2.105m2冷凝器的选型及工艺设计 2.1冷凝器设计示列 已知一卧式固定管板式换热器的工艺条件如下：换热器工程直径为1000mm，换热管长度3000mm，换热面积105m2;壳程价质为二次蒸汽，轻微腐蚀，操作压力20Kpa（绝压），工作温度60C0，；管程价质为冷却水，操作压力0.4Mpa，工作度3238C0，双管程，换热管规格为F25mm2mm,换热管间距36mm，数量545根，材料0Cr8Ni9；蒸汽进口管F377mm8mm，冷凝水出口管F57mm，冷却水进，出口管均为F219mm6mm。2.2冷凝器结构设计材料选择。根据换热器的工作状况及价质特性，壳程选用0Cr18Ni9，管程选用Q235B，管板选用0Cr18Ni9。换热管。换热管是换热器的元件之一，置于筒体之内，用于两介质之间热量的交换。选用较高等级换热管，管束为级管束。 换热管的选择排列方式：正三角形、正方形直列和错列排列。图2-1换热管排列方式 各种排列方式的优点： 正方形排列：易清洗，但给热效果差； 正方形错列：可提高给热系数； 等边三角形：排列紧凑，管外湍流程度高，给热系数大。 换热管与管板的连接方式有强度焊、强度胀以及胀焊并用。强度胀接主要适用于设计压力小4.0Mpa；设计温度300；操作中无剧烈振动、无过大的温度波动及无明显应力腐蚀等场合。除了有较大振动及有缝隙腐蚀的场合，强度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何场合。胀焊并用主要用于密封性能要求较高；承受振动和疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需采用复合管板等的场合。管板。管板选用兼作法兰结构，管板密封面选用JB!T4701标准中的突面密封面。换热管在管板上的排列采用正三角形排列，分程隔板两侧换热管中心距取44mm，实际排列548跟换热管。分成隔板与分程隔板槽。分成隔板厚度10mm，开设F6mm泪孔；分成隔板槽宽12mm，深度4mm；垫片材料为石棉橡胶板，厚度为3mm。换热管与管板的连接。换热管与管板的连接采用焊接结构，其中L1=2mm，L3=2mm。支持板。换热器的壳程为蒸汽冷凝，不需折流板，但考虑到到换热管的支撑，姑设置支持板。换热管无支撑最大跨距为1850mm,因此换热管至少需要3块儿支持板。本设计采用3块儿支持板，弓形缺口，垂直左右布置，缺口高度为25%筒体内直径。拉杆与拉杆孔。选用8根F16mm拉杆，拉杆与管板采用用螺纹连接。拉杆两端螺纹为M16拉杆孔深度为24mm定距管及拉杆的选择 拉杆常用的结构型式有：a. 拉杆定距管结构，见图4-7-1（a）。此结构适用于换热管外径d19mm的管束且l2La（La按表4-5-5规定）b. 拉杆与折流板点焊结构，见图4-7-1（b）。此结构适用于换热管外径d14mm的管束且l1d；c. 当管板较薄时，也可采用其他的连接结构。图2-1 拉杆结构型式这里我们选用拉杆定距管结构。 拉杆的尺寸拉杆的长度L按实际需要确定，拉杆的连接尺寸由图4-7-2和表4-7-1确定。图2-2 拉杆连接尺寸 拉杆的位置 拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板不应少于3个支承点。 定距管尺寸 定距管的尺寸，一般与所在换热器的换热管规格相同。对管程是不锈钢，壳程是碳钢或低合金钢的换热器，可选用与不锈钢换热管外径相同的碳钢管作定距管。定距管的长度，按实际需要确定。管箱。管箱法兰选用容器法兰，规格为“RE 10000.6 JB!T47012000”。封头选用标准椭圆形封头，规格为“EHA 10008 JB!T47462002”。管箱接管采用径向接管，前端管箱开设冷却水进，出口管，后端管箱上不开设3!4压力表接口，下部开设DN25排净口。前端管箱筒节长度500mm，后端管箱筒节长度260mm。支座。卧式换热器多采用鞍式支座，立式换热器可采用耳式支座，大型立式换热器也可采用裙座支座承。当采用耳式支座，公称直径DN800mm时，应至少安装2个支座，且对称布置；工程直径DN800mm时，应至少安装4个支座，均匀布置。当选用鞍式支座时，支座在换热器上的布置按下列原则确定（其中个参数代号如图5-15所示）图2-3 卧式换热器鞍座安装位置1.当L3000mm时，取LB=（0.40.6）L；2.当L3000mm时，取LB=（0.50.7）3.尽量使LC和L相近。换热器采用鞍式支座，型号为“BI 1000JB!T 4712.12007”，固定式和滑动式支：座各一个，固定式支座安装在靠近冷却水进口端，两支座距离为1700mm，支座螺栓孔中心矩管板密封面650mm。