【正文】 而您開(kāi)朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)時(shí)要有一個(gè)明確的思路，要考慮多種因素包括環(huán)境條件和介質(zhì)的性質(zhì)等再選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)換熱器的材料和結(jié)構(gòu)確定之后還要進(jìn)行一系列校核計(jì)算，包括管子直徑、殼體厚度，管板選擇等。 δ——計(jì)算壁厚，mm；DN——直徑（公稱），ｍｍ； δd——設(shè)計(jì)壁厚，mm；ＰＮ——公稱壓力，MPa； δn——名義壁厚，mm；Ｐｔ——管子的工作壓力，MPa； δe——有效壁厚，mm；Ｐｓ——?dú)んw的工作壓力，MPa； C——厚度附加量，mm；△ｔ——管殼壁溫度，176。 綜上，得換熱器管箱開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)如下圖：11 接管最小位置殼程接管位置管箱接管位置首先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷換熱器總質(zhì)量式中 ——?dú)んw質(zhì)量 ——管箱質(zhì)量 ——封頭質(zhì)量 ——附件質(zhì)量 管子質(zhì)量，則 接管、管法蘭、管板等質(zhì)量總和按500kg計(jì)，于是， 換熱器總質(zhì)量，可以選用重型帶墊板，包角為120176。 圖83 折流板安裝圖由于換熱器是功用不同，以及殼程介質(zhì)的流量、粘度等不同，折流板間距也不同，其系列為：100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。 圖81 弓形折流板和圓盤(pán)圓環(huán)形折流板 單弓形折流板用得最多，弓形缺口的高度h為殼體公稱直徑DN的15%～45%，最好是20%，見(jiàn)圖82（a）；在臥式冷凝器中，折流板底部開(kāi)一90176。查法蘭尺寸如下表： 表41 法蘭尺寸所以，選用的法蘭尺寸如下圖： 圖41 容器法蘭5 管板管板除了與管子和殼體等連接外，還是換熱器中的一個(gè)重要的受壓器件。 故符合范圍 換熱器殼體壁厚計(jì)算及校核 材料選用Q245R鋼板，計(jì)算壁厚為：, 式中:為計(jì)算壓力，取=；。所以，在管程結(jié)垢不很?chē)?yán)重以及允許壓力降較高的情況下，采用φ19mm2mm直徑的管子更為合理。 （d）三角形錯(cuò)列 管程結(jié)構(gòu)換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列，如下圖所示。粘度大的液體或流量較小的流體，宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re100)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。對(duì)于換熱器換熱介質(zhì)工作壓力高, 管、殼程介質(zhì)密封要求嚴(yán)的場(chǎng)合, 為確保換熱器管、殼程的密封, 換熱器管束的設(shè)計(jì)一般采用U 形管結(jié)構(gòu)的換熱器。特點(diǎn)為它的管束也可以自由膨脹，所以管殼間不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管程與殼程都能清洗。而且在清洗和檢修時(shí)，僅將管束從殼體中抽出即可。殼程清洗困難，對(duì)于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。對(duì)換熱器的使用壽命影響較大, 特別是殼程換熱介質(zhì)流速較高或介質(zhì)中含有固體顆粒。折流板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括型式的確定, 形狀的設(shè)計(jì), 缺口高度設(shè)計(jì)和折流板間距設(shè)計(jì)。 對(duì)于需要機(jī)械清洗的管束, 管子排列應(yīng)采用正方形。管殼式換熱器的傳熱能力是由殼程換熱系數(shù)、管程換熱系數(shù)和換熱器冷、熱介質(zhì)的對(duì)數(shù)平溫差決定的, 因此, 提高管殼式換熱器傳熱能力的措施包括以下幾點(diǎn)。 在20世紀(jì)20年代，殼管式換熱器的制造工藝得到相當(dāng)圓滿的發(fā)展，這主要是由于幾個(gè)主要制造商努力的結(jié)果。換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)不同溫度流體間的熱能傳遞，又稱熱交換器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。由于生產(chǎn)規(guī)模、物料的性質(zhì)、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類(lèi)型也是多種多樣。一種流體在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。六、主要參考資料1. 《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》.化學(xué)工業(yè)出版. 2.