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1、毕业设计 4卧式蒸馏冷凝器 4 square meters of horizontal distillation condenser 摘要 换热设备是石油、化工生产中普遍应用的典型工艺设备，也是应用最为 广泛的单元操作设备之一。在其他领域，如动力、核能、食品、交通等工业部 门换热设备也有广泛的应用。随着石油、化工装置大型化，换热设备正朝着强 化传热、高效紧凑、降低热阻以及防止流体诱导振动等方向发展。化工设备种 类繁多，而且新型结构也不断出现。其正确的设置，性能的改善关系各部门有 关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重 要的影响。换热器的型式繁多，不同的使用场合使用
2、目的不同。其中常用结构 为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各 工业部门应用最为广泛。 卧式蒸馏冷凝器是固定管板式换热器的一种， 固定管板式换热器管束连 接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力， 造价低，管程清洗方便，管子损坏时易堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁 温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力，这种换 热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不 大或温差较大但壳程压力不高的场合。 关键词：卧式蒸馏冷凝器 管壳式换热器 压力容器 Abstract Horizontal disti
3、llation condenser is a kind of fixed tube plate heat exchanger,Heat exchanger is a typical process equipment widely used in petroleum, chemical production, is one of the most widely used unit operation equipment. In other areas, such as power, nuclear energy, food, transportation and other industria
4、l sectors of heat transfer equipment has a wide application. As the oil, chemical device, heat transfer equipment is toward enhanced heat transfer, high efficiency, reducing the thermal resistance and prevent the flow induced vibration direction. Chemical equipment of various kinds, and the new stru
5、cture also appear continuously. The correct setting, performance improved relations departments about the rationality of the process, economy and energy efficiency and conservation, has an important impact on the national economy. Heat exchanger type is various, the use of different occasions using
6、different purposes. The common structure of shell and tube type, because of its simple structure, low cost, wide material selection, convenient cleaning, strong adaptability, application in the industrial sector is the most widely used. Fixed tube plate heat exchanger tube connect in the plate, tube
7、 plate and shell welding. Its advantages are simple, compact, the structure can withstand high pressure, low cost, convenient cleaning tube, pipe damage is easy to block the pipe or replacement; disadvantage is the linear expansion coefficient when the tube bundle and shell wall temperature or mater
