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图1-1 标准椭圆形封头结构
3.1.3 压力试验及其强度校核
根据公式确定水压试验压力：
PT?1.25P??1.25?1.65?1?2.065MP t???再根据公式校核壳体强度：
(P?PL)(Di??e) ?T?T?0.9?s(?0.2)
2?e钢板在试验压力下的屈服极限?s?345MPa
可计算出：
P(D??e)2.056??1000??8?2???T?Ti??148.5MPa
2?e2??8?2?0.9?s??0.2??0.9?0.85?345?236.925MPa
由于?T?0.9?S,所以液压试验时壳体强度满足要求。 3.1.4 换热器压力容器法兰的选择与计算
(1)由壳体的设计压力P=1.65MPa,按照设计压力?公称压力的原则, 就进确定法兰公称压力为1.7MP,为保证安全，所以就进提高一个公称压力等级，暂定法兰公称压力为2.5MPa。
(2)根据容器法兰公称直径等于其相连的壳体内径，可得法兰的公称直径DN=1000mm,同时由设计温度t=1500C和以上的初定的公称压 PN=2.5MPa,根据《化工设备》查4-1表确定选取长颈对焊法兰。
(3)根据介质特性及壳体材料确定法兰材料为Q345R，并根据t=1500C和PN=2.5MP,根据《过程装备成套技术设计指南》表2-8，查得其最大允许工作压力为2.5MP。
(4)由于2.5MP>1.65MP即法兰最大允许工作压力大于设计压力，所以选择公称直径DN=1000mm，公称压力PN=2.5MP,材料为Q345R的长颈对焊法兰。
(5)由于工作介质有毒，所以选择凹凸密封面，根据《化工设备》 4-9表确定垫片为石棉橡胶板，螺柱材料为40MnB,螺柱材料为45号钢。如图2-2所示：
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图3-2 容器法兰（图面形式）
(6)压力容器法兰标记为：法兰-FM1000-2.5 JB/T 4703-2000
3.1.5 选择换热器支座并核算承载能力
卧式换热器选用鞍式支座（JB/T4712-1992）按照壳体公称直径DN=1000选用A型（轻型）带加强垫板的鞍座一对（其中F型和S型各一个），支座高度H=200mm，标记为：
JB/T4712-1992鞍座A1000-F JB/T4712-1992鞍座A1000-S
壳体总重包括筒体内的料重、水压试验的水重、筒体、封头、换热管重量和附件的重量。
根据《化工设备概论课程设计指导书》查附录1,可查得：公称直径的DN=1000mm的筒体每立方米的容积VT=0.785m3；查附录2，可查得：公称直径为1000mm的椭圆形封头的容积Vf=0.163 m3。
由上换热器的容积为：V=VT+Vf=0.785×8.578+0.163×2=6.9985 m3 水压试验是筒体内的水重W1=1000㎏
查附录1，可查得：公称直径DN=1000mm,壁厚?n=8mm的筒体每立方长的重量为199㎏；查附录3,可查得：封头的重量为74.1㎏。可算出壳体重量为：W2=199×8.5+74.1×2=1839.7㎏
由附表10，可查得：人孔的重量为210㎏，估计其他附件的重量为800㎏，故总计附件的重量为W3=1010㎏。
换热器的总重量W总=WI+W2+W3=1000+1839.7+1010=3909.7㎏,其总重Q为390.97KN。
根据《化工设备机械基础》由表13-4，可查得：鞍座的允许载荷?Q?=307KN>Q/2,所以鞍座的承载能力足够。
综上所诉所选择的鞍座的标记为：
JB/T 4712-1992,鞍座 BV1000-F,h=200mm,?4=6mm
表3-3 鞍座结构尺寸 公允螺鞍腹鞍底板 筋板 垫板 称许栓座板 座直载间质高l b1 ?1?2l3 b2 b3 ?3b4 ?4e 距 量径 荷度1l2 /KDN Q/K h N g 100307 20761718 1714188 278 56057 0 0 0 0 2 0 0 0 0 5 0 12
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图3-3 鞍式支座主视结构
