第一节概述换热器目的与用途换热器种类的划分传热方式分

1 .46 mm
min
2Di 1000
2 1400 1000
取 min 3 mm
d 3 2 5mm
查 C1 0.5mm
取 n 6 mm
2.8mm
（2）外压工况
设 e 3 .5 mm
D 0 1400 2 3 .5 1407 mm
L
H
j
1 3
h
1200
1 350 3
故装料系数取0.8。
4V
4 2.5
Di 3 Ht Di 3 1 1.47m
D圆整到DN系列，取D 1400mm Di
3
4V H t Di
1.47 m
i
i Di圆整到 DN系列，取 Di 1400 mm
封头取相同内径，其 h0据表2 10
封头取相同内径，其h 据P106表3 15 估计壁厚为10 18，取h0 40mm 0
3 .5 1407
0 .056 Mpa
P 0 .3 Mpa
故 e 3 .5 mm 不合适
重设 e 7 mm
D 0 1400 2 7 1414 mm
L 1200 1 350 1320 mm 3
L
D0
1320 1414
0 . 9326
D0
e
1414 7
202
查 A 0 . 00047
3
m 查附表 6 ， V 封 0 . 421 m 3
H
t
V
V封 Vm
查附表 5 ， V m 1 . 539 m 3
V
2 . 5 0 . 421 H t
V封 Vm
1 . 35 m
1 . 539 取 H t 1 .4 m
于是 H t D i 1 适合
1 .35 m
取 H t 1 .4 m
夹套封头 :
TFj
PT KDi
0.5 n
2 e
C
0.41500 0.5(6 2.5)
2 3.5 0.85
101 Mpa
0.9 s 211 .5Mpa T、 TF 、 Tj、 TFj
水压试验强度安全
（3）水试稳定性
釜体筒体
e 10 2 . 5 7 . 5 mm
于是
Ht Di
1400
1400
1适合
• 4、夹套直径选取 • 查P197表6-2，
• 取 Dj D i101 05m 00 m
• 5、确定夹套高度
Hj
VV封0.82.50.4211.03m
Vm
1.539
取Hj 1.1m110m0m
6、校核传热面积
工艺要7求m2 查附表 5，得F封 2.29m2 查附表 4，得Fm 4.40m2 则F釜 F封Ft 2.294.401.17.13m2 7m2 实际Hj Ht 200120m0 m
B 2 EA 2 2 10 5 0 . 000744 99 . 2
3
3
[P]
B e Ri
99 . 2 168
0 . 59
PT
0 . 4 Mpa
故釜底封头外压校核安
全。
壁厚计算结果：
釜体
筒体
10mm
封头
10mm
夹套 6mm 6mm
连接筒体和封头的设备法兰选择
据设计温度120℃，设计压力0.2Mpa， 材料Q235-A，查P120表3-21，应按 PN0.6Mpa选择法兰。
• 查表4-1得图4-11尺寸。
• 表中设计厚度=计算厚度-侧槽深+腐蚀裕度， 并圆整为2的倍数。
• 注意：据换热管直径提出管板最小厚度，见表 4-2。
• 管子排列要考虑流体热交换、清洗、机械强度 等因素，但无论哪种都不可能兼顾，其优缺点 见书。
三、板与管的连接
• 1、胀接方法
• 1）管子塑变，管板弹变。
12、水压试验校核
（1）确定试验水压 釜体水PT压P0.10.20.10.3Mpa
(1.25pt 1.250.210.250.3)
夹套 PT P0.10.30.10.4Mpa
注意：夹套试压时，需核算内壁的稳定性，若 不够，需在内层充压。
（2）内压试验
釜体
T
PT
Di e
2 e
0.31400 10 2.5
2 10 2.5 0.85
33 Mpa
釜体封头
TF
PT Ki Di
0.5 n
2 e
C
0.31400 1 0.510 2.5
2 7.5 0.85
33Mpa
夹套筒体 :
Tj
PT ( Di e ) 2 e