8、ials is larger, the larger thermal stress of shell and tube heat exchanger will, the the shell side cleaning device is suitable for the medium and not easy to scale, and cleaning of tube side and shell side, temperature difference or temperature difference but the shell pressure is not high. Keyword
9、s: shell and tube type heat exchanger pressure vessel horizontal distillation condenser 第一章 绪论 化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础， 是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分。然而在化工 设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高 的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成， 通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重 要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国 TSG
10、TR0004- 2009固定式压力容器安全技术监察规程 、GB150 2011压力容器 、 GB1511999管壳式换热器等。在其中能根据不通的操作环境选出不同的 材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等。 换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的 设备。在工业生产过程中，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热 量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以 满足生产过程的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热 能的有效装置。在换热设备中，应用最广范的是管壳式换热器。这种换热器具 有选材广泛、适应性强、处理能力大、能承受高温高压、
11、维修方便等特点，因 此，被广泛使用。如制氢裂解装置中，虽然工作条件较为苛刻，温度高达 427455，压力高达 24.5MPa，工作介质中含有 90%的氢，其换热亦大多采 用管壳式换热器，管壳式换热器占整个投资的 50%70%。在烯氢生产装置中， 通常以热裂解法来制取，裂解的温度很高，可达 800900，工艺上要求裂化 气进行冷却，然后进行深冷分离，其中所用的高温高压气体冷却器，大都采用 管壳式的结构。 这次设计中的主要内容为换热器的工艺计算、换热器的结构与强度设计。 其中，工艺计算主要是确定换热器的换热面积、换热器的选型、压降计算、壁 温计算等；而结构与强度设计则主要包括：管板厚度计算、换热管
12、的分布、折 流板的选型、开孔补强计算以及各种零部件的材料选择等。在设计过程中，我 尽量采用较新的国家标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本， 以提高经济效益为主，力争使产品符合生产实际需要，适合市场激烈的竞争。 同时为了使本次设计能够进行顺利，我在设计前参阅了许多有关书籍和英文文 献，并做了一定的摘要。 1.1 设计目的 为满足徐州工业职业技术学院化工学院化工实训教学要求，现设计一 套中式反应装置。此反应装置以生产苯基苯酚甲醛树脂为最终产物。其工艺分 为两个部分，第一部分为邻苯基苯酚和甲醛进行催化缩合成树脂。第二部分为 蒸馏脱水及溶剂制的产品。而本部分设计的是卧式蒸馏冷凝器，是此中式
13、反应 装置中的一部分，可以提高产品的生产效率，具有实际价值！ 1.2 什么是管壳式换热器 管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在 壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作 可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用， 是目前应用最广的类型。 管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组 成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷 热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程 流体。为提高管外流体的传热分系数，通
