毕业设计(论文)-毕业设;固定管板式换热器设计说明书计-[管理资料]

本科毕业设计说明书
固定管板式换热器的整体设计
ON THE OVERRALL DESIGN OF FIXED TABE PLATE
HEAT EXCHANGER
学院（部）：机械工程学院
专业班级：过控09—2班
学生姓名：
指导老师：教授
2013年 06 月 08 日
固定管板式换热器设计
摘要
换热设备在炼油、石油化工以及在其他工业中使用广泛，它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。

固定管板式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。

这类换热器具有结构简单、紧凑、可靠性高、适应性广的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。

固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。

本次设计主要是针对用于煤化工工业中用于变换气和半水煤气的换热用换热器。

此次设计的换热器不仅达到了降低变换气温度的作用，同时还吸收了变换气放出的废热，用于加热半水煤气。

再设计中进行对物料及热量衡算，并对换热器整体机构进行计算和对换热器的基本附件进行选择和设计。

最后绘出非标零件图和装配图。

关键词：流量，换热面积，结构设计，换热管，管板，封头，壳体
ON THE OVERRALL DESIGN OF FIXED TABE PLATE
HEAT EXCHANGER
ABSTRACT
Heat exchanger in oil refining, petrochemical, and widely used in other industries, it is suitable for cooling, heating, evaporation and condensation, heat recovery, and various other aspects. Fixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure, compact, high reliability and wide adaptability , and low cost of the production, wide choice of used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface . Fixed tube plate heat exchanger can withstands the higher operating pressure and temperature, so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large.
This design is mainly used for heat exchange of heat exchanger used in gas and water gas for coal chemical industry. Heat exchanger of the design not only can reduce the air temperature change effect, it also absorbs the waste heat released for heating ventilation, semi water gas. In the design of the material and heat balance, the basic accessories heat exchanger and whole body were calculated and the heat exchanger selection and design. Finally I draw the non-standard parts drawing and assembly drawing.
KEYWARDS：discharge, the heat exchange area,structural design, heat exchange tube, tube sheet, heads, housings
目录
摘要 (I)
ABSTRACT .......................................................... I I 1 绪论 . (1)
化工设备简介 (1)
换热器概述 (1)
(1)
管壳式换热器的分类 (1)
管壳式换热器结构 (4)
换热器研究内容及发展动向 (4)
2 工艺计算 (7)
设计参数： (7)
换热器选择 (7)
选择换热器的类型 (7)
(7)
传热形式选择 (8)
换热面积的计算 (8)
(9)
定性温度 (9)
介质物性计算 (10)
选择总传热系数 (13)
(13)
热负荷计算 (14)
管程流体（半水煤气）质量流量估算 (14)
(15)
壳程流体（变换气）流量确定 (15)
3 结构计算 (15)
换热管的计算 (15)
管径和管子材质选择 (15)
(16)
(16)
(17)
筒体材料选择 (17)
焊接形式选择 (17)
筒体计算 (18)
管箱圆筒计算 (18)
封头计算 (19)
(20)
管板与壳体圆筒，管箱圆筒的连接方式选择 (20)
管板材料及厚度选择 (21)
管板与换热管的连接 (21)
4 附件选择 (24)
折流板选择 (24)
(24)
(25)
拉管结构形式选择 (25)
拉杆的直径和数量 (25)
(25)
(26)
(27)
(27)
(29)
(33)
(34)
(34)
挡管 (34)
波形膨胀 (35)
(35)
(37)
(38)
5 安装制造 (40)
换热器制造 (40)
.1 换热管 (40)
筒体 (40)
封头和管箱 (40)
折流板 (40)
管板 (41)
换热器安装 (41)
安装步骤 (41)
附表1 (45)
附表2 (47)
参考文献 (48)
致谢 (49)
.
1 绪论
化工设备简介
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《压力容器安全技术监察规程》、GB150—2011《钢制压力容器》、GB151—2012《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。

