列管式煤油冷卻器的設(shè)計(jì)使用說明

合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)闡明書設(shè)計(jì)題目列管式煤油冷卻器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名謝繼強(qiáng)學(xué)生學(xué)號(hào)同組學(xué)生祝尚宋響亮鄧威指導(dǎo)老師陳亞中學(xué)院醫(yī)學(xué)工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)制藥工程12-2班完畢時(shí)間3月27日

設(shè)計(jì)任務(wù)書一設(shè)計(jì)題目：列管式煤油冷卻器的設(shè)計(jì)二設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1.解決能力：10萬噸/年煤油2.設(shè)備形式：列管式換熱器3.操作條件（1）煤油：入口溫度140℃.出口溫度40℃（2）冷卻介質(zhì)：自來水.入口溫度30℃.出口溫度40℃（3）允許壓強(qiáng)降：不不不大于1000kPa（4）煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：密度825kg/m3.黏度7.15*10-4Pa.s.比熱容2.22kJ/(kg.℃).導(dǎo)熱系數(shù)0.14W/（m.℃）（5）每年按330天計(jì).每天按24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行4.提交文獻(xiàn)（1）設(shè)計(jì)闡明書一份（2）A3工藝流程圖一張（3）A1換熱器裝配圖一張《化工原理》課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表評(píng)定基元評(píng)審要素評(píng)審內(nèi)涵滿分指導(dǎo)教師實(shí)評(píng)分評(píng)閱教師實(shí)評(píng)分設(shè)計(jì)闡明書40%格式規(guī)范設(shè)計(jì)闡明書與否符合規(guī)定的格式規(guī)定5內(nèi)容完整設(shè)計(jì)闡明書與否包含全部規(guī)定的內(nèi)容5設(shè)計(jì)方案方案與否合理及符合選定題目的規(guī)定10工藝計(jì)算過程工藝計(jì)算過程與否對(duì)的、完整和規(guī)范20設(shè)計(jì)圖紙40%圖紙規(guī)范圖紙與否符合規(guī)范5標(biāo)注清晰標(biāo)注與否清晰明了5與設(shè)計(jì)吻合圖紙與否與設(shè)計(jì)計(jì)算的成果完全一致10圖紙質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙的整體質(zhì)量的全方面評(píng)價(jià)20平時(shí)成績10%上課出勤上課出勤考核5制圖出勤制圖出勤考核5答辯成績10%內(nèi)容表述答辯表述與否清晰5回答下列問題回答下列問題與否對(duì)的5累計(jì)100綜合成績成績等級(jí)指導(dǎo)教師評(píng)閱教師答辯小組負(fù)責(zé)人(簽名)(簽名)(簽名)年月日年月日年月日闡明:評(píng)定成績分為優(yōu)秀(90-100).良好(80-89).中檔(70-79).及格（60-69）和不及格(<60)。

緒論換熱器的概述換熱器是許多工業(yè)生產(chǎn)中慣用的設(shè)備.特別是石油、化工、制藥生產(chǎn)應(yīng)用更為廣泛。在化工廠中換熱器可用做加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、和再沸器等。換熱器類型眾多.性能各異.各具特點(diǎn).能夠適應(yīng)絕大多數(shù)工藝過程對(duì)換熱器的規(guī)定。進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì).首先是根據(jù)工藝規(guī)定選用適宜的類型.同時(shí)計(jì)算完畢給定生產(chǎn)任務(wù)所需的傳熱面積.并擬定換熱器的工藝尺寸。1.2換熱器的分類換熱器的類型按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛.其中管殼式換熱器的分類見表1-1[1]。表1-1管殼式換熱器的構(gòu)造分類類型特點(diǎn)間璧式換熱器管殼式列管式固定管板式剛性構(gòu)造用于管殼溫差較小的狀況（普通≤50℃）.管間不能清洗帶膨脹節(jié)有一定的溫度賠償能力.殼程只能承受低壓力浮頭式管內(nèi)外均能承受高壓.可用于高溫高壓場合U型管式管內(nèi)外均能承受高壓.管內(nèi)清洗及檢修困難填料函式外填料函管間容易泄露.不適宜解決易揮發(fā)、易爆炸及壓力較高的介質(zhì)內(nèi)填料函密封性能差.只能用于壓差較小的場合釜式殼體上部有個(gè)蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮雙套管式構(gòu)造比較復(fù)雜.重要用于高溫高壓場合和固定床反映器中套管式能逆流操作.用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器或預(yù)熱器螺旋管式沉醉式用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱噴淋式只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝1.3列管式換熱器列管式換熱器（tubularexchanger）是現(xiàn)在化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它重要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等構(gòu)成。所需材質(zhì).可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進(jìn)行換熱時(shí).一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入.在管流動(dòng).從封頭另一端的出口管流出.這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進(jìn)入.從殼體上的另一接管處流出.這稱為殼程列管式換熱器。1.4固定管板式換熱器固定管板式換熱器由兩端管板和殼體構(gòu)成。由于其構(gòu)造簡樸.運(yùn)用比較廣泛。固定管板式換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備.是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。在煉油、化工裝置中換熱器占總設(shè)備數(shù)量的40%左右.占總投資的30%-45%。隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展.應(yīng)用領(lǐng)域不停擴(kuò)大.運(yùn)用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥諑砹嗣黠@的經(jīng)濟(jì)效益。固定管板式換熱器的特點(diǎn)是：（1）旁路滲流較??；（2）鍛件使用較少.造價(jià)低；（3）無內(nèi)；（4）傳熱面積比浮頭式換熱器大20%～30%。固定管板式換熱器的缺點(diǎn)是：（1）殼體和管壁的溫差較大.殼體和管子壁溫差t≤50℃,當(dāng)t≥50℃時(shí)必須在殼體上設(shè)立膨脹節(jié)；（2）易產(chǎn)生溫差力.管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞；（3）殼程無法機(jī)械清洗；（4）管子腐蝕后連同殼體報(bào)廢.設(shè)備壽命較低。1.4設(shè)計(jì)規(guī)定完善的換熱器在設(shè)計(jì)和選型時(shí)應(yīng)滿足下列各項(xiàng)基本規(guī)定[4]：（1）合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件：能夠從：①增大傳熱系數(shù)②提高平均溫差③妥善布置傳熱面等三個(gè)方面具體著手。