進(jìn)氣電加熱器管板設(shè)計與主體制造研究.pdf

1、管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外石油、化工、制冷、核電、食品、動力、電力等諸多行業(yè)。本課題研究對象進(jìn)氣電加熱器是一種特殊的管殼式換熱器，主要應(yīng)用于我公司樂東15-1氣田脫碳裝置項目，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家節(jié)能減排要求的清潔能源。
　　本文研究對象進(jìn)氣電加熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計很獨特，兼有固定管板換熱器及U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，又有其自身的特點。本臺進(jìn)氣電

2、加熱器設(shè)計特點為單側(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)，無管程回路，流體介質(zhì)充滿管程后無法流動，管程介質(zhì)導(dǎo)熱油由管箱上電加熱元件加熱后來完成對殼程流體介質(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)計特殊,無可供選用的常規(guī)換熱器管板計算模型，針對本臺換熱器管板常規(guī)計算采用了比較近似的標(biāo)準(zhǔn)U形管式換熱器管板計算方法,并選取相對苛刻的設(shè)計工況對管板的進(jìn)行有限元分析以驗證常規(guī)計

3、算的正確性。
　　本文采用Mechanical APDL14.5對管板進(jìn)行有限元分析，通過分析管板上溫度場上的溫度值，驗證了ASME規(guī)范上所述的“表皮效應(yīng)理論”。本文通過對設(shè)計工況下的管板進(jìn)行有限元分析，得出管板的常規(guī)設(shè)計偏于保守而且存在很大的減薄余量。由此可見通過對管板進(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)計的需求。
　　進(jìn)氣電加熱器設(shè)計結(jié)構(gòu)、選材比較特殊，本臺換熱器全部選用316L系列材料，本文將

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