第二章 换热器的工艺计算 290W/（m2??C)，在规定的流动条件下，计算出的K0为349W/(m2??C)，安全
系数为
349?290?100%=20.3% 290此安全系数在15%～25%之内，所以符合要求。
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广东石油化工学院专科毕业设计：U型管换热器设计
第三章 换热器的结构设计
管程设计压力为17MPa，壳程设计压力为18MPa，取管程设计温度为454?C，壳程设计温度为400?C。
3. 1筒体
3.1.1 材料的选取
选取筒体材料为Q345R，钢板标准为GB713?2008，热轧钢板，
?b?s=345MPa，=510MPa，在设计温度下，???t?170MPa，Es?2.01?105MPa，
?s?12.55?10?6?C?1。
3.1.2 结构尺寸
由工艺计算并经圆整的内径为600mm，所求出的面积裕量为20.3%，符合工艺要求，所以取Di?600mm是合适的。工艺计算得到的相关参数不必更改。
筒体壁厚按GB151-1999，圆筒的最小厚度不得低于6mm。
3.1.3 结构形式
按标准GB151-1999,选择壳体型式可以选择代号为“E”的单壳程壳体，其结构型式如（图3-1）：
图 3-1 壳体型式
3. 2管箱材料
3.2.1 材料的选取
选取选管箱材料与筒体材料相同为Q345R，选用钢板标准为
GB713?2008，热轧钢板，?b=510MPa，?s=345MPa，在设计温度下
???t?170MPa，E\f?2.01?105MPa。
3.2.2结构尺寸
由于该换热器为单壳程、双管程，故选用B型封头管箱型。管箱所要确
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第三章 换热器的机械设计 定的尺寸主要是管箱长度。管箱直径是由壳程直径决定。管箱长度尺寸的确定是以保证流体分布均匀、流体合理以及强度因素来确定最小长度，而以制造安装方便来限制最大长度的。
因为右边管箱有接管，选取管箱总长为600mm；选取左边管箱总长为200mm。管箱壁厚按GB151-1999，管箱壁厚不得低于圆筒的最小厚度6mm。
3. 3 管箱法兰
3.3.1材料的选取
考虑焊接问题及经济性问题，选取法兰材料为Q345R，即用板材加工，选用标准为GB713-2008，?b=510MPa，?s=345MPa，在设计温度下
???t?170MPa，E\f?2.01?105MPa。根据操作情况，又考虑螺栓材料的硬度一
般要比螺母材料的硬度大一些以及经济性问题，螺栓材料选用35CrMoA钢，螺母材料选用30CrMoA钢，选用标准均为GB699，正火处理，工作适应温度为?20?C~350?C。
3.3.2 结构尺寸
根据换热器的设计压力仅为0.5MPa，工作介质对密封要求不高，选用甲型平焊法兰，采用凸面密封，选用标准为JB4701?2000。根据管箱公称直径选取管箱法兰参数如表3-1：
表3-1 管箱法兰参数
DN/mm D /mm D1 /mm D2/ mm b/ mm 600
715
680
637
32
d /mm 螺栓规格 螺栓数量 18
M16
24
3.3.3 结构型式
如(图3-2)所示：
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图3-2 管箱法兰
3. 4接管材料
3.4.1 材料的选取
接管材料选用20号钢的无缝钢管，选用标准为GB/T8163-1999，
?b?390MPa，?s?245MPa,????130MPa。
t3.4.2 结构尺寸
壳程接管：
由壳体中走混氢油，其密度为ρ=789 kg/m3，qm,s=25000kg/h，并由第二章求得的混氢油流速uo=0.14m/s。
qv,s?qm,s?4qv,s?0.0042m3/s
4?0.0042?0.195m
??0.14d??uo?考虑流阻影响接管直径应大于以上结果，再考虑原整取do=219（接管外径），壁厚参考GB8163标准选择为5mm。
管程接管：
同以上方法，由工艺计算取为?219?5。
接管高度参照HG20583，按设计压力PN≤4.0MPa,查壳程接管伸出长度l=180mm；管程接管伸出长度l=180mm。
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第三章 换热器的机械设计 3.4.3 结构型式
图 3-3 接管
图3-3 接管
3. 5 接管法兰
3.5.1 材料的选取
根据设计压力，选用带颈平焊钢制法兰（SO型），采用突面形式密封，材料选用20Ⅱ，选用标准为HG/T20592?2009。
3.5.2 结构尺寸
管箱接管公称直径为150mm所选管箱接管法兰参数如表3-2：
表3-2 管箱接管法兰参数
DN/ mm D/ mm K/ mm 150
265
225
L/ mm Th/ mm 18
M16
n/ mm 8
C/ mm 20
B1/ mm 161
筒体接管公称直径为150mm，所选筒体接管法兰参数如表3-3：
表3-3 筒体接管法兰参数
DN/ mm D/ mm K/ mm 150
265
225
L/ mm Th/ mm 18
M16
n/ mm 8
C/ mm 20
B1/ mm 161
3. 6 垫片
因换热器管程、壳程设计压力均为17MPa及法兰密封形式，且两侧介质均不属于腐蚀性介质，故选用非金属软垫片即可。综合考虑选择橡胶垫
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