徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）
接管法兰的公称直径DN= 100mm。
(2)根据介质特性，设计温度t=150℃和接管材料，选定接管法兰材料为20钢。
(3)根据管法兰的材质和t=150℃，按照设计压力不得高于对应工作温度下
无冲击工作压力的原则，根据《化工设备机械基础》查表10-29（D）最高无冲击工作压力得：管法兰的公称压力为2.5MPa。
(4)根据PN=2.5 MPa和DN=100mm查《化工设备》表4-6确定法兰类型为带颈平焊突面密封面；查表4-14确定垫片为石棉橡胶板垫片，由表4-15和表4-16，螺栓为A2-50、螺母为I型六角螺母。
(5)PN=1.0 MPa和DN=120mm,查标准HG20593-1997,确定法兰的结构尺寸。管法兰标记：HG20593-1997 法兰 PL120-1.0 RF 20
2、壳程接管法兰的选择与计算：?125×4.5接管法兰
(1)根据管法兰的公称直径就是与管法兰相连接的接管公称尺寸确定?125×4.5接管法兰的公称直径DN=120mm。
(2)根据介质特性，设计温度t=70℃和接管材料，选定接管法兰材料为20钢。
(3)根据管法兰的材质和t=70℃，按照设计压力不得高于对应工作温度下无冲击工作压力的原则，根据《化工设备机械基础》查表10-29（C）最高无冲击工作压力得：管法兰的公称压力为1.0MPa。
(4)根据PN=1.0MPa和DN=120mm查《化工设备》表4-6确定法兰类型为板式平焊突面密封面；查表4-14确定垫片为石棉橡胶板垫片，由表4-15和表4-16，螺栓为A2-50、螺母为I型六角螺母。
(5)PN=1.0 MPa和DN=120mm,查标准HG20593-1997,确定法兰的结构尺寸。管法兰标记：HG20593-1997 法兰 PL120-1.0 RF 20 3.1.11 管箱的选择与计算
1、管箱接管位置的最小尺寸：
D100L2?h?hf?C??70?32?152mm （C≥4S,S为壳体壁厚）
22图3-6 管程接管位置
2、壳程接管位置的最小尺寸： d100L1?h?hf?C??50?32?132mm （C≥4S,S为壳体壁厚）
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图3-7 壳程接管位置
3、根据管程接管到管板的位置最小尺寸为152mm,可确定管箱的长度450mm。 3.1.12 拉杆和定距管的选用
拉杆的结构形式有两种，换热管大于或等于19mm的管束，采用图3-5（a）所示的拉杆定距杆结构，换热器外径小于等于14mm的管束，采用图3-5（b）所示的点焊结构，当管板较薄时，也可采用其他的结构形式。
图3-5（a） 拉杆定距管结构
图3-5(b) 电焊结构
折流杆换热器结构较紧凑，折流外圈，内径差值小，在选用GB 151-1999 《管壳式换热器》所给定的拉杆总截面积的前提下，改变拉杆直径和数量，通常的做法是采用较多的拉杆数量和较小的直径，但直径不得小于10mm，数量不得小于4根。
根据《化工设备机械设计基础》查表16-17得：拉杆的数量为6根。
拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，对大直径的换热器，在布管区或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3各支承点。
根据折流板的间距为600mm,壳体长度为8.578m,从而可初步确定折流板的块数为14个，可计算处拉杆长度为7800mm。
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拉杆的连接尺寸按图3-9和表3-8确定，拉杆长度按需要而定。
图3-9 拉杆连接尺寸结构 表3-8 拉杆的连接尺寸 拉杆直径d 拉杆螺纹公称直径dn 16 16 La 20 Lb ≥60 b 2.0 3.2 换热器各部件的连接方式
3.2.1 管板与壳体的连接
壳体与管板的连接采用焊接形式，随壳体直径、承受的压力及流体的物性变化，所选用的焊接方法也有所不同。延长部分兼作法兰连接时，由于壳体壁厚?n?8mm＜12mm，壳程设计压力P=0.77MPa＜1 MPa且壳程介质为非易燃、非易爆、非挥发性、无毒性，其连接形式如3-7图所示：
图3-10 管板与壳体的连接
3.2.2 管子与管板的连接
管子与管板的连接，在工程生产中主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合等几种形式。强度焊接目前是换热管与管板连接应用较为广泛的一种形式。焊接结构强度高，抗拉脱力强，当焊接部分由泄露时，可补焊，如需要更换换热管，可采用专用刀具拆卸，比胀接方便。其一般焊接结构如3-8图所示：
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图3-11 强度焊结构形式和尺寸
表3-9 换热管外伸长度
换热器规格（外径d×壁厚?） 换热管最小伸长度/l1 最小坡口深度/l3 25×2.5 1.5 2 3.2.3 管板与容器法兰的连接
固定管板式换热器的管板兼作法兰，与管箱法兰连接型式比较简单，除了满足工艺上的要求，选择一定密封面型式，按压力、温度来选用法兰的结构型式。其连接结构简图如3-9所示：
图3-12 管板夹持结构
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总 结
换热设备是实现物料之间热量传递的节能设备，也是回收余热、废热，特
别是低位热能的有效装置。换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器（heat exchanger）。在化工生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。本文主要研究的是固定管板式换热器，它是换热设备的一类。通过对换热器的发展、分类、材料和运用等相关理论进行阐述，进而对换热器进行热工设计，结构设计以及强度设计。固定管板式换热器的设计，让我对换热器的设计流程和作用有了更深刻了解。无论换热设备的设计计算或是校核计算，一般均应考虑下。
（1）首先必须满足工艺要求。
（2）换热设备中换热介质参数（流速、允许压降、温度等）的合理选取。在换热设备中，介质流速高，传热系数大，在热负荷一定的情况下，可使传热面积减小，设备结构紧凑，不仅节省投资，而且有利于减缓或抑制污垢的形成，但同时，介质流速高，压降增大，而且介质对传热面积的冲蚀加剧，并容易产生流体诱导振动破坏等。因此介质速度的选取应考虑压降的合理性，尽可能在允许压降范围内，提高流速，以加大传热系数。
（3）合理安排流程，以便获得较大的传热系数，并使热、冷流体的流向尽可能接近逆流。
（4）换热设备结构参数的合理选择主要包括结构形式、尺寸和材质等方面。
（5）设计计算时，应注意定性尺寸的计算。在弩塞尔特数、雷诺数等的定义式中均有定性尺寸，通常是选取对流体运动或传热发生主导影响的尺寸作为定性尺寸。
（6）在达到所需工艺要求的前提下，应使设备费、操作费和维护费之和最低。
（7）考虑采用各种强化传热措施。
由传热基本方程Ｑ＝ＫＡ△t可见，增大总传热系数、传热面积和有效平均温差均可提高传热效率，强化传热。增大传热面积，不是单纯的增大换热设备的尺寸，而要增大单位体积内的传热面积，是设备紧凑、结构合理，如采用小直径管子，翅片管等。
根据以上结论，通过分析固定管板式换热器各部分性能影响，合理选择设计固定管板式换热器的结构参数，以获得具有较高抗拉强度、耐腐蚀性、耐介质性等综合性能良好的换热器设备，从而使其能更好的应用到石化、化工行业中。
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