【正文】 螺紋來(lái)說(shuō)，螺紋外徑橫截面積與螺紋根部面積之比大約為 ~ 可以看出，采用 A型螺柱，其危險(xiǎn)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。 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(wú)螺紋部分的直徑等于螺紋外徑， B 型螺柱無(wú)螺紋部分直徑等于根徑，且中間無(wú)螺紋部分與螺紋段之間要有過(guò)渡圓弧。非金屬軟墊片指的是耐油石棉橡膠板 (GB/T5391995 使用溫度 200)和石棉橡膠板(GB/T39851995,使用溫度 350),它們?cè)?3 種類(lèi)型的法蘭上均可應(yīng)用 .但是如果是槽型密封面 ,由于這種墊片擠在槽中 ,更換困難 ,不宜使用 .應(yīng)該指出 ,密封墊片的材質(zhì)與尺寸是確定 螺柱和法蘭尺寸的計(jì)算基礎(chǔ) ,所以在按法蘭標(biāo)準(zhǔn)選用法蘭時(shí) ,還應(yīng)按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)的墊片尺寸 . NP = 時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸為： D=1087mm， d=1037mm。 b．徑向應(yīng)力 02RfiMD?? ??? 法蘭有效厚度： 68f mm???? ， 024( 1)3 fRfieMD?????? 824( 6 8 0 . 0 0 6 2 1 )3 1 . 6 6 1 00 . 9 2 0 6 8 1 0 0 06 0 . 9 [ ] 1 7 7RtfM P a M P a??? ? ?? ? ???? ? ? 滿足要求。 四 . 法蘭標(biāo)記 表 法蘭標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 法蘭類(lèi)型 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 甲型平焊法蘭 GB/T47012020 乙型平焊法蘭 GB/T47022020 長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭 GB/T47032020 密封面形式與代號(hào) 密封面形式 代號(hào) 平面密封面 RF 凹凸密封面 凹密封面 FM 凸密封面 M 槽密封面 密封面 T 槽密封面 G 法蘭名稱(chēng)與代號(hào) 法蘭類(lèi)型 名稱(chēng)及代號(hào) 22 一般法蘭 法蘭 襯環(huán)法蘭 法蘭 C 由 JB/T47032020，取法蘭材料為 16MnR 選取長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。 （ 2）螺柱通孔中心直徑和相鄰兩螺柱通孔弦長(zhǎng)的允差為 ,任意兩螺柱通孔弦長(zhǎng)的允差應(yīng)符合表 的規(guī)定。襯環(huán)材料應(yīng)用括號(hào)標(biāo)準(zhǔn)在法蘭材料后或圖樣明細(xì)表備注欄中，例如： 16Mn(環(huán) 0Cr18Ni9)。 （ 2）使用鍛件鍛造時(shí) ,鍛件的化學(xué)成分要符合壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)表 132 的規(guī)定 ,力學(xué)性能要符合壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè) 133 的要求。法蘭的最大允許工作壓力是高于還是低于其公稱(chēng)壓 20 力，完全取決于選用的法蘭材料與法蘭的工作溫度。 容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的法蘭尺寸是根據(jù)特定條件確定的，可是在法蘭尺寸系列表中法蘭尺寸又是由 PN 和 DN 唯一確定的。所以如果我們僅從法蘭尺寸系列表中來(lái)觀察，法蘭的尺寸是由法蘭的公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)直徑唯一確定的。從表中可以看到，甲型平焊法蘭與乙型平焊法蘭在公稱(chēng)直徑和公稱(chēng)壓力上是 19 銜接的，而長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭所包容的公稱(chēng)直徑與公稱(chēng)壓力范圍最大，它不但在較大的公稱(chēng)直徑和較高的公稱(chēng)壓力級(jí)別下可供使用，而且甲型平焊法蘭和乙型平焊法蘭所適用的相當(dāng)大的 DN， PN 范圍內(nèi)也有標(biāo)準(zhǔn)可查。 （ 1） 法蘭的公稱(chēng)直徑 容 器法蘭的公稱(chēng)直徑指的是與法蘭相配的筒體或封頭的公稱(chēng)直徑，由于卷制圓筒及其相配接封頭的公稱(chēng)直徑均等于其內(nèi)徑，所以容器法蘭的公稱(chēng)直徑也等于其內(nèi)徑，只有帶襯環(huán)的甲型平焊法蘭例外，這種法蘭的法蘭盤(pán)內(nèi)徑比容器殼體外徑還要大 4mm，但是襯環(huán)的內(nèi)徑需與容器的內(nèi)徑相同。 在上述三種密封面中，甲型平焊法蘭只有平面型與凹凸型，乙型與長(zhǎng)頸法蘭則三種形式均有。 （ 3） 槽型密封面 密封面是由一個(gè)和一個(gè)槽組成，墊圈放在槽內(nèi)。 就法蘭的密封面結(jié)構(gòu)形式而言，容器法蘭密封面共有三種形式。因此這種法蘭適用于較大直徑和較高壓力的條件下。根據(jù)法蘭受力分析可知，這種法蘭在上緊和工作時(shí)均會(huì)作用給容器器壁一定的附加彎距。 由 JB/T47462020 可知，對(duì)于 由 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭， K=1， /2 2iiDh? 。 管箱設(shè)計(jì) 封頭計(jì)算 按照封頭內(nèi)直徑與封頭曲面高度比值2iiDK h?的不同，可以有多種形式的橢圓形封頭， 在 GB150 中規(guī)定了不同 K 值橢圓形封頭厚度的統(tǒng)一計(jì)算公式以及它們的最小厚度。為方便壓力表讀數(shù)，取 MPaPT ? 。圓整取 15 名義厚度 .mm14?n? 則， 有效厚度 mm11314 ????? Cne ?? 。 , 21 ????? CCC 。 