换热器概述
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。

换热设备在炼油、石油化工以及在其他工业中使用广泛，它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。

对同一种形式的换热器，由于各种条件不同，往往采用的结构亦不相同。

在工程设计中，除尽量选用定型系列产品外，也常按其特定的条件进行设计，以满足工艺上的需要（得到适合工况下最合理最有效也最经济的便于生产制造的换热器等等）〔1〕。

板式换热器是一种高效紧凑型热交换设备。

它具有传热效率高，阻力损失小，结构紧凑，拆装方便，操作灵活等优点。

目前广泛应用于冶金、机械、电力、石油、化工、制药、纺织、造纸、食品、城镇小区集中供热等各个行业和领域〔1〕。

管壳式换热器的分类
根据管壳式换热器的结构特点，常将其分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式、滑动管板式、双管式等〔2〕。

1、固定管板式换热器
固定管板式换热器的典型结构如下图所示。

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，管子损坏时易于堵塞或更换；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测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测压力不高的场合〔2〕。

一般固定管板式换热器的结构如图1—1。

图1—1 固定管板式换热器结构图
（图片来源于GB151-2012）
2、浮头式换热器
浮头式换热器的典型结构如下图所示。

两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称浮头。

浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。

管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力。

浮头换热器的特点是管间与管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗大，且浮头端小盖在操作中无法检验，制造时对密封要求较高。

适用于壳体与管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合〔2〕。

一般浮头式换热器的结构如图1—2。

图1—2 浮头式换热器结构图
（图片来源于GB151-2012）
3、U形管换热器〔2〕
U形管式换热器的典型结构如下图所示。

这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一根管板上管子可自由伸伸缩。

当壳体与U 形换热管有温差时，不会产生热应力〔2〕。

一般U形管换热器的结构如图1—3。

图1—3 U形管换热器结构图
（图片来源于某换热器工厂宣传图）
由于弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利，当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U 形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而且坏一根U形管相当于坏两根管，报废率较高。

U形管结构比较简单、价格便宜、承压能力强、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需清洗、又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。

特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。

4、填料函式换热器
填料函式换热器的典型结构如下图所示。

这种换热器的结构特点与浮头式换热器相类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。

由于采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可自由伸缩，壳壁与管壁不会产生热变形差，从而避免可热应力。

其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出你，管内，管间都能清洗，维修方便〔2〕。

一般填料函式换热器的结构如图1—4。

图1—4 填料函式换热器结构图
（图片来源于GB151-2012）
管壳式换热器结构
管壳式换热器的主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，还应包括膨胀节。

管壳式换热器的结构应该保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同时还要承受一定温度和压力的能力。

1、管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同时将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。

当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，一般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造〔3〕。

2、管子与管板的连接：管子与管板的连接必须牢固，不泄漏。

既要满足其密封性能，又要有足够的抗拉强度。

其连接形式主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合]〔13〕。

3、管箱：其作用是把管道中来的流体均匀分布到各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换热器〔3〕。

4、折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组
壳间流道，使流体以适当的流速冲刷管束，提高传热系数，改善传热效果，以达到一定的传热强度。

常用的折流板有弓形和圆环形两种，弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形〔3〕。

5、拉杆和定距管：折流板的安装一般是用拉杆和定距管组合并与管板固
在一起。

拉杆与管板连接的一端可用焊接或螺纹连接，另一端也用焊接或螺纹固定。

一般拉杆的直径不得小于10mm、数量不得小于4根[4]。

管板与壳体的连接：其连接型式可分为不可拆式和可拆式。

换热器研究内容及发展动向
板式换热器出现是在二十世纪20年代，主要应用于食品工业。

以板代管制成的换热器，主要特点是结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。

在30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。

接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板
翅式换热器，用于飞机发动机的散热。

接着30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。

在这十多年的时间里，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始关注。

到了60年代左右，因为空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需求各种高效能紧凑型的换热器，又加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。