0.41500 (6 2.5)
2 3.5 0.85
101 Mpa
较少，夹层为冷却水、蒸汽； 传热面积（夹套）：7 ㎡ • 搅拌型式：桨式 转速 50转/分 ， 功率4千瓦； • 操作容积：2立方米；设备容积：2.5立方米； • 建议采用材料：Q235-A
反应釜的设计
• 设计条件： • 设计压力：釜内 0.2Mpa；夹层 0.3Mpa • 设计温度：釜内≤120℃；夹层≤150 ℃ • 介质：釜内弱腐蚀性有机溶剂、染料，反应产沫
8、夹套壁厚
夹套筒体采用对接双面焊缝，按局部探伤
取焊缝系数0.85，腐蚀裕度2mm。
设 150 113 Mpa
PD i
2 t P
0 .3 1500 2 113 0 .85 0 .3
2 .34 mm
min
2Di 1000
2 1500 1000
3mm
d C 2 3 2 5mm
DN=1500, n =6, 1m高筒节重223kg；
故 Q 1 =348×1.4+223 ×1.2=754kg (2)釜体和夹套封头重Q 2
查附表7，DN=1400, n =10,封头重184kg;
DN=1500, n =6, 封头重 1Q221kg; 故 =184 ×2+121=489kg
• 2）孔壁开槽
• 3）板硬度应大于管硬度
• 4）应用范围 压力低于4Mpa
•
温度低于350℃
• 2、焊接 • 1）好处：强度高、抗拉脱力强、拆卸方
便
• 2）查表4-5得图4-15的焊接尺寸 • 3、胀焊 • 好处：一般先焊后胀，胀焊优点都有。 • 强度胀加密封焊，焊是辅助的； • 强度焊加贴胀，胀是辅助的。
1318 .7 mm
则 L D 0 1319 1407 0 .934
D0 e
1407
3 .5 402
查图 3 14 ， A 0 .00017
查图 3 16 ， A 落在左边
B 2 EA 2 2 10 5 0 .00017 22 . 67 Mpa
3
3
P
B
e
D0
22
.67
查 P 92 表 3 13，取 C 1 0 .5 mm
取 n 6 mm
查 t 无变化， n 6 mm 合适
9、
(1)内压工况
设 t 113 Mpa
PD i
2 t P
0 .2 1400 2 113 0 .85 0 .2
D 0 1420 180
e
7 .5
L 1318 D 0 1420
0 . 93
查图 3 14 ，得 A 0 . 00055
查图 3 16 ，得 B 75 ( orB 2 EA 3
[ P ] B e 75 1 0 . 4 Mpa
D0
180
[ P ] P T 0 . 4 Mpa
较少，夹层为冷却水、蒸汽； 传热面积（夹套）：7 ㎡ • 搅拌型式：桨式 转速 50转/分 ， 功率4千瓦； • 操作容积：2立方米；设备容积：2.5立方米； • 建议采用材料：Q235-A
• 接管表
DN
1 蒸汽入口或冷却水出口
25
2 加料口
25
3 人孔
400
4 温度计管口
80
5 备用管口
40
6 压料管
八、防冲与导流
• 1、防冲板 • 不让壳程进液激烈冲击列管。 • 2、扩大管结构 • 起缓冲进液流速作用。 • 3、导流筒 • 不仅起挡板作用，还引导液体在靠近管
板处才进入管束区间。
第四节、管壳式换热器的强度计 算
第五章 反应釜的设计
• 设计条件： • 设计压力：釜内 0.2Mpa；夹层 0.3Mpa • 设计温度：釜内≤120℃；夹层≤150 ℃ • 介质：釜内弱腐蚀性有机溶剂、染料，反应产沫
流层厚度）。
二、管板
• 1、管板厚度 • 1）管束接在管板上，对管板有支承作用，
同时，管孔又削弱管板。 • 2）管板连在壳体上，有夹持等不同固定形
式，产生复杂应力。 • 3）在启动和停车过程中产生极值温差应力。
• 因为受力因素复杂，所以按经验取其厚度。
• 管板延长部分兼作法兰的固定板厚度据PN （管压、壳压取大）。
由伸长。
四、U形管式
• U形管的两端固定在同一管板上，壳 • 管分开，不存在温差应力作用。 • 缺点：易堵。