（2）在進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命計(jì)算時(shí).應(yīng)遵照我國《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》和《鋼制管殼式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定與原則。根據(jù)需要可添置氣液排放口.檢查孔與敷設(shè)保溫層。（3）經(jīng)濟(jì)合理評(píng)價(jià)換熱器的最后指標(biāo)是：在一定時(shí)間內(nèi)（普通1年內(nèi)的）固定費(fèi)用（設(shè)備的購置費(fèi)、安裝費(fèi)等）與操作費(fèi)（動(dòng)力費(fèi)、清洗費(fèi)、維修費(fèi)）等的總和為最小。在設(shè)計(jì)或選型時(shí).如果有幾個(gè)換熱器都能完畢生產(chǎn)任務(wù)的需要.這一原則就尤為重要了。1.5設(shè)計(jì)的目的和意義通過設(shè)計(jì)把在“過程設(shè)備”及其它有關(guān)課程(機(jī)械制圖、金屬材料、化工原理等)中所學(xué)的理論知識(shí)在具體工作中綜合地加以應(yīng)用.達(dá)成了理論知識(shí)和實(shí)踐親密結(jié)合的目的。另一方面.在設(shè)計(jì)過程中.我們能夠接受到必備的基本工程技能系統(tǒng)訓(xùn)練.能夠純熟地應(yīng)用計(jì)算圖表、手冊(cè)、規(guī)范和AutoCAD制圖.能熟悉有關(guān)國標(biāo)和部頒原則(如GB、HG等)等。1.6設(shè)計(jì)的辦法和環(huán)節(jié)本次設(shè)計(jì)重要是進(jìn)行換熱器的工藝計(jì)算.構(gòu)造設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核.重要環(huán)節(jié)有：（1）工藝計(jì)算；（2）估算傳熱面積；（3）工藝構(gòu)造尺寸；（4）換熱器熱量核算；（5）構(gòu)造設(shè)計(jì)；（6）擬定筒體內(nèi)徑；（7）擬定管箱構(gòu)造；（8）擬定管板構(gòu)造；（9）選擇鞍座構(gòu)造；（10）強(qiáng)度校核；（11）給出制造安裝的原則和規(guī)定。第二章2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和操作條件TC"設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件"\fC1.解決能力：10萬噸/年煤油2.設(shè)備形式：列管式換熱器3.操作條件:(1)煤油：入口溫度140℃.出口溫度40℃(2)冷卻介質(zhì)：自來水.入口溫度30℃.出口溫度40℃(3)允許壓強(qiáng)降：不不不大于100kPa4)煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：密度825kg/m3.黏度7.15×10-4Pa.s.比熱容2.22kJ/(kg.℃).導(dǎo)熱系數(shù)0.14W/(m.℃)(5)每年按330天計(jì).每天24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行2.2擬定設(shè)計(jì)方案2.2.1選擇換熱器的類型兩流體溫的變化狀況：熱流體進(jìn)口溫度140℃.出口溫度40℃；冷流體進(jìn)口溫度30℃.出口溫度為40℃.該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻.初步擬定選用固定管板式換熱器。2.2.2流程安排由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢.若其流速太低.將會(huì)加緊污垢增加速度.使換熱器的熱流量下降.并且粘度大的流體應(yīng)走殼程.由于殼程內(nèi)的流體在折流擋板的作用下.流通截面和方向都不停變化.在較低的雷諾數(shù)下就可達(dá)湍流狀態(tài)。因此從總體考慮.應(yīng)使循環(huán)水走管程.煤油走殼程。選用Φ25mm×2.5mm的碳鋼管.管內(nèi)流速取u=1.25m/s2.3擬定物性數(shù)據(jù)TC"擬定物性數(shù)據(jù)"\fC定性溫度：對(duì)于普通油類和水等低黏度流體.其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。故殼程煤油的定性溫度為：℃管程流體的定性溫度為：℃溫差故初步可取帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。根據(jù)定性溫度.分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。煤油在90℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)以下（來自生產(chǎn)中的實(shí)測值）：密度定壓比熱容導(dǎo)熱系數(shù)粘度循環(huán)水在35℃下的物性數(shù)據(jù)：密度 定壓比熱容 熱導(dǎo)率粘度 2.4計(jì)算總傳熱系數(shù)我們的煤油為年產(chǎn)量10萬噸每年.則熱流量平均傳熱溫差冷卻水用量總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)污垢熱阻因此管壁導(dǎo)熱系數(shù).2.5計(jì)算傳熱面積考慮到15%的面積裕廢2.6工藝構(gòu)造尺寸的計(jì)算管徑和管內(nèi)流速選用Φ25×2.5傳熱管（碳鋼）.取管內(nèi)流速ui=1.25m/s管程數(shù)和傳熱管數(shù)根按單程管計(jì)算.所需的傳熱管長度為按單程管計(jì)算.設(shè)計(jì)傳熱管過長.宜采用多管程構(gòu)造.現(xiàn)取傳熱管長l=6m,則該換熱器管程數(shù)為管程。因此傳熱管總根數(shù)N=49×4=196根。平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)：按單殼程.雙管程構(gòu)造.溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖標(biāo).但R=10的點(diǎn)在圖上難以讀出.因而對(duì)應(yīng)以替代R.PR替代P.查同一圖線.可得ΦΔt=0.82,平均傳熱溫差傳熱管排列和分程辦法采用組合排列辦法.即每程內(nèi)均按正三角形排列.隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距a=1.25d。則a=1.25×25=31.25≈32（mm)橫過管束中心線的管數(shù)殼體內(nèi)徑采用多管程構(gòu)造.取管板運(yùn)用率η=0.7.則殼體內(nèi)徑為圓整可取D=600mm.折流板采用弓形折流板.取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%.則切去的圓缺高度為h=0.25×600=150mm取折流板間距B=0.3D=0.3×600=180mm?？扇≌哿靼彘g距B=200mm折流板數(shù)NB=傳熱管長/折流板間距=(6000/200)-1=29塊折流板圓缺面水平配備。接管殼程流體進(jìn).出口接管：取接管內(nèi)油品流速為u=1.0m/s。則接管內(nèi)徑為取原則管徑為Φ78mm×2mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速u=1.5m/s,則接管內(nèi)徑為：取原則管徑為Φ132mm×2.0mm2.7換熱器核算熱量核算=1\*GB3①殼程對(duì)流傳熱系數(shù)。對(duì)圓缺形折流板.采用凱恩公式當(dāng)量直徑.由正三角形排列得殼程流通截面積：殼程流體流速極其雷諾數(shù)分別為：普蘭特準(zhǔn)數(shù)：因此黏度校正=2\*GB3②管程對(duì)流傳熱系數(shù)管程流通截面積：管程流體流速及其雷諾數(shù)和普蘭特準(zhǔn)數(shù)：=3\*GB3③傳熱系數(shù)K=4\*GB3④傳熱面積S該換熱器的實(shí)際傳熱面積Sp傳熱面積裕度適宜.