14、常在壳体内安装若干挡板。挡板可提 高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。 换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外 流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢 的流体。 流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。图示 为最简单的单壳程单管程换热器,简称为 1-1 型换热器。为提高管内流体速度,可 在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分 管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可 在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程
15、。多管程与 多壳程可配合应用。 1.3 设备分类 本次设计的冷凝器是管式换热器的一种，换热器分类如下： 按用途：加热器，预热器，过热器，蒸发器，再沸器，冷却器，冷凝器。 按结构形状：管式换热器，板式换热器，特殊形式换热器。 第二章 总体结构设计 本次流体输送与传热工段换热器的设计，所选用的换热器为卧式蒸馏冷凝 器，如图 2-1 所示。其基本结构特点是两块管板分别焊于壳体的两端，管束两 端固定在管板上。 图 2-1 2.1 固定管板式换热器结构 固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧 凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。其缺点是壳程不能进行 机械清洗；当换热
16、管与壳体的温度差较大（大于 50）时产生温差应力，需要 在壳体上设置膨胀节，因而壳体承压能力受膨胀节强度的限制不能太高。固定 式管板换热器适用于壳体流体洁净且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但 壳程压力不高的场合。 固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或 胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进 出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管 直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换 热器管程可以用隔板分成任何程数。 换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修 清理方
17、便等等。一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生， 要求在设计时精心考虑各种问题.准确的热力设计和计算，还要进行强度校核和 符合要求的工艺制造水平。 2.2 设计参数表 名称 壳程 管程 物料名称 冷却水 溶剂 工作压力 Mpa 0.3 -0.09 设计温度 50 100 操作温度 32/38 100/70 壁温 35 60 换热面积 4 管长 19x2x2000 受压元件材料 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9/s30408 第三章 机械设计 3.1 工艺条件 常温常压下，管程内温度：70100 壳程内温度：3238 3.2 设计计算 3.2.1 管子数 n 由于此次换热介质冷却
18、水和溶剂具有一定的毒性，所以选择溶剂走管程， 冷却水体走壳程。根据管程进口温度为 100，壳程进口温度为 32，管程绝 对压力为 1.4MPa，选取材料为 00Cr18Ni9。 查教材化工设备，标准管长有 1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0（单位为 ） ，m 截取标准管长为 2 ,选取换热管规格为 19x2x2000m 换热面积公式： S=d(L-2-0.006)n 式中: S传热面积 换热管外径， m;d 换热管长度，m；L 管板厚度(假定为 0.05m)，m； n换热管根数。 则管子数 n 为： N=s/ dL 代入公式得： n=4/3.14*0.019*2 n33.52 取
19、n=34 采用正三角形排列，正三角形排列比较紧凑，在一定的壳径内可排列较多 的管子，且传热效果好，但管外清洗较为困难。而正方形排列，管外清洗方便， 适用于壳程中的流体易结垢的情况，其传热效果较正三角形差些。以上排列方 式中最常用的是正三角形错 列，用于壳侧流体清洁，不易结垢，后者壳侧污垢 可以用化学处理掉的场合。 3.2.2 管间距的确定 换热管中心距宜不小于 1.25 倍的换热管外径，查（化工设备）教材书第 139 页，常用的换热管中心距见表 ，换热管中心距 s=25mm。 3.2.3 换热器壳体直径的确定 Di=s（b-1）+2d0 式中 Di 换热器内径，mm； B 正六角形对角线上的管
