3-2 换热器设计说明书

换热器设计说明书换热器设计说明书 2019 年 “东华科技-恒逸石化杯” 第十三届全国大学生化工设计竞赛 安徽工业大学安徽工业大学 相乙为酯团队相乙为酯团队 指导老师指导老师: :雷昭、万超、谢瑞伦、凌强、王知彩雷昭、万超、谢瑞伦、凌强、王知彩 团队成员：王志瑞、马占美、唐传梅、笪森寅、陈瑞团队成员：王志瑞、马占美、唐传梅、笪森寅、陈瑞 扬子石化年产扬子石化年产 1010 万吨醋酸乙烯酯项目万吨醋酸乙烯酯项目 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 第一章第一章概论概论.1 1.1 换热器的选型设计依据.1 1.2 换热器概述.1 1.3 换热器分类和选型.2 第二章第二章换热器的选型说明换热器的选型说明.4 2.1 外形和规格.4 2.2 管子的外形.4 2.2.1管子直径.4 2.2.2管长.5 2.2.3壳程和台数.5 2.3 工艺条件限制.5 2.3.1温度限制.5 2.3.2压力降的限制.6 2.3.3介质流程.6 2.3.4物料流速.7 2.3.5传热膜系数.8 2.3.6污垢系数.9 2.4 换热器型号.9 2.4.1表示方法.9 2.5 换热器的选型软件.10 第三章第三章换热器的设计举例换热器的设计举例.11 3.1 E0107 选型设计 .11 3.1.1工艺参数确定.11 3.1.2设计温度.12 3.1.3设计压力.12 3.1.4传热系数.13 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 3.1.5流体空间选择.13 3.1.6选用材质.13 3.1.7换热面积.13 3.1.8EDR 数据输入.13 3.1.9换热器结构形式确定.14 3.1.9.1换热器型式选择.14 3.1.9.2选型结果.18 3.1.9.3详细尺寸.19 3.1.10换热器机械强度校核.20 3.1.10.1换热器设计和检验小结.54 3.2 E0305 选型设计 .56 3.2.1工艺参数确定.56 3.2.2设计温度.57 3.2.3设计压力.57 3.2.4传热系数.58 3.2.5流体空间选择.58 3.2.6选用材质.58 3.2.7换热面积.58 3.2.8EDR 数据输入.58 3.2.9换热器结构形式确定.59 3.2.9.1换热器型式选择.59 3.2.9.2选型结果.63 3.2.9.3详细尺寸.64 3.2.10换热器机械强度校核.65 3.2.10.1换热器设计和检验小结.100 3.3 换热器设备选型一览表.102 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 1 / 109 第一章 概论 1.1 换热器的选型设计依据 化工设备设计全书换热器2003-5 石油化工设备选型手册换热器 2009-1 化工工艺设计手册 （第四版）2009-6 固定式压力容器安全技术监察规程 TSG 21-2016 压力容器 GB 150-2011 热交换器 GB/T 151-2014 化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 HG 20553-2011 石油化工企业钢管尺寸系列SH/T 3405-2012 实用热物理性质手册 1986 鞍式支座 JB/T 4712-1992 热交换器型式与基本参数GBT 28712.1-2012 1.2 换热器概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热 器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度 低吸热。在工程实践中有时也会有两种以上流体参加换热的换热器，但其基本 原理与前一致。 换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递 的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度 达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主 要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等 近 30 多种产业，相互形成产业链条。 数据显示 2010 年中国换热器产业市场规模在 500 亿元左右，主要集中于石 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 2 / 109 油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领 域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为 150 亿 元；电力冶金领域换热器市场规模在 80 亿元左右；船舶工业换热器市场规模在 40 亿元以上；机械工业换热器市场规模约为 40 亿元；集中供暖行业换热器市 场规模超过 30 亿元，食品工业也有近 30 亿元的市场。另外，航天飞行器、半 导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电、多晶硅生产等 领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有 130 亿元的规模。 