【正文】 354300=，符合要求。=QK△tm=10330039=而為了保證其可靠性，一般應(yīng)使換熱器面積裕度大于15%25%取S0==。由于水的粘性大，對流傳熱系數(shù)一般較大，容易結(jié)垢，為了以后方便清理換熱器和處理循環(huán)水，所以走管程。當(dāng)管子受熱或受冷時，管束連同浮頭都可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。②U形管換熱器：這種換熱器內(nèi)部管子彎成U形管子兩端固定在同一管板上，因此每根管子可以自由伸縮，因此與其他管子與殼體無關(guān)。同時根據(jù)熱補償方法的不同管殼式換熱器有以下分類，并且我們將在下面選出本次設(shè)計的換熱器種類。s導(dǎo)熱系數(shù)（W/(m大四的畢業(yè)設(shè)計我想正是我們鍛煉理論聯(lián)系實際的一個契機，我會珍惜這次機會努力把這次設(shè)計做好，給我的大學(xué)生涯畫上圓滿的句號。我此次設(shè)計的冷卻器就是管殼式換熱器眾多種類中的一種，浮頭式換熱器，浮頭式換熱器的設(shè)計不僅包括化工原理中的工藝計算，還包括機械設(shè)計零部件設(shè)計計算，以及機械制造中制造工藝，公差與配合等方面的內(nèi)容，特別是工藝計算部分，多次應(yīng)用到試差法，既要滿足傳熱系數(shù)，傳熱面積方面要求，又要滿足允許阻力降要求，應(yīng)該說對我們的計算能力是非常好的鍛煉。此外，換熱器廣泛應(yīng)用于各種工況條件，高溫高壓，低溫低壓均可。我本次設(shè)計的題目是雜醇油冷卻器，所謂的冷卻器也就是一種換熱器。根據(jù)文獻資料GB1501998《鋼制壓力容器》、GB1511999《管殼式換熱器》和《換熱器設(shè)計手冊》等標(biāo)準對浮頭式換熱器組成的各零部件結(jié)構(gòu)與強度進行設(shè)計校核，其中最主要的部件包括了筒體、封頭、管箱、鉤圈式浮頭以及鞍座等。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有非常重要的地位。在化工生產(chǎn)中其可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。在本設(shè)計中我細心的分析了其危險截面的應(yīng)力并進行了計算與校核，保證其在實際生產(chǎn)中的安全。在當(dāng)今這個能源匱乏的社會中能源是當(dāng)前人類面臨的重要問題之一,能源的開發(fā)、轉(zhuǎn)換及其能源的充分利用已成為各國的重要課題,而換熱器是能源利用過程中必不可少的設(shè)備,換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又可以稱為熱交換器。換熱器的種類繁多，若按其形狀和結(jié)構(gòu)進行分類可分為管式，板式和其他型式換熱器。主要包括它的方案選型，零部件的設(shè)計，附件的選擇和其制作等眾多內(nèi)容。第二章 工藝計算根據(jù)工藝計算，合理確定介質(zhì)流向與和換熱管的結(jié)構(gòu)尺寸，如管殼程數(shù)、殼體及進出口接管直徑，換熱管規(guī)格尺寸及數(shù)量，折流板排列形式及間距，管板直徑及管子排列方式等；并對其結(jié)構(gòu)進行設(shè)計包括筒體、管箱、法蘭、浮頭蓋、管板、開口補強、支座等主要受壓部件與原件的選材，結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計，強度計算與校核?！?）水994103雜醇油825103大體選用管殼式換熱器。①固定管板式換熱器：固定管板式即兩端管板與殼體連成一體，因此其具有結(jié)構(gòu)簡單造價低廉的優(yōu)點。這種換熱器結(jié)構(gòu)也比較簡單，重量較輕，適用于高溫高壓的工作場合。浮頭式換熱器不但其本身可以補償熱膨脹，而且由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修，因此其應(yīng)用較廣泛。