20、子数，查表，取 b=23； d0 最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取 d0=28.5。 故 Di=25*(7-1)+2*28.5=207mm 圆整后取壳体内径 Di=200mm 3.2.4 换热器壳体壁厚的计算 材料选用不锈钢 00Cr18Ni9，计算壁厚为 2cstpD 式中 计算压力，取 =1.1Pw=0.44MPA cpc Di=207mm； =1 =137Mpat 故 =0.3 腐蚀裕量 C2=0，查表得 c1=0.6mm。 按照 GB1501998 规定对高合金钢制容器最小厚度不小于 2mm， 。 因为 00Cr18Ni9 是标准用压力容器钢，所以厚度取 6mm 3.2.5 换热器
21、封头的选择 选取标准椭圆形封头。由于本次设计的换热器壳程压力在 0.4MPa，属于低 压容器，椭圆形封头能够满足要求，而且该封头制造比其他封头容易冲压形成， 应力分布也比较均匀，为了便于焊接、经济合理，选取标准椭圆形封头。材料 选用与筒体相同 00Cr18Ni9。 按教材公式封头厚度 为： 3-520.5citKpD 式中： 焊接接头系数，为整块钢板制造，则 =0.8； K椭圆形封头形状系数，标注椭圆形封头 K=1.0； =（1*0.44*207 ）/（2*137*1-0.5*0.44）mm 腐蚀裕量 C2=0，查表得 c1=0.6mm。 圆整后取 n=0.33mm 根据 GB1501998
22、规定对高合金钢制容器风头最小厚度不小于其直径的 0.3%。因为 00Cr18Ni9 是标准用压力容器钢，所以厚度取 6mm 则： 封头为 6mm 由封头厚度查化工设备表 2-15 得直边高 h=25 。m 查封头 JB4746-2002 表 3-3 去边高度为 H=80mm 3.2.6 容器法兰的选用 材料选用 022Cr19Ni10。根据 JB/T 4701-2000 标准，选用 DN300，PN1MPA 的。密封面如表所示。 3.2.7 管板尺寸的确定 根据 GB151-1999 第 5.7.3 节固定管板式换热器选用 e 型连接方式的管板， 3.2.8 折流板设计 折流板为弓形，折流板弓
23、形缺口高度应使流体通过缺口时与横向流过管束 的流速相近，一般取缺口高度 h 为壳体公称直径的 0.20 0.45，长取 h=0.2 。iD h=41.4 mm 折流板折流板一般按等距布置，管束两端的折流板应尽量靠近壳程进口、 出口接管，折流板最小间距应不小于圆通内经的 1/5 且不小于 50mm,最大应不 大于圆筒内径，间距取 30mm;折流板最小厚度为 4mm，折流板外径为 196mm，材料为 00Cr18Ni9。 拉杆选用，共 4 根，材料为 00Cr18Ni9。 3.2.9 膨胀节 根据 GB151-1999 附录 F 的计算方法进行换热管壁温的计算，从设备的具 体操作情况，可以假定 K
24、(总传热系数 W/(m2* )、 （污垢热阻 m2* /W） 、CodrCo q(热强度 W/m2)和 a（给热系数 W/(m2* )）保持不变，进行简化计算： 热流体的平均温度 为：mT 3-6oimT21 式中： 壳层热流体的入口温度，38 ；i Co 壳层热流体的出口温度， -22 ；o 则：T1=85 冷流体的平均温度 为：mt T2=35 oimtt21 3-7 式中： 管层冷流体的入口温度，32 ；it Co 管层冷流体的出口温度，38 ；o 则：T2=0.5*（32+38）=35 则：T=0.5*（35+85）=60 3-8 即换热管壁温为 60 。Co 圆筒壁温 的计算：st
25、应外部有良好的保温，故壳体壁温可取壳层流体的平均温度： = =85stmCo 管壳层温差： 温差 T= -t=85-60=1550st 所以无需膨胀节。 3.2 换热管排列形式 换热管的常用排列方式主要有正三角形、转角三角形、正方形和转角正方 形。由于三角形排列较为广泛，而且在同一直径管板面积上可排列较多换热管， 所以管束采用三角形排列如图 3-1。由化工设备教材表 5-3 可知换热管中心距 S 为 25 。m 图 3-1 正三角形 3.4 筒体 查教材化工设备，筒体的材料主要有碳素钢、低合金钢钢板、不锈钢钢板 等。根据筒体所承受的压力机壳程流体的性质等，选取 00Cr18Ni9 作为筒体的
26、材料。 。 筒体的长度 根据换热器设计手册，长径比在 5 15，换热管伸出管板的长度为: l1=1.5 。m 圆筒节长度 l 为： 421bLl 式中：b管板厚度，26 ；m l1换热管伸出管板的长度，1.5 ； 则： l=2000-2*1.5-2*（26-2）=1949mm 3.5 管板的设计与计算 查换热器设计手册，管板常用的材料有低碳钢、普通低合金钢、不锈 钢、合金钢和复合钢板等。管板材料选择 S30408。管板型式采用整体管板如图 3-3，各部分尺寸查表 3-4，管板管孔尺寸查 GB151-1999 见表 3-5。 表 3-4 管板尺寸 管层压力(MPa) 壳层压力(MPa) DN(m
27、m) D 342dbf b 1.6 1.6 219 335 207 259 23 6 32 1.6 1.6 273 405 257 312 25 20 34 1.6 1.6 325 460 309 363 25 24 38 表 3-5 管板管孔直径及允许误差 换热管外径 16 19 管孔直径 16.25 19.25 允许偏差 0 15. 3.6 折流板 根据换热器计算手册折流板的形式弓形折流板、圆盘-圆形折流板、矩 形折流板。由于本次换热器的直径较小，所以本次卧式换热器的折流板采用弓 形折流板中的单弓形。材料选用低合金 S30408。通过拉杆与定距管固定。 3.6.1 折流板各部尺寸 h=0.
