空冷器管箱设计与配管设计的影响作用研究
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摩擦组 件,并 在 管 箱 宽 度 方 向 上 留 有 ７ mm 间 隙
(未满足请 购 阶 段 要 求 的 １５ mm 间 隙).该 间 隙
只满足管箱自身的热膨胀.
的一端为固 定 端.对 于 单 管 程 管 束,除 有 特 殊 要
求外,一般将进口管箱确定为固定端.
３)以管 束 侧 梁 为 固 定 基 座. 对 固 定 端 管 箱
以及管箱支承处 的 校 核 方 法,分 析 了 空 冷 器 管 束
支架的支撑形式及预留间隙的大小对空冷器配管
设计的影响.
１ 空冷器和空冷器管束的基本结构介绍
空冷器主要由管束、风机、构架、百叶窗、梯子
平台等五个基本 部 件 组 成,其 基 本 结 构 形 式 如 图
１ 所示.对于空冷器配管设计 产 生 主 要 影 响 的 是
列原则
:
【
１】
１)任何管 束 的 管 箱 与 管 束 框 架 槽 钢 间 必 须
有一端可以沿长 度 方 向 自 由 伸 缩,同 时 还 应 留 有
沿管箱宽度方向的热膨胀间隙.
２)确定管束的固定端和自由端,只允许管束
向自由端做 热 位 移 的 滑 动.一 般 以 进、出 口 管 线
９
配管设计示意.该空冷器外形尺寸为 ９m×２．
经空冷器换热后排放到大气中 【１】.
在石化炼化项目中,随着装置的大型化,在单
片空冷器Байду номын сангаас却效 率 一 定 的 情 况 下,为 了 达 到 相 应
处理量所需的冷 却 效 果,只 能 通 过 增 加 空 冷 器 片
数的办法来满足要求.由于空冷器片数的增加以
及空冷外接 管———集 合 管 管 径 的 加 大,使 空 冷 器
较多,即 使 在 集 合 管 的 正 中 间 设 置 止 推 支 架,其
嘴受力产生什么 影 响、管 道 如 此 高 的 膨 胀 量 又 会
从止推点到最末端空冷器的最外侧管嘴的长度也
管箱的设计将该影响控制在安全范围之内是本文
超过了 ２０ m,在 计 算 温 度 下,管 道 的 热 膨 胀 量 为
１７．
静设备
石 油化工设备技术,
２０１９,
４０(
６)８
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空冷器管箱设计与配管设计的
影响作用研究
张军文
(中国石化工程建设有限公司,北京 １００１０１)
摘 要:文章基于某海外项目空气冷却器管箱部分的设计调整实例,阐述了通过改进空气冷却器管箱 与
５ m,
共计 １６ 片,每 片 有 ３ 个 入 口 管 嘴 和 １ 个 出 口 管
嘴,进口温度为８９ ℃ ,出口温度为６０ ℃ ,进、出口
管嘴均在一 侧,该 侧 管 箱 即 为 固 定 端 管 箱.空 冷
器管束 质 量 约 为 ５０００kg,其 中 管 箱 和 翅 片 管 质
量约为 １４００kg,进、出口管箱与其支撑点采用低
２９.
作者简介:张军文,男,
２００８ 年 毕 业 于 北 京 化 工 大 学 化 工 机
械专业,工学硕士,主要从事管道设计和管 道 应 力 分 析 工 作,
高级工程师,已发表论文 ５ 篇.
Ema
i
l:
zhang
unwen＠s
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第 ４０ 卷第 ６ 期
张军文 ．空冷器管箱设计与配管设计的影响作用研究
空冷器的管束 部 分. 管 束 由 传 热 管 (翅 片 管 或 光
管),管箱,侧梁,进、出口管等构成,其基本结构形
图 ２ 空冷器管束的基本结构
当工艺介质 进 入 空 冷 器 时,管 箱 宽 度 方 向 以
收稿日期:
２０１９
Ｇ
０４
Ｇ
２２;修改稿收到日期:
２０１９
Ｇ
０７
Ｇ
及翅片管 长 度 方 向 的 热 膨 胀 将 会 引 起 管 束 的 位
移,对于多行程管束,各行程间的温差还将产生相
对位 移,如 不 采 取 措 施 会 引 起 传 热 管 弯 曲、开 裂,
构架变形损 坏,胀 口 泄 漏 等 事 故.因 此 空 冷 器 管
束做热膨胀计算 及 热 补 偿 设 计 时,一 般 应 遵 守 下
管束侧梁的支承方式及调整其支承间隙、使管道外力 荷 载 满 足 API６６１ 标 准 允 许 受 力 的 要 求 并 通 过 管 箱 支
架校核的方法及过程.在此基础上得出了空冷器管束 在 应 力 分 析 过 程 中 精 确 的 模 拟 方 式、空 冷 器 管 箱 支 承
处的校核方法以及空冷器管束支架的支撑形式和预留间隙的大小对空冷器配管设计的影响方式.
