【正文】 ....................... 厚度的計(jì)算 ...................................................... 壓力校核 ........................................................ 強(qiáng)度校核 ........................................................ 筒體的液壓試驗(yàn) .................................................. 前端管箱筒體計(jì)算 .................................................. 厚度確定 ........................................................ 壓力校核 ........................................................ 強(qiáng)度校核 ........................................................ 前端管箱的液壓試驗(yàn) .............................................. 前端管箱封頭計(jì)算 .................................................. 厚度計(jì)算 ........................................................ 壓力校核 ........................................................ 后 端管箱筒體計(jì)算 .................................................. 厚度確定 ........................................................ 壓力校核 ........................................................ 強(qiáng)度校核 ........................................................ 前端管箱的液壓試驗(yàn) .............................................. 后端管箱封頭計(jì)算 .................................................. 厚度計(jì)算 ........................................................ 壓力校核 ........................................................ 管板設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................... 結(jié)構(gòu)尺寸及材料選取 .............................................. 管板厚度計(jì)算 .................................................... 換熱管的應(yīng)力 ...................................................... 換熱管軸向應(yīng)力計(jì)算 .............................................. 換熱管與管板的拉脫力 ............................................ 浮頭蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................. 管程或殼程壓力 Pt 作用下浮頭蓋的計(jì)算 ............................. 球冠形封頭的液壓試驗(yàn) ............................................ 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 ..................................................... 管箱或殼程開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 ......................................... 后管箱開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 ............................................. 4 結(jié) 論 .............................................................. 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................... 謝 辭 ................................................................ 1 前 言 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。這些過程均和熱量傳遞有著密切聯(lián)系，因而均可以通過換熱器來(lái)完成。 由于制造工藝和科學(xué)水平的限制，早期的換熱器只能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。 30 年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。 60 年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn) 一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。因此，要求提供尺寸小，重量輕、換熱能力大的換熱設(shè)備。為了強(qiáng)化傳在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。如冷卻塔、冷卻冷凝器等。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的 密度差得以及時(shí)分離。由于兩種流體交替與蓄熱體接觸，因此不可避免地會(huì)使兩種流體少量混合。這 類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。