新型高压空冷器管箱结构设计.pdf

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1、第4O卷第5期石油化工设备Vo1．40NO．52O11年9月PETRO—CHEMICALEQUIPMENTSept．2011文章编号：1000—7466(2011)05003803新型高压空冷器管箱结构设计马一鸣，赵殿金，赵国栋，苏燕(甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃兰州730070)摘要：设计了一种某高压条件下使用的新型高压空冷器管箱，该管箱具有结构简单、整体刚度好、管头焊接质量易保证、密封安全可靠、拆卸简单、焊接要求低、现场检修难度小及施工方便等特点。应用有限元方法对其受力情况进行了分析计算，应力评定结果显示，结构强度符合标准要

2、求。关键词：空冷器；有限元；管箱；设计中图分类号：TQ051．501文献标志码：ANewStructuralDesignofAirCoolerChannelMAYiming，ZHAODian-jin，ZHAOGuo-dong，SUYan(LanpecTechnologiesLimited，Lanzhou730070，China)Abstract：Anewtypechannelofaircoolerwasdesignedthatwouldbeusedinhighpressurecondition．Itfeaturedofsimplestru

3、cture，strongrigidity，highweldingqualityoftubetotubesheet，reliablesealing，convenientfordisassemble，lowrequirementofwelding，convenientformaintainconstruction．FiniteelementcalculationhasbeendonebyAnsyssoftware，theresuitsconformedtostandards．Thestructureisresponsible．Keywords

4、：aircooler；finiteelement；channel；design空冷器是一种采用空气作为冷介质将物料冷却的热交换器，适用于低温位介质冷却、冷凝的工况。与水冷器相比较，空冷器虽然得到了迅速地发展和应用，但受管箱结构的限制，空冷器尚未在高压工况得到广泛应用。为了解决其在高压工况下的应用问题，笔者在分析现有4种管箱结构的基础上，参考文献[1～3]，设计了一种适用于某高压条件下使用的新型高压空冷器管箱，并采用有限元方法对其受力情况进行了分析计算，结果表明，该新型高压空冷器管箱完全满足特定工况的要求。l空冷器管箱结构[4．5]图1丝堵

5、式管箱结构简图现有的空冷器管箱结构有丝堵式管箱结构、集易成形，加工方便，承压能力较好。缺点是：①换热合管式管箱结构、盖板式法兰管箱结构及盖帽式的管与管板间采用深孔焊接的连接方式，焊接质量不法兰管箱结构等4种。易控制。②丝堵数量多，加工精度难以保证，特别(1)丝堵式管箱结构(图1)丝堵管箱的箱体是丝堵与丝堵孔和垫片的配合精度难以保证，因此收稿日期：201105—11作者简介：马一鸣(1984)，男，甘肃兰州人，助理工程师，学士，主要从事压力容器设计工作。第5期马一呜，等：新型高压空冷器管箱结构设计管箱端部泄漏点多，用于高压空冷工况时，一次泄

6、漏管箱与盖板式的结构类似，很少应用于高压工况。率超过9O，密封不可靠。综上所述，目前常用的丝堵式、集合管式、盖板(2)集合管式管箱结构(图2)集合管式管箱式以及盖帽式管箱结构均不适用于高压况。因承压能力好，但装卸及检验复杂，换热管管头检修困此，空冷器管箱结构是制约其在高压～I况下广泛吱难，当采用多管程结构时，占用空间大。用的关键环节。2新型高压管箱结构与分析设计2．1结构设计某厂空冷器的没汁压力为15．2Mta，设汁温度250。C，操作介质为’T艺气，碳钢腐蚀裕量6mm，镍基合金不考虑腐蚀裕量。对窄冷器而言，其T作压力已属高压。因此，该空

7、冷器的管箱结构应既能承受15．2MPa的压力和25()(_的温度．又能满足密封可靠、可榆修等要求。图2集合管式管箱结构简图新设汁的管箱结构图5。该管箱[n管箱法(3)盖板式法兰管箱结构(图3)盖板式法兰兰、管箱盖板、紧固件及桁封隔膜组成，果州了由管管箱的换热管管头质量易保证，易于检修，但由于采箱盖板与管箱法兰夹持隔膜焊接密封的呵维修结用可拆垫片实现密封，对密封面的加工精度要求高，构。与图1～图4的4种管箱结构相比较，其特点且承压能力低(承压不大于6．4MPa)，很少用于高是：①管头焊接为开放式结构。焊接质最易保证，焊压场合。接难度小．维修

8、方便。②端部割采fH焊接隔膜．最大可能地将密封点数屋降到最小。封可靠，维修方便。③管箱内全部复合耐腐蚀材料．密封隔膜采用耐腐蚀材料，管箱基体、盖板采片j普通材料，擎体经济性好。管箱盖板隔8丰}