釜式重沸器的設計

劉博文，閆紹峰，孫冬旭，李小康

（遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州121001）

1 設計方案的選擇

1.1 主要技術參數

表1 主要技術參數

1.2 設計方案的選擇

釜式再沸器管束可從殼體內抽出，便于清洗，不產生熱應力。適用于管殼程溫差應力比較大的情況，介質清潔困難的場合。本次設計的介質是粗甲醇和水。其中粗甲醇的入口溫度是195℃，出口溫度是160℃，流量為5．6kg/s，工作壓力是2．0MPa；水的入口溫度是50℃，出口溫度是75℃；工作壓力是1．3MPa。由于兩種介質的溫差較大，會產生很大的溫差應力，而且粗甲醇是清洗介質，水介質易結垢，所以選用浮頭式換熱器。一可以消除溫差應力，二便于清洗。再者，考慮工藝要求，該設計的主要目的是粗甲醇，故選擇粗甲醇走殼程，可以更好的散熱；水走管程，可以起到更好的冷卻效果。

2 工藝設計計算

2.1 計算傳熱面積

熱負荷Q＝WCCPC(t2-t1)=1．5×106W

根據兩流體的情況，設K=600W/(m2×K)△tm＝0.9×43.7＝122．5℃

2.2 計算換熱管數

選φ25×2mm 無縫鋼管，材質10 號鋼，管長3m

拉桿數為10，因此實際換熱管數為107 個

2.3 殼體直徑的確定

2.4 核算壓強降

管程壓強降∑△Pi＝(△P1+△P2)FtNp=8162．4+2136．1=10298．5

殼程壓強降∑△P0＝(△P1+△P2)FsNs=（1．6×105+1．53×105）×1．105×1=3．82×105Pa

換熱器的壓強降在10～100KPa 范圍內，滿足工藝要求。從上面計算可知，該換熱器管程與殼程的壓強降均滿足題設要求，故所設計換熱器工藝參數合理。

3 強度設計計算

3.1 筒體壁厚的設計計算

根據鋼材規格取δn＝8mm

3.2 封頭壁厚的設計計算

為了使筒體與封頭受力均勻，通常將封頭壁取與筒體壁厚相等，即δn＝8mm

4 結構設計

4.1 總體結構設計

圖1 浮頭式換熱器裝配圖

4.2 右封頭結構設計

圖2 浮頭結構圖

4.3 焊接結構設計

圖3 接管結構圖

圖4 對接焊縫結構圖

4.4 爆破片結構

反拱型爆破片的厚度是正拱形爆破片的幾倍，厚度偏差對爆破壓力的影響相對較小，故制造精度較高。正常操作直至失穩時，反拱型爆破片工作時的應力均在彈性范圍內，抗疲勞性能好。適用于中低壓、承受背壓或脈動載和的工況。

5 結 語

本設備設計按照國家目前最新標準GB150-2011《壓力容器》的規定，設計技術參數完全模擬錦州某公司的在役設備，設計計算結果與工程實際基本一致；圖紙結構合理，表達清楚。通過本次設計，設備結構有所改進，傳熱效果明顯提高，流體阻力比原設備大大下降，達到了高效節能的目的。

本設備結構簡單、緊湊；管子清洗方便，易于更換；主要應用于管、殼程溫差較大的場合。