化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用各种换热器，它们是上述这些 行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不 断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国 竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一 个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一 是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减 少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的 热效率。 1.3 换热器分类和选型 换热器选型时需要考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及允 许压力降得范围；对清洗、维修的要求；材料价格；使用寿命等。 换热器种类很多，按热量交换原理和方式，可分为混合式、蓄热式和间壁 式三类。间壁式换热器有夹套式、管式和板式换热器。管壳式换热器又称列管 式换热器，该类换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到 最广泛的应用。近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进 其自身的发展。在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主 导地位。列管式换热器可根据其结构特点，分为固定管板式、浮头式、U 形管 式、填料函式和釜式重沸器五类。 列管换热器中常用的是固定管板式和浮头式两种。一般要根据物流的性质、 流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 3 / 109 选用列管换热器的型式。从经济角度看，只要工艺条件允许，应该优先选用固 定管板式换热器。但遇到以下两种情况时，应选用浮头式换热器。 （1）壳体和管子的金属温差超过 30或 50，或者冷流进口和热流出口 之间的极限温度差超过 110。在此情况下如果采用固定管板式换热器，就会 因热应力使管板胀口处产生泄露。在现场实际使用中超过上述数值的也不少， 所以目前还不能做确切的规定。 （2）容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质不能采用固定管板式换 热器，否则管束既无法更换，又无法机械清扫。 综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面，本次设计主要采用浮头式 和固定管板式换热器。 管壳式(又称列管式) 换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封 头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定 于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称 为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管壳式 换热器，螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部 壳层和管层的不对称设计，最大可以达到 4.6 倍。这种不对称设计，决定其在 汽-水换热领域的广泛应用。最大换热效率可以达到 14000w/m2K，大大提高 生产效率，节约成本。 而对于板式换热器而言，它是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用 有着悠久的历史。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。但是其体积大， 换热效率低，更换胶条价格昂贵（胶条的更换费用大约占整个过程的 1/3-1/2） 。 主要应用于液体-液体之间的换热，行业内常称为水水换热，其换热效率在 5000w/m2K。为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向 折流档板。折流档板不仅可防止流体短路，增加流体速度，还迫使流体按规定 路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形 两种，前者应用更为广泛。目前，由于中国新版 GMP 的推出，板式换热将逐 渐退出食品，饮料，制药等卫生级别高的行业。 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 4 / 109 第二章 换热器的选型说明 2.1 外形和规格 管壳式换热器在设计和选型的时候要严格考虑相关的尺寸规格的问题，强 调管程，壳程都符合设计标准而且要考虑加工的合理性。这就要求在设计换热 器的时候在设计完成后要进行校核，将一些基本参数圆整化，以便于之后的选 型加工。这就要求工程师在选用标准系列设备或设计非定型设备时，结合任务 的要求，作出适当的选择。 2.2 管子的外形 列管换热器的管子外形有光滑管和螺纹管两种，一般按光滑管设计。当壳 程膜系数低，采取其他措施效果不显著时，可选用螺纹管，它能强化壳程的传 热效果，减少结垢的影响。