【正文】 型 ......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 核算壓強(qiáng)降 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 殼程圓筒校核計(jì)算 .................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管箱的設(shè)計(jì) ............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管箱的結(jié)構(gòu)尺寸 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管箱法蘭的選用 ............................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 法蘭應(yīng)力的計(jì)算 ............................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 設(shè)計(jì)計(jì)算條件的確定 ............................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管板 .............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管板參數(shù)的確定 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第二種工況計(jì)算 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第四章 管殼式換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì) ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管法蘭的選用 ......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管板管孔直徑及允許偏差 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 確定折流板的排列方式 .................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 拉桿、定距管 ......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 拉桿孔的尺寸確定 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 支座的形式與尺寸 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 吊耳型號(hào)的選取 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 安裝 ....................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 結(jié)束語 ................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 我設(shè)計(jì)的題目是水解塔第一預(yù)熱器，是工業(yè)上面用到的換熱器 中 的一種。雖然換熱器的名稱不同，但設(shè)備的構(gòu)造與形式卻大多完全相同。 本設(shè)計(jì)共分八個(gè)部分：第一部分是緒論，是固定板式換熱器在 實(shí)際中的應(yīng)用范圍。第五部分是換熱器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及個(gè)元件的連接形式，第六部分是法蘭等 部件的選型。 第一章 換熱器的選型及工藝計(jì)算 管殼式換熱器的分類 化工生產(chǎn)中所用的換熱器類型很多。 換熱器在石油、化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用很廣泛，它不僅獨(dú)立使用，而且是很多化工裝置的組成部分，如蒸餾裝置中的再沸器、冷凝器及預(yù)熱器等。 換熱器的選型 根據(jù)已給的設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)任務(wù)指定的工藝條件來進(jìn)行來對(duì)管殼式換熱器的進(jìn)行選型： 稀碳銨液流經(jīng)管程，工藝?yán)淠毫鹘?jīng)殼程。根據(jù)指定的工藝要求 和參數(shù)，按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 得到設(shè)計(jì)壓 力 與設(shè)計(jì)溫度，管程和殼程的的設(shè)計(jì)數(shù)值如下： 管程的設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)溫度 140℃ 殼程的設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)溫度 170℃ 管殼式換熱器又稱列管式換熱器，這種換熱器具有處理能力大，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，設(shè)計(jì)和制造工藝成熟，生產(chǎn)成本低，清洗較為方便等優(yōu)點(diǎn)，所以盡管近些年來也受到了其他新型換熱設(shè)備的挑戰(zhàn)，但反過來又促進(jìn)了自身的發(fā)展，因而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中管殼式換熱設(shè)備仍占主導(dǎo)地位。 固定管板式換熱設(shè)備是由許多管子組成管束，管束兩端通過焊接或 第 7 頁 脹接的方法固定在兩塊管板上，而管板則通過焊接的方法與殼體相連。 U 型管式換熱設(shè)備的特點(diǎn)是管子可以自 由伸縮，因而當(dāng)殼體育 U 型換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，且 U 型管出現(xiàn)泄露只能將漏管端頭堵上，不能更換管子。 通常以熱流體的熱負(fù)荷作為總熱負(fù)荷值進(jìn)行計(jì)算。即 Q 熱 =Q，稱為熱量衡算式。 ⑵計(jì)算有效平均 溫度差 已知條件是無相變逆流，則其有效平 均溫度差等于對(duì)數(shù)平均溫度差即 △ tm= hchnctttlt? ???? (a) 其中：△ th 是熱端溫差 , △ tc 為冷端溫差 △ th=T1t2=147℃ 110℃ =37℃ △ tc =T2t1=98℃ 42℃ =56℃ 則代入 (a)式中可得 △ tm=℃ 已知給定的換熱器規(guī)格參數(shù)如下表 (TB∕ T 4714,471592)： 殼體內(nèi)徑∕ mm 公稱壓強(qiáng)∕ Mpa 公稱面積∕㎡ 管程數(shù) 261mm 1 管子尺寸∕ mm 管長(zhǎng)∕ mm 管子總數(shù) 管子排列方法 Φ 19 2 6000 65 60176。