蜡油换热器设计_过程装备与控制工程毕设论文.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 23 1 前言 1.1 课题意义 换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计，在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明，虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍占主导地位约64%[1]。 1.2 管壳式换热器 基本类型：固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式。 U形管式换热器 图1-2 U形管换热器 U形管式换热器的典型结构如图。这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。 由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利。当管子泄露损坏时，只有管束外围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而坏一根U形管相当于坏两根管，报废率较高。 U形管式换热器结构比较简单、价格便宜，承压能力强，适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料[2]。 2 蜡油换热器设计 2.1 蜡油换热器设计条件 表一 设备设计主要技术指标 壳体管程换热管排列转角正方形设计压力MPa4.04.0换热面积m2260设计温度℃295355换热管直径mmΦ25工作压力MPa1.31.6换热管间mm32工作温度℃227355折流板间距mm300介质名称原料油蜡油换热管长度m6介质性质易燃易燃管程数14主要材质16MnR16MnR表二 管口表 符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度N1PN6.3DN250WNMFM蜡油出口见图N2PN6.3DN250WNMFM蜡油出口见图N3PN6.3DN250WNMFM原油进口200N4PN6.3DN250WNMFM原油进口200N5PN6.3DN50WNMFM放空口150N6PN6.3DN65WNMFM排污口1502.2 布管 按要求换热管的直径为25mm，间距为32mm，管长为6m，换热面积为260m2，换热管排列方式为转角正方形。如图2-1、图2-2 。 图2-1 换热管排列方式 图2-2 布管图 换热管的数目为600根，计算得换热面积为282.6 m2，符合要求。同时均匀的布置了8根拉杆。 2.3 管箱选择 由设计任务书选择封头管箱，Ⅳ管程，如图2-3。 图2-3 封头管箱 2.4 设备法兰选择 换热器设计压力4MP，温度壳程295oC、管程355oC，法兰选择长颈对焊法兰[2]。 图2-4 设备法兰 由筒体公称直径1000mm和PN=4.0MP，选得法兰的参数： D=1215mm， D1=1155mm，D2=1110mm，D3=1100mm，D4=1097mm，δ=100mm，H=175mm，:12,螺纹Th:M33×2,法兰厚度C:46mm,法兰颈A:316mm,B:316mm,S:13.5mm,H1:18mm,R:10mm,法兰高度H:125mm,法兰理论重量:48.9Kg. N5:由DN50，法兰形式WN，密封面形式MFM；选择φ57×3.5的钢管。法兰为带颈对焊法兰，凹凸面密封。法兰外径D:180mm，螺栓孔中心圆直径K:135mm,螺栓孔直径L:22mm,螺栓孔数量n:4,螺纹Th:M20,法兰厚度C:26mm,法兰颈A:82mm,B:82mm,S:5mm,H1:10mm,R:5mm,法兰高度H:62mm,法兰理论重量:4.86Kg N6：由DN65，密封面形式MFM；选择φ76×4的钢管。法兰为带颈对焊法兰，凹凸面密封。法兰外径D:205mm，螺栓孔中心圆直径K:160mm,螺栓孔直径L:22mm,螺栓孔数量n:8,螺纹Th:M20,法兰厚度C:26mm,法兰颈A:98mm,B:98mm,S:6mm，H1:16mm,R:6mm,法兰高度H：68mm,法兰理论重量:5.92Kg[5] 2.6 支座选择 2.6.1 支座类型 由换热器的尺寸及重量，选择重型、120°包角的支座[6]。 图2-7 鞍式支座 2.6.2 参数 允许载荷Q：305 kn，鞍座高度h：200 mm，底板l1：760 mm，b1：1