【正文】 蘭材料選用鍛件16Mn時(shí)，其在150℃，其它設(shè)計(jì)條件：計(jì)算壓力Pc=；設(shè)計(jì)溫度t=150℃；法蘭材料為鍛件16Mn常溫下法蘭材料的許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度下法蘭材料的許用應(yīng)力螺栓材料為40Cr，常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力鉤圈式浮頭換熱器的浮頭宜采用球冠形封頭。浮頭蓋的計(jì)算包括球冠形封頭、浮頭法蘭的計(jì)算，且應(yīng)分別按管程壓力Pt作用和殼程壓力Ps作用下進(jìn)行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計(jì)計(jì)算，取其大者為計(jì)算厚度，在浮頭式換熱器中的浮頭，一般采用鉤圈式浮頭，浮頭鉤圈采用剖開型式，這樣便于裝拆，在設(shè)計(jì)浮頭蓋前，我們應(yīng)詳細(xì)了解和計(jì)算鉤圈式浮頭的結(jié)構(gòu)和尺寸，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖37所示圖35 B型鉤圈式浮頭的圖35 B型鉤圈式浮頭按GB1511998 查，表14，取b=4mm；查表15，取墊片寬度，；則；C安裝及擰緊浮頭螺母所需空間尺寸，應(yīng)考慮在各種情況熱膨脹量，宜不小于60mm。則: ，符合設(shè)計(jì)要求。螺栓的其他部分和螺母，墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸，是根據(jù)等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，通常都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，可按照螺栓螺紋的公稱直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定。孔和螺栓桿多采用基孔制過度配合。選用等長(zhǎng)雙頭螺柱，由JB/T47002000，表2，螺柱材料選用40Cr，螺母材料選用45鋼。 在法蘭連接中，法蘭和殼體是焊在一起的，在安裝時(shí)，法蘭與螺柱的溫度相同，操作時(shí)法蘭隨殼體溫度有所升高，在通常情況下法蘭的溫升值往往大于螺柱的溫升值，于是法蘭沿其厚度方向的熱變形將大于螺柱的熱伸長(zhǎng)量，由于法蘭盤在沿起厚度方向的剛度遠(yuǎn)大于螺柱，所以在容器操作時(shí)，可以認(rèn)為螺柱（兩個(gè)螺母間）根本限制不了法蘭的厚度，反過來倒是法蘭強(qiáng)迫螺柱在其熱伸長(zhǎng)之外，還要產(chǎn)生一定量的彈性變形，于是法蘭的熱變形與螺栓熱變形之差就是螺栓附加的彈性變形。標(biāo)記：墊片 B51—800— JB/T47052000這種連接適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓連接的場(chǎng)合，例如被連接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比較軟（例如用鋁鎂合金制造的殼體），且需要經(jīng)常拆裝時(shí)，往往采用雙頭螺柱連接。標(biāo)記：法蘭—FM 600——110 JB/T47032000壓力容器法蘭用密封墊片有3種. 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),由于這種墊片擠在槽中,更換困難,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. ,0C r13或0Cr18Ni9等鋼帶與石棉或聚四氟乙烯等填充帶相間纏卷而成。最大允許壓力： [Pw]= 2δeσt?KDt+==厚度校核： 取試驗(yàn)溫度為150℃，管箱材料為16MnR，鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6654，使用狀態(tài)：熱軋正火，查得[σ]=170Mpa。厚度附加量C=+=0+2=2mm。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求并且綜合考慮適用性與經(jīng)濟(jì)性選用B型封頭管箱。鋼板的有效厚度：鋼板的有效厚度為其名義厚度減去腐蝕余量與鋼板厚度負(fù)偏差。⑤、換熱管不考慮腐蝕余量。 ③、選擇筒體材料 選擇筒體材料必須考慮筒體材料的經(jīng)濟(jì)型，實(shí)用性，以及材料本身的抗腐蝕性和機(jī)械加工性能等許多方面因素，在本設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)方案中已經(jīng)確定筒體材料為16MnR，采用鋼板卷制而成，16MnR鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB6654在設(shè)計(jì)溫度t=150℃時(shí)，查得16MnR的許用應(yīng)力為 δ=616mmσb=510MPaσs=345MPaσt1=170MPa1636mmσb=490MPaσs=325MPaσt1=163MPa2660σb=470MPaσs=305MPaσt1=157MPaδ=PcDi2σt?Pc其中pc——設(shè)計(jì)壓力，MPaDi——?dú)んw內(nèi)徑，mmδ——計(jì)算厚度，mm?——焊接接頭系數(shù)σt——材料在設(shè)計(jì)溫度的許用應(yīng)力，MPa焊接接頭形式焊接接頭系數(shù)?全部無損檢測(cè)局部無損檢測(cè)雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)與雙面焊的全焊透對(duì)接接頭?=1?=單面焊對(duì)接（沿焊接接頭根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬墊片）?=?= 對(duì)于此浮頭式換熱器，根據(jù)其筒體內(nèi)直徑的范圍，采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊縫面焊，局部無損檢測(cè)，取 ?=，假設(shè) δ=616mm，即 σt1=170MPaδ=8002170=設(shè)計(jì)厚度δd的確定，設(shè)計(jì)厚度是計(jì)算厚度與腐蝕余量C2之和，其中腐蝕余量C2的選擇根據(jù)GB1511999的規(guī)定，其中對(duì)于主要元件腐蝕余量有以下幾條原則：①、管板、浮頭法蘭、球形封頭和浮頭鉤圈兩面應(yīng)考慮腐蝕余量。 ?Pi的檢驗(yàn) 參考《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》P76頁知，管程壓強(qiáng)降：?Pi=?PL+?PrFtNpNs+?PnNs其中?PL——流體流經(jīng)直管因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，單位Pa： ?Pr——流體流經(jīng)回彎管因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，單位Pa： ?Pn——流體流經(jīng)管箱進(jìn)出口外力引起的壓強(qiáng)降，Pa： Ft——結(jié)構(gòu)校正系數(shù)，無因次，對(duì)?25，F(xiàn)t=： Np——管程數(shù)=2： Ns——串聯(lián)的殼程數(shù)=1：管程流通面積A0=管程流速ui=VsAi=1360293600994=雷諾數(shù)Rei=diuiρμi=103=18425由《化工原理》知2000≤R4000為層流，R≥4000為湍流?！?WRso=104m2初算總傳熱面積So39。