康哥11 - 副本毕业设计

1、 安徽理工大学毕业设计本科毕业设计说明书石油树脂反应器进料冷却器设计 PETROLEUM RESIN REACTOR CHARGING COOLER DESIGN 学院（部）： 机械工程学院 专业班级： 过控11-3 学生姓名： 程康 指导教师： 董美英 2015年 5月 12 日1石油树脂反应器进料冷却器设计摘要浮头式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。这类换热器具有结构坚固、易于制造、可靠性高、适应性广、处理能力大的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。合成石油树脂工业中，对进料进行冷却是工艺中的一个重要环节，因而换热器是该工业中

2、必备的设备。换热器是实现化工生产过程中热量交换与传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可通过换热器来完成。本次设计就是利用相关知识，设计出达到工艺所规定的要求，同时强度、结构可靠，便于制造、安装和检修，以及经济上合理的浮头式换热器，满足生产要求。本设计以循环水和石油树脂为介质，按实际设计步骤进行计算、核算以及开孔补强等结构设计，并画出换热器的CAD装配图。关键词：浮头式换热器，设计计算，结构，强度 PETROLEUM RESIN REACTOR CH

3、ARGIN COOLER DESIGNABSTRACT  floating 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 p

4、roduction, wide choice of used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface. Synthesis of acetylene industry. The charge of cooling is important link in the process which makes cooler be the necessary equipment in this industry. Heat exchanger is the realization of heat exchange

5、 and transfer during the process of chemical production indispensable equipment.In petroleum,chemical industry,light industry,pharmaceuticals,energy and other industrial production,often needs the fluid heating at low temperature or the high temperature cooling fluid,the liquid turns into vapor or s

6、team condense into liquid. These processes and heat transfer are closely linked, and therefore can be through the heat exchanger to complete. This topic design is the use of related knowledge, designed to reach the required process requirements, at the same time, strength, reliable structure, easy t

7、o manufacture, installation and maintenance, as well as the floating-head type heat exchanger, meet the production requirements. The design of the circulating water and Petroleum resin as the medium, calculated according to the actual design steps ,and calculation and structural design, such as open

8、ing reinforcement .and draw the assembly drawing CAD heat exchanger.KEYWORDS: floating-head type heat exchanger,design calculationstructure; intensity I1 目录摘要IABSTRACTII第一章 压力容器设计概述11.1 换热器的用途11.2 管壳式换热器1 1.2.1管壳式换热器的分类 1.2.2管壳式换热器的结构21.3换热器相关技术发展动向22 设计方案的确定32.1选择换热器的类型32.2流动空间及流速的确定32.3 流向的选择33 浮头

9、式换热器的工艺设计43.1 确定物性数据43.2工艺尺寸计算43.2.1管子排列方式43.2.2换热管中心距53.2.3管径和换热管数63.2.4折流板74 强度计算94.1 筒体壁厚计算94.2 前端管箱筒体计算104.3前端管箱封头的设计计算114.4 外头盖筒体计算124.5 后端管箱封头计算144.6 开孔补强144.6.1 管箱短节开孔补强的校核15 4.6.2 壳体接管开孔补强的校核164.7浮头设计计算17 4.8壳程外压作用下浮头盖的计算195接管最小位置195.1 壳程接管位置的最小距离205.2 管箱接管尺寸的最小位置206管箱设计21 6.1管箱结构形式及应用21 6.2

10、管箱结构尺寸确定227其他附件设计237.1拉杆237.1.1拉杆的结构和尺寸237.1.2 拉杆的位置257.2鞍座的选取和设计257.3 管板287.3.1 管板结构287.3.2 管板最小厚度297.3.3 管板尺寸297.4 法兰的选取308 耐压试验和气密性试验319 安装3110 总结32主要参考文献33致谢34第一章 引言1.1 压力容器设计概述换热器是一种在不同温度的流体间传递热能的装置。在换热器中至少要有两种不同温度的流体：一种温度较高的流体，放出热量；另一种则是温度较低的流体，吸收热量。在实际生活帮生产中有时也会有两种以上流体参与换热的换热器，但它们的基本原理并没有本质上的