該換熱器能夠完畢生產(chǎn)任務(wù)。換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力=1\*GB3①管程流動(dòng)阻力由Re=17001.傳熱管相對(duì)粗糙度0.01/20=0.005.查莫狄圖得λi=0.036流速ui=0.62m/s密度ρ=994kg/m3。因此.管程流動(dòng)阻力在允許范疇內(nèi)殼程阻力Ns=1,Ft=1.15流體流經(jīng)管束的阻力為F=0.5,f0=5×3738-0.228=0.7663nc=17根,NB=29塊,u0=0.162m/s流體流過折流板缺口的阻力：B=0.2m,D=0.6m∴∴殼程流動(dòng)阻力也比較適宜。2.8壁溫計(jì)算由于該換熱器用循環(huán)水冷卻.進(jìn)口溫度30℃.出口溫度為40℃計(jì)算傳熱管壁溫。另外.由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大.會(huì)使傳熱管壁溫升高.減少了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作早期.污垢熱阻較小.殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計(jì)算中.應(yīng)按最不利的操作條件考慮。因此.取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫.于是T=(140+40)×1/2=90℃t=(40+30)×1/2=35℃α0=495.9w/(m2·k)αi=3248w/(m2·k)∴Q=42.29℃殼體壁溫和傳熱壁溫之差為Δt=90-42.29=47.71℃＜50℃普通在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí).為了克服溫差應(yīng)為必須有溫差賠償裝置.故不需要設(shè)溫度賠償裝置。2.9換熱器重要構(gòu)造尺寸和計(jì)算成果各重要構(gòu)造和尺寸的計(jì)算成果見表2-1。表2-1構(gòu)造和尺寸的計(jì)算成果表參數(shù)管程殼程流率/(Kg/h)68700.312626進(jìn)（出）口溫度/℃30.40140.40物性定性溫度/℃3590密度/（Kg/）994825定壓比熱容/[KJ/(Kg·℃)]4.082.22粘度/Pa·s0.0.熱導(dǎo)率/[W/(m·℃)]0.6260.140普朗特?cái)?shù)4.7311.34設(shè)備構(gòu)造參數(shù)型號(hào)殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm600臺(tái)數(shù)1規(guī)格Φ25×2.5管心距/mm32管長/mm6000管子排列組合排列管數(shù)目/根196折流板數(shù)/個(gè)29傳熱面積/㎡86.3折流板間距/mm180管程數(shù)4材質(zhì)碳鋼重要計(jì)算成果管程殼程流速/(m/s)0.620.162表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/[W/(㎡·℃)]3248495.9污垢熱阻/(㎡·℃/W)3.4394×10-41.72×10-4阻力/Pa3455熱流量/KW778.6傳熱溫差/K39傳熱系數(shù)/[W/(㎡·℃)]326面積裕度/%12.6%第三章構(gòu)造設(shè)計(jì)與選用3.1管箱法蘭的選用法蘭的形式法蘭的構(gòu)造形式：分平焊法蘭和對(duì)焊法蘭。法蘭的密封面形式：分平面、凹凸面和榫槽面。法蘭的構(gòu)造形式和密封面形式.應(yīng)根據(jù)使用介質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、公稱直徑等因素來擬定。原則法蘭的選用法蘭原則有：管法蘭：HG5001～5028-58和JB74-90-59.設(shè)備法蘭：JB1157～1164-82。接管法蘭.本手冊(cè)規(guī)定只按HG5001～5028-58選用。對(duì)法蘭的構(gòu)造形式和密封面形式.未作具體規(guī)定.由設(shè)計(jì)者根據(jù)使用條件擬定。管箱上的設(shè)備法蘭.本手冊(cè)規(guī)定：公稱直徑Dg≤325mm.按HG5012-58平焊法蘭和HG5016-58對(duì)焊法蘭選用；公稱直徑Dg≥400mm.按JB1158-82甲型平焊法蘭。JB1159-82乙型平焊法蘭和JB1160-82長頸對(duì)焊法蘭選用。法蘭的密封面采用凹面。接管法蘭的規(guī)定1.凹凸或榫槽密封面的法蘭.密封面對(duì)下的.普通應(yīng)設(shè)計(jì)成凸面或榫面.其它朝向的.則設(shè)計(jì)成凹面或槽面。2.重疊式換熱器中間接管的法蘭密封面.在確保密封的前提下.可采用平面依工藝條件：按管側(cè)壓力和殼側(cè)壓力中的較大值.設(shè)計(jì)溫度和公稱直徑Φ600mm.按JB/T4701-原則選用甲型平焊凹凸面法蘭；并擬定各構(gòu)造尺寸見表3-1.構(gòu)造見圖3-1。表3-1甲型平焊凹凸面法蘭尺寸JB/T4701-單位：mm名稱公稱直徑DNDD1D2D3D4d螺柱數(shù)量法蘭質(zhì)量/kg材質(zhì)容器法蘭6007306906556456425423M2040凸面凹面16Mn鍛54.252.7圖3-1甲型平焊凹凸面法蘭構(gòu)造尺寸3.2管箱構(gòu)造的設(shè)計(jì)管箱的作用是把管道中來的流體均勻分布到各傳熱管中和把管內(nèi)流體聚集在一起送出換熱器。在多程換熱器中.管箱還起著變化流體流向的作用。管箱側(cè)或管箱頂部有介質(zhì)流體的出、入口接管。管箱也有許多個(gè)構(gòu)造形式:A型：用于單程和多程管箱。其優(yōu)點(diǎn)是便于清洗換熱器的管程.缺點(diǎn)是管箱蓋構(gòu)造用材較多.尺寸較大時(shí).需要鍛件。因此.國內(nèi)現(xiàn)在所使用的范疇較小。本手冊(cè)規(guī)定用于Dg≤900mmB型：用于單程和多程管箱。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡樸.便于制造；缺點(diǎn)是檢修和清洗換熱器的管程時(shí).需將管程上的接管法蘭都拆開.并取下整個(gè)管箱。國內(nèi)現(xiàn)在采用最多。C型：用于多管程換熱器的介質(zhì)返回管箱。D型：用于單管程換熱器的管箱。選用的原則換熱器代號(hào)是BEM.表達(dá)前端管箱為B型原則橢圓封頭管箱.后端管箱為M型原則橢圓封頭管箱.管板延長部分兼作法蘭的固定管板式釜式重沸器.支座為鞍式支座；選材為20號(hào)碳鋼。圖3-2B型原則橢圓封頭管箱M型原則橢圓封頭管箱是和B型原則橢圓封頭管箱相似的固定管板構(gòu)造。選用B型封頭管箱（見圖3-3）.因換熱器直徑較小.且為四管程.管箱的最小長度：圖3-3B型封頭管箱3.2.1前端管箱按流通面積計(jì)算：（2）按相鄰焊縫間距離計(jì)算：管箱最小長度取兩者中的較大值.取管箱內(nèi)分程隔板厚度取15mm。3.2.2后端管箱后端管箱沒有接管.其最小長度：（1）按流通面積計(jì)算為：按相鄰焊縫間距離計(jì)算：取管箱最小長度取兩者中的較大值.取3.3折流板構(gòu)造設(shè)計(jì)折流板或支撐板的形式折流板或支撐板（下列簡稱折流板）有圓缺形.圓盤圓環(huán)形。其中以圓缺形用的較多。圓缺形折流板.按缺邊的位置分為上、下和左、右缺邊折流板（對(duì)立式換熱器.上、下是指殼程物料進(jìn)口管與折流板缺邊垂直者.左、右是指平行者）。左、右缺邊折流板有單缺邊和雙缺邊.本手冊(cè)中采用圓缺形.單缺邊折流板。臥式換熱器.當(dāng)殼程全是氣相或全是液相的清潔物料時(shí).宜用上、下缺邊折流板。若氣體中有少量液體.則應(yīng)在上缺邊折流板的下部最低處開小槽.如圖4-5（a）；若液體中有少量氣體.則應(yīng)在下缺邊折流板的上部最高處開小槽.如圖4-5（b）。臥式換熱器.冷凝器和再沸器.當(dāng)殼程是氣、液相共存或液體中帶有固體的物料時(shí).宜用左、右缺邊折流板。為了排除殼體下部的液體.