釜式重沸器的设计

刘博文，闫绍峰，孙冬旭，李小康

（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州121001）

1 设计方案的选择

1.1 主要技术参数

表1 主要技术参数

1.2 设计方案的选择

釜式再沸器管束可从壳体内抽出，便于清洗，不产生热应力。适用于管壳程温差应力比较大的情况，介质清洁困难的场合。本次设计的介质是粗甲醇和水。其中粗甲醇的入口温度是195℃，出口温度是160℃，流量为5．6kg/s，工作压力是2．0MPa；水的入口温度是50℃，出口温度是75℃；工作压力是1．3MPa。由于两种介质的温差较大，会产生很大的温差应力，而且粗甲醇是清洗介质，水介质易结垢，所以选用浮头式换热器。一可以消除温差应力，二便于清洗。再者，考虑工艺要求，该设计的主要目的是粗甲醇，故选择粗甲醇走壳程，可以更好的散热；水走管程，可以起到更好的冷却效果。

2 工艺设计计算

2.1 计算传热面积

热负荷Q＝WCCPC(t2-t1)=1．5×106W

根据两流体的情况，设K=600W/(m2×K)△tm＝0.9×43.7＝122．5℃

2.2 计算换热管数

选φ25×2mm 无缝钢管，材质10 号钢，管长3m

拉杆数为10，因此实际换热管数为107 个

2.3 壳体直径的确定

2.4 核算压强降

管程压强降∑△Pi＝(△P1+△P2)FtNp=8162．4+2136．1=10298．5

壳程压强降∑△P0＝(△P1+△P2)FsNs=（1．6×105+1．53×105）×1．105×1=3．82×105Pa

换热器的压强降在10～100KPa 范围内，满足工艺要求。从上面计算可知，该换热器管程与壳程的压强降均满足题设要求，故所设计换热器工艺参数合理。

3 强度设计计算

3.1 筒体壁厚的设计计算

根据钢材规格取δn＝8mm

3.2 封头壁厚的设计计算

为了使筒体与封头受力均匀，通常将封头壁取与筒体壁厚相等，即δn＝8mm

4 结构设计

4.1 总体结构设计

图1 浮头式换热器装配图

4.2 右封头结构设计

图2 浮头结构图

4.3 焊接结构设计

图3 接管结构图

图4 对接焊缝结构图

4.4 爆破片结构

反拱型爆破片的厚度是正拱形爆破片的几倍，厚度偏差对爆破压力的影响相对较小，故制造精度较高。正常操作直至失稳时，反拱型爆破片工作时的应力均在弹性范围内，抗疲劳性能好。适用于中低压、承受背压或脉动载和的工况。

5 结 语

本设备设计按照国家目前最新标准GB150-2011《压力容器》的规定，设计技术参数完全模拟锦州某公司的在役设备，设计计算结果与工程实际基本一致；图纸结构合理，表达清楚。通过本次设计，设备结构有所改进，传热效果明显提高，流体阻力比原设备大大下降，达到了高效节能的目的。

本设备结构简单、紧凑；管子清洗方便，易于更换；主要应用于管、壳程温差较大的场合。