11、差别。换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器在节能技术改革中具有的作用表现在两个方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器的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，可以显著提高设备的热效率。1.2管壳式换热器管壳式换热器又被称作列管式换热器，该换热器是间壁式换热器应用中的典范。在圆筒形壳体中放置许多管子

12、组成管束，管子的两端固定在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行，为了增加流体在管外空间的流速并支撑管子，改善传热性能，在筒体内间隔安装多块折流板，用拉杆和定距管将其与管子组装在一起。同比其他换热器列管式换热器的单位体积设备提供的传热面积较大，传热效果较好，结构坚固，可选用的结构材料范围广泛，操作弹性大，在大型装置中普遍被采用。1.2.1管壳式换热器的分类按照热补偿方式的不同，和管板的形式不同，列管式换热器可分为以下几类：固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式换热器以及釜式重沸器；以浮头式换热器为例简要说明以下列管式换热器的结构特点以及应用。下面主要介绍固定管板式换热器和浮头式换热器。（1） 固定

13、管板式换热器固定管板式换热器是管壳式换热器的基本形式之一，结构如图所示。它是由许多管子组成的管束，通过焊接或胀接使管束固定在管板上，管板与筒体采用焊接连接在一起。其特点是：同样壳体直径内，管子分布最多；结构简单、紧凑、能承受较高的压力，制造费用低，适用于耐泄露的场合；由于管束不能拉出，壳程、管程清洗不方便，管间不能机械清理。 固定管板式换热器结构图2）浮头式换热器如下图所示为浮头式换热器的典型结构。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。其特点如下：浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力。浮头换

14、热器的特点是管间与管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，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验，制造时对密封要求较高。适用于壳体与管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头式换热器结构图1.2.2 管壳式换热器结构组成 流体流经换热管内的通道及与其相贯通部分称为管程，流体流经换热管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程，主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，还应包括膨胀节。(1)管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同时将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，一

15、般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造。(2)管箱：其作用是把管道中来的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)折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组壳间流道，使流体以适当的流速冲刷管束，提高传热系数，改善传热效果，以达到一定的传热强度。1.3换热器相关技术发展动向（1） 物性模拟研究 对流体流动和传热计算精度的物理模拟研究，精度取决于物理模拟。因此，物理模拟一直是研究传热的边界，特别是两相流动特性的数值模拟。物性模拟的重要性可想而知，因此，物性模拟在实验手段上需更加先进，使测试的准确性率更高。从而使换热器计算更精确，材料更节省。物性模拟将代表换

16、热器的经济技术水平。（2)大型化及能耗研究 随着全球性的水资源短缺以及对大型能源消耗的研究，将水冷却介质的新的取代，周期将空气冷却器模型，有效的替代。和保温绝热技术的发展，将有利于热量损失减少到目前的50%以下。 (3)防腐技术的研究 一个突破性的研究将防腐技术大大提高，从而使防腐涂料成本降低，特别是金属腐蚀的涂层技术的开发，将成为占主导地位的电化学腐蚀。（4）新型换热材料的研究 新材料的热材料的研究将朝着强度高，制造工艺简单，防腐效果好，重量轻的方向拓展。随着工业的经济效益和社会环保要求的发展，制造水平的不断提高，逐步开发新能源，以及研究方法的发展，从而促进了各种新思想、新结构的发展与改进，

17、换热器将会适应当代的发展需求朝着更高效、经济、环保的方向发展。 第二章 换热器的设计方案2.1设计条件 壳程管程介质冷却水介质石油树脂操作压力 0.6MPa3344操作压力 4.5MPa18245操作温度（入口）操作温度（入口）操作温度（出口）操作温度（出口）换热面积2052.2选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体（石油树脂）入口温度182，出口温度45；冷流体（冷却水）入口温度33，出口温度44。该换热器使用循环冷却水冷却，冬季换热器工作时入口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，根据浮头式换热器的特点可知其介质温差不受限制，因此本设计初步确定选用浮头式换