28、2*DN=0.2*219=43.8 3-11 取 44 。m 查换热器的设计手册表 3-9 得厚度为 3 。m 表 3-9 折流板最小厚度 公称直径 DN/ 折流板厚度/ m 400 3 400 700: 4 700 900 5 查换热器设计手册表 3-10 得外直径为 259 。m 表 3-10 折流板直径及允许偏差 公称直径 DN/m400 折流板名义外直径/ DN-2 折流板外直径允许偏差 0 -0.5 3.6.2 折流板布置 查换热器设计手册表 3-11，可知折流板管孔的直径为 19.6 ，在缺口朝m 下的折流板的最高处开通气孔如图 3-8。 图 3-8 折流板 表 3-11 管束管孔
29、直径及允许偏差 换热管外径/ m19 管孔直径/ 19.6 允许偏差/ +0.40 0 根据换热器设计手册，对于安放位置，一般应使管束两端的折流板尽可能 的靠近壳层进出口接管，其余折流板按等距离布置，靠近管板的折流板与管板 间的距离 为如图 3-9： l 3-12421bBL 式中： 导热油接管中心距管板密封面的距离，100 ；1 m 防冲板长度，当无防冲板时，可取 = （导热油接管内径）2B2Bid ，14 ；m 管板厚度， 26 ；bm 则：l= 图 3-9 折流板位置 所以第一块折流板距离接管 DN20 中心长度为 L：bLl1 则：L=250-(100-52)=202 折流板的间距取
30、300 ，折流板的距离总长为 L=2000-202=1798 ，所mm 以共需 n=1798/3006 块折流板。 3.7 拉杆、定距管 根据 GB151-1999,由于换热管规格为 192，采用拉杆定距管形式 如图 3-7 拉杆一端的螺纹拧入管板，折流板用定距管定位，最后一块折流板靠 拉杆螺母固定。材料选用 0Cr18Ni9，同时拉杆应尽量均匀布置在管束外边缘。 拉杆的一端的螺纹拧入管板，折流板用定距管定位，最后一块折流板靠拉杆螺 母固定。 图 3-7 拉杆、定距管 3.7.1 拉杆的直径和数量 根据 GB151-1999，查表 3-12 得拉杆直径为 12 ，查表 44 得拉杆数量为m 4
31、。 表 3-12 拉杆直径 换热管外径 d 10d14 14d25 25d57 拉杆直径 dn 10 12 16 表 44 拉杆数量 拉杆直径 dn(mm) 公称直径 DN(mm)400 10 4 12 4 16 4 3.7.2 拉杆的尺寸 各部分尺寸如图 3-8,查表 3-13 得拉杆螺纹公称直径 1408.8 、1277.5Lm 、 =10 、 =15 、 =50 、 =2.0 。mndaLmb 表 3-13 拉杆尺寸 拉杆直径 d/ 拉杆螺纹公称直径 /ndm/aL/bm/ 10 10 13 40 1.5 12 12 15 50 2.0 16 16 20 60 2.5 图 3-8 拉杆
32、3.7.3 定距管 根据换热器设计手册，定距管的尺寸同换热管的尺寸相同，材料选用 0Cr18Ni9。外径为 19 2 。其长度总和分别为 1353 、1225 。mm 3.8 支座 卧式换热器的支座有鞍式支座、圈式支座和支腿式支座，本次卧式固定管 板换热器选用焊制鞍式支座（JB/T4712-07)按照换热器的公称直径 Dg273 选用 BI 型（重型）带加强垫板与一个筋板的鞍座一对（其中 F 型 S 型各一个） ，材 料选用 Q235-B，支座高度 H=200 ,标记为：m JB/T4712-07 鞍座 A219-F JB/T4712-07 鞍座 A219-S 一对鞍式支座的布置如图 3-4，
33、根据 GB151-1999,LB=1495 ，LC m =LC=250 m 图 3-4 鞍座的位置 表 3 焊制鞍座 查化工设备机械基础表 3-6,鞍座的各部分尺寸为: 表 3-6 鞍座尺寸（JB/T4712-92） 公称直 鞍座高 底板 腹 筋板 垫板 螺栓间 板 距 径/ DN 度 h 1lb12b2弧 长 4be2l 219 200 210 120 8 8 96 8 270 16O 6 28 140 273 200 260 120 8 8 96 8 330 160 6 28 180 325 200 300 120 8 8 96 8 390 160 6 28 210 3.9 接管 序号 规
34、格 用途 a DN50 进水口 b DN25 出水口 c DN25 导热油进口 d DN25 导热油出口 e DN25 放净口 接管材料选用 00Cr18Ni9，与壳体焊接连接，对于接管的伸出长度指 接管法兰面到壳体（管箱壳体）外壁的长度，根据换热器设计手册表 3-7 得各 部分的接管外伸长度为 100 。m 表 3-7 PN0.4MPa 的接管伸出长度 DN (0 50 ）:m 20 100 25 100 32 100 40 100 根据化工设备机械基础表 3-8，接管的外径分别为 57 、32 ，m 厚度为 3.5 ，3 。m 表 3-8 钢管 公称口径 外径 普通管壁厚 15 21.3
