【正文】 )()1(2 mmfdA ret ???????? ??? ??? （公式 216） ② 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效寬度 B 的計(jì)算如下： 取大值???????????? ???? mmdB mmdBntn ?? （公式 217） 所以 B 取 外側(cè)有效高度 1h 的計(jì)算如下： 取小值?????? ???? mmh mmdh nt 10614120 11 ? （公式 218） 所以 1h 取 外側(cè)有效厚度 2h 的計(jì)算如下： 取小值???? ???? 0 22 h mmdh nt? （公式 219） 所以 2h 取 0 ③ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 殼體有效厚度 mmCne 10414 ????? ?? （公式 220） 殼體多余金屬面積 1A 的計(jì)算如下： ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?2112mmfbBA reete??????????????? ????? （公式 221） 接管計(jì)算厚度 mmPdP ct ict ][2 ???? ???? ??? （公式 222） 接管多余金屬面積 2A 的計(jì)算如下： ? ?? ?2212 )(22 mmfChfhA retrtet ??????? ???? ??? （公式 223） 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 32 頁 焊腳高度 h=6mm。按照工藝，接管如下表： 表 2 管口表 名 稱 公稱尺寸 公稱壓力 連接標(biāo)準(zhǔn) 法蘭型式 連接面型式 蒸汽入口 ?? HG2061597 WN RF 蒸汽出口 ?? HG2061597 WN RF 出液口 ?? HG2061597 WN RF 冷卻水入口 ?? HG2061597 WN RF 冷卻水出口 ?? HG2061597 WN RF 排凈口 焊接 放空口 焊接 接管法蘭的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件以及接管尺寸，管法蘭選用帶頸對焊法蘭，材料使用 16MnⅡ ，密封面型式為凸面。密封面形式選用凹面。 管箱短節(jié)取和封頭厚度等厚，材料采用 Q345R。容積 179。 分程隔板槽的槽深一般不小于 4mm，因此，取分程隔板槽的槽深為 5mm，寬度為 12mm。 在左側(cè)第一塊折流板與左側(cè)管板之間設(shè)置一塊環(huán)形折流板。 確定折流板 折流板采用單弓形折流板和環(huán)形折流板，環(huán)形折流板充當(dāng)支持板，提高管子的穩(wěn)定性，防止換熱板產(chǎn)生過大的撓度 。 ? ?? ? ???t?? ? ?? ? MP aPMP aPP Ctct ?????????? ?? （公式 25） 液壓試驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力 ? ? ? ?? ? MP aDPeeitt 41460042 ??? ?????? ? ?? （公式 26） ? ? M P aM P at ????? （公式 27） 因此所選封頭的強(qiáng)度足夠。根據(jù)國標(biāo) 1501998查得設(shè)計(jì)壓力下許用 Q345R 許用應(yīng)力 ??t? 為 170MPa。 兩流體的溫差為 110 C? ＞ 50 C? .所以需要熱補(bǔ)償，可采用浮頭式換熱器?！秶窠?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱 要》確立了單位國內(nèi)生產(chǎn)總能源消耗降低 20%左右，主要污染物排放總量減少 10%為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的約束性指標(biāo)。混合式冷凝器具有結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，腐蝕性問題也比較容易解決。 蒸汽冷凝器這種冷凝常應(yīng)用于多效蒸發(fā)器末效二次蒸汽的冷凝，保證末效蒸發(fā)器的 真空度。而石化及鋼鐵作為支柱型產(chǎn)業(yè)，將繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭，預(yù)計(jì) 2022 年鋼鐵工業(yè)總產(chǎn)值將超過 5000 億元，化工行業(yè)總產(chǎn)值將突破 4000 億元。與國外先進(jìn)水平相比較，我國換熱器產(chǎn)業(yè)最大的技術(shù)差距在于換熱器產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究和原理研究，尤其是缺乏介質(zhì)物性數(shù)據(jù)，對于流場、溫度場、流動(dòng)狀態(tài)等工作原理研究不足。 早期的換熱器 只能采用簡單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。 as to the non standard ponents, corresponding stress checking is needed after the design of the construction. Keywords: heat exchanger； strength design； structure design 目 錄 1 緒論?????????????????????????????? 1 換熱設(shè)備冷凝器過內(nèi)外研究現(xiàn)狀水平和發(fā)展趨勢 ??????? ??? 