18、热器。2.3流程和流速的安排由于石油树脂是石油裂解所得的副产物，为低聚物，为了方便换热器使用过程中的的清洗，此设计石油树脂走管程，冷却水走壳程。根据表2-1，管内流速取0.7m/s。流体类型管内流速/（m/s）管间流速/（m/s）一般液体0.5-30.2-1.5海水、河水等易结垢的液体>1>0.5气体5-302-15 表2-1 浮头式换热器的常用流速2.4 流向的选择当冷、热流体入口和出口温度是相同时，逆流平均力比并流操作的平均力大，因此传递同样的热流体，逆流操作所需的传热面积较小。显然，一般情况下逆流操作比并流操作更加节约能源，因此本设计采用逆流操作。 第三章 浮头式换热器的工艺

19、设计3.1定性温度与物性参数的选择与计算定性温度：对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。已知热流体温度T：182 45 冷流体温度t: 33 44 壳程冷却水的定性温度为： 管程石油树脂的定性温度为：根据化学化工物性数据手册有机卷查得： 石油树脂在113.5下，密度： 石油树脂在113.5下，比定压热容： 石油树脂在113.5下，导热系数： 石油树脂在113.5下，相对黏度： 根据传热学附录9查的 水在38.5时通过差值法求得密度： 水在38.5时通过差值法求得导热系数： 水在38.5时通过差值法求得黏度： 水在38.5时比定压热容： 逆流平均传热温差: K 根据

20、化工原理表4-7故可以选取较大的K值。假设K=600W/（.K）3.2结构尺寸计算 3.2.1管子数量和管径的确定 已知管程的最大压力为4.5MPa,进口温度为182，出口温度为45，在换热器种常用直径有，和换热管的规格包括管径和管长，换热管直径越小，换热器单位体积的换热面积越大。因此，对于洁净的流体管径可取小些，但对于不洁净或易结垢的流体，管径应取得大些，以免堵塞。本设计选用25×2.5碳素钢较高级冷拔换热管，取管内流速=0.7m/s有已知设计条件知换热面积，（1）可求得总传热量： （2）每根管子的传热量: （3) 换热管数: ，圆整取 (4)则换热管的长度为: 经查换热管长度的系

21、列标准取换热管长 (5)管程数位： (6)平均传热温差校正平均传热温差校正系数： 由化工原理中图4-25中1壳程2n管程所对应的温差校正系的曲线，可得温差校正系数，平均传热温差：3.2.2布管种类的选择 管子在管板上的排列方式有正方形，等边三角形，转角正方形三种。与正方形相比，等边三角形排列比较仅凑，管外流体湍动程度高，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，但管外清洗比较方便，对易结垢流体更为适用。换热管需要机械清洗时，宜采用正方形，相邻两管间的净空距离s-d不宜小于6mm, 正方形便于机械清扫，常用于壳程介质易生污的浮头式换热器，因此选择正方形排列。 图3-2 换热管的正方

22、形排列 3.2.3换热管中心距和筒体直径 换热管中心距，最小应为换热管外径的1.25倍,按GB151-1999规定，常用的换热管中心距如下表换热管外径d16192025303235换热管中心距22252632384044隔板槽两侧管中心距S35384044505256 表3-3 热管,查表可得换热管中心距,分程隔板槽两侧相邻管中心距由前面的计算可知，本次设计所选择的换热管为外径25mm,管长为6m的碳素钢较高级冷拔换 管数的分成方法，每程各有传热管117根，其前后管箱中隔板设置和介质的流通顺序如图33 所示 前端管箱隔板设置及介质的流通顺序 前端管箱隔板 介质返回侧隔板壳体内径的确定由于本设计

