浮头式换热器E201设计(3)

该管板中心为圆心，半径稍大于管束外径的梯型凹槽，且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通，而不与凹型槽相连通；在凹型和梯型凹槽之间钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，设浮头法兰为凸型和梯型凸台双密封，分程隔板与梯型凸台相通并位于同一端面的宽面法兰，且凸型和梯型凸台及分程隔板分别与浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相对应匹配，该浮头法兰与无折边球面封头组配焊接为浮头盖，其法兰螺孔与浮头管板的丝孔或螺杆相组配，用螺栓或螺帽紧固压紧浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其垫片，该结构必要时可适当加大浮头管板的厚度和直径及圆筒的内径，同时相应变更加大相关零部件的尺寸；另配置一无外力辅助钢圈，其圈体内径大于浮头管板外径，钢圈一端设法兰与外头盖侧法兰内侧面凹型或梯型密封面连接并密封，另一端设法兰或其他结构与浮头管板原凹型槽及其垫片或外圆密封。

2.3 浮头式换热器特点

浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。

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3 计算部分

3.1 筒体的计算 3.1.1 原始数据

（1）设计条件

设计压力： 管程 2.0MPa, 壳程 2.0MPa 设计温度： 管程 200℃, 壳程 200℃ （2）操作介质

管程：柴油，壳程：循环水 （3）程数 管程：2， 壳程：1 （4）换热面积 350m2

（5）保温材料与厚度 岩棉 100mm （6）计算条件

Di?1000mm 钢板负偏差 C1=O 材料名称 16MnR

腐蚀裕量 C2=2mm 焊接系数 ??0.85 操作温度下许用应力[?]=170MPa 设计温度下许用应力[?]t=170MPa

设计温度下屈服点?s=345MPa

由GB6654《压力容器用钢板》，GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定，

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压力容器专用钢板偏差不大于0.25mm，因此使用标准钢板厚度超过5mm时可取C1=O。

3.1.2 厚度的计算

计算厚度?：

??PCDi2??2?10002?170?0.85?2??t?PC??6.96mm设计厚度?d： ?d???2?8.96mm 名义厚度?n： ?n??d?C2???14mm

有效厚度?e： ?e??n?C1?C2?14?0?2?12mm

3.1.3 压力试验应力校核

压力试验类型：水压试验 允许最大操作压力?Pw?：

?Pw??2?e???Di?t????e????2?12?170?0.851000?12?3.43MPa水压试验校核：

?t?PT?Di??e?2?e?3.125??1000?12?2?12?131.78MPaPT?1.25P???t?1.25?4?170170?3.125MPa0.9?S?0.9?345?310.5MPa

?t?0.9?s?满足要求

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3.2 前后端封头的计算 3.2.1 计算条件

计算压力： Pc?2.0MPa；

内径： Di前?1000mm，Di后?1100mm； 设计温度： 200℃； 材料名称： 16MnR； 腐蚀裕量： C2?2mm；

负偏差： C1?0； 焊接系数： ??0.85；

设计温度许用应力：[?]t=170Mpa。

3.2.2 前端封头的厚度计算

（1）厚度计算

Di?1000i； ?2D2hi根据化工设备设计手册查表得到椭圆封头形状系数： K=1； 计算厚度?：

??

PCDi2????t?0.5PC?2?10002?170?0.85?0.5?2?6.94mm设计厚度?d：

?d???C2?6.94?2?8.94mm

名义厚度?n：

?n??d?C1???8.94?0?5.06?14mm

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有效厚度?e：

?e??n?C1?C2?14?0?2?12mm

（2）压力试验应力校核 压力试验类型：水压试验 最大允许压力?Pw?：

?Pw??2?e???t?K?Di??e??2?12?170?0.851000?12?3.43MPa水压试验校核：

PT?1.25?Pc???????t?1.25?2?170170?2.5MPa由于 PT＜?Pw?，所以该前端封头的厚度满足使用要求。

3.2.3 后端封头的厚度计算

（1）厚度计算：

i ?2； Di?1100；

D2hi根据化工设备设计手册查表得到椭圆封头形状系数：K?1； 计算厚度?：

??KPCDi2????t?0.5PC?2?11002?170?0.85?0.5?2?7.61mm设计厚度?d：

?d???C2?7.61?2?9.61mm

名义厚度?n：

?n??d?C1???9.61?0?4.39?14mm

有效厚度?e：

?e??n?C1?C2?14?0?2?12mm

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