1 冷凝器的類型及特點(diǎn) ?????????????????????? 1 2 換熱器的結(jié)構(gòu)計(jì)算 與強(qiáng)度校核 ???????????????????? 3 已知條件 ????????????????????????? 3 確定管子數(shù) ?????????????????????????? 3 殼體的內(nèi)徑和厚度? ??????????????????????? 4 拉桿的確定 ?????????????????????????? 5 確定折流板 ??????????????????????????? 5 右端管箱的設(shè)計(jì) ????????????????????????? 6 接管和管法蘭的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 7 后端 管板的設(shè)計(jì)????????????????????????? 10 浮頭蓋的設(shè)計(jì)?????????????????????????? 15 右端管 箱的設(shè)計(jì)???????????????????????? 22 側(cè)法蘭的設(shè)計(jì) ???? ?? ??????????????????? 23 支座的設(shè)計(jì)與選擇??????????????????????? 27 吊環(huán)螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) ???????????????????????? 27 防沖板的設(shè)計(jì) ????????????????????????? 28 滑道的設(shè)計(jì) ?????????????????????????? 28 3設(shè)備的維護(hù)與檢修???????????????????? ????? 29 設(shè)備的檢查??????????????????????????? 29 換熱器的清理和維護(hù) ??????????????????????? 29 結(jié)論 ??????????????????????????????? 30 致謝 ??????????????????????????????? 31 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 32淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 共 32 頁 1 緒論 換熱設(shè)備冷凝器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 冷凝器是一種用于冷卻流體的換熱設(shè)備。然后是對換熱器各部件的零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，有法蘭的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算 與校核，鉤圈及浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核和管子拉脫力的計(jì)算。本設(shè)計(jì)任務(wù)主要是根據(jù)已知條件選擇采用 浮頭式換熱器機(jī)的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)給出的設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力來確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式以及殼程和管程的材料，然后根據(jù)物料性質(zhì)和傳熱面積來確定換熱管的材料，尺寸，根數(shù)。還包括管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防沖擋板、滑道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及支座設(shè)計(jì)。把壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，通過 散熱冷凝為液體制冷劑，制冷劑從蒸發(fā)器中吸收的熱量，被冷凝器周圍的介質(zhì)所吸收。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器；二十世紀(jì)20 年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)； 30 年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。近年來，隨著我國石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平大幅上漲，但國內(nèi)企業(yè)的供給能力有限，導(dǎo)致?lián)Q熱 器行業(yè)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的市場狀態(tài)，巨大的供給缺口需要進(jìn)口來彌補(bǔ)。這些行業(yè)的發(fā)展都將為換熱器行業(yè)提供更加廣闊的發(fā)展空間。 噴淋式冷凝器，冷水從上部噴嘴噴入，蒸汽從側(cè)面入口進(jìn)入，蒸汽與冷水充分接觸后被冷凝為水，同時(shí)沿管下流，部分不凝汽體也可能被帶出。 鍋爐用冷凝器，又稱 煙氣冷凝器 ，鍋爐使用煙氣冷凝器后，可有效節(jié)約生產(chǎn)成本，降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐熱效率。