煉油與化工2REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第27卷管程高壓換熱器的優(yōu)化設計高亞娟,李保志,張作為(大慶石化公司檢測公司,黑龍江大慶163714)摘要:管程高壓換熱器在不選用螺紋鎖緊環(huán)換熱器的前提下,只能選擇平蓋特殊高壓管箱,這種管箱結構特殊,其他受壓元件為常規(guī)結構;管板強度校核計算采用解析應力分析法,假設條件少,能夠準確反映強度指標,其他受壓元件計算按照GB/T 151-2014標準設計。關鍵詞:高壓換熱器;高壓特殊管箱; f型管板;平蓋中圖分類號: TQ051.5文獻標識碼:B文章編號:1671-4962(2016)03-0032-03Optimization design of tube- -side high-pressure heat exchangerGao Yajuan, Li Baozhi, Zhang Zuowei(Detection Company of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714, China)Abstract: Under the premise of not choosing screw locking ring heat exchanger, tube- side high- pressure heat exchangeronly can be chosen flat cover special high pressure channel. This kind of channel has special structure, other elements underpressure are regular in structure ; tube sheet verifying calculation uses analytical stress analysis method，assumed conditionsare few, can accurately reflect strength index，other elements under pressure are calculated according to GB/T 151-2014Standard.Keywords: high pressure heat exchanger; high pressure special channel; f-type tube sheet; flat cover熱油一三元溶液換熱器是油田三次采油關鍵該換熱器的特點就是管程高壓,采用特殊高壓設備,利用殼程的高溫三元溶液加熱管程內的原管箱,因為換熱器直徑不大,所以沒有采用螺紋鎖油,高溫側在殼程,高壓側在管程,該換熱器選型緊環(huán))封閉管箱,采用平蓋加金屬環(huán)墊片封閉管為D型高壓管箱E型殼體型式和U形管換熱器。箱,小直徑條件下,這種管箱與螺紋鎖緊環(huán)管箱重原來引進的日本設備是按照ASME規(guī)范設計的,改量相差不多,計算經驗成熟。用GB/T 151-2014設計,由于國產材料安全系數管箱的分程隔板結構可以承受沖擊,直接承受低,相應的許用應力大,因此,國產化設計后,相應沖擊的平板總長度只有260mm,寬400mm,周邊的壁厚很大程度的減薄,強度校核通過。焊接,懸臂端用環(huán)板拉筋,結構見圖1。特殊高，壓管箱的計算采用應力分析方法,相對建模模擬軟件來說,這種應力分析方法是解析.260法1.2),該方法的應力分析,減少了很多假設,因此更為準確。出1設計條件熱油一三元溶液換熱器的設計數據見表1。排凈孔處不焊，表1換熱器的設計數據↑入口三元溶液原油圖1分程隔板結構直徑/mm355.64002.2管板結構程數管板采用f程管體連控加工過2結構設計渡段,管板與殼中國煤化工法蘭結2.1管箱結構構,結構見圖2。YHCNMHG2016年第3期高亞娟，等管程高壓換熱器的優(yōu)化設計32φ450180.5ψ 402_ψ339H↓↑C2y R20L pm中400600φ 4903300士3圖4殼體結構圖2管板結構管板密封面與軸線的垂直度為0.2mm;管孔加強段的范圍以鞍座所需要的寬度為準,控制鞍座應力低于許用應力的50% ,這樣的支撐結與密封面的垂直度為0.1 mm。這種管板較好地解決了管板與管箱筒體連接構是安全的,是估算值,準確鞍座應力和加強段所處的局部應力集中問題,圓弧R10是應力釋放的最承受的薄膜應力,需要分析設計計算。佳尺寸,尺寸132mm是應力集中衰減接近最小值見圖5。