間壁式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的換熱器，其形式多種多樣。 ○ 1 管式換熱器 這類換熱器都是通過管子壁面進(jìn)行傳熱的換熱器。板面式換熱器采用板材制造，在大規(guī)模組織成產(chǎn)時(shí)，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。磨損腐蝕，是高速流體對(duì)金屬表面已經(jīng)生成的腐蝕產(chǎn)物的機(jī)械沖刷作用和新裸露金屬表面的腐蝕作用的綜合。雖然在設(shè)計(jì)中，為了防止流體進(jìn)入到殼體時(shí)，使管子直接受到?jīng)_擊或沖刷，在殼體進(jìn)口處的管束上安裝了防沖板，但由于流體 或是固體顆粒的長(zhǎng)時(shí)間沖刷，防沖板也會(huì)發(fā)生損壞。由于沉積物是不連續(xù)不牢固且不均勻的，在某些部位形成了裂縫和間隙，由于縫內(nèi)外氧的差異而形成了電化學(xué)腐蝕。因此，換熱管表面防腐要求是：防腐表面具有良好的附著力、導(dǎo)熱性、耐溫變性和較大的硬度。碳素鋼的基 本金相組織為鐵素體 (Fe)和滲碳體 (Fe3C)，其中鐵素體的電極電位較低，而成為微電池的陽(yáng)極，滲碳體則成為陰極。犧牲陽(yáng)極材料的選擇為碳素鋼，碳素鋼的基本金相組織是鐵素體 (Fe)，由表查出比 Fe標(biāo)準(zhǔn)電極電位低的材料。金屬涂層 (或稱鍍層 )的施工方法有：電鍍、火焰噴涂、包鍍、熱浸和蒸汽鍍。 CH784 防腐涂料系環(huán)氧氨基涂料，其特點(diǎn)是：耐腐蝕性能好，耐 大多數(shù)酸堿，耐水，耐溶劑，耐溫可達(dá) 200℃；漆膜物理機(jī)械性能好，硬度大，表面光滑，附著力強(qiáng)，抗沖擊，抗摩擦。 由于水質(zhì)腐蝕，很多工廠改用不銹鋼、銅合金、鈦合金換熱器，但造價(jià)昂貴。其特點(diǎn)是：，酸堿、耐油、耐水、耐溶劑、耐熱、耐磨、導(dǎo)熱，抗沖擊，堅(jiān)硬光滑，抗水蒸氣，附著力好。 施工工藝要求 （ 1）設(shè)備噴砂除銹、除油，露出金 屬本色；（ 2）涂層厚度 ——— 換熱器涂層厚度是關(guān)鍵指標(biāo)，要求既達(dá)到防腐目的，又能滿足增熱要求，一般涂層厚為 80～250μ m。另外，根據(jù)換熱器的腐蝕狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，采用不同的防腐措施。為了提高換熱器殼程內(nèi)流體的流速，加強(qiáng)流體的湍流程度，可在殼 體內(nèi)安裝折流板，以增加殼程流體對(duì)流傳熱系數(shù)，改善傳熱效果，同時(shí)減少結(jié)垢。拉桿材料采用 20 號(hào)鋼。連接尺寸按表 23 確定。本次設(shè)計(jì)換熱管采 用 20 號(hào)無(wú)縫鋼管， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。本設(shè)計(jì)中采用正三角形排列。管板與殼體管箱的連接方式采用焊接連接。 換熱管與管板連接 換熱管與管板連接是管殼式換熱器設(shè)計(jì)、制造最關(guān)鍵的技術(shù)之一，是換熱器事故率最多的部位。 其他零部件 鉤圈 本次設(shè)計(jì)的鉤圈采用的為 B 型鉤圈如圖 23 所示。 C） 200 200 操作介質(zhì) 水 煤油 介質(zhì)特性 易燃 焊接接頭系數(shù) ? 1 1 腐蝕裕量（ mm） 2 2 浮頭式換熱器筒體的計(jì)算 厚度的計(jì)算 材料 Q345R ( 板材 ) 設(shè)計(jì)壓力： MPa? 設(shè)計(jì)溫度 200ST ? ℃ 內(nèi)徑 400iD mm? 焊接接頭系數(shù) 1?? 由 GB/T8163 查得 鋼管負(fù)偏差 1 ?C 腐蝕裕量 2 2mm?C 操作溫度下的許用應(yīng)力 ? ? 189MPa? ? 設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 ? ? 183t MPa? ? 試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn) 345s MPa? ? 則 計(jì)算厚度： 設(shè)計(jì)厚度： 2 4 .33 2 6 .33d C m m??? ? ? ? ? (32) 名義厚度： 1 6 .33 3 .37 10nd C m m??? ? ? ? ? ? ? ? (33) 由 GB/T 173952021 查得：名義厚度為 10mm ∴ 10n mm? ? (34) 有 效厚度： 12 10 2 7 .7en C C m m??? ? ? ? ? ? ? (35) 壓力校核 最大允許工作壓力 (36) ∵ ? ?WWPP? ∴合格 強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力： (37) ? ? 1 8 3 1 1 8 3t aMP?? ? ? ? (38) ∵ ? ?tt? ? ?? ? ? 3 . 9 2 4 0 0 4 . 3 3 m m2 1 8 3 1 3 . 9 22 Cit CPD P? ?? ?? ? ?? ? ?? (31) ? ? ? ?3 .9 2 4 0 0 7 .7 1 0 3 .7 82 2 7 .7c i et aePD MP?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?2 2 7 . 7 1 8 3 1 6 . 94 0 0 7 . 7teWieP M P aD? ? ?? ? ? ?? ? ??? ∴合格 筒體的液壓試驗(yàn) 水壓試驗(yàn)壓力 MPa? (39) 壓力試驗(yàn)允許的應(yīng)力 1 345 310 .5s M P a?? ? ? ? ? (310) 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 (311) 因?yàn)?? ??? ，所以符合要求 前端管箱筒體計(jì)算 厚度確定 材料 Q345R ( 板材 ) 設(shè)計(jì)壓力： MPa? 設(shè)計(jì)溫度： 200ST ? ℃ 內(nèi)徑 400iD mm? 鋼板負(fù)偏差： 1 ?C 腐蝕裕量： 2 2mm?C 焊接接頭系數(shù)： 1?? 操作溫度下的許用應(yīng)力 ? ? 189MPa? ? 設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 ? ? 183t MPa? ? ? ?? ? 1891 . 2 5 1 . 2 5 1 . 6 5 . 0 6183TtP P M P a??? ? ? ? ? ? ?TT 5 . 0 6 4 0 0 7 . 7P ( ) 1 3 3 . 9 8 M P a2 2 7 . 7ieeD ?? ? ???? ? ?? 則 計(jì)算厚度：