此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。

到了70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器[10]。

当前换热器的基本发展趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造成本的标准系列化，并在广泛的范围内继续向大型化发展，并CDF （Comptational Fluid Dynamics）模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成一个高技术体系。

管壳式换热器具有结构坚固、弹性大和使用范围广等独特优点，一直被广泛应用。

尤其在高温高压和大型化的场合下，以及制造工艺上的进一步自动化和机械化，管壳式换热器今后将在广泛的领域内得到继续发展。

而板翅式换热器（冷箱）主要用于乙烯裂解，空气分离和天然气液化等。

板翅式换热器现在生产制造技术已经达到了世界先进水平，流道多达15股，单体外形尺寸达6m××,。

随着换热器广泛应用于各行业，诞生了各种新型的换热器，这使得传热理论不断完善，换热器相关技术也得到不断提高，换热器研究、设计、制造等技术不断改进和发展，传热技术发展的同时又让各种新型高效换热器不断地产生。

目前各国为了提高换热器性能而进行的研究方向主要是强化传热，强化传热的途径主要有扩大传热面积、提高传热系数和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，其方法主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。

目前，管壳式换热器强化传热方法主要有[1]：
1、采用改变传热元件本身的表面形状及其表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面。

2、用添加内插物的方法以增加流体本身的绕流、
3、将传热管的内外表面轧制成各种不同的表面形状，使管内外流体同时产生湍流并达到同时扩大管内外有效传热面积的目的，提高传热管的传热性能。

4、将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并可增加其抗污垢能力。

5、改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积等。

换热器相关技术的发展主要表现在以下几发面：防腐技术，防结垢技术，强化技术，抗振技术，制造技术，研究手段以及大型化与小型化并重，。

随着工业中经济效益与社会环境保护的要求，制造水平的不断提高，新能源的逐渐开发，研究手段的日益发展，各种新思路的与新结构的涌现，换热器将朝着更高效、经济、环保的方向发展。

2 工艺计算
设计参数：
1、物料
2、操作方式
逆流操作
3、换热器结构工艺尺寸
（1）壳体内径Ø700mm
（2）换热管Ø25×3×6000，295根，等边三角形排列，中心距34mm
（3）拉杆Ø16×6
（4）圆缺形折流板高度510mm，板间距400mm，
（5）热流体进出管直径×长度Dg200×150
（6）冷流体进出管直径×长度Dg1500×150
换热器选择
选择换热器的类型
换热器的使用场合、使用目的、换热介质物性等因素的不同, 决定了管壳式换热器的结构型式。

固定管板式换热器结构简单、紧凑、造价低, 每根换热管可以单独清洗和更换, 在外形尺寸相同的条件下, 与浮头式和U 形管式换热器相比, 换热面积大〔2〕。

所设计换热器用于半水煤气和变换气的传热，粘度较小，不易结垢，不易腐蚀管道，所以选用固定管板式换热器，便于拆卸、清洗。

综上所述，换热器选择固定管板式换热器。

冷、热流体流动通道的选择原则〔2〕：
1、不洁净和易结垢的液体宜走管程（管内清洗方便）；
2、腐蚀性流体宜走管程（以免管束和壳体同时受到腐蚀）；
3、压强高的流体宜走管程（以免壳体承受压力）；
4、饱和蒸汽宜走壳程（洁净，α与流速无关，冷凝液易排出）；
5、被冷却的流体宜走壳程（便于散热）；
6、若两流体温差较大，宜将α大的流体走壳程（以减小热应力）；
7、流量小、粘度大的流体宜走壳程（Re>100即可达湍流，也可走管程，采用多管
程）；
综上所述，选择半水煤气走管程，变换气走壳程。

传热形式选择
管壁两侧流体温度差变化如下图2-1所示：
t1
t2
T2
t2
T1
T2
并流逆流
图2-1流体温度差变化图
如上图所示，若传热形式选择并流传热，则不符合热传递定律，所以流体传热形式选择逆流传热。