筒體厚度計(jì)算 由 GB15098得， 圓筒厚度計(jì)算公式 : ? ?2 cit cPD P? ??? ? 根據(jù)工藝條件，殼程操作壓力為 。但對(duì)于半球形封頭與筒體連接的環(huán)向焊 接接頭是一個(gè)例外。一般來(lái)說(shuō)，由于焊接加熱 ，冷卻過(guò)程中金屬組織的變化在焊接接頭處金屬的強(qiáng)度指標(biāo)，很有可能低于沒(méi)有參與焊接的鋼板自身的強(qiáng)度指標(biāo)。 第三， 在對(duì)壓力容器的監(jiān)察管理上，要對(duì)壓力容器進(jìn)行分類(lèi)，容器的設(shè)計(jì)壓力是 容器分類(lèi)的重要依據(jù)之一。所以，當(dāng)需要利用公式計(jì)算容器的殼體 或封頭厚度時(shí)，引入和采用計(jì)算壓力更為貼切。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小與百分之五設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可不計(jì)液柱靜壓力。 2. 若容器內(nèi)的介質(zhì)是被熱載體從外邊間接加熱，取熱載體的最高工作溫度或冷載體最低工作溫度為設(shè)計(jì)溫度。設(shè)計(jì)溫度是在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下設(shè)定的一個(gè)溫度。若無(wú)實(shí)際組分?jǐn)?shù)據(jù)或不做組分分析，其設(shè)計(jì)壓力側(cè)應(yīng)不低于表 12 14 規(guī)定的壓力。 2. 裝有 爆破片的容器，起設(shè)計(jì)壓力不得低于爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力上限。 容器的工作壓力既然可能是變動(dòng)的，所以將容器在正常操作條件下容器頂部可能出現(xiàn)的最高工作壓力稱(chēng)為容器的最大工作壓力。 表 壓力容器的公稱(chēng)直徑 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2020 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 當(dāng)采用無(wú)縫鋼管作筒體，規(guī)定用鋼管外徑作為筒體的公稱(chēng)直徑。 設(shè)計(jì)條件： 管程介質(zhì)： 尿液 ； 殼程介質(zhì)： 蒸汽 ； 換熱面積： 305 2m 管程操作溫度： 155158℃； 管程操作壓力： ； 殼程操作溫度： 193℃； 殼程操作壓力： ； 公稱(chēng)直徑： 1000mm；管程數(shù)： 1； 殼程圓筒設(shè)計(jì) 圓柱型筒體 （ 1）筒體直徑 容器和封頭的直徑 GB/T90192020《壓力容器公稱(chēng)直徑》規(guī)定如下。保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期的運(yùn)行，超聲波防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。 國(guó)內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是 20 世紀(jì) 60~70 年代從 國(guó)外照般而來(lái)。電場(chǎng)動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)化穿熱技術(shù)、添加物強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)、通入惰性氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)、滴狀冷凝技術(shù)，微生物傳熱技術(shù)將會(huì)在新的世紀(jì)得到研究和發(fā)展。 換熱器將隨裝置的大型化而大型化，直徑將超過(guò) 5m，傳熱面積將達(dá)到單位 10000平方米，緊湊型換熱器將越來(lái)越受歡迎。 分析設(shè)計(jì)是近代發(fā)展的一門(mén)新興學(xué)科，通過(guò)分析設(shè)計(jì)可以得到流體的流動(dòng)分布場(chǎng)，也可以將溫度場(chǎng)模擬出來(lái)，這無(wú)疑給流路分析發(fā)技術(shù)帶來(lái)發(fā)展，同時(shí)也給常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算帶來(lái)更精確、更便捷的手段。純組分介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)基本上準(zhǔn)確，但油氣組成物的數(shù)據(jù)就與實(shí)際工況相差較大，特別是帶有固定顆粒的流體模擬更復(fù)雜。 三、換熱器研究及發(fā)展動(dòng)向 換熱器傳熱與流體流動(dòng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，取決于物性模擬的準(zhǔn)確性。 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， 8 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。 30 年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。 二、 換熱器的發(fā)展過(guò)程 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。該中心有會(huì)員數(shù)百家，長(zhǎng)期從事傳熱與流體課題的研究，所積累的經(jīng)驗(yàn)和研究成果不僅廣泛用于原子能工業(yè)，而且用于一般工業(yè)。 一、研究機(jī)構(gòu)及研究現(xiàn)狀 美國(guó)傳熱研究公司是 1962 年發(fā)起組建的一個(gè)國(guó)際性、非贏利的合作研究機(jī)構(gòu)，會(huì)員數(shù)百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，積累了換熱器設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)，在傳熱機(jī)理、兩相流、振動(dòng)、污垢、模擬及測(cè)試技術(shù)方面作出了巨大貢獻(xiàn)。