目 錄
摘 要 I
Abstract I
1緒論 2
1.1概述 2
1.1.1換熱器的類型 2
1.1.2換熱器 2
1.2設計的目的與意義 3
1.3煉廠322℃工藝氣余熱換熱器的發展史 4
1.4煉廠322℃工藝氣余熱換熱器的國內外概況 5
1.5殼層強化傳熱 5
1.6管層強化傳熱 5
1.7提高煉廠322℃工藝氣余熱換熱器傳熱能力的措施 6
1.8 設計思路、方法 7
1.8.1換熱器管形的設計 7
1.8.2 換熱器管徑的設計 7
1.8.3換熱管排列方式的設計 7
1.8.4 管、殼程分程設計 8
1.8.5折流板的結構設計 8
1.8.6管、殼程進、出口的設計 8
1.8.7設計要求 8
1.9 選材方法 9
1.9.1 煉廠322℃工藝氣余熱換熱器的選型 9
1.9.2 流徑的選擇 12
1.9.3 流速的選擇 13
1.9.4材質的選擇 13
1.9.5 管程結構 14
2殼體直徑的確定與殼體壁厚的計算 15
2.1 管徑 15
2.2 管子數n 16
2.3 管子排列方式，管間距的確定 16
2.4換熱器殼體直徑的確定 16
2.5 換熱器殼體壁厚計算及校核 16
3換熱器封頭的選擇及校核 18
4容器法蘭的選擇 19
5管板 20
5.1管板結構尺寸 20
5.2管板與殼體的連接 21
5.3管板厚度 21
6管子拉脫力的計算 22
7計算是否安裝膨脹節 24
8折流板設計 26
9開孔補強 31
10 支座 33
10.1裙座設計 33
10.2基礎環設計 35
10.3地腳栓的設計 37
參考文獻 39
致 謝 40

1.8 設計思路、方法
1.8.1換熱器管形的設計
管子外形有光管、螺紋管。相同條件下, 采用螺紋管管束比光管管束能增加換熱面積2 倍左右。同時, 由于螺紋管的螺紋結構能有效破壞流體邊界層, 有效提高了換熱器的傳熱能力。當殼程介質易結垢時, 由于外螺紋管束沿軸向的脹縮作用使換熱管外壁的硬垢脫落, 具有良好的自潔作用, 能夠有效防止管束外壁的結垢, 減小換熱器殼程熱阻, 提高換熱器的傳熱能力。
1.8.2 換熱器管徑的設計
由于小直徑換熱管具有單位體積傳熱面積大, 換熱器結構緊湊, 金屬耗量少, 傳熱系數高的特點, 在換熱器結構設計中, 對于管程介質清潔、不易結垢的介質, 采用小管徑管束能有效增加換熱面積。相同條件下, 采用Φ19mm 管束比采用Φ25mm 管束能提高傳熱面積30%～40% , 節約金屬20% 以上。
1.8.3換熱管排列方式的設計
管子的排列方式有等邊三角形、正方形和同心圓排列等, 對于殼程介質不易結垢或可用化學方法清洗污垢的介質, 采用三角形排列可使換熱器的外徑減小15% ; 對于需要機械清洗的管束, 管子排列應采用正方形; 對于小于300mm 的換熱器, 為使管束排列緊湊, 可采用同心圓排列。
1.8.4 管、殼程分程設計
管程分程設計。當需要的傳熱面積很大,換熱管長度太長( 對臥式換熱器管長比殼徑比超過6～10, 立式換熱器超過4～6 時) , 采用單管程換熱器使管程流速很低時, 可采用管程分程的辦法來提高管程換熱介質的流速。因為決定管程介質的流態的雷諾數Rei 與管程介質流速成正比,為提高換熱器管程換熱系數hi, 可采用管程分程的辦法提高管程換熱系數。
殼程分程設計。為了提高換熱器傳熱能力, 且不使換熱管太長, 殼程利用橫向折流板或縱向折流板分程。殼程分程可增加對殼程換熱介質的擾動, 使殼程換熱介質流速增加, 流程加大,換熱介質橫向沖刷擾動加大, 提高換熱器傳熱能力。
1.8.5折流板的結構設計
折流板的結構設計包括型式的確定, 形狀的設計, 缺口高度設計和折流板間距設計。換熱器殼程折流板可分為橫向折流板和縱向折流板, 由于殼程加裝縱向折流板在制造工藝上較困難, 而且造成殼程壓降增加, 因此一般采用殼程加裝橫向折流板。殼程加裝橫向折流板后, 殼程換熱介質雷諾數Re0≥100 時, 殼程介質即達湍流, 能有效提高換熱器的傳熱能力, 橫向折流板常采用弓形和盤- 環形, 弓形折流板加工、制造和組裝較方便, 使用最普遍, 盤- 環形折流板主要用于小型換熱器中。在換熱器結構設計中, 合理設計折流板間距是保證殼程換熱介質的壓力降滿足設計要求的關鍵。
1.8.6管、殼程進、出口的設計
管程進、出口管的設計。管程進、出口管徑在考慮管程壓降允許的條件下, 通過計算確定管徑, 其計算公式為ρω2<3 300( ρ 為管程介質密度, kg/m3; ω 為管程介質進、出口流速, m/s) 。為保證管程流體的均勻分布, 充分發揮換熱管的換熱性能, 管程進、出口應設置在換熱器管程的底部和頂部。
對換熱器的使用壽命影響較大, 特別是殼程換熱介質流速較高或介質中含有固體顆粒。為保證換熱器的使用性能, 可在殼程入口加裝防沖板, 對介質沖刷起到緩沖的作用, 保護管束不受沖擊; 為避免殼程入口流速過高, 殼程介質流速有一定的限制: ρω2<2 200。
1.8.7設計要求
換熱器形式：管殼式換熱器。
管程：工藝氣。入口溫度322 ，出口溫度205
殼程: 除氧水。入口溫度177 ，出口過熱水蒸氣184
工作壓力：工藝氣2.39Mpa，除氧水3.34Mpa
除氧水流量5.48t/h
工藝氣體積流量67920Nm3/h（38000 Nm3/h工藝干氣與29920 Nm3/h水蒸氣）
換熱器允許壓降0.1Mpa

總結

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