换热面积的计算
查JB/T4715得换热面积的计算公式为：
A=πd()n
式中：A—计算换热面积，m2；
d —换热管外径，m；
L—换热管长度，m；
δ—管板厚度，m；
n—换热管根数。

查GB151-2012得：
1、用于易燃易爆及有毒介质等严格场合时，管板的最小厚度（不包括腐蚀裕量）应不小与换热管的外径。

2、管板与换热管采用焊接时管板的最小厚度应满足结构设计和制造要求，且不小于12mm。

因此暂取管板最小厚度δ=12mm
则换热面积计算如下：
A=×(6−2×)×295
=m2
变换气主要成分是CO
2、CO 、N
2
、H
2
,还有少量的 CO、CH
4
等。

半水煤气主要由N
2、H
2
、CO、CO
2
、O
2
、组成,并含有少量H2S和惰性气体。

由《小合成氨厂工艺与设计手册》〔3〕查的半水煤气和变换气各组分比列如下（自贡市鸿鹤化工厂的实际数据）：
定性温度
对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

故壳程流体（变换气）的定性温度为〔4〕：
T= (420+210)
2
=215℃
管程流体（半水煤气）的定性温度为：
t= (160+375)
2
=255℃
介质物性计算
根据定性温度，在定性温度下分别查《化学化工物性数据手册》〔6〕（无机、有机卷）得壳程和管程流体的物性数据如表2-5和2-6。

（表格来源于《化学化工物性数据手册》（无机卷））
（表格来源于《化学化工物性数据手册》（无机卷））
根据定性温度，在定性温度下分别查《工程热力学》〔5〕得壳程和管程流体的比压热熔各项系数如表2-6和2-7。

（表格来源于《工程热力学》〔10〕附表2）
（表格来源于《工程热力学》〔10〕附表2）
则计算得变换气和半水煤气各组分的比压热容及质量分数如表2-8和2-9。

则半水煤气和变换气在各自定性温度和压力下的平均密度和比热容为：变换气的平均密度
n
ρ1=∑ρiφi
i=1
=×+×+×+ ×+×+×
= k g/m3
变换气的平均比热容为
n
C p1=∑g i c pi
i=
=(×+×+×+×+×+×
= kJ/()
半水煤气的平均密度
ρ2=∑ρiφi
n
i=1
=×+×+×+×+ ×+×+×
= kg/m3
半水煤气的平均比热容
C p2=∑g i c pi
n
i=
=×+×+×+× +×+×+×
= kJ/()
选择总传热系数
在列管式换热器中，两流体为气体—气体，总传热系数大致范围为10～40W/()（数据来源于《化工原理》〔4〕152页表4-7）。

因为总传热系数增大，可减小换热器的传热面积。

所以选择总传热系数K=40 W/()。

逆流
∆t1=T1−t2=420−375=45℃
∆t2=T2−t1=210−160=50℃
因∆t1/∆t2 =45/50=<2；所以
∆t m=(∆t1 +∆t2)
2
=(45+50)
2
=℃
热负荷计算
由公式Q=KA∆t m得热负荷量。

Q=KA∆t m=40××= W 管程流体（半水煤气）质量流量估算。

换热管体积为
V=πr2 Ln
=×6000×295π×10-9
=
管路截面积为
A m=πr2 n
=×295π×10-6
=
由公式Q=q
m2 C
p2
(t
2
-t
1
)可得：
管程流体（变换气）质量流量为
q m2=
Q
( C p2 (t2−t1))
=
×
×(375−160)
=管程流体（变换气）体积流量为
q v2=q m2
ρ2
==m3/s
管程流体（变换气）流速为
υ=q v2
A m
==
常见的换热器中流体流速如表2-10。