在折流板下部最低處應(yīng)開小槽.如圖4-6由于本次設(shè)計(jì)殼體直徑較大.宜采用多弓形折流板.缺口高度普通取0.2～0.45倍的殼體內(nèi)直徑.本次設(shè)計(jì)取慣用值0.25倍。選材為A3F。折流板與管板間距圖見圖3-5圖3-5折流板與管板間距圖3.3.1殼程.管程接管的選用由上面工藝構(gòu)造尺寸的計(jì)算.能夠得到殼程時(shí)取煤油的流速.,因此按HG/T20592-原則中取管徑。管程走循環(huán)水.取循環(huán)水的流速為..因此按HG/T20592-原則中取。3.3.2折流板根據(jù)折流板數(shù)目（29）和管長（6000mm）.擬定前后端折流板距離管板200mm。通過計(jì)算折流板間距取折流板的間距為200mm.DN=600mm時(shí).折流板外徑D=DN-3=597mm的鋼管.換熱管無支撐跨距L=1900mm。L>1900mm時(shí).折流板厚度d取12mm。折流板的數(shù)目為29塊。表3-3折流板參數(shù)單位：mm容器公稱直徑DN折流板直徑D0管程d1孔數(shù)n1d2孔數(shù)n2600597425.8184115厚度dhb折流板間距數(shù)量折流板與管板間距L折流板材料12143.620029200A3F圖3-6折流板原則尺寸圖3.4管板構(gòu)造的設(shè)計(jì)選材為16Mn鍛。根據(jù)所選用的管箱法蘭.管箱側(cè)法蘭的構(gòu)造尺寸.擬定固定端管板最大外徑為D=730mm.固定管板最大布管圓直徑：DL=Di-2f=600-2×5=590mm。管板構(gòu)造尺寸見圖3-4和表3-2。圖3-4管板構(gòu)造表3-2管板尺寸表單位：mmDNDD1D2D3D4D5Cd260073069065560764261012.523螺柱（栓）bfb材料質(zhì)量/kg規(guī)格數(shù)量M2040505416Mn鍛139.5須用鍛件的場合a.板厚不不大于60mm。當(dāng)厚度不不大于60mm時(shí).鋼板質(zhì)量減少(分層、夾雜無法避免.各頂指標(biāo)波動(dòng)大)。b.形狀復(fù)雜的管板。此時(shí)若用板材則即費(fèi)料又費(fèi)時(shí).c.以凸肩直接與殼體相焊的管板。此時(shí)普通管板過厚且對(duì)夾雜、分層規(guī)定更高。在下列條件下能夠選用16Mn構(gòu)造鋼板座管板①符合GB3274-88《碳素構(gòu)造鋼和低合金構(gòu)造鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》原則:②按GB1591-79《低合金構(gòu)造鋼技術(shù)條件》復(fù)驗(yàn)化學(xué)成分和機(jī)械性能;③設(shè)計(jì)壓力.p≤1.6MPa；設(shè)計(jì)溫度.0-350度。3.5換熱管采用JB/T4714、4715-92原則.換熱管選用.材料采用20號(hào)碳鋼.選擇正三角形排列.重要是考慮這種排列布管比較緊湊.傳熱系數(shù)較高.傳熱效果好.便于管板劃線及鉆孔。換熱管的管心距a=32mm.分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距為37mm；同時(shí).由于換熱管管間需要進(jìn)行機(jī)械清洗.故相鄰兩管間的凈空距離（S-d）不適宜不大于6mm。根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連接方式為強(qiáng)度焊。由于強(qiáng)度焊加工簡樸、焊接構(gòu)造強(qiáng)度高.抗拉脫力強(qiáng).在高溫高壓下也能確保連接處的密封性能和抗拉脫能力。管子數(shù)為196根.管長為6000mm.管中心距32mm。3.6拉桿和定距管設(shè)計(jì)拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊沿。若對(duì)于殼體內(nèi)徑不不大于或等于400mm的換熱器.在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適宜數(shù)量的拉桿.任何折流板應(yīng)不少于4個(gè)支承點(diǎn)。拉桿直徑取Φ10.數(shù)量取6根。定距管的規(guī)格同換熱管.其長度同實(shí)際需要擬定。本臺(tái)換熱器定距管的布置能夠參考部件圖。拉桿的尺寸見表3-5.構(gòu)造簡圖見圖3-7.拉桿與定距管構(gòu)造見圖3-8。

表3-5拉桿尺寸單位：mm容器DN拉桿直徑d拉桿螺紋公稱直徑dnLaLbM600101212.56010管板上拉桿孔深Ld拉桿數(shù)量拉桿重量kg材料1860.617A3構(gòu)造簡圖3-73—8拉桿與定距管構(gòu)造圖3.7分程隔板由于是多管程換熱器.故此處需要用到分程隔板。查GB151-1999可知：分程隔板槽槽深.取4mm.槽寬為12mm.且分程隔板的最小厚度為8mm.取厚度為11mm。選材為A3。3-4分程隔板參數(shù)表槽深槽寬厚度個(gè)數(shù)材料4mm12mm11mm3A33.8接管設(shè)計(jì)選材20號(hào)碳鋼。在換熱器的設(shè)計(jì)中.為了使傳熱面積得以充足運(yùn)用.殼程流體進(jìn)、出口接管應(yīng)盡量靠近兩端管板.而管箱進(jìn)、出口接管應(yīng)盡量靠近管箱法蘭.可縮短管箱殼體長度.減輕設(shè)備重量。然而.為了確保設(shè)備的制造、安裝.管口距管板或管箱法蘭的距離也不能靠得太近.它受到最小位置的限制。圖3-9殼程接管位置3.8.1殼程接管位置殼程接管位置的最小尺寸.見圖3-5.可按下式進(jìn)行計(jì)算：帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管mm不帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管mm以上兩式中取C≥4S（S為管箱殼體厚度.mm）.且≥30mm。我們采用的是不加補(bǔ)強(qiáng)圈接管.因此我們用的公式是mm。殼程接管DN=74mm,。殼程接管位置.其最小尺寸為：mm取。3.8.2管箱接管位置圖3-6[8]管箱接管位置管箱接管位置的最小尺寸.見圖3-6.可按下式進(jìn)行計(jì)算：帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管mm不帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管mm以上兩式中取C≥4S（S為管箱殼體厚度.mm）.且≥30mm。以上四式中b.hf——管板厚度.mm；L1/L2——?dú)こ?管箱接管位置最小尺寸.mm；C——補(bǔ)強(qiáng)圈外緣（無補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí).為管外壁）至管板（或法蘭）與殼體連接焊縫之間的距離.mm；DH——補(bǔ)強(qiáng)圈外圓直徑.mm；dH——接管外徑.mm。通過計(jì)算我們選用的不用加補(bǔ)強(qiáng)圈故我們的公式選用。管箱接管DN=128mm.。管箱接管位置.其最小尺寸為：mm。取。3.8.3接管最小高度表3-4[8]PN<4.0MPa的接管外伸長度δD0~5051~7576~100101~125126~150151~175176~20080150150200200250250300150200200200200250250300由于是冷卻器.不需要設(shè)立保溫層故δ=0mm。因此殼程接管外伸長度為150mm.管程接管外伸長度為200mm。3.9防沖板設(shè)計(jì)為了避免殼程物料進(jìn)口處.流體對(duì)換熱管表面的直接沖刷.應(yīng)在殼程物料進(jìn)口管處設(shè)立防沖板。其設(shè)立條件為：對(duì)于氣體和蒸汽（涉及飽和蒸汽或者氣液混合物料）應(yīng)設(shè)立防沖板。對(duì)于液體物料.當(dāng)其ρv2值超出下列數(shù)值時(shí).應(yīng)設(shè)立防沖板：（1）非腐蝕.非磨損性的單相液體.其ρv2>2230kg/m·s2；（2）其它多個(gè)液體.其ρv2>740kg/m·s2。防沖板的形式防沖板的形式.推薦下列四種喇叭管.D≤273mm的換熱器。圖中a15=15mm.a2≈d4.d4≈2di.σ=6mm。防沖板焊在殼體上.用于D≥325mm左、右缺邊折流板和D≤600mm上、下缺邊折流板的換熱器。防沖板焊在定距管上.用于D≥700mm上、下缺邊折流板的換熱器。防沖板焊在定距管上.用于D≤1200mm上、下缺邊折流板的換熱器。防沖板選矩形防沖板.其與殼體內(nèi)壁的高度為H1=（1/4~1/3）接管外徑.取H1=25mm；防沖板邊長L不不大于接管外徑20mm.取為120mm；厚度取B=4.5mm；選材為A3F。圖3-11防沖板安裝形式3.10接管法蘭的選用查HG20602-97中表PN1.6MPa.選用接管法蘭為不銹鋼襯里法蘭.選用各管口公稱直徑.查得各法蘭的尺寸。根據(jù)原則中規(guī)定.法蘭的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。將查得的各參數(shù)整頓見表。選材16Mn鍛。表3-6凸面平焊鋼制管法蘭