23、采用多管程结构，因此取管板利用率，换热管中心距，将多管程换算成单管程则壳体内径为： 查标准取筒体公称直径D=900mm。长径比 ， 在卧式换热器长径比610范围内，所以选择的换热器符合要求。3.2.4折流板的尺寸设计 列管式换热器安装折流板的作用是，通过选择合适的档板形状和间距，增大流体在管间流动的湍流程度，减少传热过程中的热量损失，同时起到支撑管束的作用，因此需要合理选用折流板对换热器有很大的意义。常用的折流板有弓形和圆盘-圆环形两种，弓形折留板又有单弓形、双弓形和三弓形三种。 本次设计采用单弓形折流板，对与卧式换热器，壳程为单相清洁液体时，折流板缺口应该水平上下布置。 弓形折流板结构形式图

24、 （1）确定弓形折流板的缺口高度和管板数弓形板折流板式最常用的一种形式，弓形缺口的高度h常是。设计h尺寸时，应使流体通过弓形缺口和通过光束的流速相近，以减少阻力。缺口弦的高度的折流板在给定压力降得情况下能提供最高的传热效力。 则切去的圆缺高度为： 折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm取折流板间距，则 折流板数： 故取折流板数 （2） 折流板厚度 根据GB151-1999中的表34得到折流板最小厚度与公称直径和换热管无支撑跨距的关系如图所示：壳体公称内径相邻折流板间距<300>300450>450600>600750>75020040040

25、07007001000>100035665681061010121010121610121618 根据上图可查得，在公称直径为900mm，折流板间距为450mm时，折流板最小厚度为8mm考虑到腐蚀愈量折流板厚度取10mm。（3) 折流板外径 折流板外径要与壳体内径保持一个合适的间隙。间隙过小，装配困难；间隙过大的，造成流体短路，影响传热效果，根据GB151-1999中表41如图所示， 表41公称直径<400400<500500<900900<13001300<1700折流板名义直径DN-2.5DN-3.5DN-4.5DN-6DN-8 根据表格可取本次设计的折

26、流板的直径 (4)折流板的管孔直径和公差管孔的大小对传热性能，机械性能和加工制造都有很大的关系，所以要把管子和管孔之间的间隙控制到一个合理的值。间隙过大，壳程流体从间隙走短路，并且由于间隙过大，管孔对管子的约束作用小，容易引起管子的震动损坏。但是如果间隙太小，又会给穿管带来麻烦。我国钢制列管式换热器技术条件JB1147-80规定间隙值为0.40.5mm，本设计选取间隙值为0.5mm。故管孔直径26mm材料的选取设计温度38.5和设计压力P0。6MPa,根据GB150-1998 选取Q235-A钢板，它的适用范围：容器设计压力P1.0MPa；钢板使用温度为0350；用于壳体时，钢板厚度不大于16

27、mm。 第四章 换热器主要零部件强度计算4.1 筒体壁厚计算（1）选择钢材：根据已知条件，管程走易结垢介质，壳程走清洁介质，除了满足一定强度的外壳材料，由于制造过程中要经过冲压和焊接的轧制，因此要求材料要具有一定的可塑性和可焊性，故选定oCr18Ni9钢材作为壳体材料。（2) 壁厚的确定和校核 各设计参数的确定如下表所示：序号项目符号单位数据来源数值1工作压力pMPa给定0.62设计温度t计算38.53材料许用应力MPa过程设备设计附录表D-11374焊缝系数过程设备设计表4-30.855设计压力PcMPa计算0.666厚度负偏差mm过程设备设计0.68壳体内径Dmm计算900 则筒体壁厚计算

28、为 对oCr18Ni9钢材，由钢材标准规定，并考虑到开孔，名义厚度圆整得 表8公称直径500<D700700<D10001000<D15001500<D2000浮头式，U型管式 4.5 6 8 12 根据GB151-1999中的表8得到当钢材为高合金钢时最小厚度不小于该表，故符合要求。 有效厚度 水压试验应力校核: 试验压力：筒体所受的应力 ： 则水压强度满足要求，因此壳体壁厚设计合理.4.2 前端管箱筒体（短节）计算根据设计条件知：序号项目符号单位数据来源数值1工作压力pMPa给定4.52设计温度t计算113.53材料许用应力MPa过程设备设计附录表D-11894焊缝