各種新型、高效換熱器的相繼開(kāi)發(fā)與應(yīng)用帶來(lái)了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、私有化比例的增大，降低成本已成為企業(yè)追求的最終目標(biāo)。熱管式換熱器多用于氣 — 氣熱交換 ,這時(shí) ,熱管兩端的受熱段和放熱段裝有翅片 ,以提高傳熱效果。 板翅式換熱器適應(yīng)性強(qiáng) ,在同一設(shè)備內(nèi)可允許有 2～ 9 種介質(zhì)換熱 ,且可用于氣體 —?dú)怏w、氣體 — 液體、液體 — 液體之間的熱交換。 板翅式換熱器 由于翅片的特殊結(jié)構(gòu) ,使流體在通道中形成強(qiáng)烈的紊動(dòng) ,就使熱阻邊界層不斷破壞 ,從而有效地降低了熱阻 ,提高了傳熱效率。 板式換熱器在運(yùn)行維護(hù) 方面的特點(diǎn)之一就是裝拆比較方便 ,甚至可以不必完全拆開(kāi) ,僅把壓緊螺栓松開(kāi)就可抽出板片清洗、更換墊圈 ,以至更換板片。 浮頭式管殼換熱器 ,其浮頭不與外殼相連 ,可自由伸縮 ,這樣既解決了熱膨脹的問(wèn)題 , 5 也方便清洗 ,檢修時(shí)可將管芯抽出即可 對(duì)于固定管板、列管、套管式換熱器每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積約為 30～40 m3 。 固定管板式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn) 。 八、空冷式換熱器分類(lèi) 分為干式空冷器、濕式空冷器、干濕聯(lián)合空冷器、電站空冷器、表面蒸發(fā)式空冷器、板式空冷器、能量回收空冷器、自然對(duì)流空冷器、高壓空冷器。 四、按折流板分布分類(lèi) 分為單弓形換熱器、雙弓形換熱器、三弓形換熱器、螺旋弓形換熱器。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤(pán)式換熱器和空氣冷卻器等。這類(lèi)換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。 （ 1） 混合式換熱器是通過(guò)冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱(chēng)接觸式換熱器。換熱器的大量使用有效地提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。螺紋鎖緊環(huán)換熱器、金屬墊圈式換熱器、密封蓋板式換熱器技術(shù)發(fā)展 越來(lái)越快，不僅在承溫、承壓上滿足裝置運(yùn)行要求，而且在傳熱與動(dòng)力消耗上發(fā)展較快，同時(shí)亦適用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然氣等場(chǎng)合，可滿足承壓高達(dá)35Mpa，承溫達(dá) 700 度的使用要求。近年來(lái)隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，利用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥諑?lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在研究投入大、人力資源配備足的情況下，一些具有代表性的高效換熱器和強(qiáng)化傳熱元件誕生。 能源是當(dāng)前人類(lèi)面臨的重要問(wèn)題之一 ,能源開(kāi)發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國(guó)的重要課題 ,而換熱器是能源利用過(guò)程中必不可少的設(shè)備 ,幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用 ,化工、冶金、動(dòng)力、交通、航空與航天等部門(mén)應(yīng)用尤為廣泛。這些過(guò)程均和熱量傳遞有著密切聯(lián)系，因而均可以通過(guò)換熱器來(lái)完成。 Structural design 。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還包括一些其他零部件的設(shè)計(jì)和選型，也對(duì)整體制造和安裝進(jìn)行了分析。 I 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 題 目： DN1000 二分加熱器機(jī)械設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 蘇輝 學(xué) 號(hào)： 0964134133 專(zhuān) 業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程 班 級(jí)：裝備 091 班 指導(dǎo)教師：孟智慧 II 摘要 本文是一篇關(guān)于固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要用于尿液的冷卻。同時(shí)用 BS 法對(duì)管板厚度進(jìn)行了計(jì)算和校核。 Fixed tube plate type heat interchanger 。 在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí) 應(yīng)滿足以下基本要求： （ 1） 合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件； （ 2） 結(jié)構(gòu)安全可靠； （ 3） 便于制造、安裝、操作和維修； （ 4） 經(jīng)濟(jì)上合理。因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視，在世界第一次能源危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，各國(guó)都在下大力量尋找新的能源及在節(jié)約能源上研究新的途徑。在煉油、化工裝置中換熱器占總數(shù)的 40%左右。 隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，近年來(lái)加氫裝置的需求越來(lái)越多，所需的高溫、高壓換熱器數(shù)量隨之增