U型管换热器空气加热器设计及有限元分析+CAD图纸(5)
2.3.2 管箱封头
选取材料为12Cr2Mo1R的半球形封头，半球形常用于高压容器。
筒体内径 Di=300mm，深度Hi=75mm，钢板负偏差C1=0.3mm，腐蚀裕量C2=2mm，材料的许用应力 。
根据12Cr2Mo1R的常用规格有8mm、10mm、20mm、30mm等，8mm和10mm两个规格不满足耐压试验，因此，取名义厚度 。
2.3.3 分程隔板
a 材料 ：选用12Cr2Mo1R，许用应力 。
b 尺寸：根据《化工单元过程及设备课程设计》中，表4-1 得：管箱分程隔板的厚度10mm，分程隔板长度L =管箱深度，在管板上的分程隔板槽深度4mm，槽宽12mm，槽的拐角处的倒角为45°，倒角宽度为分程垫片圆角半径R加1～2 mm。
c 为了使换热器在停车时将水排净，要在分程隔板上开设一个 的排净孔。该孔有三个作用：①泪孔作用，排净液体；②平衡作用，平衡两腔的压力；③排气作用，水压试验时排净气体。
d 隔板应连续焊在管箱壁上且分程隔板下缘应与管箱密封面平齐。
2.3.4 管箱长度
根据《化工单元过程及设备课程设计》得，换热器的B型管箱最小长度：
； (2.8)
；
其中：
di——换热管内径；
Ncp——各相邻的管程间分程处物料流通的最小宽度，Ncp=88&pide;2=44mm；
E——根据《钢制列管式固定管板换热器设计手册》，表4-37 E值表查得E=299mm；
hi——封头内曲面高度，mm；
Sp——封头厚度，mm。
最大长度：在与换热器轴线垂直的平面上，确定H=300mm，再根据H值，在图2.2上得到 。
图2.2 管箱最大长度∵ ；
∴取 。
2.3.5 管箱的最小内侧深度
轴向开口的单管程管箱，开口中心处的最小深度应不小于接管内直径的1/3；
多程管箱的内侧深度应保证两程之间的最小流通面积不小于每程换热管流通面积的1.3倍；当操作允许时，也可等于每程换热管的流通面积。
两程之间的最小流通面积是指管箱被平行与地面的平面所剖开所形成的载面面积；每程换热管流通面积是指同一管程内的换热管管内截面所形成的面积之和。
根据设计要求选择取管箱内侧深度为395mm。
2.4 换热管设计
根据任务书中的原始条件及数据可知管程中通过的是260℃的蒸汽，为了提高传热效率，选定强化传热管作为空气加热器的换热管。
管束分程是最好每程的管数大致相同，温差不超过20℃左右为好，否则在管束与管板中将产生很大的热应力。从制造、安装、操作等角度考虑，偶数管程有更多的方便之处，由此选择2程的平行分法，这种方法可以使管箱内残液放尽。
图2.3 换热管排管图
换热管排列形式主要有三角形和正方形。三角形布管多，但不易清洗；正方形较易清洗。管程的清洗较方便，采用三角形排列。
换热管的排布原则：
①换热管的排列应使整个管束完全对称；
②在满足布管限定圆直径和换热管与防冲板间的距离规定的范围内，应全部布满换热管；
③拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘在靠近折流板缺边位置处应布置拉杆，其间距小于或等于700mm，拉杆中心至折流板缺边的距离应尽量控制在换热管中心距地（0.5～1.5）范围内；
④多管程的各管程数应尽量相等，其相对误差应控制在10%以内，最大不得超过20%。
图2.4 换热管的排列形式