PN

1.6MPa(16bar)

單位：mm公稱通徑DN80125連接尺寸法蘭外徑D200250螺孔分布直徑K160210螺孔直徑L1818螺孔數(shù)量n88螺紋ThM16M16法蘭厚度C2022密封面尺寸d132184d175110X120175W106155f244.5襯里厚度凸面t32t122凸面榫度t1010理論重量kg7.3410.84圖3-13接管法蘭3.11墊片查BSEN1514-1-1997-中文版-法蘭及其連接件—法蘭用墊片尺寸(米制).根據(jù)設(shè)計(jì)壓力.選用的法蘭構(gòu)造和尺寸.選擇各管口的密封墊片見（圖3-14）.各墊片的尺寸見表3-7。墊片類型以下：FF型墊片.合用于A型（平面）或B型（凸面）法蘭密封面IBC型墊片.合用于A型（平面）或B型（凸面）法蘭密封面TG型墊片.合用于C/D型（榫或槽）法蘭密封面SR型墊片.合用于E/F型（凸或凹）法蘭密封面圖3-14（2）使用IBC型墊片的B型法蘭密封面表3-7墊片尺寸表（BSEN1514-1-1997）管口名稱公稱直徑/mm內(nèi)徑D1/mm外徑D2/mm厚度材料管程進(jìn)料口1251411821.5mmA3管程出料口125141182殼程進(jìn)料口8089132殼程出料口8089132容器法蘭墊片600610679注：填充材料為石棉橡膠板。3.12螺柱（螺栓）查HG/T20592-.得螺柱的長度和平墊圈尺寸見表3-8。表3-8螺栓及墊片尺寸HG/T20592-單位：mm法蘭/DN螺栓規(guī)格（直徑×長度）每千個(gè)螺栓重量（帶螺母）kg數(shù)量材料平墊圈規(guī)格內(nèi)徑d1外徑d2公稱厚度h殼程進(jìn)口法蘭/75M16×701388A317303殼程出口法蘭/75M16×70138817303管程進(jìn)口法蘭/125M16×70138817303管程出口法蘭/125M16×70138817303容器法蘭/600M20×12035940213733.13鞍座3.13.1鞍座選用設(shè)備上的支座是支撐設(shè)備質(zhì)量和固定設(shè)備位置用的一種不可缺少的部件.支座的構(gòu)造形式和尺寸往往決定于設(shè)備的形式、載荷狀況及構(gòu)造材料。由于本次設(shè)計(jì)的換熱器為臥式設(shè)備.因此本次設(shè)計(jì)選用鞍式支座?，F(xiàn)在慣用的鞍式支座原則為JB/T4712-[13]。鞍式支座材料普通為Q235B.加強(qiáng)墊板的材料則應(yīng)與筒體一致。按照J(rèn)B/T4712-92原則.選擇鞍座的型號(hào)為：DN600、120°包角BI重型帶墊板鞍式支座；選材為16Mn。具體尺寸見表3-9。JB/T4712-92公稱直徑mmDN600腹板mm8墊板mm200636底板mm550筋板mm120螺栓間距mm4001508鞍座質(zhì)量（帶墊片）Kg2410墊板mm弧長710每增加100mm高度增加的質(zhì)量Kg5允許載荷Q/KN165鞍座高度h200墊片數(shù)量23.13.2鞍座的安裝位置鞍座的安裝構(gòu)造見圖3-10和3-11[13]；由于換熱管束長度L>3000mm.因此選用：LB=（0.5~0.7）L=；并且。需滿足殼程接管焊縫與支座焊縫間的距離規(guī)定.即：=105mm查表得,;式中：取.且。B為補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑.S為筒體壁厚。鞍座安裝位置圖鞍式支座構(gòu)造圖第四章、強(qiáng)度校核4.1筒體壁厚計(jì)算由工藝設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)溫度150℃,設(shè)計(jì)壓力1.6MPa,選16MnR鋼板卷制.材料150℃時(shí).6～16mm時(shí)的[16]許用應(yīng)力為.取焊縫系數(shù)Φ=0.7.腐蝕裕度C2=1.5mm.則：計(jì)算厚設(shè)計(jì)厚度 取C1=0.675mm名義厚度.經(jīng)查閱文獻(xiàn).??；有效厚度水壓實(shí)驗(yàn)壓力所選材料的屈服應(yīng)力 水壓實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核由于故水壓強(qiáng)度滿足規(guī)定。4.2前端管箱短節(jié)和封頭厚度的計(jì)算由工藝設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)溫度150℃.設(shè)計(jì)壓力1.60MPa,選用碳鋼-20鋼板.材料許用應(yīng)力[]=130MPa,屈服強(qiáng)度.取焊縫系數(shù)0.70.腐蝕裕度。計(jì)算厚度設(shè)計(jì)厚度 名義厚度 結(jié)合考慮 開孔補(bǔ)強(qiáng)及構(gòu)造需要取；有效厚度 壓力實(shí)驗(yàn)在這種狀況下一定滿足。管箱封頭厚度與短節(jié)相似.取.封頭尺寸[17]見表4-1.構(gòu)造見圖4-1。表4-1封頭尺寸表公稱直徑DN（mm）曲面高度（mm）直邊高度（mm）碳鋼厚度δ（mm）內(nèi)表面積A容積V6001504080．4640．0396圖4-1原則橢圓形封頭構(gòu)造簡圖4.3后端管箱短節(jié)和封頭厚度的計(jì)算由工藝設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)溫度150℃.設(shè)計(jì)壓力1.60MPa,選用碳鋼-20鋼板.材料許用應(yīng)力[]=170MPa,屈服強(qiáng)度.取焊縫系數(shù)0.70.腐蝕裕度。后端管箱內(nèi)徑為.其它條件、參數(shù)同筒體。短節(jié)計(jì)算壁厚短節(jié)設(shè)計(jì)壁厚短節(jié)名義壁厚有效厚度 水壓實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核由于故水壓強(qiáng)度滿足規(guī)定。管箱封頭也選用原則橢圓封頭：封頭計(jì)算壁厚：封頭名義壁厚：.取名義壁厚與短節(jié)等厚.封頭尺寸見表4-2.封頭構(gòu)造見圖4-2。表4-2封頭尺寸表公稱直徑DN（mm）曲面高度（mm）直邊高度（mm）碳鋼厚度δ（mm）內(nèi)表面積A容積V6001502580．4360.0352圖4-2原則橢圓形封頭構(gòu)造簡圖4.4固定管板強(qiáng)度計(jì)算固定管板厚度設(shè)計(jì)采用BS法。假定管板厚度b=54總換熱管數(shù)量n=196一根管壁金屬的橫截面積為：開孔強(qiáng)度削弱系數(shù)（四程）兩管板間換熱管有效長度（除掉兩管板厚）L取5892；計(jì)算系數(shù)K：故K=2.50；按管板簡支考慮.依K值查圖得G1=0.70.G2=1.65.G3=0.052筒體內(nèi)徑截面積管板上管孔所占的總截面積：系數(shù)系數(shù)管板選材為16Mn鍛。換熱管選材為20號(hào)碳鋼.在20－300℃范疇.膨脹系數(shù)大概為13.09。系數(shù)筒體殼壁的橫截面積:20號(hào)碳鋼彈性模量E=206Gpa系數(shù)殼程壓力.管程壓力當(dāng)量壓差最大壓差管板最大應(yīng)力： 管子最大應(yīng)力：或管板和管子的強(qiáng)度校核管板計(jì)算厚度滿足強(qiáng)度規(guī)定?？紤]管板雙面腐蝕取C2=3mm.隔板槽深取4mm.實(shí)際管板厚為46mm。