管子的排列方式；相同壳径时，采用正三角形排列 要比正方形排列可多排布管子，使单位传热面积的金属耗量降低。一般壳程流 体不易结垢或可以进行化学清洗的场合下，推荐用正三角形排列。必须进行机 械清洗的场合，则采用正方形排列。 2.2.1 管子直径 管径越小换热器越紧凑、越便宜。但是，管径越小换热器的压降越大，为 了满足允许的压力降一般选用外径为 19mm 的管子。对于易结垢的物料，为方 便清洗，采用外径为 25mm 的管子。对于有气液两相流的工艺物流，一般选用 较大的管径。直径小的管子可以承受更大的压力，而管壁较薄，有利传热；相 同的壳径，可以排较多的小管子，使传热面积增大，单位传热面积的金属耗量 降低。所以，在管程结垢不是很严重，又允许压力降较高的情况下，采用 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 5 / 109 19mm2mm 的管子是合理的。 2.2.2 管长 无相变换热时，管子较长，传热系数增加。在相同传热面时，采用长管管 程数较少，压力降小，而且每平方米传热面的比价也低。但是，管子过长给制 造带来困难。壳径较大的换热器采用较长的管子可降低单位传热面积的金属耗 量，更为经济。因此，一般选用管长 46m。对于大面积或无相变的换热器可 以选用 89m 的管长。管心距小，设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、 壳程压降增大，一般选用范围为管外径的 1.251.5 倍。 2.2.3 壳程和台数 换热器的壳径越大，传热面积也越大，单位传热面积的金属耗量程压力降 比单壳程约增加越低。采用一台较大的换热器比采用多台小换热器更经济，阻 力也更小，且便于操作管理。通常采用单壳程换热器。双壳程的隔板在制造和 检修时都较困难，若把两个换热器的壳程串联起来使用，就相当于双壳程了， 但壳程压力降比单壳程约增加 68 倍。只有壳程流量很小，采用最小板间距 壳程流速仍很低，以至于壳程一侧流体成为主要的控制热阻，同时壳程又允许 较大的压力降时，可考虑用两个换热器串联代替双壳程。 2.3 工艺条件限制 2.3.1 温度限制 冷却水的出口温度不宜高于 60，以免结垢严重。高温端的温差不应小于 20，低温端的温差不应小于 5。当在两工艺物流之间进行换热时，低温端的 温差不应小于 20。在冷却或者冷凝工艺物流时，冷却剂的入口温度应高于工 艺物流中易结冻组分的冰点，一般高 5。在对反应物进行冷却时，为了控制 反应，应维持反应物流和冷却剂之间当冷凝带有惰性气体的工艺物料时，冷却 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 6 / 109 剂的出口温度应低于工艺物料的露点，一般低 5。换热器的设计温度应高于 最大使用温度，一般高 15。 2.3.2 压力降的限制 增强工艺物流流速，可增大传热系数，使换热器结构紧凑，但增加流速将 关系到换热器的压力降，磨蚀和振动破坏加剧等。压力降增加使动力消耗增强， 因此，最大允许的压力降范围有一般限制。 当工艺物流压力小于时，允许压力降是；当工艺物 9.8 104a9.8 103a 流压力介于至之间时，允许压力降介于至 9.8 104a16.7 104a3.3 103a 之间；当工艺物流压力大于时，允许压力降小于 3.9 103a16.7 104a 。 9.8 104a 表表 2-1 常见压降表常见压降表 工艺物流的压力状况工艺物流的压力状况允许压力降允许压力降 p/kPa 真空1.05.030流速流速 m/s 壳程0.21.50.53.015 表表 2-3 水的流速表水的流速表(管内管内) 类别类别管材管材最低流速最低流速(m/s)最高流速最高流速(m/s)适宜流速适宜流速(m/s) 凝结水凝结水钢管0.60.93.01.82.4 河水河水(干净干净)钢管0.60.93.71.82.4 循环水循环水(处理处理)钢管0.60.93.71.82.4 海水海水含铜镍的管0.750.93.01.82.4 海水海水铝铜管0.750.92.41.82.4 2.3.5 传热膜系数 传热面两侧的传热膜系数1、2如相差很大时，值较小的一侧将成为控 制传热效果的主要因素，设计换热器时，应尽量增大较小这一侧的传热膜系 数，最好能使两侧的值大体相等。计算传热面积时，常以小的一侧为基准。 增加值的方法有： 缩小通道截面积，以增大流速； 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 9 / 109 增设挡板或促进产生湍流的插入物； 管壁上加翅片，提高湍流程度也增大了传热面积； 糙化传热表面，用沟槽或多孔表面，对于冷凝、沸腾等有相变的传热过 程来说，可获得大的膜系数。 2.3.6 污垢系数 换热器使用中会在壁面产生污垢，这是无法避免的，在设计换热器时应予 认真考虑。由于目前对污垢造成的热阻尚无可靠的公式，不能进行定量计算， 在设计时要慎重考虑流速和壁温的影响。选用过大的安全系数，有时会适得其 反，传热面积的安全系数过大，将会出现流速下降，自然的“去垢”作用减弱， 污垢反会增加。有时在设计时，考虑到有污垢的最不利条件，但新开工时却无 污垢，造成过热情况，有时更有利于真的结构，所以不可不慎。应在设计时， 从工艺上降低污垢系数，如改进水质，消除死区，增加流速，防止局部过热等。 2.4 换热器型号 2.4.1 表示方法 本法来自于 GB151，适用于卧式和立式换热器。 