暫時按照單殼程，多管程進行計算△t1=T2T1=4030=10℃△t2=T4T3=14040=100℃因△t1△t2=10100=2因此用對數(shù)平均溫度差來表示，逆流時平均溫度差為：?tm‘=△t2△t1ln△t2△t1=10010ln10010=39℃則R=△t2△t1=10010=10P=T3T1T4T1=10110=由P，R值查《化工原理》P233對數(shù)平均溫度差校正系數(shù)圖419得溫度校正系數(shù)φ?t=?tm=φ?t?tm‘=39=℃，取整得32℃根據(jù)冷卻器重介質(zhì)特性，查[25]《換熱器設(shè)計手冊》P105附錄2，可知總傳熱系數(shù)推薦值為279～709W/(m2?℃),初選總傳熱系數(shù)K選=300 W/(m2?℃)。由JB/T4715—92表1，P22選用?25，20鋼，P26選擇換熱器基本參數(shù)：型號說明:表23換熱器基本參數(shù)筒體公稱直徑DN mm換熱管根數(shù)n中心排管數(shù)nc管程流通面積m280036615筒公稱壓力Mpa換熱管長度L mm管程數(shù) N傳熱面積 m260002管中心距 mm換熱管尺寸規(guī)格折流板間距B mm排列方式32?25240正方形旋轉(zhuǎn)45○（1）管程對流傳熱系數(shù)αi管程流體的流速：uc=wρA=1360293600994=雷諾數(shù)：Rei=duρμ==18125（湍流）普蘭特準數(shù)：Pri=Cpiu?i=103=聯(lián)立：αi===3419W/(m2℃)(2)殼程對流傳熱系數(shù)αo由《化工原理》式477a計算α0=(μμw)取換熱器列管中心距t=32mm。校核傳熱面積S計39。?P0的檢驗 參考[4]《換熱器設(shè)計手冊》P81頁運用埃索法計算殼程壓強降：?Ps=（?P1+?P2）FsNs其中：?P1——流體橫過官束的壓強降，Pa?P2 ——流體通過折流板缺口的壓強降，PaFs ——殼程壓力降的結(jié)垢修正系數(shù)，對液體=F——管子排列方式對壓強降的修正系數(shù)，轉(zhuǎn)置正方形排列，F(xiàn)=f0——殼程流體摩擦系數(shù)，當(dāng)Re500 時，f0==Nb ——折流板數(shù)目nc ——因為按正方形排列，所以nc=15h——折流板間距，殼程流體面積:A0=hDncd0==殼程流速:u0=VsA0=250003600825=雷諾數(shù):Reo=douoρμ0=103=4625Reo=4625＞4000,所以為湍流所以：?P1=Ff0ncNb+1ρu022=24+1825=?P2==24825=1159Pa∑?P0=+11591=10kPa所以殼程壓強降滿足設(shè)計要求。③、管板和平蓋上開槽時，可把高出隔板槽底面的金屬作為腐蝕余量，但當(dāng)腐蝕余量大于槽深時，還應(yīng)該加上兩者的差值。鋼板的計算厚度：根據(jù)HG205801998的規(guī)定，一般的容器，換熱器等壽命不少于8年，,本設(shè)計中取腐蝕余量C2=2mm。設(shè)計溫度下圓筒的最大允許工作壓力Pw=2δeσt?（Di+δe）=210170+10=： 筒體水壓試驗壓力Pt= 式中σσt取各元件許用應(yīng)力比的最小值，通過比較知，通體的應(yīng)力比最小，所以：Pt=170170=2MPa 根據(jù)GB1511999 P14中規(guī)定，為使液壓試驗時容器材料處于彈性狀態(tài)，在壓力試驗前必須按下列式子校核試驗時圓筒的薄膜應(yīng)力:σT=pr(Di+δe)2δe≤ 代入數(shù)據(jù)得：σT=2(800+10)20=81MPa81馬趴≤345=,水壓試驗合格。 多程管箱中，管箱上各相鄰的焊縫間距離必須大于或等于4s且大于或等于50mm。如圖23所示：圖31由JB/ T4746—2002《鋼制壓力容器用封頭》得：DN=800，總深度H=225mm,內(nèi)表面積A= ，容積V= 。檢查：=12mm時，[σ]t 無變化且滿足封頭選型時的假設(shè)，因此取封頭名義厚度=12mm滿足設(shè)計要求。 由HG20583—1998《鋼制壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定》表，通常采用長頸對焊法蘭和平焊法蘭，我們選用長頸對焊法蘭（整體式），采用凹凸面連接，F(xiàn)M形式，其結(jié)構(gòu)圖如下：圖32 管箱法蘭結(jié)構(gòu)由DN=800mm，PN=,可查得如下參數(shù)：表32 法蘭數(shù)據(jù)（單位：mm）H96091587686686348115haRd35211816261227對應(yīng)的螺柱規(guī)格M24，數(shù)量24，對接筒體最小厚度=10mm。