接管。换热器接管选用无缝钢板。蒸汽进口焊接连接，压力表口采用螺纹连接，其余为法兰连接，法兰标准为HG!T 205922009，法兰类型为板式平焊（PL），法兰密封面为头面（RF），法兰公称压力均为16bar。采用补偿圈结构进行开孔不强。3. 强度与稳定性计算3.1壳程圆筒厚度计算已知条件:筒体内径 工作压力工作温度 筒体长度 L=3000mm材料0Cr18Ni19设计参数：设计压力 设计温度通体计算长度L=3000mm 腐蚀裕量3.1.1筒体厚度圆筒承受外压，故需进行稳定性计算。圆筒名义厚度取值为表5-2规定的最小厚度6mm，取钢板厚度负偏差,则筒体有效厚度为 筒体外直径 由GB150表6-2查得，A=0.00017。查GB150图6-7，得E=1.91105Mpa,A直落在曲线的直线段上，所以 圆筒稳定性满足要求。3.1.2管箱圆筒已知条件：筒体内径 工作压力 工作温度 材料Q235B设计参数：设计压力P=0.45Mpa 设计温度腐蚀裕量 焊接接头系数3.1.3管箱厚度 设计厚度 考虑钢板厚度负偏差，可取筒体名义厚度。根据表5-1，管箱最小厚度应不小于为8mm。所以去管箱名义厚度为，有效厚度 3.1.4管箱封头已知条件：封头内经 工作压力工作温度材料Q235B设计参数：设计压力 设计温度腐蚀裕量 焊接接头系数计算压力 封头计算厚度3.1.5管箱封头厚度 设计厚度 （mm)考虑钢板厚度负偏差，可取筒体名义厚度。根据表5-1，管箱最小厚度应不小于为。所以取管箱名义厚度为，有效厚度 满足最小厚度要求3.2水压试验应力校核3.2.1 压力试验及其强度校核 容器制成以后（或检修后投入生产前），必须作压力试验或增加气密性试验，其目的在于检验容器的宏观强度和有无渗漏现象，即考察容器的密封性，以确保设备的安全运行。 对需要进行焊接后热处理的容器，应在全部焊接工作完成并经热处理之后，才能进行压力实验和气密性试验；对于分段交货的压力容器，可分段热处理，在安装工地组装焊接，并对焊接的环焊缝进行局部热处理之后，再进行压力试验。压力实验的种类、要求和试验压力值应在图样上注明。压力试验一般采用液压试验，对于不适合作液压试验的容器，例如容器内不允许有微量残留液体，或由于结构原因不能充满液体的容器，可采用气压试验。液压试验： 液压试验一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其他液体。试验时液体的温度应低于其闪电或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水压进行液压试验后，应将水渍清除干净。当无法清除时，应该控制水中氯离子含量不超过25 mg/L。 试验温度：对碳钢、16MnR、15MnNbR和正火的15MnVR钢制容器液压试验时，液体温度不得低于5；其他低合金钢制容器液压试验时，液体温度不得低于15。如果由于板厚等因素造成材料无塑性转变温度升高，则需相应提高试验液体的温度。 试验方法：试验时容器顶部应设排气扣，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中应保持容器观察表面干燥；试验时压力应缓缓上升至设计压力无泄漏，再缓缓上升，达到规定的试验压力后，保压时间一般不少于30 min。然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验，直至合格。对于夹套容器，先进行内筒液压试验，合格后再焊夹套，然后进行夹套内的液压试验；液压试验完毕后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。本换热器的设计采用水压试验来检验强度应力的校核。3.2.2管程水压试验压力 取。由于壳程试验压力小于管程试验压力，故去壳程试验压力等于管程试验压力。3.2.3管程试验压时圆筒应力 试验应力满足要求。3.2.4壳程试验时圆筒应力 实验应力满足要求。3.3开孔补强3.3.1壳程筒体开孔补强已知条件：壳体材料0Cr18Ni9, 许用应力内径 名义厚度厚度负偏差 腐蚀裕量有效厚度 接管材料0Cr18Ni9许用应力 外径名义厚度 厚度负偏差腐蚀裕量 有效厚度 强度削弱开孔直径 有效补强宽度 外侧有效高度 内侧有效高度 根据外压圆筒稳定性计算方法，试算得到圆筒和接管的计算厚度分别为和。3.3.2开孔削弱所需的补强面积 （mm2)壳体多余金属面积 =(726-363)(5.4-5.15)=91(mm2)接管多余金属面积 =253.9（7-0.92）1.0=655（mm2)焊缝金属面