高压U形管换热器换热管外压校核和设计要点.pdf

60一 ■技术交流 石20油和化工设备 一 14年第17卷 壳程 的介质为冷高分气，正常工作状况下， MPa，换热管的内外压力差为14．31MPa，换热 壳程进 出口工作温度50／40~C，从工艺流程考虑， 管承受的内外压力差为负高压，因此必须考虑换 从上级流程过来的冷高分气，工作状态下，有可 热管承受外压校核的因素 ；在换热器设计标准 能出现冷高分气的短时间 (约20min)温度失控 GB1511999中，很难查到换热管外压计算 问题， 状况，造成壳程短时间内最高工作温度可达到 在相关的强度计算软件中，对u形管换热器的计算 100～120℃，因此，在设备结构设计中，设计温度 也很少涉及，目前只有SW6—201l固定管板换热器 不得低于元件金属在工作状态下可能达到的最高 对换热管的计算中，考虑并分别进行了内压计算 温度 ”【，把壳程的设计温度确定为：l50℃。 和外压计算，因此在设计时分别进行 内压计算和 1．2管程设计压力的确定 外压计算。 管程的最高工作压力为0．42MPa，而壳程侧的 1．7．1内压计算 。设计温度下计算应力按GB150．3— 最高工作压力为l4．73MPa，管、壳程工作压力相 2011式(5．2)计算： 差过大，换热管在工作状态下会受到较大的外压 O =‘ PC(D i+ 6 e)／(2 6 e) 载荷，考虑到极端情况，换热管发生全部破裂， = 12．38000×(15．00+1．75)／(2×1．75)=59．25MPa 大量高压壳程流体流到换热器低压侧。为预防意 T=I50~C，查 【o]=‘115MPa， =1，则[0] 外事故发生，人为地把管程的设计压力提高到壳 = 115×1=115MPa 程设计压力的80％，这样 ，换热器的较低压力侧 59．25MPa1t5MPa，o‘【O] (包括上游和下游系统)就不需考虑因管子破裂 说明换热管内压计算合格。 而再设置超压保护的泄压措施 。国内一些大型工 程设计公司 目前也有类似规定。 有效厚度 ：6e= 6n—C2．C1=2．000．0— 0．25=1．75lnin 1．3 材料 的选 择 。壳程 筒体 的公称 直 径 为 DN300×28，如果选用管材，壁厚28mm的钢管在 最大允许工作压力按GB150．3—2011式(5—4)计 市场上不易采购 ，到钢厂定制，生产周期太长， 算 且价格不菲，再加上 325×28的钢管将造成管 内 [Pw】=2 [o]‘ 6e／(Di+ 6e) 内径变小，管束安装困难，因此，基于以上两个 2×115．00X1x1．75／(15．00+1．75) 24．03MPa 原因，在壳程简体材料的选择上：选用20Ⅳ，封 1．7．2外压计算 头Q245R。同理，管箱简体的材料也选择20Ⅳ， D0=19mm，6e=1．75mm，．~JtDo／6e=10．86 管箱封头Q245R。 根据图1，a=670mm，c=200mm，~,Jla√2