4.5管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)校核開孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法.由工藝設(shè)計(jì)給定的接管尺寸為考慮實(shí)際狀況選20號(hào)碳鋼鋼管[]=130MPa,,C2=1.5mm。接管計(jì)算壁厚接管有效壁厚開孔直徑 接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B=2d=2132.8=265.6mm接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度 需要補(bǔ)強(qiáng)面積能夠作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為該接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠.不需要另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造。4.6殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核選用20號(hào)碳鋼管.鋼管許用應(yīng)力。接管計(jì)算壁厚接管有效壁厚開孔直徑接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度需要補(bǔ)強(qiáng)面積能夠作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為（4-30）(4-31)(4-32)故該開孔補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠.不需另行補(bǔ)強(qiáng)。第五章、制造安裝清洗與維修5.1換熱器的制造5.1.1筒體換熱器筒體的圓度規(guī)定較高.必須確保殼體與折流板之間有適宜的間隙。如太大就要影響換熱效果.太小就要增加裝配的難度。切割好的鋼板應(yīng)根據(jù)鋼板厚度、操作壓力高低選定破口形式進(jìn)行邊沿加工。用鋼板卷制時(shí).內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制.其外周長允許上偏差10mm；下偏差為0。5.1.2封頭和管箱封頭和管箱的厚度普通不不大于殼體的厚度。分程隔板兩側(cè)全長均應(yīng)焊接.并應(yīng)含有全焊透的焊縫。由于焊接應(yīng)力較大.故管箱和封頭法蘭等焊接后.須進(jìn)行消除應(yīng)力的熱解決.最后進(jìn)行機(jī)械加工。5.1.3換熱管直管一律采用整根管子而不允許有接縫。管子應(yīng)當(dāng)進(jìn)行校直.管子兩端須用磨管機(jī)去除氧化皮、鐵銹、及污垢等雜質(zhì)直至露出金屬光澤。除銹長度不不大于兩倍管板厚度。當(dāng)管子與管板的連接采用脹接工藝時(shí).管端硬度應(yīng)低于管板硬度。同一根換熱管的對(duì)接焊縫.直管不得超出一條；U型管不得超出二條；最短管長不應(yīng)不大于300mm；涉及最少50mm直管段范疇內(nèi)不得有拼接焊縫。管端破口應(yīng)采用機(jī)械辦法加工.焊前應(yīng)清洗干凈。換熱管組裝規(guī)定兩管板互相平行.允許誤差不得不不大于1mm.兩管板間長度誤差為±2mm；管子與管板應(yīng)垂直；拉感應(yīng)牢固固定；定距管兩端面要整潔；穿管時(shí)管子頭不能用鐵器直接敲打。5.1.4折流板由于折流板很薄.鉆孔時(shí)鉆頭的推力使管板中心變形.故可將下料或圓整的折流板去掉毛刺并校平.重疊、壓緊后沿周邊點(diǎn)焊、然后一起鉆孔。為了確保順利穿管.必須是折流板的管孔與管板中心在同始終線上.能夠?qū)⒐馨瀹?dāng)作鉆模放在折流板上.壓緊后進(jìn)行引孔.即以管板危機(jī)出現(xiàn)在折流板上鉆出和管板孔距一致的定位孔.然后取下管板.將折流板壓緊.并換上適宜的鉆頭。5.1.5管板管板由低合金鋼鍛件Q345（16Mn）制成.加工前表面不平度不得不不大于2mm.如超出此值.應(yīng)先進(jìn)行校平.然后進(jìn)行加工。拼接管板的對(duì)接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測.按JB4730-94進(jìn)行表面檢測.檢測成果不低于Ⅲ級(jí).或超聲檢測中的Ⅰ級(jí)為合格[20]。換熱管與管板的連接：兩者采用焊接的形式連接.連接部位的換熱管和管板孔表面.應(yīng)清理干凈.不得有毛刺、鐵屑、銹斑、油污等。焊渣及凸出于換熱器內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)去除。管板與換熱管焊接時(shí).管孔表面粗糙度Ra值≤25μm。5.1.6根據(jù)換熱器的構(gòu)造形式.應(yīng)在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足操作、清洗、維修的需要.固定管板式換熱器的兩端應(yīng)留出足夠的空間方便能抽出和更換管子。5.2換熱器的安裝5.2.1安裝安裝位置：根據(jù)該換熱器的構(gòu)造形式.在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足拆裝、維修的需要。安裝換熱器的基礎(chǔ)：必須足以使換熱器不發(fā)生下沉.或使管道把過大的變形傳到換熱器的接管上。5.2.2地腳螺栓和墊鐵（1）活動(dòng)支座的地腳螺栓應(yīng)裝有兩個(gè)緊鎖的螺母.螺母與底板間應(yīng)留有1～3mm的間隙。（2）地腳螺栓兩側(cè)都有墊鐵.但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。（3）墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。5.3換熱器的焊接5.3.1殼體焊接工藝焊接殼體時(shí).應(yīng)先焊筒節(jié)縱縫.焊好后校圓.再組裝焊接環(huán)縫。要注意的是必須先焊縱縫后焊環(huán)縫.由于若先將環(huán)縫焊好再焊縱縫時(shí)筒體的膨脹和收縮都要受到環(huán)縫的限制.其成果會(huì)引發(fā)過大的應(yīng)力.甚至產(chǎn)生裂紋[21]。每條焊縫的焊接次序是先焊筒體里面.焊完后從外面用碳弧氣刨清理焊根.將容易產(chǎn)生裂紋和氣孔的第一層焊縫基本刨掉.經(jīng)磁粉或著色探傷確信沒有缺點(diǎn)存在后再焊外側(cè)。殼體的材料為20號(hào)碳鋼.其可焊性較好。焊前不需要進(jìn)行預(yù)熱.采用埋弧自動(dòng)焊.開V型坡口.采用H08Mn2焊絲和HJ431焊劑.焊完后需將其加熱到600～650℃.要進(jìn)行焊后熱解決以消除殘存應(yīng)力.并且也可軟化淬硬部位.提高韌性。5.3.2換熱管與管板的焊接工藝換熱管與管板的焊接普通采用手工電弧焊.也廣泛采用惰性氣體保護(hù)焊.在此選擇其焊接方式為手工電弧焊。管子的材料為10號(hào)鋼.而管板的材料為鍛件16Mn.兩者的焊接性能都較好.由于管板厚度較大.此時(shí)應(yīng)進(jìn)行焊前預(yù)熱.預(yù)熱溫度為100～200℃.選用焊條J506.焊后熱解決溫度為600～650℃.以消除殘存應(yīng)力。管子與管板焊接最重要的問題是焊接缺點(diǎn).缺點(diǎn)普通為氣孔或裂紋。它們直接關(guān)系到工程的質(zhì)量。產(chǎn)憤怒孔的重要是附在管子和管板孔上的油脂、鐵銹、空氣和堆焊管板時(shí)復(fù)層中夾有的焊渣在受熱時(shí)分解而造成。因此在焊接前.要特別注意焊接部位的脫脂和除銹。另一種可能產(chǎn)生的缺點(diǎn)是裂紋.如果接頭的化學(xué)成分控制不當(dāng).熱影響區(qū)過分硬化.結(jié)點(diǎn)處有油污及管子與管板孔配合間隙過大等.都易在焊縫處引發(fā)裂紋。5.3.3法蘭與筒體的焊接工藝法蘭與筒體的焊接屬于C類接頭。法蘭的材料為鍛件20MnMoⅡ.筒體的材料為20號(hào)碳鋼.兩者都含有良好的綜合機(jī)械性能和焊接性能.此時(shí)能夠采用埋弧自動(dòng)焊.焊絲為H10MnSiA.焊劑為HJ250.