4万吨/年甲烷氯化物工程项目中固定双管板换热器设计
l?u2?P1??idi22.52.174?252?15.102?10? （1-26）
0.0212?879.42Pa?32.174?252?Pr???3??2038Pa（?取3） （1-27）
22?u2故?Pi??879.42?2038??1.4?4376Pa 1.6.3.2 壳程流体阻力
?po?0.2753?0.25?0.0253MPa?25.3KPa
一般来说，液体流经换热器的压力降为10～100KPa,气体的为1～10KPa,故压降满足要求。
综上所述，将换热器的主要结构尺寸和计算结果汇总如下：
表1. 换热器主要结构尺寸和计算结果 参数 流速/(kg/h) 进/出温度/℃ 压力/Pa 物性 定性温度/℃ 密度/(kg/m3) 定压比热容/(KJ/(kg?K)) 管程 5859.4 67/85 0.25 76 2.174 4.16 壳程 179.1 138/138 0.74 138 1.842 粘度/(Pa?s) 热导率/?W/(m?K)? 设备结构参形式 壳体内经/mm 管径/mm 管长/mm 管数目/根 1.39?10?5 15.102?10?3 台数 壳程数 管心距/mm 管子排列 支持板数/个 1 1 32 ? 固定双管板 400 ?25?2 2500 88 4 10
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数 传热面积/m2 11.37 支持板间距/mm 300 管程数/根 流速/(m/s) 表面传热系数/(W/(m2?℃)) 污垢热阻/(m2?K/W) 阻力/KPa 热流量/(kg/h) 传热温差/℃ 传热系数 裕度 1 25 243 材质 2500 0.8598?10?4 0.8598?10?4 0.0044 108.3 61.65 182 17.58 0.253 2 双管板换热器的机械设计
2.1 换热器的机械结构设计
换热器的设计条件如下表所示：
表2
工作压力/(MPa) 设计压力/(MPa) 工作温度/℃ 设计温度/℃
筒体和管箱都采用Q345R,设计温度下的许用应力????183MPa
t管程 0.74 1.0 76 200 壳程 0.25 0.5 138 200 11
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2.1.1 壳程筒体厚度设计
壳程计算压力 pc?0.5MPa
取焊接接头系数??0.9，则筒体计算厚度为
??pcDi2?????pct?0.5?4?0.28mm （2-1）
2?183?0.9?0.25对于低碳钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3mm 取厚度负偏差C1=0.3mm，腐蚀裕量C2=2mm，则
??C1?C2?3?0.3?2?5.3mm
圆整得?n?6mm
有效厚度?e???C1?C2?6?2?0.3?3.7mm （2-2）
2.1.2 管箱与封头厚度设计
设计温度85℃，设计压力1.0MPa，选用Q345钢板，材料许用应力
???t?185MPa，屈服强度?s?345MPa，取焊缝系数??0.9，腐蚀裕度
C2?2mm，采用标准椭圆形封头，即K=1 则封头计算厚度为
??KPcDi0.9?1.0?400??0.72mm （2-3） t2?????0.5Pc2?185?0.9?0.5?0.74设计厚度?d?3?2?5mm
名义厚度?n??d?C1?圆整=5+0.3+圆整=6mm
有效厚度?e??n?C1?C2?6?0.3?2?3.7mm （2-4） 管箱壁厚与封头壁厚相同，取?n?6mm
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查封头标准知公称直径为400mm厚度6mm的椭圆形标准封头的尺寸为： 曲面高度 h1?100mm，直边高度h2?25mm
2.1.3 管箱法兰与垫片
选用甲型平焊法兰，结构如图2示：
图2 法兰结构
根据JB4701-2000甲型平焊法兰PN=1.0MPa，DN=400mm法兰尺寸为：
表4.法兰主要尺寸
D/mm 515
M16螺栓 数量20 材料16Mn锻件 采用非金属垫片，结构如图3所示
D1/mm 480 D3/mm 440 ?/mm 30 d/mm 18
图3 垫片结构
根据JB4704-2000知PN=1.0MPa，DN=400mm的垫片尺寸为 D=439mm d=403mm
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2.1.4 聚液壳
聚液壳筒体材料同样选用Q345R，为防止管程或壳程流体泄露，取壳内压力等于壳程工作压力，根据壳程筒体厚度计算知，可取聚液壳筒体名义厚度
?n?6mm，聚液壳内充入惰性气体（氦气），壳体上有进、排气管和排液管。
进、排气管选用?30?2mm无缝钢管，排液管选用?25?2mm无缝钢管，接管方位见装配图。
2.1.5 支持板
采用弓形支持板，取支持板圆缺高度为壳体内径的20％，则切口高度h=0.2×400=80mm，取支持板间距300mm，支持板数NB=4(块)
图4 支持板形式
弓形缺口位置为水平切口如图4所示，折流板名义外直径为DN-3.5=400-3.5=396.5mm
查文献[3]表4-3知折流板厚度为4mm
查文献[3]表4-4知折流板管孔直径为d=25.8mm，允许公差为+0.4
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