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摘要:U型管式换热器芯子制作后应进行壳程水压试验,以确保管接头及管不泄漏。本文主要介绍了打压壳体的设计。
关键词:U型管式换热器;换热器芯子;壳程水压试验
1 前言
换热器是化工厂重要的化工设备之一,其中U型管式换热器应用较多。该换热器的芯子可以从壳体中抽出,便于检修。更换只需更换换热器芯子,不用更换壳体,简单方便,节约成本。
我厂制作的U型管式换热器中压CO2冷却器芯子,需要进行壳程水压试验,检查保管接头及管无泄漏,以确保芯子的使用寿命。因此,我们设计制造了结构比较合理的芯子打压壳体,实现了壳程水压试验,保证了换热器芯子的质量,本文介绍了打压壳体的设计。
2 打压壳体设计
2.1 换热器芯子主要技术参数设计压力:管程为1.6MPa,壳程为0.7MPa。设计温度:管程为100℃,壳程为60℃。
2.2 打压壳体设计打压壳体的示意图见图1。
(1)确定壳体及法兰直径首先,根据换热器上管板的尺寸,确定打压法兰的尺寸,并根据芯子尺寸,将壳体直径定为725mm。
(2)确定壳体厚度
根据GB150—1998钢制压力容器,内压圆筒厚度为:δ=Pc·Di2[σ]tΦ-Pc+C(1)式中 Pc———计算压力,MPa;Di———圆筒内直径,mm;[σ]t———设计温度下圆筒的许用应力,MPa;Φ———焊缝系数;C———腐蚀裕度,C=1。由于液柱静压力小于5%设计压力,所以计算压力Pc=0.7MPa,经查表可知[σ]t=113MPa;Φ=0.85;Dc=725mm。为了更加安全起见,由式(1)计算可得壳体厚度δ为3.7mm,考虑安全系数,将壳体厚度定为δ=8mm。压力试验前,应按下式校核圆筒压力:σT=Pt(Di+δe)2δe≤0.9Φσs(2)式中 σT———试验压力下圆筒的应力,MPa;Di———圆筒内直径,Di=725mm;Pt———试验压力,Pt=2.2MPa;δe———圆筒的有效厚度,δe=8mm;σs———屈服强度,σs=235MPa。代入相关数据得:σT<0.9Φσs所以该壳体可以安全进行水压试验。 (3)确定壳体长度根据选用的打压壳体和芯子各部分尺寸,经过分析计算,确定壳体长度为3150mm。(4)确定堵板厚度根据GB150—1998钢制压力容器,堵板厚度计算公式为:δp=DcK·Pc[σ]t·Φ(3)式中 δP———平盖计算厚度,mm;Dc———平盖计算直径,mm;K———结构特征系数,0.2035;Pc———计算压力,Pc=P=0.7MPa;[σ]t———设计温度下材料的许用应力,[σ]t=235MPa;Φ———焊缝系数,Φ=0.85。由式(3)计算可得堵板厚度δp为19.36mm,考虑安全系数,取δP=25mm。
3 结束语
设计的打压壳体在实际打压时省时省力,成功地实现了对换热器芯子的壳程水压试验,保证了换热器芯子的制作质量,节约了成本。
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