根据表2-10，气体的在管程中的流速范围在5～30m/s，，选择总传热系数K=40 W/()时，管程流体流速υ=，符合要求，故选择总传热系数K=40 W/()合适。

表2-10 换热器常用流速的范围
（图表来源于GB150-2011）
壳程流体（变换气）流量确定
由公式Q=q m2 C p2 (t2−t1 )=q m1 C p1 (T1−T2)得
qm1=
Q
C p1 (T1−T2)
=
×
×（420−210）
= kg/.s
3 结构计算
换热管的计算
管径和管子材质选择
由设计参数换热管管径选用Ø25×3，由于半水煤气和变换气都不具有强腐蚀性，，
材质选择Q345R。

根据给定设计参数，换热管管数为295根，长度为6000mm。

因采用逆流方式传热，根据JB/T4715表4得，选择单壳程单管程传热。

管子的排列方式有等边三角形，正方形，转角正方形三种。

与正方形相比，等边三角形排列比较仅凑，管外流体湍动程度高，表面传热系数大。

正方形排列虽然比较松散，传热效果也较差，但管外清洗比较方便，对易结垢流体更为适用。

若将正方形排列的管束斜转45°安装，可在一定程度上提高对流传热系数〔7〕。

根据设计参数，等边三角形排列，中心距34mm。

如图3-1。

图3-1管子三角形排列图
（图片来源于GB151-2012）
管心距为34mm（焊接时）。

则隔板中心到力气最近一排管中心距离：
S=34
2
+6=23（mm）
（公式来源于GB151-2012）
根据《化工设备设计基础》〔7〕表5—3得，公称直径DN=700，管径∅=25排管数目为见表2-3。

（表格来源于GB151-2012）
总排管数目301根中设定6根拉杆。

由设计参数得，圆筒内径D=700mm，设计压力Pc=。

筒体材料选择
,、GB713-2008、GB713-2008压力容器钢板的选用标准，压力容器选材原则：
，必须考虑容器的工作条件，如温度、压力和介质特征；材料的使用性能，如机械性能、物理性能和化学性能；加工性能，如材料的焊接性能和冷热加工性能；经济合理性能，如材料的价格、制造费用和使用寿命。

，标准中规定设计压力不大于35Mpa，对于超出规定的，应进行具体分析，并进行试验，经过研究以后决定。

但要注意的是，碳素钢和碳锰钢在高于425℃温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物的石墨化倾向。

奥氏体刚的使用温度高于525℃时，％，对于≤-20℃的低温容器材料用钢，还应进行夏比“V”型缺口冲击试验。

，必须考虑他的韧性，以防止外加载荷作用下发生脆性破坏[18]。

选择本换热器壳体材料为Q345R。

焊接形式选择
1、压力容器的焊接结构的设计应遵循以下原则〔2〕：
（1）尽量采用全熔透的结构。

（2）尽量采用对接接头。

（3）尽量减少焊缝处的应力集中。

2、坡口的选择主要考虑以下因素〔2〕：
（1）尽量减少填充金属量，这样既可以节省焊接材料，又可减少焊接工作量。

（2）保证熔透，避免产生各种焊接缺陷。

（3）减少焊接变形和残余变形量，对较厚元件焊接应尽量选用沿厚度对称的坡口形式。

根据《过程设备设计》〔2〕表4—3以及实际操作允许，选取焊接接头形式为双面焊对接接头或相当于双面焊的全熔透对接接头，无损检测比例为100%，则焊接接头系数∅=。

筒体计算
从设计参数得，设计温度为425℃
因介质为气体，无静压力，所以计算压力等于设计压力，即壳程流体的操作压力p c= MP。

查《过程设备设计》表D-1得在设计温度425℃时假设材料的许用应力为[σ]t=93MP （厚度为3～16mm时），筒体厚度为
计算厚度：
δ=
p c D i
2[σ]t∅−p c
=
×700
2×93×
=
（公式来源于《过程设备设计》）
对变换气，起不具有强腐蚀特性，而且规定对于碳素钢和低合金钢，腐蚀裕量不小于1mm。