示例说明： 型号：AES500-1.6-54-6/25-4 其中： A 表示前端管箱为平盖箱 E 表示壳体形式为单进单出冷凝器壳体 S 表示后端结构型式为浮头式 500 表示公称直径为 500mm 1.6 表示公称压力 1.6MPa 54 表示公称换热面积为 54m2 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 10 / 109 6 表示公称长度为 6m 25 表示换热管外径为 25mm 4 表示管程数为 4 I 表示管束为 I 级，采用较高级冷拔钢管 这个型号代表平盖管箱，公称直径 500mm，管程和壳程设计压力均为 1.6MPa，公称换热面积 54m，碳素钢较高级冷拔换热管外径 25mm，管长 6m，4 管程，单壳程的浮头式换热器。 2.5 换热器的选型软件 表表 2-4 换热器设计软件使用一览换热器设计软件使用一览 名称名称用途用途 Aspen Energy Analyzer V8.4换热网络优化 Aspen Plus V8.4换热器工艺参数设计 Aspen Exchanger Design and Rating V8.4换热器结构设计 SW6-2011换热器机械强度设计与校核 在对工艺流程的换热器设计和选型中，先按照实际工业实施情况及成本因 素，利用 Aspen Energy Analyzer V8.4，对车间进行了热集成，优化了换热网络， 然后利用 Aspen Plus V8.4，针对特定的换热任务，确定合适的换热工艺参数， 再根据国家标准 GB/T 151-2014热交换器以及化工工艺设计手册（下） 第四版，使用 Aspen Exchanger Design and Rating V8.4 进行换热设备的详细设计， 以此为参考从工艺手册上选取换热器，最后利用 SW6-2011 对设计的换热器进 行机械强度的设计和校核。 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 11 / 109 第三章 换热器的设计举例 3.1 E0107 选型设计 3.1.1 工艺参数确定 在对工艺流程的换热器设计与选型中，先按照实际工业实施情况以及成本 因素，对车间进行了热集成，优化了换热网络，然后针对特定的换热任务，确 定合适的换热工艺参数，并进行换热费用的优化，再根据国家标准 GB/T151- 2014热交换器以及化工工艺设计手册第二版（下） 第四版，根据 Aspen Plus V8.4 对换热器 E0107 进行简捷计算，可得到改换热器各流股参数为： 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 12 / 109 表表 3-1 E0107 流股参数一览流股参数一览 参数参数操作条件操作条件 壳程管程 物流物流热流体冷流体 介质介质循环醋酸冷却循环水 质量流量质量流量/（kg/s）9.3811.11 水0.407 醋酸0.284 摩尔组成摩尔组成 醋酸乙烯0.309 水1 进口温度进口温度/66.6925 出口温度出口温度/37.2854.48 进口压力进口压力/MPa0.100.10 出口压力出口压力/MPa0.0980.097 3.1.2 设计温度 该换热器的壳程工作温度为 37.2866.69，管程工作温度为 2554.48, 符合本项目最经济温差。设计温度以工作温度为依据，一般为工作温度+（15- 30）。这里取壳程设计温度为 85，管程设计温度为 75。 3.1.3 设计压力 该换热器的操作压力为壳程 1bar，管程 1.01bar。换热器的设计压力为设计 温度下的最大工作压力，一般为正常工作压力的 1.1 倍。这里取壳程设计压力 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 13 / 109 为 2.5bar，管程设计压力为 2.5bar。 EDR 中换热器的压降设置为自动默认值，也可自己设置压降，出口绝压小 于 0.1MPa（真空条件） ，压降不大于进口压强的 40%，出口绝压大于 0.1MPa， 压降不大于进口压强的 20%。 3.1.4 传热系数 传热系数基于传热膜系数、固壁热阻和垢层热阻计算得到。其中传热膜系 数和固壁热阻为 EDR 自动默认值。 该换热器壳程介质为循环醋酸，根据化工工艺设计手册 （第四版）的污 垢热阻经验系数，循环醋酸的污垢系数为 0.00035m2K/W，管程介质为冷却循 环水，同样查得手册上污垢系数为 0.00017m2K/W。 3.1.5 流体空间选择 该换热器的作用是冷却循环水冷却循环醋酸。由于工艺物料为被冷却物质， 为了加快冷却速度，使其走壳程，一方面能与管程的冷却循环水换热，另一方 面壳程外的空气也能与之换热转移走部分热量。 3.1.6 选用材质 因醋酸有腐蚀性，易燃易爆，故壳体和管箱材质均选用 S30408，而冷却循 环水均无腐蚀性，不易燃易爆，不容易泄露，故换热管选用 16Mn。 3.1.7 换热面积 经核算，换热面积为 282.4m2。 3.1.8 EDR 数据输入 将流股信息、允许压力、污垢系数等数据导入 EDR。 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 14 / 109 图图 3-1 E0107 Process Data 数据输入数据输入 3.1.9 换热器结构形式确定 3.1.9.1 换热器型式选择 该换热器选择工业上最常见的管壳式换热器，由于冷热流体温差不大，选 择其中的固定管板式换热器。 