的形式
法兰的结构形式：分平焊法兰和对焊法兰。
法兰的密封面形式：分平面、凹凸面和榫槽面。
法兰的结构形式和密封面形式，应根据使用介质、设计压力、设计温度、公称直径等因素来确定。
标准法兰的选用
法兰标准有：
管法兰：HG5001～5028-58和JB74-90-59.
设备法兰：JB1157～1164-82。
接管法兰，本手册规定只按HG5001～5028-58选用。对法兰的结构形式和密封面形式，未作具体规定，由设计者根据使用条件确定。
管箱上的设备法兰，本手册规定：
公称直径Dg≤325mm，按HG5012-58平焊法兰和HG5016-58对焊法兰选用；
公称直径Dg≥400mm，按JB1158-82甲型平焊法兰。JB1159-82乙型平焊法兰和JB1160-82长颈对焊法兰选用。
法兰的密封面采用凹面。
接管法兰的要求
1.凹凸或榫槽密封面的法兰，密封面向下的，一般应设计成凸面或榫面，其他朝向的，则设计成凹面或槽面。
2.重叠式换热器中间接管的法兰密封面，在保证密封的前提下，可采用平面

依工艺条件：按管侧压力和壳侧压力中的较大值，设计温度和公称直径Φ600mm，按JB/T 4701-2000标准选取甲型平焊凹凸面法兰；并确定各结构尺寸见表3-1，结构见图3-1。
表3-1 甲型平焊凹凸面法兰尺寸
JB/T 4701-2000 单位：mm

名称
公称直径DN
D
D1
D2
D3
D4

d
螺柱
数量
法兰质量/kg
材质
容器法兰
600
730
690
655
645
642
54
23
M20
40
凸面
凹面
16Mn锻
54.2
52.7

图3-1 甲型平焊凹凸面法兰结构尺寸
3.2管箱结构的设计
管箱的作用是把管道中来的流体均匀分布到各传热管中和把管内流体汇集在一起送出换热器。在多程换热器中，管箱还起着改变流体流向的作用。管箱侧或管箱顶部有介质流体的出、入口接管。管箱也有许多种结构形式:
A型：用于单程和多程管箱。其优点是便于清洗换热器的管程，缺点是管箱盖结构用材较多，尺寸较大时，需要锻件。因此，国内目前所使用的范围较小。本手册规定用于Dg≤900mm
B型：用于单程和多程管箱。其优点是结构简单，便于制造；缺点是检修和清洗换热器的管程时，需将管程上的接管法兰都拆开，并取下整个管箱。国内目前采用最多。
C型：用于多管程换热器的介质返回管箱。
D型：用于单管程换热器的管箱。

选用的标准换热器代号是BEM，表示前端管箱为B型标准椭圆封头管箱，后端管箱为M型标准椭圆封头管箱，管板延长部分兼作法兰的固定管板式釜式重沸器，支座为鞍式支座；选材为20号碳钢。

图3-2 B型标准椭圆封头管箱
M型标准椭圆封头管箱是和B型标准椭圆封头管箱相似的固定管板结构。
选用B型封头管箱（见图3-3），因换热器直径较小，且为四管程，管箱的最小长度：

图3-3 B型封头管箱

3.2.1前端管箱
（1） 按流通面积计算：

（2）按相邻焊缝间距离计算：

管箱最小长度取两者中的较大值，
取管箱内分程隔板厚度取 15mm。

3.2.2后端管箱
后端管箱没有接管，其最小长度：
（1）按流通面积计算为：

（2） 按相邻焊缝间距离计算：

取管箱最小长度取两者中的较大值，取

3.3折流板结构设计
折流板或支撑板的形式
折流板或支撑板（以下简称折流板）有圆缺形，圆盘圆环形。其中以圆缺形用的较多。圆缺形折流板，按缺边的位置分为上、下和左、右缺边折流板（对立式换热器，上、下是指壳程物料进口管与折流板缺边垂直者，左、右是指平行者）。左、右缺边折流板有单缺边和双缺边，本手册中采用圆缺形，单缺边折流板。
卧式换热器，当壳程全是气相或全是液相的清洁物料时，宜用上、下缺边折流板。若气体中有少量液体，则应在上缺边折流板的下部最低处开小槽，如图4-5（a）；若液体中有少量气体，则应在下缺边折流板的上部最高处开小槽，如图4-5（b）。
卧式换热器，冷凝器和再沸器，当壳程是气、液相共存或液体中带有固体的物料时，宜用左、右缺边折流板。为了排除壳体下部的液体，在折流板下部最低处应开小槽，如图4-6

由于本次设计壳体直径较大，宜采用多弓形折流板，缺口高度一般取0.2～0.45倍的壳体内直径，本次设计取常用值0.25倍。选材为A3F。
折流板与管板间距图见图3-5