《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第五版 刁與瑋 王立業(yè) 編著 ；3. 《化工單元過(guò)程與設(shè)備設(shè)計(jì)》匡國(guó)柱 史啟才 主編；4.《化工制圖》華東化工學(xué)院制圖教研室編 人民教育出版社 1980；5.《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》參考資料；6.《鋼制壓力容器》GB1501998；7.《鋼制塔式容器》JB47101992；8. GB1511999 《管殼式換熱器》1999年； 9.《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 1999年。（4）寫(xiě)出圖紙上的技術(shù)要求、技術(shù)特性表、接管表、標(biāo)題明細(xì)表等、封頭壁厚設(shè)計(jì)（1）筒體、封頭及支座壁厚設(shè)計(jì)；（2）焊接接頭設(shè)計(jì)；（3）壓力試驗(yàn)驗(yàn)算；、部件選擇及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：（1）接管及法蘭選擇：根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖統(tǒng)一編制表格。三、設(shè)計(jì)條件（1）氣體工作壓力管程：半水煤氣 MPa殼程：變換氣 MPa（2）殼、管壁溫差50℃，tt＞ts 殼程介質(zhì)溫度為400～220℃，管程介質(zhì)溫度為180～370℃。 6（4）殼體與封頭材料在低合金高強(qiáng)度鋼中間選用，并查出其參數(shù)，接管及其他數(shù)據(jù)根據(jù)表71716選用。 6（5）殼體與支座雙面對(duì)接焊接，殼體焊接接頭系數(shù)Φ= 6（6）圖紙：參考圖752，注意：尺寸需根據(jù)自己的設(shè)計(jì)的尺寸標(biāo)注。（3）由工藝計(jì)算求得換熱面積為105m2。內(nèi)容包括：代號(hào)，PN,DN,法蘭密封面形式，法蘭標(biāo)記，用途）。 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)序 言課程設(shè)計(jì)理論是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的一次很好的機(jī)會(huì)，本次實(shí)驗(yàn)就管殼式換熱器進(jìn)行一次課程設(shè)計(jì)，掌握并了解在工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)能、高效、環(huán)保等概念。管束的壁面即為傳熱面。按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類(lèi)型的換熱器。換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。制造設(shè)備的傳熱面積可達(dá)500m2,即直徑約750mm、長(zhǎng)6m，用于急劇增長(zhǎng)的石油工業(yè)。 提高管殼式換熱器冷、熱介質(zhì)的平均對(duì)數(shù)溫差合理確定管程和殼程介質(zhì) 采用強(qiáng)化管殼式換熱器傳熱的結(jié)構(gòu)措施 設(shè)計(jì)思路、方法管子外形有光管、螺紋管。 對(duì)于小于300mm 的換熱器, 為使管束排列緊湊, 可采用同心圓排列。換熱器殼程折流板可分為橫向折流板和縱向折流板, 由于殼程加裝縱向折流板在制造工藝上較困難, 而且造成殼程壓降增加, 因此一般采用殼程加裝橫向折流板。為保證換熱器的使用性能, 可在殼程入口加裝防沖板, 對(duì)介質(zhì)沖刷起到緩沖的作用, 保護(hù)管束不受沖擊。當(dāng)膨脹之差較大時(shí)，可在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，以減少因管、殼程溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。圖12 浮頭式換熱器特點(diǎn)：該種換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，造價(jià)比固定管板式要高出約20％，材料的消耗量較大，浮頭的端蓋在操作中無(wú)法檢查，所以安裝時(shí)要特別注意其密封，以免發(fā)生內(nèi)漏，且管束和殼體間隙較大，設(shè)計(jì)時(shí)避免短路。造價(jià)較低、加工制造簡(jiǎn)便，材料消耗較少。 流徑的選擇 在具體設(shè)計(jì)時(shí)考慮到盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)傳熱系數(shù)接近；在運(yùn)行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對(duì)于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷量損失；管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。若兩流體的溫度差較大，傳熱膜系數(shù)較大的流體宜走殼程，因?yàn)楸跍亟咏鼈鳠崮は禂?shù)較大的流體溫度，以減小管壁和殼壁的溫度差