结构设计
管箱设计
参照标准GB151-2014
壳体内径DN=450mm，材料为Q235,许用应力[δ]=125Mpa,壳体厚度δ=8mm，采用卷制。
接管
管程接管：Ф159×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。
壳程接管：Ф219×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。
管板
固定管板材料为Q235 Pg=1.6Mpa，厚度b=40mm。
具体尺寸(:mm)
DN D D1 D2 D3 D4 D5 d2
450 565 530 500 447 487 450 18
螺栓规格数量 b
f b P
s
P
t
M16 24 30 40 0.6 1.0
折流板
选取弓形折流板，上下缺口，材料Q235，缺口高度h=112.5mm，板间距l
s
=237.5mm,
进出口板间距L
s,i =l
s,o
=260mm，厚度δ=6mm，外径D b=446.5mm，折流板数目9，经
计算换热与结构均符合要求。
拉杆
材料为Q235，选用Ф=16的拉杆4根，具体位置及装配方式见装配图，一端与管板采用螺纹连接，另一端用螺母固定在折流板上。
封头
选用材料为16Mn的椭圆形标准封头，取壁厚8mm。
H=137 h=25 D
i
=450
分程隔板
选用材料Q235，厚度为8mm,宽450mm，长489mm，一端为和封头形状相同的圆冠，另一端为平面，分程隔板焊于管箱内。
支座(JB-T4712.1-2007）
DN450 120包角焊制，单筋，带垫板
L 1 b
1
δ
1
δ
2
b
3
δ
3
弧长 b
4
δ
4
e L
2
420 120 8 8 96 8 540 200 6 48 290
容器法兰
甲型平焊法兰：JB/T4701-2000，材料为16Mn,许用应力为16bar
DN D D
1 D
2
D
3
D
4
δ d 螺栓规格数量
450 565 530 500 490 487 30 18 M16 20
接管法兰
板式平焊平面法兰
管程接口：PN=16bar DN=159mm A1=168.3mm
D K L C 螺栓规格数量 B
265 225 18 20 M16 8 161
壳程接管：PN=6bar DN=219mm A
1
=219.1mm
D K L C 螺栓规格数量 B
320 280 18 22 M16 8 222
旁路挡板
材料为Q235，厚度为10mm ，宽度为31mm ，1对，长度为1430m 。
排液管及法兰
管子采用ø32×6 的无缝钢管，L=100m ，材料为Q235，法兰材料为16Mn 。
DN A1 D K L n Th C B 1
32 38 120 90 14 4 M12 16 39
定距管
管子采用ø25×2.5 无缝钢管，材料为Q235。
热补偿计算
（1）管壁平均温度
管内壁温度
=
∆+=m w t r t t )1
(K -1m11α
管外壁温度
=
∆++=tm r K t t o m w )1
(222α
管壁平均温度
t w =(t w1+t w2)/2=
壳壁平均温度
壳壁热流量 =
-=')η1(ηL L
Q
Q
热流密度
='='=l
D Q F Q s π0q
壳壁温度
=+=)α1(-2s 201'r q t t m s
壳壁平均温度
t s =t s ,=
(2)管壁与壳壁温差
==∆s w -t t t
（4）由压力引起的轴向力
n d p nd D p F t o i s 2i 22t 4)(4ππ+-=
壳体截面积
=-=)(422
s o s D D f π
管侧截面积
=-=)(422
0i t d d n f π
弹性模数
Pa MPa E s 115101.2101.2⨯=⨯=
Pa MPa E t 1151005.21005.2⨯=⨯=
壳体应力
=+=)(l s t t s s s p E f E f E F σ
管子应力
MPa E f E f E F t t s s t l p
72.01005.201452.0101.2010249.01005.21014.4111111
4t
=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=σ
温差引起的轴向应力
-6
s 10×2.12=α
-610×6.11=t α
管子自由伸长量
=
-=l t t o w t )(t ασ
壳体自由伸长量
=
-=l t t o s )(s s ασ
因为
壳体温差产生的轴向力
[]=+---=t t s s o s s o w t s t t t f E f E t t t t E E f )()(s αασ
管侧温差产生的轴向力
[]=+---=t t s s o s s o w t s t s t f E f E t t t t E E f )()(t αασ
壳体轴向合成应力
=
+=t s p σσσs s
管子轴向合成应力
=
-=t t p σσσt t
（6）拉脱力
==l d a o t πσq
（7）因采用焊接法
五、参考文献
1.史美中，热交换器原理与设计（5版），南京：东南大学出版社，2014.7
2.中华人民共和国国家标准，压力容器，GB 150-2011
3.中华人民共和国国家标准，热交换器，GB/T 151-2014
4.中华人民共和国国家标准，热交换器型式与基本参数第2部分：固定管板式
热交换器，GB/T 28712.2-2012
5.钱颂文，热交换器手册，北京：化学工业出版社，2002.8
6.中华人民共和国国家标准，无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差，GB/T
19753-2008
7.中华人民共和国行业标准，压力容器封头，GB/T 25198-2010
8.中华人民共和国行业标准，容器支座，JB/T4712-2007
9.中华人民共和国行业标准，压力容器法兰，JB/T4700-4707-2000
10.中华人民共和国化工行业标准，钢制钢管法兰、垫片、紧固件，HG 20592～
20635-2009
11.中华人民共和国国家标准,压力容器波形膨胀节，GB16749-1997。