3.1.6 管板的选择与尺寸计算
换热器管板的计算十分复杂，一般均采用计算机计算。为了计算方便，也可由工具书查得选用管板尺寸。由壳程工作压力为0.7,可算管程的设计压力Ps=1.1Pw=1.65MPa(取管板的公称压力为2.5MPa)的碳钢管板。
根据《固定管板式换热器的结构设计》表1-6-9，可查得：在公称直径DN=1000mm,壳程公称压力Ps=1.0MPa=Pt下的管板尺寸如下表所示：
表3-4 管板尺寸 Ps Pt 规数备DN D D1 D2 D3 D4 D5 d2 bf b MPa MPa 格 量 注 2.5 2.5 1000 1195 1140 1098 1000 1085 1000 30 M27 36 56 70 图3-4 固定管板结构简图
3.1.7 膨胀节的选用与计算
固定管板式换热器在换热过程中，管束与壳体有一定的温差存在，而管板、管束与壳体是刚性连接在一起，当温差达到某一个温度直时，由于过大的温差应力往往会引起壳体的破坏和管束的弯曲，需设置补偿装置，如膨胀节。膨胀节是安装在固定管板式换热器上的挠性构件，对管束与壳体间的变形差进行补偿，以此来消除壳体与管束间因温差而引起的温差应力。
膨胀节的型式较多，通常有波形膨胀节、平板膨胀节、?形膨胀节等。而在生产实践中，应用最多的，最普遍的是波形膨胀节。
由于管束与壳体温差大于50℃，产生的温差应力过大应设置膨胀节，消除
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温差应力。
表3-7 ZX形波形膨胀节尺寸 层数m 1 公称直波根外径径D0/mm DN/mm 1000 DN+2mS=1009 单层厚度S/mm 4.5 圆波弧高半h/m径m R/mm 60 14.25 公称压力PN=2.5Mpa 单波最大位移单波轴向刚单波重量G/Kg 量e1/mm 度K1 /(N/mm) 2.1 75998.6 12.5 直边长膨胀节长度平均截面积材料 度L/mm A/cm2 L4/mm D0?h2)=00Gr19Nin(4R+2mS)+0.785(30 104L4=73 14Mo2 8970.7
图3-5 波形膨胀节结构图
3.1.8 折流板的设计与计算
折流板设计为弓形，h=3/4×1000=750mm,折流板间距取400mm;根据《化工设备机械设计基础》表7-6查得：折流板最小厚度为6mm;由表7-8查得：折流板外径为995.5mm,折流板开口直径根据《钢制换热器设计规定》可查得25.8mm,最大正偏差为0.4mm,负偏差为0，材料为Q235A,如图3-5所示：
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图3-5 折流板
根据《化工设备机械设计基础》查表16-15得：折流板的最小厚度为8mm 3.1.9 接管的选择与计算
(1)管程接管的选择与计算：根据其设计压力为1.65MPa,材料为20
号钢，设计温度为150℃下的许用应力为130 MPa，
可计算得：
p1.65?1000??12.6 Sch.x?1000????130根据《过程装备成套技术设计指南》表9-8应选用Shc.20系列的管子由于接管内流速<3m/s，可选用公称直径DN100,壁厚为4mm的管子。
根据《固定管板式换热器的结构设计》表1-6-6查得管子的外伸长度为150mm
(2)壳程接管的选择与计算：根据其设计压力为0.77 MPa，材料为20号钢,
设计温度为70℃下的许用应力为130 MPa，则可计算得：
p0.77?1000??5.9 Sch.x?1000????130 根据《过程装备成套技术设计指南》表9-8应选用Shc.10系列的管子，由于接管内流速<3m/s，可选用公称直径DN125,壁厚为4.5mm的管子。
根据《固定管板式换热器的结构设计》表1-6-6查得管子的外伸长度为200mm。
3.1.10 接管法兰的选择与计算
1、管程接管法兰的选择与计算：?100×4接管法兰
(1)根据管法兰的公称直径就是与管法兰相连的接管公称尺寸确定?100×4
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