甲醇溶液冷却器设计(12)

第三章 换热器结构设计

第三章 换热器结构设计

3.1筒体壁厚的计算

由工艺设计给定：壳程设计温度为62.5?C，设计压力为Pc结构钢板16MnR卷制。材料在62.5?C时的许用压力为???表2，取厚度偏差C1?0.75mmt?0.2MPa，选用低合金

?170MPa，根据GB6654-1999

；在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，C2不

,焊缝系数??1。

t小于1mm,故取腐蚀裕量C2计算厚度： ???2.0mmPcDi2[?]??pc0.2?400t (Pc?0.4[?]?) (3-1)

??2?170?1?0.2?0.2354mm

对于压力较低的容器，按强度公式计算的厚度很薄，给实际操作带来不便，故对壳体规定了不包括腐蚀余量的最小厚度，对于碳素钢、低合金钢制的容器，最小厚度为3mm，故取??3mm。

设计厚度：

?d???C2?3?2?5mm (3-2)

名义厚度:

?n??d?C1?圆整 (3-3)

?n?5?0.75??5.75?圆整

圆整

?8mm结合开孔补强及结构的需要取：?n 有效厚度： ?e 水压试验压力：

??n?C1?C2?8?0.75?2?5.25mm (3-4)

PT?1.25Pc??????t?1.25?0.2?1?0.25MPa (3-5)

所选材料屈服应力：?s?345MPa。

水压试验应力的校核：

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四川理工学院毕业设计（设计）

PT?Di??e?2?e0.25??400?5.25?2?5.25 ?T???9.65MPa(3-6)

9.65MPa?0.9?s??0.9?345?1?310.5MPa，水压强度满足要求。

3.2管箱、封头厚度计算

由工艺设计给定设计参数为：设计温度为29.25?C,设计压力PC合金结构钢板16MnR卷制。材料在29.25?C时的许用压力为???差

?st?0.25MPa，选用低

?170MPa，取厚度偏

C1?0.75mm，腐蚀裕量

C2?2.0mm,焊缝系数??1.0，所选材料屈服应力

?345MPa。

3.2.1管箱厚度计算

计算厚度： ??PcDi2[?]??pct (3-7)

??0.25?4002?170?1.0?0.25?3mm?0.294mm

取壳体厚度的最小值：?设计厚度：

?d???C2?3?2?5mm (3-8)

名义厚度:

?n??d?C1?圆整 (3-9) 圆整

?n?5?0.75??5.75?圆整

?8mm结合开孔补强及结构的需要取：?n 有效厚度： ?e 水压试验压力：

??n?C1?C2?8?0.75?2?5.25mm (3-10)

PT?1.25Pc??????t?1.25?0.25?1?0.3125MPa (3-11)

水压试验应力的校核：

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第三章 换热器结构设计

PT?Di??e?2?e0.3125??400?5.25?2?5.25?T???12.06MPa(3-12)

12.06MPa?0.9?s??0.9?345?1.0?310.5MPa，水压强度满足要求。

3.2.2封头厚度计算

由于该换热器为单壳程、双管程，故封头选用标准椭圆形封头，如图3-1。因它受力分布较均匀，且容易冲压成型。

图3-1 椭圆形封头

计算厚度： ??PcDi2[?]t??0.5p c ??0.25?4002?170?1.0?0.5?0.25?0.294mm

取壳体厚度的最小值：??3mm

设计厚度：

?d???C2?3?2?5mm 名义厚度:

?n??d?C1?圆整 ?n?5?0.75?圆整

?5.75?圆整

结合开孔补强及结构的需要取：?n?8mm

(3-13)

(3-14)

(3-15) 30

四川理工学院毕业设计（设计）

有效厚度： ?e 水压试验压力：

??n?C1?C2?8?0.75?2?5.25mm (3-16)

PT?1.25Pc??????t?1.25?0.25?1?0.3125MPa (3-17)

水压试验应力的校核：

?T?PT?Di??e?2?e?0.3125??400?5.25?2?5.25?12.06MPa(3-18)

12.06MPa?0.9?s??0.9?345?1.0?310.5MPa，水压强度满足要求。

按JB/T4746-2002，公称直径小于等于2000直边段长度为25，大于2000直边段长度为40。与设计压力无关。 因此封头为DN400?8，根据标准选取曲面高度h1?125mm，直边高度h0?25mm。

3.3管板设计

由于换热器内径已确定。采用标准内劲决定管板外径及各结构尺寸。见表3-1。

表3-1 管板尺寸表

公称直径 400 D[1]

D1 D3 D4 D5?D6 b b1 d 螺栓孔数 重量/kg 20 72.5 515 480 397 437 400 40 30 18 因是该设计的是固定管板换热器，因此选用管板兼作法兰结构的管板。如图3-2。

3.4法兰设计

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图3-2 固定管板兼作法兰

第三章 换热器结构设计

根据换热器的设计压力仅为0.25MPa，选用甲型平焊法兰，采用凹面面密封，见图3-3。选用标准为JB4701?2000；法兰及相匹配的垫片、螺柱、螺母的材料最大允许工

作压力、技术条件及其标记按JB/T 4700的规定。如下图所示：

根据管箱公称直径选取管箱法兰参数见表3-2，各部件的质量见表3-3： 表3-2 管箱法兰参数表

公称直径 法 兰/mm 螺 柱 DN D D1 D2 D3 D4 ? d 规格 数量 400 515 480 450 440 437 30 18 M16 20 表3-3 管箱法兰各部件的质量表

公称直径 法兰质量，kg 衬环质量，kg DN,mm 平 面 凸 面 凹 面 平 环 凸 环 凹 环 400 18.5 19.7 18.8 1.2 2.7 1.9 图3-3 管箱法兰

3.5接管设计

3.5.1壳程流体进出口接管设计

3.5.1.1进出口接管的设计

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