29、系数过程设备设计表4-30.855设计压力PcMPa计算4.956厚度负偏差mm过程设备设计0.37腐蚀余量mm过程设备设计28壳体内径Dmm计算900所选材料在设计温度下的需用应力；钢板负偏差，筒体简图如图4-1所示。 图4-1 筒节简图计算筒体厚度 设计厚度 名义厚度 圆整得 有效厚度 液压实验 对内压容器压力试验的目的，是在超设计压力下，测试缺陷是否发生迅速扩大的破损或开裂造成漏水的密封结构，以及对密封性能的检验。实验压力值实验压力下的圆筒的应力: 水压强度满足要求。压力和应力计算筒体设计温度下的计算应力：校核所以满足要求，综上所述前端管箱筒体厚度设计合理。4.3封头管箱中封头的设计 由

30、于Di/2hi=2时，椭圆形封头的应力分布较好，且封头的壁厚与相连的筒体厚度大致相等，所以选择标准椭圆形封头，其形状系数K=1.0。 图4-2椭圆封头由公式得： 对于Q345R取C=2.3mm，故可取名义厚度有效壁厚: 封头的曲面高度： 直变长度为25mm 允许最大压力 由比较可知：此设计满足要求，设计合理。4.4 外头盖筒体计算设计温度；计算压力；焊接接头系数；材料在设计温度下的需用应力；钢板负偏差，腐蚀裕度，内径 计算厚度 设计厚度 名义厚度 综合考虑结构,补强,焊接的需要,取 有效厚度 液压试验： 对内压容器压力试验的目的，是在超设计压力下，测试缺陷是否发生迅速扩大的破损或开裂造成漏水的

31、密封结构，以及对密封性能的检验。实验压力值实验压力下的圆筒的应力 故选择材料Q345时，水压强度满足要求压力和应力计算：筒体的最大允许工作压力，符合压力要求筒体设计温度下的计算应力校核所以压力和应力满足要求。综上所述外头盖筒体厚度设计合理,设计满足要求。4.5接管的设计 4.5.1管箱接管的设计 管程进/出口接管按定性温度计算，使进出口接管内径相等，取接管内石油树脂的流速为 ，则接管内径为 由钢管标准选取进口接管内径为250 。4.5.2筒体接管的设计 壳程循环水进出口接管按定性温度计算，使进出口接管内径相等，取接壳程循环水的流速为 ，则接管内径为由钢管标准选取循环水进出口接管内径为250 。

32、4.5.3热流量核算 （1）管内表面对流传热系数 ：由于管程流体流速为0.7m/s,换热管内径为20mm， 则 : 普朗特数:故管内表面对流传热系数:(2）壳程对流传热系数按下列式计算壳程流通截面积为:冷却水的流速为：当量直径:普朗特数:壳程表面传热系数：污垢热阻和管壁热阻查相关资料，可取管内侧污垢热阻 管外侧污垢热阻 碳钢在该条件下的热导率为总传热系数 选用该换热器时要求过程总传热系数为，在换热任务所规定的流动条件下计算(合理）4.6 开孔补强 在压力容器设计中，为满足工艺操作，容器制造,安装，检验及维修等要求，开孔是不可避免的。由于容器开孔后，不仅削弱了容器的整体强度，而且还会以为开孔引起

33、的应力集中以及接管和容器壁的连接造成开孔边缘的局部的高应力，这种高应力通常可达到容器筒体一次总体薄膜应力的3倍，再加上接管有时还会受到各种外加载荷的作用而产生的应力以及温差产生的热应力，使得开孔接管处的局部应力进一步提高。因此压力容器设计中必须充分考虑开孔的补强问题。4.6.1 管箱短节开孔补强的校核在选择接管时，根据国标无缝钢管可取接管尺寸为，考虑实际情况选Q345R碳素钢管, ,厚度附加量，设计压力， 国标无缝钢管规格公称直径管重/米厚度 6 7 8 9 10 20047.254.8962.5470.1377.685054.8963.8772.881.67102.5940070.1381.