安全系數(shù)為 ? 100%=% 在 15%25%之間 ⑸ 計(jì)算傳熱面積裕度 934335 19 .9810 10 .1 46 .3c cmQA kt? ? ???㎡ 第 12 頁 該換熱器的實(shí)際傳熱面積為 3 . 1 4 0 . 0 1 9 6 6 5 2 3 . 3pTA d lN?? ? ? ? ? ?㎡ 傳熱面積裕度： 2 3 . 3 1 9 . 9 81 0 0 % 1 0 0 % 1 6 . 6 %1 9 . 9 8pccAAH A? ?? ? ? ? ? ⑹ 壁溫核算 因?yàn)楸诠芎鼙?，而且壁熱阻很小，一般可以忽略不?jì)，故管內(nèi)、外可視為相同，在計(jì)算中應(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫。 殼程圓筒校核計(jì)算 筒體計(jì)算條件的確定 第 13 頁 筒體計(jì) 算條件的確定主要包括設(shè)計(jì)溫度，設(shè)計(jì)壓力，材料的選擇以及相關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)溫度和壓力是已知的，筒體材料的選用必須考慮到其經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性以及材料本身的抗腐蝕性能和機(jī)械加工性能等綜合因素， 本換熱器設(shè)備，設(shè)計(jì)壓力為 ,筒體材料為 00Cr19Ni10,筒體的設(shè)計(jì)尺寸即公稱直徑為 273mm400mm,s 所以筒體可直接選用不銹鋼無縫鋼管， 00Cr19Ni10 鋼管的標(biāo)準(zhǔn)是 GB∕ T13296，查取其在設(shè)計(jì)溫度 t=170℃時(shí)， 00Cr19Ni10 的許用壓力為 ? ? 118t Mpa? ? ，焊接接頭形式采用 雙面焊對(duì)接接頭且 100%無損檢測(cè)，則焊接接頭系數(shù) Φ = 。 筒體的有效厚度： 12 6 0 . 6 0 5 . 4en C C m m??? ? ? ? ? ? ? 第 14 頁 復(fù)驗(yàn) 6 % 6 6 % 0 . 3 6 0 . 2 5n m m m m? ? ? ? ? ? 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力： () 0 .5 ( 2 6 1 5 .4 ) 1 2 .3 32 2 5 .4t c i eepD M p a?? ? ? ??? ? ?? ? ?tt? ? ?? 滿足要求 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力： ? ? ? ?? ? ? ?2 2 5 .4 1 1 4 .8 4 .6 5 4 0 52 6 1 5 .4tew ieP M p aD? ? ?? ??? ? ??? 筒體的試驗(yàn)壓力、壓力試驗(yàn)的校核 筒體水壓試驗(yàn)壓力： ? ?? ?TctPp??? 式中 ????t?? 取各元件許用應(yīng)力比的最小值。管箱的作用是把管道里流過來的管程流體均勻的分布到各傳熱管并且把管內(nèi)的流體集中在一起送出換熱器。 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力： ()2t c i eepD ?? ???=1. 8 ( 26 1 5. 4) 44 .42 5. 4 M pa?? ?? ? ?tt? ? ?? 滿足要求 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作壓力 為 ：? ? ? ?2 2 5 . 4 1 1 8 4 . 7 8 3 7 82 6 1 5 . 4tew ieP M p aD? ? ?? ??? ? ??? 管箱壓 力試驗(yàn)的校核 管箱液壓壓力試驗(yàn)： ? ?? ? 1181 .2 5 1 .2 5 1 .8 2 .2 5118Tc tP P M p a??? ? ? ? ? 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力： () 2. 25 ( 26 1 5. 4) 2 2 5. 4T i eT ePD M pa?? ? ? ?? ? ?? T? 應(yīng)滿足下面的條件： ? ??? 前面已經(jīng)查出來 177s Mpa? ? 則 ? ? 0 .9 1 7 7 1 5 9 .3T M pa? ? ? ? 根據(jù)校核條件 ? ?T T??? 滿足要求。 管箱封頭設(shè)計(jì) 考慮到制造的難易程度， 管箱 上下 封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料與筒體材料相同，計(jì)算條件按筒體管箱的計(jì)算條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算厚度公式為：? ?2 0. 5cit cPD P? ??? ? 把 已 知 的 數(shù) 據(jù) 代 入 到 公 式 中 得 到1 .8 2 6 1 1 .9 9 82 1 1 8 0 .5 1 .8 mm? ???? ? ?， ? 要滿足最小厚度要求去其名義厚度是 6mm。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在工程應(yīng)用中， K 值不大于 。法蘭的密封形式和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)、設(shè)計(jì)溫度和工程直徑等因素來確定。 結(jié)構(gòu)形式見下圖： 法蘭 接管箱的厚度 0? 與管箱厚度相同 0? =6mm。 查取螺栓在常溫下的許用應(yīng)力 ??b? 為 228Mpa，設(shè)計(jì)溫度下的許用壓力 ? ? 20 Mtb pa? 為 。 B 型于凹凸密封面并帶 內(nèi)環(huán)型。T???? 第 21 頁 系數(shù) 4 1 。tf Mpa? ? ? ?9 2 . 7 1 . 5 1 . 5 8 9 1 3 3 . 5tH fM p a M p a??? ? ? ? ? 滿足要求，校核合格。 綜 上所述 ，法蘭校核結(jié)果合格（整體式法蘭，不考慮剪應(yīng)力的計(jì)算與校核），故所選用的管箱法蘭滿足要求。根據(jù)本次設(shè)計(jì)管板優(yōu)先選用管板兼做法蘭，管板形式為整體管板，而管板與殼程圓筒 、管箱圓筒之間的連接方式有六種管板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，我們 選用其中的（ e）型連接方式如下圖所示： 即管板與殼程圓筒連為整體，其延長(zhǎng)部分兼做法蘭 ，并且與管箱法蘭用螺栓、墊片連接 。 Ps∕ Mpa Pt∕ Mpa DN D D1 D4 D5 d 2 螺栓（柱） b fb 規(guī)格 數(shù)量 273 445 257256 27 M27 16 42 24 第三章 管殼式換熱器的強(qiáng)度計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算條件的確定 殼程圓筒 殼程設(shè)計(jì)壓力 Mpa?