焊后需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱解決.需要將熱解決溫度控制在550～650℃。5.4換熱器結(jié)垢的清洗5.4.1、清洗劑的選擇清洗劑的選擇.現(xiàn)在采用的是酸洗.它涉及有機(jī)酸和無機(jī)酸。有機(jī)酸重要有：草酸、甲酸等。無機(jī)酸重要有：鹽酸、硝酸等。根據(jù)換熱器結(jié)垢和工藝、材質(zhì)和水垢成分分析得出：1)換熱器流通面積小.內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜.清洗液若產(chǎn)生沉淀不易排放。2)換熱器材質(zhì)為鎳鈦合金.使用鹽酸為清洗液．容易對(duì)板片產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕.縮短換熱器的使用壽命。通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn).選擇甲酸作為清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中加入緩沖劑和表面活性劑.清洗效果更加好.并可減少清洗液對(duì)板片的腐蝕。通過對(duì)水垢樣本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明.甲酸能夠有效地去除水垢。通過酸液浸泡實(shí)驗(yàn).發(fā)現(xiàn)甲酸能有效地去除附在板片上的水垢.同時(shí)它對(duì)換熱器板片的腐蝕作用也很小。5.4.2、去除水垢的基本原理（1)溶解作用：酸溶液容易與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發(fā)生反映.生成易溶化合物.使水垢溶解。2)剝離作用：酸溶液能溶解金屬表面的氧化物．破壞與水垢的結(jié)合。從而使附著在金屬氧化物表面的水垢剝離。并脫落下來。3)氣掀作用：酸溶液與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發(fā)生反映后.產(chǎn)生大量的二氧化碳。二氧化碳?xì)怏w在溢出過程中。對(duì)于難溶或溶解較慢的水垢層.含有一定的掀動(dòng)力.使水垢從換熱器受熱表面脫落下來。4)疏松作用：對(duì)于含有硅酸鹽和硫酸鹽混合水垢.由于鈣、鎂、碳酸鹽和鐵的氧化物在酸溶液中溶解.殘留的水垢會(huì)變得疏松.很容易被流動(dòng)的酸溶液沖刷下來。5.4.3、清洗水垢的工藝規(guī)定（1)酸洗溫度：提高酸洗溫度有助于提高除垢效果．如果溫度過高就會(huì)加劇酸洗液對(duì)換熱器板片的腐蝕.通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn).酸洗溫度控制在60~E為宜。2)酸洗液濃度：根據(jù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)得出.酸洗液應(yīng)按甲酸81.0％、水17.0％、緩沖劑1.2％、表面活性劑0．8％的濃度配制.清洗效果極佳。3)酸洗辦法及時(shí)間：酸洗辦法應(yīng)以靜態(tài)浸泡和動(dòng)態(tài)循環(huán)相結(jié)合的辦法進(jìn)行。酸洗時(shí)間為先靜態(tài)浸泡2h.然后動(dòng)態(tài)循環(huán)3～4h。在酸洗過程中應(yīng)經(jīng)常取樣化驗(yàn)酸洗濃度.當(dāng)相鄰兩次化驗(yàn)濃度差值低于0．2％時(shí).即可認(rèn)為酸洗反映結(jié)束。4)鈍化解決：酸洗結(jié)束后.板式換熱器表面的水垢和金屬氧化物絕大部分被溶解脫落.暴露出嶄新的金屬.極易腐蝕.因此在酸洗后.對(duì)換熱器板片進(jìn)行鈍化解決。5.4.4、清洗水垢的具體環(huán)節(jié)1)沖冼：酸洗前.先對(duì)換熱器進(jìn)行開式?jīng)_洗.使換熱器內(nèi)部沒有泥、垢等雜質(zhì).這樣既能提高酸洗的效果.也可減少酸洗的耗酸量。2)將清洗液倒人清洗設(shè)備.然后再注入換熱器中。3)酸洗：將注滿酸溶液的換熱器靜態(tài)浸泡2h。然后持續(xù)動(dòng)態(tài)循環(huán)3～4h。其間每隔0.5h進(jìn)行正反交替清洗。酸洗結(jié)束后.若酸液pH值不不大于2.酸液可重復(fù)使用.否則.應(yīng)將酸洗液稀釋中和后排掉。4)堿洗：酸洗結(jié)束后.用NaOH.Na.PO.軟化水按一定的比例配制好.運(yùn)用動(dòng)態(tài)循環(huán)的方式對(duì)換熱器進(jìn)行堿洗.達(dá)成酸堿中和.使換熱器板片不再腐蝕。5)水洗：堿洗結(jié)束后.用清潔的軟化水．重復(fù)對(duì)換熱器進(jìn)行沖洗0.5h.將換熱器內(nèi)的殘?jiān)鼜氐讻_洗干凈。6)統(tǒng)計(jì)：清洗過程中.應(yīng)嚴(yán)格統(tǒng)計(jì)各環(huán)節(jié)的時(shí)間.以檢查清洗效果?？傊?清洗結(jié)束后.要對(duì)換熱器進(jìn)行打壓實(shí)驗(yàn)。合格后方可使用。5.4.5避免板式換熱器結(jié)垢的方法(1)運(yùn)行中嚴(yán)把水質(zhì)關(guān).必須對(duì)系統(tǒng)中的水和軟化罐中的軟化水進(jìn)行嚴(yán)格的水質(zhì)化驗(yàn).合格后才干注人管網(wǎng)中。2)新的系統(tǒng)投運(yùn)時(shí).應(yīng)將換熱器與系統(tǒng)分開.進(jìn)行一段時(shí)間的循環(huán)后.再將換熱器并人系統(tǒng)中．以避免管網(wǎng)中雜質(zhì)進(jìn)入換熱器。3)在整個(gè)系統(tǒng)中.除污器和過濾器應(yīng)當(dāng)進(jìn)行不定時(shí)的清理外.還應(yīng)當(dāng)保持管網(wǎng)中的清潔.以避免換熱器堵塞。嚴(yán)格按照板式換熱器的清洗方式進(jìn)行清洗.是生產(chǎn)正常運(yùn)行的重要確保5.5試車5.5.1.試車前應(yīng)查閱圖紙有無特殊規(guī)定和闡明.銘牌有無特殊標(biāo)志.如管板與否按壓差設(shè)計(jì).對(duì)試壓、試車程序有無特殊規(guī)定等[23]；5.5.2.試車前應(yīng)清洗整個(gè)系統(tǒng).并在入口接管處設(shè)立過濾網(wǎng)；5.5.3.系統(tǒng)中如無旁路.試車前應(yīng)增設(shè)臨時(shí)旁路；5.5.4.啟動(dòng)放氣口.使流體充滿設(shè)備；5.5.5.當(dāng)介質(zhì)為蒸汽時(shí).開車前應(yīng)排空殘液.以免形成水擊；有腐蝕性的介質(zhì).停車后應(yīng)將殘存介質(zhì)排凈；5.5.6.開車或停車過程中.應(yīng)緩慢升溫和降溫.避免造成壓差過大和熱沖擊。5.5.7換熱器就位后需用水平儀對(duì)換熱器找平5.6換熱器的修理5.6.1殼體殼體的檢修與質(zhì)量原則.屬于壓力容器范疇的按原化學(xué)工業(yè)部頒發(fā)的《壓力容器維護(hù)檢修規(guī)程》(HG25001－91)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；非壓力容器也可參考執(zhí)行。5.6.2換熱管的維修1.換熱器脹管由于溫度、壓力的波動(dòng)以及溫差變形的不均勻性造成管子從管板中拉脫、松動(dòng)而使介質(zhì)泄漏.可采用補(bǔ)脹來消除泄漏.脹管率為6％左右。同一部位如補(bǔ)脹最多三次.否則會(huì)使管板孔處材料冷作硬化而脹不緊。對(duì)補(bǔ)脹無效的換熱器管.能夠用管堵將管子兩端封死.也能夠更換換熱管或者采用焊接辦法。若采用焊接.應(yīng)在焊接后對(duì)周邊的管子再補(bǔ)脹一次.以免由于焊接后管板的熱脹冷縮而引發(fā)四周其它管子的脹縫松動(dòng)泄漏。2.換熱器由于腐蝕、磨蝕、沖蝕、沉積腐蝕等因素.使管子產(chǎn)生裂縫、穿孔而泄漏.這時(shí)無法修復(fù)。普通解決的辦法有兩種：一是堵管.二是更換新管。在泄漏管子數(shù)量不多時(shí).能夠用管堵將管子兩端封死。如管程壓力較高時(shí).能夠堵緊后再焊死。3. 管堵應(yīng)符合以下條件：A管堵為圓錐形.長度為管內(nèi)徑的兩倍.