五、薄管板
• 属于固定管板式 • 可设膨胀节 • 有优点，但研究试验仍在进行中。
第三节、管壳式换热器构件
• 一、换热器 • 1、管子直径已有标准（外径×壁厚） • 2、长径比 • 有长度规格 • 螺旋管能强化传热（加强湍流，减薄滞
在 0 . 4 Mpa 外压水试时，不要忘记
釜内充压，以防釜体失
稳。
73 . 3 ) 在
釜体封头
e n C 1 C 2 10 0 . 5 2 7 . 5 mm
R i 1260 168 e 7 .5
A 0 . 125 e 0 . 125 0 . 000744 R i 168
估计壁厚为10 18，初步取h0 40mm
3、确定 H t 据 DN 1400 mm , h 0 40 mm
查 P 221 附表 5， V 封 0 .421 m 3
查 P 220 附表 4， V 1 . 539 m 书上有误 3、确定 H t
据 DN 1400 mm , h 0 40 mm
第四章、管壳式换热器
• 第一节 概述
• 换热器目的与用途
• 换热器种类的划分：
•
传热方式分：
•
用途分：
•
结构形式分：
•
按照材料分：
三、填料函式
• 图4-5示填料函安置在浮头端的接管处滑动 • 图4-6示填料函安置在管板处—滑动管板式
管束伸长量受管板厚度制约 • 图4-7浮头也动，受限于管板厚 • 总之，有支承，变浮头式的自由浮动为自
50
7 压料管管套
80
8 放料管
40
9 冷却水出入口
25
10 压缩空气管口
25
一、反应釜釜体设计
• 1、确定筒体和封头型式 • 选择圆柱形筒体和椭圆形封头 • 2、确定筒体和封头的直径 • V=2.5m3 反应类型为液-固相类型 • 查P196表6-1， HD i可1 取 ~1.3 • 考虑到容器不很大，取 H Di 1 • 从工艺上了解到反应泡沫较少，粘度不大，
(3)料液重载 Q 3 按水压试验时充满水计，以夹套尺寸估算：
• （1）弓形折流板 • 圆缺本为25%； • 上、下排列有利于冷凝液与气体流动； • 间距大于壳径20%，且大于50mm，但不
得大于壳径。
• （2）圆盘—圆环形折流板 • 靠拉杆和定距管安装。
七、防短路结构
• 1、旁路挡板 • 不让流体走旁路，让其走进管束中。 • 2、假管 • 缩小管间距，防止流体走短路。
•
这样在保证法兰装卸方便的前提下
（200mm）可具有最大的传热面积，增
加了设备的操作弹性。
•
若夹套传热面积不够工艺要求，只
有再加蛇管。
7、釜体及夹套受力分析
釜内设计压力0.2Mpa； 夹套设计压力0.3Mpa； 开始升温时，釜内无压力，夹套内最大工 作压力可接近0.3Mpa，故此时内筒承受最 大外压0.3Mpa。
查表3-20，选标准甲型平焊法兰，标记： 法兰 PN0.6 DN1400 GB9115-88。
法兰垫片选择：查P117表3-19，选石棉 橡胶板。
三、支座的选用计算
1、支座选用 因反应釜需外加保温，故选B型悬挂式
支座。 2、反应釜总载荷计算 （1）釜体和夹套筒体重 Q 1 查附表4，据DN=1400, n =10mm 1m高筒节重348kg；
四、板与壳的接合
• 刚性结构是两管板焊在壳体上，有兼作法 兰和不作法兰两种。
五、管箱与管板连接
• 1、作用：分布热流到各换热管，汇集管流 送出换热器。
• 2、形式：无隔板 单程
•
设隔板 多程 流速快
六、折流板和支承板
• 1、作用： • 1）提高壳程流速 • 2）增加湍流程度 • 3）起支承管子作用 • 对冷凝，不用装折流板。
查 B 65 Mpa
P
B
e
D0
65
7 1414
0 . 332 Mpa
P 0 . 3 Mpa
n e C 1 C 2 7 0 . 6 2 9 . 6 mm
圆整 n 10 mm
根据内外压工况，壁厚
取大 n 10 mm
11、釜体封头壁厚
（1）内压工况 上封头可直接取内压工况的壁厚6mm。 （2）外压工况 下封头可按外压取筒体壁厚10mm。