34、6593.1292.55102.59 其管箱短节开孔直径 则满足等面积法开孔补强计算的使用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。 计算强度消弱系数： 接管计算壁厚 接管有效壁厚： 接管有效补强宽度: 接管内侧有效补强高度: 接管外侧有效补强高度 : 需要补强面积:补强面积： 可作为补强面积的有： 则所需另行补强面积拟采用补强圈补强 符号 :开孔消弱所需要的补强面; :补强有效宽度 ;:壳体开孔处的计算厚度 ;:壳体开孔处的有效厚度; ：接管有效厚度 ;:强度消弱系数 表4-2补强圈尺寸 接管公称直径 200225250300350400450500接管外径2192452733253774264

35、80530补强圈内径223249277329381430484534补强圈外径400440480550620680760840 根据上表查得补强圈外径，内径。因,补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度为：考虑钢板负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为15mm。4.6.2 壳体接管开孔补强校核同理可根据国标无缝钢管可取接管尺寸为，考虑实际情况选Q345R碳素钢管, ,厚度附加量，设计压力。 其管箱短节开孔直径 则满足等面积法开孔补强计算的使用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。 壳体接管计算厚度: 接管有效壁厚： 接管有效补强宽度: 接管内侧有效补强高度: 接管外侧有效补强高度 : 需要补强面积: 比

36、较可得，故不需要另外补强4.7浮头的设计 根据GB151-1999管壳式换热器选用钩圈式浮头，浮头端盖选用球冠形封头，根据换热器筒体内径，查GB151-1999管壳式换热器表46可得封头球面内半径（1）布管限定圆直径 表4-3布管限定圆参数换热器型式固定管板式.U型管式 浮头式布管限定圆直径 B和的关系 b <1000 >3 10002600 >4 和的关系 3 5 表中各参数： -布管限定圆直径 ；-换热管外径 ；-圆筒内直径-垫片宽度 ； 由已知条件换热器筒体内径，查GB151-1999管壳式换热器表46可得封头球面内半径。查得上表取，。则布管圆直径外头盖内直径浮动管板外

37、径 浮头法兰和勾圈的外直径浮头法兰和勾圈的内直径 图4-4 换热管布管简图 4.8壳程外压作用下浮头盖的计算 用图算法设计球冠形封头: 设计压力，封头材料在设计温度下的许用应力为，焊缝接头系数，取腐蚀余量，钢板负偏差。假设浮头盖的名义厚度，则有效厚度，则；查过程设备设计图4-6得到由,设计温度,用温度内插法查过程设备设计图4-8可得系数则许用外压力且两者相差不大，所以所取名义厚度合适。设计厚度下封头的计算应力满足强度要求。 第五章 接管位置的确定在换热器的设计中，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

38、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。5.1 壳程接管位置的最小距离 图5-1 壳程接管位置壳程接管位置的最小尺寸，见图4-1，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C4S（S为管箱壳体厚度，mm），且30mm。由计算可得，壳程接管不带补强圈，C取80mm。壳程接管不带补强圈，故壳程接管位置的最小尺寸为 ： 5.2 管箱接管尺寸的最小位置 图5-2 管箱接管位置管箱接管位置的最小尺寸，见图5-2，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C4S（S为管箱壳体厚度，mm），且

39、30mm。以上四式中b，管板厚度，mm； 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； 补强圈外圆直径，mm； 接管外径，mm。取。，管箱接管带补强圈，且补强圈外圆直径为，故管箱接管位置的最小尺寸为：，取。 第六章 管箱的设计管箱的作用是把有管道来的管程流体均匀分布到各传热管和把管内流体汇集在一起送出换热器。在多管程换热器中，管箱还起到改变流体流向的作用。无论哪种管箱，其管箱的最小内侧深度应当满足这样的要求：使连接双程间流体流动的横截面至少大于或等于单管程通过的截面。下面介绍几种典型管箱结构形式及管箱尺寸的确定。6.1