图3-5 折流板与管板间距图

3.3.1壳程，管程接管的选用
由上面工艺结构尺寸的计算，可以得到壳程时取煤油的流速，
,所以按HG/T20592-2009标准中取管径。
管程走循环水，取循环水的流速为，，所以按HG/T20592-2009标准中取。
3.3.2折流板
根据折流板数目（29）和管长（6000mm），确定前后端折流板距离管板200mm。
通过计算折流板间距取折流板的间距为200mm.
DN=600mm时，折流板外径D=DN-3=597mm
的钢管，换热管无支撑跨距L=1900mm。
L>1900mm时，折流板厚度d取12mm。
折流板的数目为29块。
表3-3 折流板参数 单位：mm
容器公称直径DN
折流板直径D0
管程
d1
孔数n1
d2
孔数n2
600
597
4
25.8
184
11
5
厚度d
hb
折流板间距
数量
折流板与管板间距L
折流板材料
12
143.6
200
29
200
A3F

图3-6 折流板标准尺寸图
3.4管板结构的设计
选材为16Mn锻。
依据所选用的管箱法兰，管箱侧法兰的结构尺寸，确定固定端管板最大外径为D=730mm，固定管板最大布管圆直径：DL=Di-2f=600-2×5=590mm。管板结构尺寸见图3-4和表3-2。
图3-4 管板结构
表3-2 管板尺寸表 单位：mm
DN
D
D1
D2
D3
D4
D5
C
d2
600
730
690
655
607
642
610
12.5
23
螺柱（栓）
bf
b
材料
质量/kg
规格
数量
M20
40
50
54
16Mn锻
139.5
须用锻件的场合
a. 板厚大于60 mm。当厚度大于60 mm时，钢板质量降低(分层、夹杂无法避免.各顶指标波动大)。
b. 形状复杂的管板。此时若用板材则即费料又费时.
c. 以凸肩直接与壳体相焊的管板。此时一般管板过厚且对夹杂、分层要求更高。
在下列条件下可以选用16Mn结构钢板座管板
①符合GB 3274-88《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》标准: ②按GB 1591-79《低合金结构钢技术条件》复验化学成分和机械性能; ③设计压力，p≤1.6MPa；设计温度，0-350度。
3.5换热管
采用JB/T4714、4715-92标准，换热管选用，
材料采用20号碳钢 ，
选择正三角形排列，主要是考虑这种排列布管比较紧凑，传热系数较高，传热效果好，便于管板划线及钻孔。换热管的管心距a=32mm，分程隔板槽两侧相邻管的中心距为37mm；同时，由于换热管管间需要进行机械清洗，故相邻两管间的净空距离（S-d）不宜小于6mm。根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热管与管板的连接方式为强度焊。因为强度焊加工简单、焊接结构强度高，抗拉脱力强，在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。管子数为196根，管长为6000mm，管中心距32mm。
3.6拉杆和定距管设计
拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。若对于壳体内径大于或等于400mm的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于4个支承点。拉杆直径取 Φ10， 数量取6根。定距管的规格同换热管，其长度同实际需要确定。本台换热器定距管的布置可以参照部件图。拉杆的尺寸见表3-5，结构简图见图3-7，拉杆与定距管结构见图3-8。

表3-5 拉杆尺寸 单位：mm
容器DN
拉杆直径d
拉杆螺纹公称直径dn
La
Lb
M
600
10
12
12.5
60
10
管板上拉杆孔深Ld
拉杆数量
拉杆重量kg
材料
18
6
0.617
A3
结构简图3-7

3—8拉杆与定距管结构图
3.7分程隔板
由于是多管程换热器，故此处需要用到分程隔板。
查GB151-1999可知：分程隔板槽槽深，取4mm，槽宽为12mm，且分程隔板的最小厚度为8mm，取厚度为11mm。选材为A3。
3-4 分程隔板参数表
槽深
槽宽
厚度
个数
材料
4mm
12mm
11mm
3
A3
3.8接管设计
选材20号碳钢。
在换热器的设计中，为了使传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管板，而管箱进、出口接管应尽量靠近管箱法兰，可缩短管箱壳体长度，减轻设备重量。然而，为了保证设备的制造、安装，管口距管板或管箱法兰的距离也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。
图3-9壳程接管位置
3.8.1壳程接管位置
壳程接管位置的最小尺寸，见图3-5，可按下式进行计算：
带补强圈接管 mm
不带补强圈接管 mm
以上两式中取C≥4S（S为管箱壳体厚度，mm），且≥30mm。
我们采用的是不加补强圈接管，所以我们用的公式是mm。
壳程接管DN=74mm,。
壳程接管位置，其最小尺寸为：
mm
取。
3.8.2管箱接管位置

