進(jìn)氣電加熱器管板設(shè)計(jì)與主體制造研究.pdf

1、管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外石油、化工、制冷、核電、食品、動(dòng)力、電力等諸多行業(yè)。本課題研究對(duì)象進(jìn)氣電加熱器是一種特殊的管殼式換熱器，主要應(yīng)用于我公司樂(lè)東15-1氣田脫碳裝置項(xiàng)目，其作用是完成脫碳工藝預(yù)處理系統(tǒng)中加熱環(huán)節(jié)。進(jìn)氣電加熱器是換熱器與電控設(shè)備完美結(jié)合的典型代表，電加熱是一種符合國(guó)家節(jié)能減排要求的清潔能源。
　　本文研究對(duì)象進(jìn)氣電加熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很獨(dú)特，兼有固定管板換熱器及U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又有其自身的特點(diǎn)。本臺(tái)進(jìn)氣電

2、加熱器設(shè)計(jì)特點(diǎn)為單側(cè)管箱結(jié)構(gòu)，管板與管、殼程筒體采用焊接連接，殼程內(nèi)部的換熱管末端為自封閉結(jié)構(gòu)，無(wú)管程回路，流體介質(zhì)充滿管程后無(wú)法流動(dòng)，管程介質(zhì)導(dǎo)熱油由管箱上電加熱元件加熱后來(lái)完成對(duì)殼程流體介質(zhì)的傳熱。
　　進(jìn)氣電加熱器固定管板的受力情況比較復(fù)雜，管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特殊,無(wú)可供選用的常規(guī)換熱器管板計(jì)算模型，針對(duì)本臺(tái)換熱器管板常規(guī)計(jì)算采用了比較近似的標(biāo)準(zhǔn)U形管式換熱器管板計(jì)算方法,并選取相對(duì)苛刻的設(shè)計(jì)工況對(duì)管板的進(jìn)行有限元分析以驗(yàn)證常規(guī)計(jì)

3、算的正確性。
　　本文采用Mechanical APDL14.5對(duì)管板進(jìn)行有限元分析，通過(guò)分析管板上溫度場(chǎng)上的溫度值，驗(yàn)證了ASME規(guī)范上所述的“表皮效應(yīng)理論”。本文通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)工況下的管板進(jìn)行有限元分析，得出管板的常規(guī)設(shè)計(jì)偏于保守而且存在很大的減薄余量。由此可見(jiàn)通過(guò)對(duì)管板進(jìn)行有限元分析可以很大程度上優(yōu)化管板結(jié)構(gòu)從而滿足換熱器輕量化設(shè)計(jì)的需求。
　　進(jìn)氣電加熱器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、選材比較特殊，本臺(tái)換熱器全部選用316L系列材料，本文將

4、對(duì)316L系列材料特性及焊接技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。本臺(tái)進(jìn)氣電加熱器結(jié)構(gòu)特殊對(duì)產(chǎn)品的制造、檢驗(yàn)也增加了不少難度，本文將對(duì)本臺(tái)換熱器制造難點(diǎn)進(jìn)行論述，并對(duì)本臺(tái)換熱器在實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中所應(yīng)用的重要制造工序加以說(shuō)明。
　　通過(guò)對(duì)進(jìn)氣電加熱器管板進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證了管板常規(guī)設(shè)計(jì)采用U形管式換熱器管板的近似計(jì)算方法滿足設(shè)計(jì)要求。最終通過(guò)制造過(guò)程中的各項(xiàng)檢驗(yàn)、試驗(yàn)程序驗(yàn)證了本臺(tái)換熱器強(qiáng)度設(shè)計(jì)、加工工藝、密封性能等滿足用戶使用要求，產(chǎn)品研制成功。