40、管箱结构形式及应用（1） A型（平盖管箱）这种管箱中前端形式如图6-1， 图6-1 A型管箱（2） B型（封头管箱），如图6-2所示， 图6-2 B型管箱 （3） C型、N型管箱，如图6-3所示， 图6-3 其中B型封头管箱用于单程或多程管箱，优点是结构简单，便于制造，适于高压，清洁介质，可省掉一块造价高的盲板、法兰和几十对螺栓，且椭圆封头受力情况要比平端盖好得多。缺点是检查管子和清洗管程时必须拆下连接管道和管箱。综上所述本设计采用B型封头管箱。6.2管箱结构尺寸确定管箱法兰通常可采用长颈法兰和平焊法兰。管箱所要确定的尺寸主要是由排管图确定的分程隔板位置尺寸，由壳程直径决定的管箱直径以及管箱长

41、度尺寸。管箱长度尺寸的确定是以保证流体分布均匀、流速合理以及强度因素来限定最小长度，而以制造安装方便来限制最大长度的。1. 管箱最小长度（管箱的最小内侧深度）（1） 管箱最小长度的确定原则 单程管箱采用轴向接管时，接管中心线上的管箱最小长度应大于或等于接管内径的1/3。 多程管箱，流经相邻两管程之间的最小流通面积应大于或等于其中一程的管内流通面积的1.3倍；当操作允许时也可以等于每程管子的流通面积（为了计算方便，按各程的平均管数计算）。 管箱上各相邻焊缝间之距离必须大于或等于4S，且应大于或等于50mm，其中S为管箱壁厚。（2） 管箱长度设计 本设计选用B型封头管箱，因换热器直径较大，且为四管

42、程，其管箱最小长度可不按流通面积计算，只考虑相邻焊缝间距离计算。 管箱最小长度，mm 法兰厚度（对焊法兰是指法兰的总高），mm。 按JB/T4703长颈对焊法兰标准选取。 壳体左端： 取左端管箱长度为1230mm。 壳体右端： 取右端管箱长度为1040mm。 第七章 其他附件设计7.1拉杆7.1.1拉杆的结构和尺寸（1）拉杆的结构型式拉杆常用的结构型式有：a. 拉杆定距管结构，见图7-1（a）。此结构适用于换热管外径d19mm的管束且l2>La（La按表7-1规定）b. 拉杆与折流板点焊结构，见图7-1（b）。此结构适用于换热管外径d14mm的管束且l1d；c. 当管板较薄时，也可采用其

43、他的连接结构。 图7-1 拉杆结构型式由于本次换热管直径为25mm,这里我们选用拉杆定距管结构。（2）拉杆的直径和数量 表43 换热管外径d10d1414<d<2525d57拉杆直径d1101216 表44拉杆直径d，mm壳体公称直径d，mm<400400<700700<900900<13001300<15001500<18001800<20002000<23002300<2600拉杆数量10461012161824283212448101214182024164466810121216 根据GB151-1999中的表43和表4

44、4，本设计所选用的换热管外径为,25mm，壳体公称直径为900mm，由上表可知选取直径为16mm的拉杆，其数量为6。（3）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7-1所示。拉杆直径d拉杆螺纹公称直径LaLbb101013401.5121215502.0161620602.0 根据所规定的尺寸，画出拉杆的示意图： 表7-1 拉杆的尺寸 7.1.2 拉杆的连接方式 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。拉杆位置占据换热管的位置，对于大直径换热器，在布管区的中心部位或靠近折流板缺口处也应布置适当数量的拉杆。拉杆与管板的连接结构如下图所示，采用螺纹连接结构，为拉杆螺孔直径。 7.2鞍座的选取和设计鞍座是卧式换热器不可缺少的部件，根据JB/4712-1992，得知鞍式支座有轻型和重型两种形式，其代号分别为A和B。根据承