35、2.75 20 26.8 2.75 25 33.5 3.25 32 42.3 3.25 40 48.0 3.3 50 57 3.5 根据接换热器设计手册，由于接管与设备的直径较小，所以无需补强圈，壳体 上接管的位置分别为： 壳层接管位置 是指接管中心到管板密封面距离如图 3-6。1l 导热油进出口 DN25 CbdlH421 式中： 接管外径， 42.3 ；m 管板厚度，26 ： C4S(S 为壳体厚度， ）且 24 。 l42.3/2+(26-4)+24=67.15mm 取 68 。但考虑到与 DN25 接管法兰的位置及焊缝的距离取 100 。m m 放净与放空口 DN25 l42.3/2+
36、(26-4)+24=67.15mm 取 68 。但考虑到与 DN25 接管法兰的位置及焊缝的距离取 100 。 图 3-6 DN25 接管的位置 管层接管位置 是指3l 进水与出水口 DN50 (换热器设计手册 1-6-5) ChdlfH23 式中： 设备法兰与壳体焊缝与法兰密封面距离（因为没有设备法兰，f 所以 =0）f l57/2+26+24=78.5 取 79。但考虑到与 DN50 接管法兰的位置及焊缝的距离取 100 。m 图 3-7 DN50 接管位置 3.10 法兰 3.10.1 接管法兰 根据化工设备机械基础,由于换热器的压力不高，而且流体无毒，所以选用 板式平焊法兰，材料选用
37、0Cr18Ni9，密封面型式选用全平面密封如图 3-9，查 化工设备机械基础表 3-13，其公称直径分别为： 表 3-15 PN0.25 和 PN0.6MPa 板式平焊法兰尺寸 接管 /DN 钢管外 径/A 1 法兰外 径/D 螺孔中 心圆直 螺孔直 径/L 螺孔数 量/n 螺纹 /Th 法兰内 径 /B1 法兰厚 度 /C 径/K 15 18 80 55 11 4 M10 19 12 20 25 90 65 11 4 M10 26 14 40 45 130 100 14 4 M12 46 16 3.11 圆筒节的设计 由于管程接管的直径大于封头直边的长度，所以需要在封头与管板之间加 一段圆筒
38、节，根据接管直径为 40 ，圆筒节与封头焊接的埋弧焊，宽 20-m 30mm，手工电弧焊宽 10-20mm，取长度为 200 的圆筒节能够满足要求，直 径、厚度与壳体相同。 3.12 垫片的选择 因为本次设计的冷凝器的壳程压力为 0.3MPa，法兰为突面密封面甲型平焊 法兰，DN219，所以垫片选择表 4.0.2-2 中公称通径为 200 的橡胶垫片。 3.13.1 封头与圆筒节连接 根据化工设备机械基础，两部分采用焊接，接头形式一般有对接、角接和 型接、搭接，本部分采用对接接头、对接焊缝，焊缝坡口形式采用 v 形。如T 图 3-11。 图 3-11 封头与圆筒节焊接 3.13.2 接管与壳体
39、连接 接管采用插入式焊接如图 3-12。 4v 图 3-12 接管与壳体焊接 3.13.3 管法兰与接管连接 管法兰与接管采用内外焊接如图 3-13。 图 3-13 管法兰与接管焊接接 3.13.4 换热管与管板连接 根据换热器设计手册，换热管与管板的连接形式主要有强度胀接、强度焊 接、胀焊结合。但强度焊接目前应用较为广泛，而且管孔不许开槽，换热管端 不需退火，因此制造加工方便。焊接结构强度高，抗拉脱力强，当焊接部分有 泄漏时，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。 查换热器设计手册，可知其相接各部分的尺寸查表 3-16。如图 3-14。 图 3-14 换热管与管板焊接 表
40、 3-16 换热管外伸长度 换热管规格 外径壁厚 192 换热管最小伸出长度 / 1l 1.5 最小坡口深度/ 3 2 3.13.5 管板与壳体、封头的连接 图 3-4 管板与壳体、封头焊接 3.14 水压试验 由于本次管程与壳程的压力相同都是 0.3 0.5MPa,所以只需进行一次水压: 试验。 3.14.1.壳程 试验温度按 20 考虑，则 =122 。CoaMP 水压试验时的试验压力 为：（化工设备教材 2-35)Tp 3-9 tTp25.1 式中： 容器元件材料在试验温度下的许用应力，113 ;aMP 容器元件材料在设计温度下的许用应力，113 ; t 则：Pt=1.25x0.3x12
41、2/114 0.4 aMP 3.14.2.管程 试验温度按 20 考虑，则 =122 。CoaMP 水压试验时的试验压力 为：（化工设备教材 2-35)Tp 3-9 tTp25.1 式中： 容器元件材料在试验温度下的许用应力，113 ;aMP 容器元件材料在设计温度下的许用应力，113 ; t 则：Pt=1.25x（-0.09）x122/114 -0.12 aMP 3.14.3.试验应力校核： 压力试验时，由于容器承受的压力 高于设计压力 ，为防止容器产生过Tpp 大的应力，要求在试验压力下圆筒产生的最大应力不超过圆筒材料在试验温度 下屈服点 90%。 试验压力下圆筒的应力 为：T 3-10 2.09.2seiLtTDp 式中： 圆筒内直径，207 ；i m 圆筒的有效厚度， 3.3 ；e 材料在试验温度下的屈服点（或 0.2%屈服强度） ，1302.0s ；aMP 查 GB150-1998，00Cr18Ni9 在试验温度时 =130 ,不计液柱静压了，SaMP 取 PL=0。 则： =13.51 =117 13.51 117 ，即 所以液压试验时容器强度满足要求。aMPasT9.0 同理：管程的校核 3-10 2.0.2seiLtTDp