所以取C2=
设计厚度：
δd=δ+C2=+2=
对于Q345R，查GB/T3274-2007得，钢板负偏差C1=，因而取名义厚度δn=8mm。

但对低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3mm,因此，计算值符合规定，由钢材的标准规格，名义厚度取8mm。

再返回查《过程设备设计》表D-1得，δn=8mm，[σ]t没有变化，故取名义厚度8mm 合适。

即，换热器壳体圆筒内径为700mm，筒壁厚度为8mm。

管箱圆筒计算
由给定设计参数得，设计温度400℃，因介质为气体，无静压力，所以计算压力等于设计压力，即管程流体的操作压力p c= MP
查《过程设备设计》表D-1得，在设计温度400℃时，假设材料的许用应力为[σ]t=125MP （厚度为3～16mm时），计算厚度：
δ=
p c D i
2[σ]t∅−p c
=
×700
2×125×
=
对变换气，起不具有强腐蚀特性，而且规定对于碳素钢和低合金钢，腐蚀裕量不小于1mm。

所以取C2=
设计厚度：
δd=δ+C2=+2=
对于Q345R，查GB/T3274得，钢板负偏差C1=，因而取名义厚度δn=8mm。

但对低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3mm,因此，计算值符合规定，由钢材的标准规格，名义厚度取8mm。

再返回查《过程设备设计》表D-1得，δn=8mm，[σ]t没有变化，故取名义厚度8mm 合适。

即，换热器管箱圆筒内径为700mm，筒壁厚度为8mm。

同时，有GB151-1999得，轴向开口的单管程管箱，开口中心处的最小深度应不小于按管内径的1/3。

因此，根据给定参数冷流体进出管直径×长度：Dg150×150，管箱圆筒长度取300mm。

封头计算
对于管壳式换热器，从内径、制造、受力分析、流体流通等因素考虑，GB/T25198-2010根据本换热器左右封头都选择标准椭球形封头。

封头EHA样式如下图3-2。

图3-2椭球形封头
（图片来源于GB/T25198-2010）
，
对于EHA椭形封头DN=D
i
Di
=2
2（H−h）
(公式来源于GB/T25198-2010附表C) ,、GB713-2008、GB6654-1996压力容器钢板的选用标准，选择本换热器封头材料为Q345R。

根据GB/T25198-2010附表C得，对DN=700的封头，总深度H=200，内表面积A=，容积V=。

因此
由
Di
2（H−h）
=2
得 h=25 mm。

由给定设计参数得，设计温度400℃，因介质为气体，无静压力，所以计算压力等于设计压力，即管程流体的操作压力p c= MP
查《过程设备设计》表D-1得，在设计温度400℃时，假设材料的许用应力为[σ]t=125MP（厚度为3～16mm时），封头厚度为：
计算厚度：因p c=<[]∅=75MP，计算厚度可按以下公式计算：
δ=
Kp c D i
2[σ]t∅
（公式来源于《过程设备设计》）
对于标准椭球形封头，K=1
δ=
Kp c D i
2[σ]t∅
=
1××700
2×125××
=
对变换气，起不具有强腐蚀特性，而且规定对于碳素钢和低合金钢，腐蚀裕量不小于1mm。

所以取C2=
设计厚度：
δd=δ+C2=+2=
对于Q345R，查GB/T3274得，钢板负偏差C1=，因而取名义厚度δn=8mm。

但对低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3mm,因此，计算值符合规定，由钢材的标准规格，名义厚度取8mm。

即，换热器管封头内径为700mm，筒壁厚度为8mm。

管板与壳体圆筒，管箱圆筒的连接方式选择
根据GB151-1999，管板与壳体圆筒，管箱圆筒的连接方式选择e型：管板与壳程圆。