其是有著工業(yè)生產(chǎn) “心臟 ”之稱的鍋爐是我國能源消耗的大戶。 確定管子數(shù) 選用 )(219 mm?? ，長為 3m，材料為 10 號鋼管的換熱管。 。 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 共 32 頁 拉桿 與定距管 的確定 拉桿與管板螺紋連接的拉桿螺紋結(jié)構(gòu)如下圖 圖 2 拉桿與管板的連接 拉桿采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，按 文獻(xiàn) [1]表 43 和表 44 取拉桿直徑 12mm，拉桿數(shù)為 8，材料使用 圖 3 拉桿結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 45 可知，拉桿公稱直徑為 mmd 12? 的拉桿，拉桿螺紋公稱直徑 mmdn 12? ， mmLa 15? ， mmLb 50? ， bL 取 100mm。弓形折流板的圓缺高為殼體直徑的 30%。 折流板材料選用 Q235A 弓形折 流板厚度取 8mm 環(huán)形折流板厚度取 14mm，內(nèi)圓直徑 335mm。 封頭的設(shè)計(jì) 封頭采用橢圓形封頭，材料為 Q345R。質(zhì)量 45kg。 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 32 頁 管箱法蘭的設(shè)計(jì)與選取 由于設(shè)備重量較大，應(yīng)該采用剛度較大的法蘭連接。材料為 ⅡMn16 ，法蘭為 FM 6004，質(zhì)量 G=85kg。 計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù) 文獻(xiàn) [2]規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或者等于 的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心距大于兩孔直徑和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于 89mm 時(shí)，就可以不另行 補(bǔ)強(qiáng)。 焊縫金屬截面積計(jì)算如下： 23 mmA ????? （公式 224） 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 2321 1 8 5 1 64 8 0 3 mmAAAA e ??????? （公式 225） 需要補(bǔ)強(qiáng)的面積 24 1 6 31 8 5 61 6 1 9 mmAAA e ????? （公式 226） ④ 補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) 根據(jù)接管公稱 直徑 DN100，參考 文獻(xiàn) [4]取補(bǔ)強(qiáng)圈 D=200mm，內(nèi)徑 d=115mm。為了便于制造是準(zhǔn)備材料，補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度可以取和殼體一致即 14mm。 后端 管板的設(shè)計(jì) 筒體法蘭與墊片的選擇 根據(jù)文獻(xiàn) [4]表 314 和 文獻(xiàn) [6] ，筒體法蘭選擇與管箱法蘭相同的長頸對焊法蘭。螺母采用 M24，數(shù)量為 采用纏繞墊片 . 固定管板兼做凸面法蘭，材料為 Q345R。 管子的參數(shù)： 管子的外徑 d=19mm，厚度 t? =2mm。所以名義厚度為 ，前面假設(shè)不合理。 浮頭蓋的設(shè)計(jì) 浮頭法蘭設(shè)置在浮頭式換熱器的浮頭端，我國 文獻(xiàn) [1]標(biāo)準(zhǔn)提供了一種結(jié)構(gòu)形式的浮頭式換熱器，浮頭端為管板與浮頭法蘭和鉤圈呈夾持連接。 采用校核計(jì)算的方法，我們假設(shè)法蘭的厚度為 90mm。 根據(jù) 文獻(xiàn) [2]1998 中得 螺栓最大間距 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 共 32 頁 mmmdL fb 226)( 906232)( 62~ m a x ????????? ? 其中 bd 為螺栓孔直徑 其中 bD =635mm 為法蘭螺栓圓直徑 螺栓最小數(shù)量 9226 ~ m a xm in ???? LDn b? 查 文獻(xiàn) [2]表 9— 3 得螺栓的最小間距 min~L =46mm 螺栓最大數(shù)量 4446 ~m a x ???? m ixbLDn ? 因此可以取螺栓的數(shù)量為 20 個(gè)，型號 M20，由文獻(xiàn) [5]表 10— 1，查得相應(yīng)螺栓的螺紋小徑 1d = 每個(gè) M20 螺柱的有效面積 2221 mmd ????? ? 實(shí)際螺栓總面積 24 6 9 3 4 mmA b ??? ③ 螺栓設(shè)計(jì)載荷 預(yù)緊狀態(tài)下的螺栓設(shè)計(jì)載荷 ? ? NAAW bbm 113368 52102 469661012 ?????? ? 操作狀態(tài)下的螺栓設(shè)計(jì)載荷 NWW p 1140909?? ④ 法蘭力矩 浮頭法蘭內(nèi)徑 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]，表 15 和圖 13 可知，可以取 mmb 31? ， mmbn ? 法蘭內(nèi)徑 ? ? ? ? mmbbDD nifi 1 ????????