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 15 / 109 图图 3-2 换热器形式一览换热器形式一览 对于封头而言，前封头的类型对换热器影响因素压降和热传递没有影响， 但后封头的型式会对压降和传热产生影响。根据不同压降及流型设计要求，选 择合适的封头以及壳体组合。 针对前封头，封头管箱适用于较清洁的介质工况，因检查换热管内及清洗 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 16 / 109 换热管内时，必须将连接管道一起拆下，很不方便。根据介质工作特点，选取 封头管箱。针对后端封头,管壳式换热器后端结构主要有 L、M 型，L 型与前官 箱平盖管箱类似，M 型与前官箱封头官箱类似。根据介质工作特点，我们选择 固定管板式换热器，即 M 型。 对于壳体而言， “E”型较为经济，是选择壳体时的首选类型， “F”型当换热 器内存在温度交叉或者需要多个换热器串并联时，可选择此类型壳体。管程数 必须为偶数。根据介质情况，这里选择 E 型壳体。 换热器结构参数选择 根据 EDR 初步设计结果，选择较为合理的一组。 结合 JB/T 4715-92 规定，对于固定管板式换热器，常用换热管内径有 19mm 和 25mm，根据生产成本以及该换热器实际换热需求，选择换热管内径 为 19mm，管厚 2mm。 根据初步设计换热面积大小，壳程直径选择公称直径（外径）为 700mm， 壁厚取 10mm，换热管长度为 6000mm，换热管数为 800 根。 选择换热管排列方式为常用的正三角形，根据 JB/T 4715-92，管心距为 25mm。 选择折流板形式为单弓形折流板，根据 JB/T 4715-92，选择折流板间距为 240mm。则折流板数为 8，圆缺率取 24%。 接管尺寸经圆整后如图所示： 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 17 / 109 图图 3-3 壳程接管尺寸圆整值壳程接管尺寸圆整值 图图 3-4 管程接管尺寸圆整值管程接管尺寸圆整值 其余参数均为默认值。 则主要结构参数如图所示。 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 18 / 109 图图 3-5 换热器结构参数换热器结构参数 3.1.9.2 选型结果 用 EDR 进行校核，得结果如下： 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 19 / 109 图图 3-6 换热器换热器 E0107 计算结果计算结果 由上述计算结果可以看到，换热器换热面积为 282.4m2，设计余量为 32%，符合设计要求；壳程压降为 0.241bar，压力降低 24.1%，管程压降为 0.091bar，压力降低 9.1%，压降均可接受范围内。总传热系数（含污垢热阻） 为 1117.8W/(m2K)。 此外，换热器壳程和管程流体雷诺数 Re6000,说明其流体形态为湍流，符 合设计要求。 参考化工工艺手册，得 E0107 的型号为 BEM700-0.25-282.4-6/19-6。 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 20 / 109 3.1.9.3 详细尺寸 图图 3-7 E0107 设备图设备图 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 21 / 109 图图 3-8 E0107 管板布置图管板布置图 3.1.10 换热器机械强度校核 运用 SW6-2011 对该换热器的筒体、管箱、封头、管板和管箱法兰进行校核， 得到下述结果。 固定管板换热器设计计算 计算单 位 相乙为酯 设 计 计 算 条 件 壳 程管 程 设计压力 ps 0.25MPa设计压力 pt 0.25MPa 设计温度 ts 85 C 设计温度 tt 75 C 壳程圆筒内径 Di 680mm管箱圆筒内 径 Di 680mm 材料名称S30408材料名称S30408 简 图 计 算 内 容 壳程圆筒校核计算 前端管箱圆筒校核计算 前端管箱封头(平盖)校核计算 后端管箱圆筒校核计算 后端管箱封头(平盖)校核计算 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 22 / 109 管箱法兰校核计算 管板校核计算 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 23 / 109 前端管箱筒体计算计算单 位 相乙为酯 计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图 计算压力 pc 0.25MPa 设计温度 t 75.00 C 内径 Di 680.00mm 材料 S30408 ( 板材 ) 试验温度许用应力 137.00MPa 设计温度许用应力 t 137.00MPa 试验温度下屈服点 s 205.00MPa 钢板负偏差 C1 0.30mm 腐蚀裕量 C2 2.00mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 = = 0.62 c t ic 2P Dp mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 17.70mm 名义厚度 n = 20.00mm 重量 172.63Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 24 / 109 试验压力值 pT = 1.25p = 0.3125 (或由用户输入) t MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 184.50MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = = 6.16 pD Tie e .