4万吨/年甲烷氯化物工程项目中固定双管板换热器设计
目 录
中文摘要 .....................................................................................................I 英文摘要 ....................................................................................................II 绪论 ............................................................................................................ 1 1 工艺设计 ................................................................................................ 2 1.1 氯甲烷的生产工艺 ........................................................................ 2 1.2 设计任务和设计条件 ................................................................... 3 1.3 确定设计方案 ................................................................................ 3
1.3.1 被加热物料成分 ...................................................................... 3 1.3.2 选择换热器类型 ...................................................................... 4 1.3.3 流程安排 ................................................................................. 4 1.3.4 物性参数的确定 ...................................................................... 4
1.4 估算传热面积 ................................................................................ 5
1.4.1 热负荷的计算 .......................................................................... 5 1.4.2 蒸汽用量 ................................................................................. 5 1.4.3 平均温度差（逆流） ............................................................... 5 1.4.4 估算传热面积 .......................................................................... 5
1.5 工艺结构尺寸 ................................................................................ 5
4万吨/年甲烷氯化物工程项目中固定双管板换热器设计
1.5.1 管径和管内流速 ...................................................................... 5 1.5.2 管程数和传热管数 ................................................................... 6 1.5.3 传热管排列 ............................................................................. 6 1.5.4 壳体直径 ................................................................................. 6 1.5.5 接管 ....................................................................................... 7
1.6 换热器工艺结构校核 .................................................................... 7
1.6.1 核算总传热系数 ...................................................................... 7 1.6.2 壁温核算 ................................................................................. 9 1.6.3 换热器内流体的流动阻力计算 .................................................. 9
2 双管板换热器的机械设计 .................................................................. 11 2.1 换热器的机械结构设计 ............................................................... 11
2.1.1 壳程筒体厚度设计 ................................................................. 12 2.1.2 管箱与封头厚度设计 ............................................................. 12 2.1.3 管箱法兰与垫片 .................................................................... 13 2.1.4 聚液壳 .................................................................................. 14 2.1.5 支持板 .................................................................................. 14 2.1.6 拉杆 ..................................................................................... 15 2.1.7 防冲板 .................................................................................. 15 2.1.8 接管 ..................................................................................... 16 2.1.9 膨胀节 .................................................................................. 17
3 强度校核 .............................................................................................. 17 3.1 接管开孔补强计算 ..................................................................... 17
3.1.1 壳程进出、口接管补强 .......................................................... 17
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3.1.2 管程进口补强 ........................................................................ 18
3.2 法兰强度计算 ............................................................................. 19
3.2.1 法兰垫片参数 ........................................................................ 19 3.2.2 垫片预紧力 ........................................................................... 19 3.2.3 法兰螺栓参数 ........................................................................ 19 3.2.4 法兰强度校核 ........................................................................ 21
3.3 水压试验校核 .............................................................................. 22 4 管板设计 .............................................................................................. 22 4.1 外管板设计 .................................................................................. 23
4.1.1 初始数据计算 ........................................................................ 23 4.1.2 危险组合工况的计算和校核 ................................................... 28 4.1.3 管板厚度的确定 .................................................................... 40
4.2内管板设计 .................................................................................... 40 4.3 双管板间隙的确定 ...................................................................... 41 5 保温层的设计 ..................................................................................... 42 6 鞍座设计 .............................................................................................. 43 6.1 鞍座工作载荷的确定 .................................................................. 43 6.2 鞍座选型 ...................................................................................... 43 6.3 鞍座校核 ...................................................................................... 44
6.3.1 载荷分析 ............................................................................... 44
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6.3.2 弯矩 ..................................................................................... 45 6.3.3 圆筒应力计算及校核 ............................................................. 47
7 制造要点 .............................................................................................. 50 7.1 壳体............................................................................................. 50 7.2 管板及折流板 .............................................................................. 50 7.3 双管板预装 ................................................................................. 51 7.4 管束组装 ...................................................................................... 51 7.5 壳程管板与换热管的连接 .......................................................... 52 7.6 管程管板与换热管连接 .............................................................. 53 7.7 压力试验 ...................................................................................... 53 7.8 水压试验和气密性试验 .............................................................. 53 结 束 语 .............................................................................................. 55 致 谢 ...................................................................................................... 56 参考文献 .................................................................................................. 57
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四万吨/年甲烷氯化物工程项目中固定双管板换热器设计
摘 要
本次设计的题目为固定双管板换热器，该设计利用选择的甲烷氯化物项目工程工艺条件，对双管板换热器进行了工艺设计，并在查找、分析相关文献资料的基础上，根据GB151、GB150以及其它相关专业标准，从工艺、结构、材料等方面对双管板换热器进行了工艺及机械设计，通过校核，设计的双管板换热器可以满足工艺要求和机械强度要求，根据设计的固定双管板换热器的尺寸绘制了装配图及相关部件图。
关键词 双管板；设计；校核
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