為了增大墊片的彈性和回彈性，金屬帶與非金屬填充帶均軋制成波形，有四種結(jié)構(gòu)形式： A型又稱基本型，不帶加強環(huán)，用于槽密封面； B型帶內(nèi)加強環(huán)，用于凹凸密封面； C型帶外加強環(huán)，用于平面密封面； D型內(nèi)外均有加強環(huán)，用于平面密封面。壓力容器法蘭用的雙頭螺柱有A型和B型兩種，A型螺柱無螺紋部分的直徑等于螺紋外徑，B型螺柱無螺紋部分直徑等于根徑，且中間無螺紋部分與螺紋段之間要有過渡圓弧。就普通螺紋來說，~，采用A型螺柱，其危險截面上的附加熱應(yīng)力要比B型螺柱上的附加熱應(yīng)力值大。當(dāng)㎜時，等于墊片接觸的外徑減去2b，DG=D2b=8652=849mm C 墊片壓緊力，由GB15098知： ⑴預(yù)緊狀態(tài)需要的最小墊片壓： FG=FA==849869=105N 操作狀態(tài)需要的最小墊片壓緊力：FG=Fp==84983=105N（參見GB1501998，）常見的普通螺栓連接是在被連接件上開通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母。 對于受拉螺栓，其主要的破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計準則是保證螺栓的精力或疲勞拉伸強度；對于受剪螺栓，其主要的破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼和面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計準則是保證連接的擠壓強度和螺栓的剪切強度，其中連接的擠壓強度對連接的可靠性起決定作用。③螺栓設(shè)計載荷a．預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷 b．操作狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷： （參見GB1501998，）①法蘭力矩：a. 預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩：力臂 其中，——螺栓中心圓直徑==915mm則： 由GB1501998表94，得 ； 其中——螺栓中心法蘭頸部與法蘭背面交點的徑向距離，即 =91580016=99mm 那么作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力：流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭截面上的流體壓力引起的軸向力之差： 故： ② 法蘭設(shè)計力矩 ——常溫下法蘭材料許用應(yīng)力；——設(shè)計溫度下法蘭材料許用應(yīng)力；查GB1501998，表95,法蘭材料為16Mn，設(shè)計溫度為150℃，則=150 Mpa，=152Mpa。c． 切向應(yīng)力，符合設(shè)計要求d． 組合應(yīng)力 符合選用要求。焊接接頭系數(shù).1. 浮頭墊片及螺栓計算（1） 浮頭墊片的選用及計算 由JB/T47002000,表2，根據(jù)匹配要求，結(jié)合HG20580～205851998附錄A，故浮頭墊片選用纏繞墊片；由JB/T47191992，選用0Cr13鋼帶+特制石棉，凸密封面應(yīng)帶內(nèi)加強環(huán)；由JB/T47191992，表4 ，當(dāng)DN=800，PN=（單位：mm）：內(nèi)徑：=760 外徑：=764由JB/T47052002，圖1，結(jié)構(gòu)如下：圖36 纏繞墊片（帶內(nèi)加強環(huán)）查GB1501998，表92，對于內(nèi)填石面纏繞式金屬，有：墊片系數(shù)m=3，比壓力y=69MPa.標(biāo)記：墊片 B JB/T47191992A墊片有效密封寬度：墊片外徑/內(nèi)徑/厚度，按GB1501998，表91，壓緊面形式1a，則，那么有效密封寬度B墊片壓緊力作用中心圓直徑：因 ，則取墊片接觸外徑減去2，==7922=C 墊片壓緊力① 預(yù)緊狀態(tài)需要的最小墊片壓：