該換熱器的其他結構是常規(guī)的,整體裝配后位置,因此,這種管板應力集中在可以控制范圍3強度計算文獻6]提供了常規(guī)換熱器的強度計算方法,這2.3程法蘭和平蓋選用標準管法蘭尺寸,在強度計算過程中，調些計算方法也是應力分析方法,是解析式,但是需整相關尺寸，使管程法蘭和平蓋,尺寸相對減小，要借助計算機技術來計算。3.1管箱容器法蘭和管箱平蓋計算盡量不增大螺栓的尺寸,結構見圖3。管箱容器法蘭計算按照文獻110計算即可，選用金屬環(huán)墊片,墊片系數m=5.5,容器法蘭比壓力y=124.1 MPa,管箱平蓋按照周邊簡支圓平蓋來計算,是1種平封頭,按照GB150.3計算,平蓋結構特征系數K分為操作時和預緊時2種情況: .操作時: K =1.78WL。Pc D2預緊時: K =0.3+1.78WL3.2管板計算圖3管程法蘭和平蓋結構管板是f型,管板與管箱連成一-體,與標準的f這是非標法蘭和平蓋結構,在計算的時候考型管板'°)比較,區(qū)別就是凸緣法蘭,計算參考簡體慮減輕平蓋重量,最新的技術表明,采用螺紋鎖緊端部”,但是計算的時候,還是按照管板延長部分環(huán)結構4121比較適用,由于這臺換熱器內徑不是很兼做法蘭來考慮,于是,計算管板的抗彎剛度和各.大,采用螺紋鎖緊環(huán)結構,制造難度增大,不利于項旋轉剛度,再計算法蘭的計算系數,法蘭力矩，檢修和改造,因此,還是采用法蘭和平蓋的結構。計算法蘭應力和管板應力,按照文1獻111的公式2.4殼體計算即可。殼體由容器法蘭、加強段、簡體、封頭、接管和3.3殼程法蘭計算管法蘭組成,為了解決左鞍座的穩(wěn)定性問題,容器殼程法蘭與管板配對,是常規(guī)法蘭計算,按照法蘭接加強段,加強段厚度計算得出,見圖4。文獻7計算即可。采用F型管板不用考慮容器法蘭的配對問題，3.4殼程筒體力因此,強度計算的時候,僅按照殼體的內壓計算即殼程筒體中國煤化工前提下,還HCNMH(可。要滿足換熱器重.山口山U女座帶來的影煉油與化工4REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第27卷467士62925士3180.5土3中0060≌出邵f|502615土3- 4280圖5換熱器整體結構響，確定支反力的時候,可以確定1個原點,分別計[4]尹丹勤螺紋鎖緊環(huán)式雙殼程換熱器的結構設計[J].石油化工設算出,2個鞍座的支反力,比較結果,加強段的支反備技術，2001 ,2():32-36.3[5]徐福勝,李春濤螺紋鎖緊環(huán)換熱器結構分析[J].工業(yè)技術,力是另外1個鞍座的支反力2倍,因此,在鞍座標2011(7):19-21.準尺寸相同的情況下,加強段的鞍座應力提高很[6]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 151-2014熱交換器[S].北京:多,在鞍座計算時,增加筒體厚度的辦法試算簡體中國標準出版社,2014:23-24.的穩(wěn)定性,計算過程,按照鞍座的規(guī)范執(zhí)行即可。[7]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 150.1-150.4 -2011壓力容器[S]北京:中國標準出版社, 2011:12-13.4結束語8]王金光大型高溫高壓螺紋鎖緊環(huán)式雙殼程換熱器的設計[J]壓管箱高壓U形管換熱器,也可以設計成雙殼程力容器，2002, 19(4):53-55.結構,在管板和法蘭計算上,和單殼程一樣的,不[9] 劉明強高壓U形管式換熱器管箱設計[J].化工管理,必特殊考慮。壓力容器強度計算軟件很方便地應2015(2):41-43.用在換熱器的計算上,因此,文中沒有詳列具體的[10]趙國棟，黃毓秀,鄒建東.等溫度交變工況下換熱器管箱結構設計改進[J]石油化工設備技術,2011 ,40(8):29- -32.計算過程,僅提出需要考慮的幾個問題供參考。[11] 夏少青.特殊高壓U形管換熱器管板強度計算方法及比較[J]石參考文獻:油化工設備技術,2015, 36(3):36-38.[1]薛明德,李世玉,朱國棟，等CB151中換熱器管板設計方法的理[12]厲國輝. φ 1 600螺紋鎖緊環(huán)換熱器的設計[J].石油化工設備技術,2003,24(2):43- 46.論依據及其應用[J].化I設備與管道,2015(3):42- -45.[2]李永泰,李勇,黃金國，等解析ASME-2014版U形管式管板設計收稿日期:2016-04-11方法[].壓力容器. 2007(4):16-19.作者簡介:高亞娟，女,助理工程師, 1998年畢業(yè)于大慶石油學院化工3] 劉念螺紋鎖緊環(huán)換熱器的設計[J].廣州化I，2013(5):27-30.與石油機械工程專業(yè),現從事化工設備管理工作。中國煤化工MHCNMHG