換熱器及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-28 16:41 本頁面
【正文】 1. 緒論換熱設(shè)備是化工、煉油、食品、輕工、能源、制藥機(jī)械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的通用設(shè)備。隨著工業(yè)的發(fā)展，換熱設(shè)備在能量儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化、余熱回收以及新能源利用和污染治理中得到廣泛應(yīng)用。 換熱器的分類 換熱器的分類及特點(diǎn)按照傳熱方式的不同，換熱器可分為三類：；；. 管殼式換熱器的分類及特點(diǎn)管殼式換熱器可分為五類：；；；5重沸器。浮頭式換熱器的特點(diǎn)浮頭式換熱器兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)，成為浮頭。浮頭部分是由浮頭管板，鉤圈與浮頭端蓋組成的可拆聯(lián)接，因此可以容易抽出管束，故管內(nèi)管外都能進(jìn)行清洗，也便于檢修。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是管間和管內(nèi)清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式換熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無法檢查，制造時(shí)對(duì)密封要求高。適用于殼體和管束之間壁溫差較大的或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。2. 換熱器的工藝條件與選型 換熱器的工藝條件設(shè)計(jì)條件 殼程 管程工作介質(zhì)設(shè)計(jì)壓力工作壓力設(shè)計(jì)溫度介質(zhì)特性換熱面積 烴 循環(huán)水 80℃ 60℃易爆 /78㎡ 換熱器的選型根據(jù)換熱器流體的性質(zhì)和各種管殼式換熱器的特點(diǎn)，本回收塔冷卻器選用浮頭式換熱器。3. 換熱器的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 換熱管的材料、形式及尺寸回收塔冷卻器采用光管，因?yàn)楣夤芗庸し奖?、價(jià)格便宜。根據(jù)換熱流體的性質(zhì)選用Φ25mm=60000mm的20號(hào)無縫鋼管作為換熱管的材料。根據(jù)GB15189表311（a）I級(jí)換熱器換熱管外徑允許的偏差是Φ25177。 換熱管的排列方式及管心距如圖所示，換熱管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn)角正方形。本換熱器殼程流體的性質(zhì)屬于易結(jié)垢，因此采用轉(zhuǎn)角正方形排列。根據(jù)GB1511989表37 規(guī)定管心距為S=32mm分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距Sn=44mm。 換熱管根數(shù)=6m的換熱管，換熱面積F=78m2則換熱管根數(shù) （31）考慮到換熱過程中有熱量的損失和拉桿的布置，實(shí)際管數(shù)取176根。 換熱管布管限定圓布管限定圓根據(jù)GB151表38確定。=600＜1000，b＞3,取b=4，取b1=3, b2=bn+=且=,∴bn≥10, ∴b2==6002（3++4）=559mm 管程數(shù)和殼程數(shù)及形式管程數(shù)有1～8程幾種，常用的為2或4管程。本回收塔冷卻器采用2管程。殼程一般可分為單殼程換熱器、分流式換熱器和雙分流式換熱器，本回收塔冷卻器采用1殼程。 換熱管與管板的連接換熱管與管板的連接方法主要有強(qiáng)度脹接、強(qiáng)度焊接和脹焊并用。由于回收塔冷卻器殼程介質(zhì)易爆要求密封性能較高所以采用脹焊并用的連接方法。設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體流速，增加湍動(dòng)程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)垢。根據(jù)本回收塔冷卻器的工藝條件和流體性質(zhì)采用單弓形折流板。 折流板的材料的選取殼程設(shè)計(jì)溫度80℃設(shè)計(jì)壓力Pc＝,根據(jù)GB1501998選取Q235B鋼板為折流板材料。 折流板的布置本回收塔冷卻器殼程介質(zhì)為烴，含有少量液體，則在缺口朝上的折流板最低處開設(shè)通液口，結(jié)構(gòu)如圖32a所示。圖32～，h=（～）Di=（～）600=120～170=150. 折流板的間距折流板的最小間距應(yīng)不小于圓筒內(nèi)直徑的五分之一即ι≥=600=120mm最大間距l(xiāng)不大于圓筒的內(nèi)直徑即ι≤Di=600mm，且滿足GB1511989表322折流板的最大無支承跨距的要求即折流板的最大無支承跨距是1900mm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取折流板數(shù)量是8塊，間距ι=450。 折流板的厚度折流板厚度與殼體直徑、換熱管無支承長度有關(guān)，根據(jù)GB1511989表319折流板的最小厚度是5mm取厚度δ＝8mm。 折流板管孔根據(jù)GB1511989表320（a）。 折流板與殼體間隙根據(jù)GB15189表321選取折流板名義外直徑D===。 支持板浮頭式換熱器的浮頭端必須設(shè)置支持板，用來支持換熱管管束以防止管束產(chǎn)生過大的撓度發(fā)生變形。 拉桿、定距桿、拉桿孔 拉桿的結(jié)構(gòu)形式折流板與支持板一般均采用拉桿與定距管等元件與管板固定，其固定形式有如下幾種：①采用全焊接方式；②采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)；③螺紋與焊接相結(jié)合；④定距螺栓拉桿圖33 拉桿的結(jié)構(gòu)形式拉桿的參數(shù)表拉桿的直徑d拉桿螺紋公稱直徑dn LaLbb拉桿的數(shù)量161620≥6024 拉桿直徑、數(shù)量和尺寸①拉桿直徑和數(shù)量：根據(jù)GB151－89表323和表324規(guī)定，拉桿直徑d＝16mm，拉桿數(shù)量最少為4根取5根。②拉桿尺寸：拉桿的鏈接尺寸按GB15189圖330和表323確定。 拉桿的長度L按需要確定。具體見零件圖。 拉桿布置拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，對(duì)于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于3個(gè)支承點(diǎn)。 拉桿孔拉桿孔深度等于拉桿孔直徑，拉桿孔直徑按下式確定： =16+1=17mm式中：────拉桿直徑，mm； ────拉桿孔直徑，mm。拉桿與管板螺紋連接的拉桿螺紋結(jié)構(gòu)見圖見下圖 , 螺紋深度按下式確定： 式中：────螺孔深度，mm； ────拉桿螺孔公稱直徑，mm。圖34 螺紋連接的拉桿孔 防沖板與導(dǎo)流筒 防沖板為了防止殼程物料進(jìn)口處水蒸氣對(duì)換熱管表面的直接沖刷，引起侵蝕及振動(dòng)，在流體入口處裝置防沖板，以保護(hù)換熱管。根據(jù)GB15189規(guī)定，防沖板在殼體內(nèi)的位置，應(yīng)使防沖板周邊與殼體內(nèi)壁所形成的流通面積為殼程進(jìn)口接管截面積的1～。 導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒作用是增加換熱管的有效換熱長度，提高換熱效率，在換熱器殼程進(jìn)出料口距管板較遠(yuǎn)時(shí)，流體在管板附近易產(chǎn)生死區(qū)，影響傳熱，為減少流體的停滯區(qū)可設(shè)置導(dǎo)流筒來實(shí)現(xiàn)。一般分為內(nèi)導(dǎo)流筒和外導(dǎo)流筒：根據(jù)換熱器流體的流速和性質(zhì)，需要設(shè)置導(dǎo)流筒，具體結(jié)構(gòu)見零件圖。 接管 接管外伸長度接管外伸長度也叫接管伸出長度，是指接管法蘭面到殼體外壁的長度?？砂聪率接?jì)算：式中：────接管外伸長度，mm ────接管法蘭厚度，mm ───
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