105平方冷凝器的选型及工艺计算毕业设计

2.105m2冷凝器的选型及工艺设计 2.1冷凝器设计示列 已知一卧式固定管板式换热器的工艺条件如下：换热器工程直径为1000mm，换热管长度3000mm，换热面积105m2;壳程价质为二次蒸汽，轻微腐蚀，操作压力20Kpa（绝压），工作温度60C0，；管程价质为冷却水，操作压力0.4Mpa，工作度32~38C0，双管程，换热管规格为F25mm×2mm,换热管间距36mm，数量545根，材料0Cr8Ni9；蒸汽进口管F377mm×8mm，冷凝水出口管F57mm，冷却水进，出口管均为F219mm×6mm2.2冷凝器结构设计①材料选择根据换热器的工作状况及价质特性，壳程选用0Cr18Ni9，管程选用Q235B，管板选用0Cr18Ni9②换热管换热管是换热器的元件之一，置于筒体之内，用于两介质之间热量的交换选用较高等级换热管，管束为Ｉ级管束 换热管的选择排列方式：正三角形、正方形直列和错列排列图2-1换热管排列方式 各种排列方式的优点： 正方形排列：易清洗，但给热效果差； 正方形错列：可提高给热系数； 等边三角形：排列紧凑，管外湍流程度高，给热系数大。

换热管与管板的连接方式有强度焊、强度胀以及胀焊并用强度胀接主要适用于设计压力小≤4.0Mpa；设计温度≤300℃；操作中无剧烈振动、无过大的温度波动及无明显应力腐蚀等场合除了有较大振动及有缝隙腐蚀的场合，强度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何场合胀焊并用主要用于密封性能要求较高；承受振动和疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需采用复合管板等的场合管板选用兼作法兰结构，管板密封面选用JB!T4701标准中的突面密封面换热管在管板上的排列采用正三角形排列，分程隔板两侧换热管中心距取44mm，实际排列548跟换热管④分成隔板与分程隔板槽分成隔板厚度10mm，开设F6mm泪孔；分成隔板槽宽12mm，深度4mm；垫片材料为石棉橡胶板，厚度为3mm⑤换热管与管板的连接换热管与管板的连接采用焊接结构，其中L1=2mm，L3=2mm⑥支持板换热器的壳程为蒸汽冷凝，不需折流板，但考虑到到换热管的支撑，姑设置支持板换热管无支撑最大跨距为1850mm,因此换热管至少需要3块儿支持板本设计采用3块儿支持板，弓形缺口，垂直左右布置，缺口高度为25%筒体内直径⑦拉杆与拉杆孔选用8根F16mm拉杆，拉杆与管板采用用螺纹连接。

拉杆两端螺纹为M16拉杆孔深度为24mm．定距管及拉杆的选择 拉杆常用的结构型式有：a. 拉杆定距管结构，见图4-7-1（a）此结构适用于换热管外径d≥19mm的管束且l2>La（La按表4-5-5规定）b. 拉杆与折流板点焊结构，见图4-7-1（b）此结构适用于换热管外径d≤14mm的管束且l1≥d；c. 当管板较薄时，也可采用其他的连接结构图2-1 拉杆结构型式这里我们选用拉杆定距管结构 拉杆的尺寸拉杆的长度L按实际需要确定，拉杆的连接尺寸由图4-7-2和表4-7-1确定图2-2 拉杆连接尺寸 拉杆的位置 拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板不应少于3个支承点 定距管尺寸 定距管的尺寸，一般与所在换热器的换热管规格相同对管程是不锈钢，壳程是碳钢或低合金钢的换热器，可选用与不锈钢换热管外径相同的碳钢管作定距管定距管的长度，按实际需要确定管箱法兰选用容器法兰，规格为“RE 1000—0.6 JB!T4701—2000”封头选用标准椭圆形封头，规格为“EHA 1000×8 JB!T4746—2002”。

管箱接管采用径向接管，前端管箱开设冷却水进，出口管，后端管箱上不开设3!4′′压力表接口，下部开设DN25排净口前端管箱筒节长度500mm，后端管箱筒节长度260mm卧式换热器多采用鞍式支座，立式换热器可采用耳式支座，大型立式换热器也可采用裙座支座承当采用耳式支座，公称直径DN≤800mm时，应至少安装2个支座，且对称布置；工程直径DN>800mm时，应至少安装4个支座，均匀布置当选用鞍式支座时，支座在换热器上的布置按下列原则确定（其中个参数代号如图5-15所示）图2-3 卧式换热器鞍座安装位置1.当L≤3000mm时，取LB=（0.4~0.6）L；2.当L>3000mm时，取LB=（0.5~0.7）3.尽量使LC和L′相近换热器采用鞍式支座，型号为“BI 1000JB!T 4712.1—2007”，固定式和滑动式支：座各一个，固定式支座安装在靠近冷却水进口端，两支座距离为1700mm，支座螺栓孔中心矩管板密封面650mm换热器接管选用无缝钢板蒸汽进口焊接连接，压力表口采用螺纹连接，其余为法兰连接，法兰标准为HG!T 20592—2009，法兰类型为板式平焊（PL），法兰密封面为头面（RF），法兰公称压力均为16bar。