小端直徑為管內(nèi)徑的0.85倍.錐度為1:10。B管堵金屬材料的硬度.應(yīng)低于或等于管子的硬度。C 堵管的總數(shù).普通不得超出換熱器管束該管程的10％(根據(jù)本廠工藝和生產(chǎn)狀況可適宜增減)。4. 換熱器管板處泄漏或換熱器本身大量泄漏而無法修復(fù)時(shí).應(yīng)進(jìn)行換管。換管的環(huán)節(jié)以下：A換熱管的取出將泄漏的管子做出標(biāo)記.在鉆床上將兩端管板處的管端部分鉆掉,然后沖出管子。如更換全部列管.可用氣焊將管束割去.氣割時(shí)應(yīng)距離管板100mm以上.以減少氣割火焰對(duì)管板加熱而產(chǎn)生變形；然后沖出管子。B管板孔的清理、修磨和檢查 首先將槽內(nèi)的管圈挑出.然后用鐵刷或細(xì)砂布去除管板孔內(nèi)的油污或鐵銹.也能夠用磨孔機(jī)磨孔。管板上管孔直徑最大允許偏差如表1。表1管板上管孔直徑最大允許偏差管子外徑192532384557管孔直徑19.425.432.538.545.557.7最大偏差0.200.240.300.300.400.40運(yùn)用舊管板最大孔徑19.6025.6432.8038.8045.9058.10管板清理及修磨后必須檢查：管孔內(nèi)不得有穿通的縱向或螺旋形的刀痕；管孔的軸線應(yīng)垂直于管板平面；管板的密封槽或法蘭面應(yīng)光滑無傷痕.管板的管孔直徑偏差、圓度及圓柱度都應(yīng)在允許范疇內(nèi)。管板孔內(nèi)不得有油污、鐵銹、刀痕.管板的密封槽或法蘭面應(yīng)光滑無傷痕。C換熱器管應(yīng)符合下列規(guī)定脹接管材的硬度應(yīng)比管板材料硬度小HB30左右.否則在管端進(jìn)行退火解決。換熱管應(yīng)為YB231－70《無縫鋼管》和YB804－70《不銹、耐酸鋼無縫鋼管》中高精度冷拔管；其質(zhì)量應(yīng)符合GB151《鋼制管殼式換熱器》。管子脹接部分不應(yīng)有縱向刻痕.但允許有深度不超出0.1mm的環(huán)向溝槽。普通狀況下較長的換熱管直管.允許有一道對(duì)接焊縫.最短的管長不不大于300mm；U形管允許有兩道對(duì)接焊縫.兩道焊口之間的距離不不大于300mm。對(duì)接接頭應(yīng)作焊接工藝評(píng)定.對(duì)接焊縫應(yīng)平滑.對(duì)口錯(cuò)邊量不不不大于管壁厚度的15％.對(duì)接后的不直度以不影響穿管為限.并逐根用直徑為0.85倍管內(nèi)徑的鋼球進(jìn)行通球?qū)嶒?yàn)和水壓實(shí)驗(yàn).水壓實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)壓力為管程設(shè)計(jì)壓力的兩倍。U形管彎管段的圓度偏差.應(yīng)不不不大于管子名義外徑的10％；不適宜熱彎的碳鋼、低合金鋼管彎制后應(yīng)作去除應(yīng)力熱解決。D穿管的準(zhǔn)備① 切管.管子的長度偏差為±2mm。切管時(shí)應(yīng)考慮管子的長度要比兩管板外端面之間的設(shè)計(jì)距離長某些.脹接管長出6～8mm.焊接管長出2倍的管子壁厚。② 退火.當(dāng)管子的硬度達(dá)不到規(guī)定時(shí).應(yīng)采用退火來確?？伤苄?。將管端加熱到600～650℃,保溫10～15分鐘,用石棉布包好或插入溫?zé)岫稍锏纳白又?。退火長度單管板換熱器為150～200mm.雙管板的換熱管為350～400mm。③ 磨管.管子兩端要磨光,去掉鐵銹等污物,露出金屬光澤,其長度為普通不不大于管板厚度的二倍(或120～150mm)；內(nèi)壁也要進(jìn)行適宜的清理、打磨。E管束的組裝部分管子更換時(shí).可將準(zhǔn)備好的管子逐個(gè)穿進(jìn)管孔.并在兩端留出適宜的長度.脹接管要留出3～4mm,焊接管留出一種管壁厚度。管束全部更換時(shí).應(yīng)將兩端管板分別夾在胎具上.確保同心度、垂直度、平行度和板間的距離：管板的平行度誤差不大于±1mm.兩端距離誤差不大于±2mm；然后.將拉桿、定距離板、支持板、折流板等按規(guī)定固定好.并校對(duì)各部分尺寸和折流方向、同心度等與否合乎規(guī)定；最后逐根插入換熱管。穿管時(shí)嚴(yán)禁用鐵錘直接打入.全部管子穿好后.可根據(jù)圖紙規(guī)定進(jìn)行脹管、焊接或脹焊并用。F脹管工作原理：工作時(shí).脹桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).滾子在正向旋轉(zhuǎn)的脹桿推動(dòng)下.由于PY力的作用使?jié)L子邁進(jìn)；又因PX力的作用.使?jié)L子在邁進(jìn)的同時(shí).擠推與其接觸的周邊金屬壓向管板孔內(nèi)壁；隨著脹桿的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)工作.致使管壁塑性變形.使與其相配的管板內(nèi)孔發(fā)生彈性變形；當(dāng)脹管器對(duì)管口及管板管孔的擠壓力達(dá)成一定值時(shí).管板內(nèi)孔依靠彈性變形.緊緊地固住已經(jīng)發(fā)生塑性變形的管頭.達(dá)成脹管的目的。G 脹接.脹接前必須檢查管板、管端的材質(zhì)、尺寸、機(jī)械性能、凈化解決等與否符合規(guī)定。脹管時(shí).氣溫不要低于－10℃.脹管次序普通從中心擴(kuò)展到周邊對(duì)稱交叉進(jìn)行.脹接后的管子擴(kuò)大部分或過渡部分應(yīng)光滑.無裂縫和溝槽.脹接處應(yīng)嚴(yán)密不漏；若發(fā)現(xiàn)脹接質(zhì)量不符合圖紙規(guī)定時(shí).能夠重脹.重脹次數(shù)不超出三次。為了確保脹管質(zhì)量應(yīng)選擇適宜的脹管率.普通中、低壓換熱器的脹管率hs＝6～7％.壓力較高的脹管率hd＝1～1.5％或hs＝1～1.5％。其中：hs=hd=式中hs：管子內(nèi)徑的脹大值對(duì)管壁厚度S的相對(duì)百分率；hd：管子內(nèi)徑的脹大值對(duì)管板孔內(nèi)徑D的相對(duì)百分率；d0：脹緊前管子的內(nèi)徑mmd1：脹緊后管子的內(nèi)徑mme：脹緊前管子與管孔的間隙mm管板孔徑與管子外徑的間隙e應(yīng)在表2范疇內(nèi)。表2管板孔徑與管子外徑的間隙e管子外徑mm19252857間隙e最大值mm0.500.500.801.10間隙e最小值mm0.300.300.350.55脹管的操作工藝① 對(duì)操作者的規(guī)定：操作者首先應(yīng)掌握有關(guān)脹接技術(shù)的基本知識(shí).理解脹管的全套過程及規(guī)定等.操作者能純熟操作并且含有一定經(jīng)驗(yàn).能通過觀察、分析能判斷脹接質(zhì)量。② 試脹：如進(jìn)行大量的脹管.為確保脹接質(zhì)量和脹管的一次成功.應(yīng)進(jìn)行試脹。試脹時(shí)的一切條件.涉及管子與管板的材質(zhì)、機(jī)械性能、尺寸、脹管工具、周邊環(huán)境及操作者均應(yīng)現(xiàn)實(shí)際工作一致。在試脹中精密地測量脹管前后管子與管板孔的直徑.以擬定脹管率;脹完后進(jìn)行密封實(shí)驗(yàn)、拉脫實(shí)驗(yàn)；并以此鑒定脹管質(zhì)量和擬定大批脹管的操作工藝。③ 脹管前的準(zhǔn)備及檢查：除管板、管子的材質(zhì)、尺寸、外觀與機(jī)械性能必須符合規(guī)定規(guī)定外.還應(yīng)選擇適宜的脹管器；脹前脹管器的脹桿和滾柱及管頭內(nèi)表面涂以潤滑油.但不得將油脂落在管子與管孔的間隙內(nèi)。④ 緊固：在脹管時(shí).并管子的一端固定后另一端便可開始脹接.但一根管子的兩端不能同時(shí)脹接。當(dāng)管子脹到與管孔壁完全貼合.固定脹管器不能推動(dòng).緊固脹管的環(huán)節(jié)完畢；之后用翻邊脹管器進(jìn)行脹緊與翻邊。⑤ 脹接次序：由于脹接時(shí)管子伸長對(duì)管板產(chǎn)生一種反力.如脹接次序不合理.管板則可能產(chǎn)生變形。對(duì)的的脹接次序有兩種：一種是一端管板脹完.另一端管板的脹序應(yīng)當(dāng)從中央第一區(qū)開始脹.然后放射形地向第2、3、4……區(qū)次序脹下去。另一種是在脹第二端管板時(shí).為減少管子殘存縱向應(yīng)力.應(yīng)當(dāng)