() . 2 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 pw= = 6.95113 2 e t ie ()D MPa 设计温度下计算应力 t = = 4.93 e eic 2 )( DpMPa t 137.00MPa 校核条件 t t 结论 筒体名义厚度大于或等于 GB151 中规定的最小厚度 6.50mm,合 格 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 25 / 109 前端管箱封头计算计算单位 相乙为酯 计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图 计算压力 pc 0.25MPa 设计温度 t 75.00 C 内径 Di 680.00mm 曲面深度 hi 175.00mm 材料 S30408 (板材) 设计温度许用应力 t 137.00MPa 试验温度许用应力 137.00MPa 钢板负偏差 C1 0.30mm 腐蚀裕量 C2 2.00mm 焊接接头系数 1.00 压力试验时应力校核 压力试验类型液压试验 试验压力值 pT = 1.25p= 0.3125 (或由用户输入) t MPa 压力试验允许通过的应 力t T 0.90 s = 184.50MPa 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 26 / 109 试验压力下封头的应力 T = = 5.86 .2 )5 . 0.( eh ehiT KDp MPa 校核条件T T 校核结果合格 厚度及重量计算 形状系数 K = = 0.9624 2 i i 2 2 6 1 h D 计算厚度 h = = 0.60 c t ic 5 . 02p DKp mm 有效厚度 eh =nh - C1- C2= 17.70mm 最小厚度 min = 2.00mm 名义厚度 nh = 20.00mm 结论 满足最小厚度要求 重量 91.52 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 pw= = 7.31146 ehi eh t 5 . 0 2 KD MPa 结论 合格 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 27 / 109 后端管箱筒体计算计算单 位 相乙为酯 计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图 计算压力 pc 0.25MPa 设计温度 t 75.00 C 内径 Di 680.00mm 材料 S30408 ( 板材 ) 试验温度许用应力 137.00MPa 设计温度许用应力 t 137.00MPa 试验温度下屈服点 s 205.00MPa 钢板负偏差 C1 0.30mm 腐蚀裕量 C2 2.00mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 = = 0.62 c t ic 2P Dp mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 17.70mm 名义厚度 n = 20.00mm 重量 172.63Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 pT = 1.25p = 0.3125 (或由用户输入) t MPa 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 28 / 109 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 184.50MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = = 6.16 pD Tie e .() . 2 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 pw= = 6.95113 2 e t ie ()D MPa 设计温度下计算应力 t = = 4.93 e eic 2 )( DpMPa t 137.00MPa 校核条件 t t 结论 筒体名义厚度大于或等于 GB151 中规定的最小厚度 6.50mm,合 格 扬子石化年产 10 万吨醋酸乙烯酯项目换热器设计说明书 29 / 109 后端管箱封头计算计算单位 相乙为酯 计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图 计算压力 pc 0.25MPa 设计温度 t 75.00 C 内径 Di 680.00mm 曲面深度 hi 175.00mm 材料 TA2 (板材) 设计温度许用应力 t 132.00MPa 试验温度许用应力 147.00MPa 钢板负偏差 C1 0.90mm 腐蚀裕量 C2 2.00mm 焊接接头系数 1.00 压力试验时应力校核 压力试验类型液压试验