采用补偿圈结构进行开孔不强3. 强度与稳定性计算3.1壳程圆筒厚度计算已知条件:筒体内径 —— 工作压力——工作温度—— 筒体长度 ——L=3000mm材料——0Cr18Ni19设计参数：设计压力—— 设计温度——通体计算长度——L=3000mm 腐蚀裕量——3.1.1筒体厚度圆筒承受外压，故需进行稳定性计算圆筒名义厚度取值为表5-2规定的最小厚度6mm，取钢板厚度负偏差,则筒体有效厚度为 筒体外直径 由GB150表6-2查得，A=0.00017查GB150图6-7，得E=1.91×105Mpa,A直落在曲线的直线段上，所以 圆筒稳定性满足要求3.1.2管箱圆筒已知条件：筒体内径—— 工作压力 —— 工作温度—— 材料——Q235B设计参数：设计压力——P=0.45Mpa 设计温度——腐蚀裕量—— 焊接接头系数——3.1.3管箱厚度 设计厚度 考虑钢板厚度负偏差，可取筒体名义厚度。

根据表5-1，管箱最小厚度应不小于为8mm所以去管箱名义厚度为，有效厚度 3.1.4管箱封头已知条件：封头内经—— 工作压力——工作温度—— 材料——Q235B设计参数：设计压力—— 设计温度——腐蚀裕量—— 焊接接头系数——计算压力—— 封头计算厚度3.1.5管箱封头厚度 设计厚度 （mm)考虑钢板厚度负偏差，可取筒体名义厚度根据表5-1，管箱最小厚度应不小于为所以取管箱名义厚度为，有效厚度 满足最小厚度要求3.2水压试验应力校核3.2.1 压力试验及其强度校核 容器制成以后（或检修后投入生产前），必须作压力试验或增加气密性试验，其目的在于检验容器的宏观强度和有无渗漏现象，即考察容器的密封性，以确保设备的安全运行 对需要进行焊接后热处理的容器，应在全部焊接工作完成并经热处理之后，才能进行压力实验和气密性试验；对于分段交货的压力容器，可分段热处理，在安装工地组装焊接，并对焊接的环焊缝进行局部热处理之后，再进行压力试验。

压力实验的种类、要求和试验压力值应在图样上注明压力试验一般采用液压试验，对于不适合作液压试验的容器，例如容器内不允许有微量残留液体，或由于结构原因不能充满液体的容器，可采用气压试验液压试验： 液压试验一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其他液体试验时液体的温度应低于其闪电或沸点奥氏体不锈钢制容器用水压进行液压试验后，应将水渍清除干净当无法清除时，应该控制水中氯离子含量不超过25 mg/L 试验温度：对碳钢、16MnR、15MnNbR和正火的15MnVR钢制容器液压试验时，液体温度不得低于5℃；其他低合金钢制容器液压试验时，液体温度不得低于15℃如果由于板厚等因素造成材料无塑性转变温度升高，则需相应提高试验液体的温度 试验方法：试验时容器顶部应设排气扣，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中应保持容器观察表面干燥；试验时压力应缓缓上升至设计压力无泄漏，再缓缓上升，达到规定的试验压力后，保压时间一般不少于30 min然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查如有渗漏，修补后重新试验，直至合格对于夹套容器，先进行内筒液压试验，合格后再焊夹套，然后进行夹套内的液压试验；液压试验完毕后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。

本换热器的设计采用水压试验来检验强度应力的校核3.2.2管程水压试验压力 取由于壳程试验压力小于管程试验压力，故去壳程试验压力等于管程试验压力3.2.3管程试验压时圆筒应力 <试验应力满足要求3.2.4壳程试验时圆筒应力 <实验应力满足要求3.3开孔补强3.3.1壳程筒体开孔补强已知条件：壳体材料——0Cr18Ni9, 许用应力——内径—— 名义厚度——厚度负偏差—— 腐蚀裕量——有效厚度—— 接管材料——0Cr18Ni9许用应力—— 外径——名义厚度—— 厚度负偏差——腐蚀裕量—— 有效厚度—— 强度削弱——开孔直径 有效补强宽度 外侧有效高度 内侧有效高度 根据外压圆筒稳定性计算方法，试算得到圆筒和接管的计算厚度分别为和。

3.3.2开孔削弱所需的补强面积 （mm2)壳体多余金属面积 =(726-363)(5.4-5.15)=91(mm2)接管多余金属面积 =2×53.9×（7-0.92）×1.0=655（mm2)焊缝金属面。