图3-6[8] 管箱接管位置
管箱接管位置的最小尺寸，见图3-6，可按下式进行计算：
带补强圈接管 mm
不带补强圈接管 mm
以上两式中取C≥4S（S为管箱壳体厚度，mm），且≥30mm。
以上四式中b，hf——管板厚度，mm；
L1/L2——壳程/管箱接管位置最小尺寸，mm；
C——补强圈外缘（无补强圈时，为管外壁）至管板（或法兰）与壳体连接焊缝之间的距离，mm；
DH——补强圈外圆直径，mm；
dH——接管外径，mm。
通过计算我们选用的不用加补强圈故我们的公式选用。
管箱接管DN=128mm，。
管箱接管位置，其最小尺寸为：mm。
取。
3.8.3接管最小高度
表3-4[8] PN<4.0MPa的接管外伸长度
δ
D
0~50
51~75
76~100
101~125
126~150
151~175
176~200
80
150
150
200
200
250
250
300
150
200
200
200
200
250
250
300
由于是冷却器，不需要设置保温层故δ=0mm。因此壳程接管外伸长度为150mm，管程接管外伸长度为200mm。
3.9防冲板设计
为了防止壳程物料进口处，流体对换热管表面的直接冲刷，应在壳程物料进口管处设置防冲板。其设置条件为：
对于气体和蒸汽（包括饱和蒸汽或者气液混合物料）应设置防冲板。
对于液体物料，当其ρv2值超过下列数值时，应设置防冲板：（1）非腐蚀，非磨损性的单相液体，其ρv2>2230kg/m·s2；（2）其它各种液体，其ρv2>740kg/m·s2。
防冲板的形式
防冲板的形式，推荐以下四种
喇叭管，D≤273mm的换热器。图中a15=15mm，a2≈d4，d4≈2di，σ=6mm。
防冲板焊在壳体上，用于D≥325mm左、右缺边折流板和D≤600mm上、下缺边折流板的换热器。
防冲板焊在定距管上，用于D≥700mm上、下缺边折流板的换热器。
防冲板焊在定距管上，用于D≤1200mm上、下缺边折流板的换热器。
防冲板选矩形防冲板，其与壳体内壁的高度为H1=（1/4~1/3）接管外径，取H1=25mm；防冲板边长L大于接管外径20mm，取为120mm；厚度取B=4.5mm；选材为A3F。
图3-11 防冲板安装形式
3.10接管法兰的选取
查HG20602-97中表 PN1.6MPa，选取接管法兰为不锈钢衬里法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。根据标准中规定，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。
将查得的各参数整理见表。选材16Mn锻。

表3-6 凸面平焊钢制管法兰  PN 1.6MPa(16bar)   单位：mm
公称通径DN
80
125
连接尺寸
法兰外径D
200
250
螺孔分布直径K
160
210
螺孔直径L
18
18
螺孔数量n
8
8
螺纹Th
M16
M16
法兰厚度C
20
22
密封面尺寸
d
132
184
d1
75
110
X
120
175
W
106
155
f2
4
4.5
衬里厚度
凸面
t
3
2
t1
2
2
凸面榫度t
10
10
理论重量kg
7.34
10.84

图3-13 接管法兰
3.11垫片
查BS EN 1514-1-1997 -中文版-法兰及其连接件—法兰用垫片尺寸(米制)
，根据设计压力，选取的法兰结构和尺寸，选择各管口的密封垫片见（图3-14），各垫片的尺寸见表3-7。
垫片类型如下：
A) FF型垫片，适用于A型（平面）或B型（凸面）法兰密封面
B) IBC型垫片，适用于A型（平面）或B型（凸面）法兰密封面
C) TG型垫片，适用于C/D型（榫或槽）法兰密封面
D) SR型垫片，适用于E/F型（凸或凹）法兰密封面

图3-14（2）使用IBC型垫片的B型法兰密封面
表3-7 垫片尺寸表 （BS EN 1514-1-1997）
管口名称
公称直径/mm
内径D1/mm
外径D2/mm
厚度
材料
管程进料口
125
141
182
1.5mm
A3
管程出料口
125
141
182
壳程进料口
80
89
132
壳程出料口
80
89
132
容器法兰垫片
600
610
679
注：填充材料为石棉橡胶板。
3.12螺柱（螺栓）
查HG/T 20592-2009，得螺柱的长度和平垫圈尺寸见表3-8。
表3-8螺栓及垫片尺寸
HG/T 20592-2009 单位：mm
法兰/DN
螺栓
规格（直径×长度）
每千个螺栓重量（带螺母）kg
数量
材料
平垫圈规格
内径d1

外径d2

公称厚度h
壳程进口法兰/75
M16×70
138
8
A3
17
30
3
壳程出口法兰/75
M16×70
138
8
17
30
3
管程进口法兰/125
M16×70
138
8
17
30
3
管程出口法兰/125
M16×70
138
8