关键词:空气冷却器 管箱 管道外力荷载 应力计算
do
i:
１０．
３９６９/
．
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sn．
１００６－８８０５．
２０１９．
０６．
００３
ji
空气冷却器(以下简称“空冷器”)是利用空气
式如 图 ２ 所 示.进 口 管 与 前 管 箱 相 连;工 艺 介 质
的一种换热设备.一般来说,工业上,介质温度低
管,在 翅 片 管 内 完 成 换 热 之 后 通 过 出 口 管 流 出;
于 １２０ ℃ 时,热量回 收 代 价 比 较 大 或 因 热 源 的 分
前、后管箱均支撑在管束的下支梁上.
作为冷却介质将工艺介质(热流)冷却到所需温度
通过进口管进入 管 箱,通 过 管 箱 分 配 到 每 个 翅 片
散性和间歇性而 难 以 综 合 利 用,这 部 分 热 量 大 多
６６ mm.
工艺管道通过进、出口管嘴与空冷器相接,其
对空冷器产生什么影响以及如何通过调整空冷器
下面需要讨论的问题.
的配管设计变得 越 发 困 难,尤 其 是 空 冷 器 作 为 敏
感设备,其外接管的允许受力非常小,如何既保证
图 １ 空冷器的基本结构
空冷器的运行安 全,又 能 满 足 其 配 管 设 计 的 要 求
成为了现代化工业设计非常重要的课题之一.
本文以某海外项目空冷器管束支架的设计调
整为例,详细阐述 了 空 冷 器 管 束 精 确 的 模 拟 方 式
与侧梁进行管束 长 度 方 向 的 紧 固 连 接,自 由 端 管
箱仅依靠侧梁为 重 力 支 撑,但 应 允 许 支 撑 点 做 长
度及宽度方向的滑动.
２ 具体案例分析
图 ３ 和图 ４ 是某海外项目空冷器的布置及其
图 ３ 空冷器布置及其配管设计
图 ４ 空冷器编号及管道止推点的设置位置
空冷器采用水平式成排布置.因为空冷片数
(未满足请 购 阶 段 要 求 的 １５ mm 间 隙).该 间 隙
只满足管箱自身的热膨胀.
的一端为固 定 端.对 于 单 管 程 管 束,除 有 特 殊 要
求外,一般将进口管箱确定为固定端.
３)以管 束 侧 梁 为 固 定 基 座. 对 固 定 端 管 箱
以及管箱支承处 的 校 核 方 法,分 析 了 空 冷 器 管 束
支架的支撑形式及预留间隙的大小对空冷器配管
设计的影响.
１ 空冷器和空冷器管束的基本结构介绍
空冷器主要由管束、风机、构架、百叶窗、梯子
平台等五个基本 部 件 组 成,其 基 本 结 构 形 式 如 图
１ 所示.对于空冷器配管设计 产 生 主 要 影 响 的 是
列原则
:
【
１】
１)任何管 束 的 管 箱 与 管 束 框 架 槽 钢 间 必 须
有一端可以沿长 度 方 向 自 由 伸 缩,同 时 还 应 留 有
沿管箱宽度方向的热膨胀间隙.
２)确定管束的固定端和自由端,只允许管束
向自由端做 热 位 移 的 滑 动.一 般 以 进、出 口 管 线
９
配管设计示意.该空冷器外形尺寸为 ９m×２．
经空冷器换热后排放到大气中 【１】.