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮到設(shè)計(jì)壓力、各液體溫度、介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)同時(shí)兩流體均不發(fā)生相變，確定雜醇油走殼程。③浮頭式換熱器：這種換熱器兩端管板之一不與外殼固定連接，浮動(dòng)的一端稱為浮頭。當(dāng)兩種流體溫差較大時(shí)應(yīng)考慮熱補(bǔ)償。管殼式換熱器中由于兩種流體的溫度不同，所以管程與殼程的溫度也不同，因此它們的膨脹程度也不同，若兩種流體溫差較大（50攝氏度以上）時(shí)，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備變形甚至破裂，因此必須考慮這種膨脹的影響?！妫┱扯萈a 圖11浮頭式換熱器我覺得十幾年的學(xué)習(xí)生涯讓我們變得失去了創(chuàng)造力與獨(dú)立完成任務(wù)的能力，我們更多的是只會(huì)紙上談兵，為了應(yīng)試教育而學(xué)習(xí)。在眾多類型的換熱器結(jié)構(gòu)中，管殼式換熱器是用得最為廣泛的一種換熱設(shè)備類型。換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的設(shè)備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。關(guān)鍵詞: 管殼式換熱器 浮頭式換熱器 管板 管箱 管束 校核 浮頭法蘭AbstractHeat exchanger is the transmission of heat fluid to the cold fluid equipment. Heat exchanger is a general equipment, and played an important role in manufacture, which usually used in Chemical, petroleum, power, food and many other industrial sectors, In the chemical production, it can be used as a heater, cooler, evaporator, condenser and reboiler. There are variety of heat exchangers, however, According to the thermal fluid heat, cold exchange principle and different modes, That basically can be divided into three categories: wall type, mixed type and regenerative type. The design consideration of the properties, temperature, pressure and other factors for a given medium, I select tubular heat exchanger and float head heat exchangers According to the standard of the literature GB1501998《Steel pressure vessel》，GB1511999《Shell and tube type heat exchanger》，《heat exchanger design handbook》, I design and check part of the structure and strength of the floating head heat exchanger, in which main ponents including cylinder, head, tube box, hook and loop type floating head and saddle. In this design, I carefully analyzed the stress of dangerous section with the calculation and check, which to ensure the safety in production. At the same time , Combined with the selected materials and the working environment to develop the corresponding welding technology.Key words: Tubular heat exchanger Float head heat exchangers Tube plate Tube box Pipe bundle check Floating head flange 目錄摘要 1Abstract 2第一章 緒論 5第二章 工藝計(jì)算 7 7 8 8 8 9 9 9 10 10 11 11 13?Pi的檢驗(yàn) 13?P0的檢驗(yàn) 14?Pc的檢驗(yàn) 15第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算 16 16 16 16 19 19 19 20 20 20 21 22 22 22 23 25 26 32 32 33 42 42 42 44 49 49 50 51 51 51 52 52 55 55參考文獻(xiàn) 62致謝 63第一章 緒論充實(shí)并快樂的時(shí)光總是稍縱即逝！轉(zhuǎn)眼我們已經(jīng)即將畢業(yè)，在此感謝辛勤教導(dǎo)我們的各位老師和領(lǐng)導(dǎo)，祝你們以后的日子里身體康健一切順利！大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)校對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)我們所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合的測(cè)試，是考驗(yàn)我們掌握理論與實(shí)際相結(jié)合設(shè)計(jì)制造的基本思路、方法與內(nèi)容，提高我們?cè)O(shè)計(jì)調(diào)研、文獻(xiàn)查閱、外文翻譯、方案論證、計(jì)算校核、手工繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖及文件編制等基本技能。本設(shè)計(jì)綜合考慮了給定介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓強(qiáng)等因素，最終選定了管殼