管壳式换热器的结构设计VIP免费

[收稿日期]2002-05-20[作者简介]唐淑萍(1965-),女,安徽宿县人,1987年毕业于郑州工学院化工系化工机械专业,工程师。管壳式换热器的结构设计唐淑萍(南化公司催化剂厂,江苏南京210048)[摘要]主要介绍了管壳式换热器的结构设计情况。[关键词]换热器;结构设计;管板;强度[中图分类号]TQ05115[文献标识码]A[文章编号]1006-7906(2002)05-0039-03在换热设备中,应用最广泛的是管壳式换热器,它具有选材范围广,换热表面清洗较方便,适用性较强,处理能力大,能承受高温和高压等特点。管壳式换热器的结构设计,必须考虑诸多因素,如:材料、压力、温度、壁温差、结垢情况、流体性质以及检修与清理等。在工程设计中,要按其特定的条件进行设计,以满足工艺上的要求。1管壳式换热器的形式及结构管壳式换热器的形式大致分为固定管板式、釜式浮头式及U形管式等几种。最常见的是固定管板式。该换热器主要由管箱、筒体、管板、列管、折流板、拉杆、定距管以及其他附属零部件组成,见图1。图1管壳式换热器的结构形式本文介绍管板及管板与其他部件的连接和折流板结构形式。1.1管板1.1.1管板受力分析管板是一个被密布的管孔削弱的圆平板,被支承在由管束构成的弹性基础上,该平板二侧作用有均布载荷。由于管子的端部是刚性固定在管板上,当管板受介质压力作用产生弯曲变形时,管束中每根管子亦要发生轴向变形,这样管板将受到每根管子的弹性反力[1]。管板、管束及壳体均是刚性连接,壳体管束的热变形及由介质压力引起的壳壁伸缩会受到管束和管板的约束,从而使管板受到壳体作用的力和力矩。当管板兼作法兰时,除管板对法兰有加强作用外,法兰力矩反过来使管板产生附加力矩。壁厚大于38mm的受压对接焊缝(A、B类)20%超声波检查,Ⅰ级合格。公称直径≥150mm的接管与受压壳体焊接焊缝(D类)100%超声波检查,Ⅰ级合格。所有受压焊缝(A、B、C、D类)100%磁粉检查,Ⅰ级合格。裙座的纵、环焊缝20%射线检查,Ⅲ级合格。壳体上所焊的临时附件去除后,其焊接部位100%磁粉检查,Ⅰ级合格。水压试验后所有受压对接焊缝(A、B类)100%超声波检查,Ⅰ级合格。水压试验后公称直径≥150mm的接管与受压壳体焊接焊缝(D类)100%超声波检查,Ⅰ级合格。水压试验后所有受压焊缝(A、B、C、D类)100%磁粉检查,Ⅰ级合格。焊后热处理后,焊缝和热影响区进行硬度检查:HB≤225。4结语聚乙烯反应器属第一次在国内制造,难度相当大。无论是成型,还是焊接、热处理,我厂均在事前进行了反复论证,其中一些工艺步骤事先进行了试验,并与意大利方及扬子设计院进行了多次技术探讨。制造工艺和检验程序均由我厂编制,检验程序、焊接工艺评定和焊接工艺由意大利方认可。反应器的制作成功为今后此类设备制造国产化打下了基础。·93·2002年第23卷第5期化学工业与工程技术1.1.2管板设计a)材料:管板材料应根据工艺介质来选择。b)外形尺寸:管板的外行尺寸应满足工艺等专业条件,同时还应考虑与管板匹配的法兰结构。c)管板的厚度:其应设计压力等参数通过计算来确定。管板与换热管焊接时,管板的最小厚度除满足计算要求外,还应满足结构要求。d)布管:换热管的排列方式有正三角形、正方形和同心圆形,其中正三角形由于管距都相同,在同一管板面积上可排列最多的管数,故正三角形排列方式应用最为普遍。e)拉杆孔:拉杆与管板焊接时,拉杆孔尺寸如图2所示。其值为:d1=d+1,l1=d1其中,d———拉杆直径,mm;d1———拉杆孔直径,mm;l1———拉杆孔深度,mm图2拉杆与管板焊接结构拉杆与管板螺纹连接时,螺孔尺寸如图3所示。其值为:l2=1.5dn式中,l2———螺纹深度,mm;dn———拉杆螺孔公称直径,mm图3拉杆与管板螺纹连接时螺孔结构1.1.3壳体与管板的连接固定管板式换热器的连接形式是不可拆式,壳体与管板采用焊接连接。由于设备直径的大小、壳体壁的厚薄以及管板的形式(如管板兼作法兰)各不相同,所以必须考虑采用不同的焊接形式及焊接点。由于温度、压力及物料性质各异,所以管板与壳体的结构形式要求不尽相同。对不可拆式的固定管板换热器,有两种形式:一种管板兼作法兰;另一种壳体直径大于600mm时,采用图4所示之两种焊接结构的组合,当壳体直径小于600mm时,壳体两端与管板的焊接形式可采用图4所示之(b)结构,该结构...