在石化炼化项目中,随着装置的大型化,在单
片空冷器Байду номын сангаас却效 率 一 定 的 情 况 下,为 了 达 到 相 应
处理量所需的冷 却 效 果,只 能 通 过 增 加 空 冷 器 片
数的办法来满足要求.由于空冷器片数的增加以
及空冷外接 管———集 合 管 管 径 的 加 大,使 空 冷 器
较多,即 使 在 集 合 管 的 正 中 间 设 置 止 推 支 架,其
嘴受力产生什么 影 响、管 道 如 此 高 的 膨 胀 量 又 会
从止推点到最末端空冷器的最外侧管嘴的长度也
管箱的设计将该影响控制在安全范围之内是本文
超过了 ２０ m,在 计 算 温 度 下,管 道 的 热 膨 胀 量 为
１７．
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石 油化工设备技术,
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空冷器管箱设计与配管设计的
影响作用研究
张军文
(中国石化工程建设有限公司,北京 １００１０１)
摘 要:文章基于某海外项目空气冷却器管箱部分的设计调整实例,阐述了通过改进空气冷却器管箱 与
５ m,
共计 １６ 片,每 片 有 ３ 个 入 口 管 嘴 和 １ 个 出 口 管
嘴,进口温度为８９ ℃ ,出口温度为６０ ℃ ,进、出口
管嘴均在一 侧,该 侧 管 箱 即 为 固 定 端 管 箱.空 冷
器管束 质 量 约 为 ５０００kg,其 中 管 箱 和 翅 片 管 质
量约为 １４００kg,进、出口管箱与其支撑点采用低
２９.
作者简介:张军文,男,
２００８ 年 毕 业 于 北 京 化 工 大 学 化 工 机
械专业,工学硕士,主要从事管道设计和管 道 应 力 分 析 工 作,
高级工程师,已发表论文 ５ 篇.
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第 ４０ 卷第 ６ 期
张军文 ．空冷器管箱设计与配管设计的影响作用研究
空冷器的管束 部 分. 管 束 由 传 热 管 (翅 片 管 或 光
管),管箱,侧梁,进、出口管等构成,其基本结构形
图 ２ 空冷器管束的基本结构
当工艺介质 进 入 空 冷 器 时,管 箱 宽 度 方 向 以
收稿日期:
２０１９
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２２;修改稿收到日期:
２０１９
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及翅片管 长 度 方 向 的 热 膨 胀 将 会 引 起 管 束 的 位
移,对于多行程管束,各行程间的温差还将产生相
对位 移,如 不 采 取 措 施 会 引 起 传 热 管 弯 曲、开 裂,
构架变形损 坏,胀 口 泄 漏 等 事 故.因 此 空 冷 器 管
束做热膨胀计算 及 热 补 偿 设 计 时,一 般 应 遵 守 下
管束侧梁的支承方式及调整其支承间隙、使管道外力 荷 载 满 足 API６６１ 标 准 允 许 受 力 的 要 求 并 通 过 管 箱 支
架校核的方法及过程.在此基础上得出了空冷器管束 在 应 力 分 析 过 程 中 精 确 的 模 拟 方 式、空 冷 器 管 箱 支 承
处的校核方法以及空冷器管束支架的支撑形式和预留间隙的大小对空冷器配管设计的影响方式.
关键词:空气冷却器 管箱 管道外力荷载 应力计算
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１００６－８８０５．
２０１９．
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空气冷却器(以下简称“空冷器”)是利用空气
式如 图 ２ 所 示.进 口 管 与 前 管 箱 相 连;工 艺 介 质
的一种换热设备.一般来说,工业上,介质温度低
管,在 翅 片 管 内 完 成 换 热 之 后 通 过 出 口 管 流 出;
于 １２０ ℃ 时,热量回 收 代 价 比 较 大 或 因 热 源 的 分
前、后管箱均支撑在管束的下支梁上.
作为冷却介质将工艺介质(热流)冷却到所需温度
通过进口管进入 管 箱,通 过 管 箱 分 配 到 每 个 翅 片
散性和间歇性而 难 以 综 合 利 用,这 部 分 热 量 大 多
６６ mm.
工艺管道通过进、出口管嘴与空冷器相接,其
对空冷器产生什么影响以及如何通过调整空冷器
下面需要讨论的问题.
的配管设计变得 越 发 困 难,尤 其 是 空 冷 器 作 为 敏
感设备,其外接管的允许受力非常小,如何既保证
图 １ 空冷器的基本结构
空冷器的运行安 全,又 能 满 足 其 配 管 设 计 的 要 求
成为了现代化工业设计非常重要的课题之一.
本文以某海外项目空冷器管束支架的设计调
整为例,详细阐述 了 空 冷 器 管 束 精 确 的 模 拟 方 式
与侧梁进行管束 长 度 方 向 的 紧 固 连 接,自 由 端 管
箱仅依靠侧梁为 重 力 支 撑,但 应 允 许 支 撑 点 做 长
度及宽度方向的滑动.
２ 具体案例分析
图 ３ 和图 ４ 是某海外项目空冷器的布置及其
图 ３ 空冷器布置及其配管设计
图 ４ 空冷器编号及管道止推点的设置位置
空冷器采用水平式成排布置.因为空冷片数