【正文】 在此向邢靜宜老師表示深深的感謝和崇高的敬意。換熱管發(fā)生震動，首先的條件就是要有激震源，而殼體流體的流動就是誘發(fā)和維持管子震動的激振能源。6 防沖板設(shè)計（GB1511999，）當(dāng)管程采用軸向入口或換熱管內(nèi)平均流速超過3m/s時，要設(shè)置防沖板如圖215，以減少流體的不均勻和對換熱管管端的沖蝕。4 滑道設(shè)計滑道焊雨折流板下部預(yù)設(shè)的槽內(nèi)，與管束成為一個整體，在拖拉管束時起導(dǎo)軌作用，以防折流板破壞。查表45得拉桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)見下表所示。 = 強度削弱系數(shù) 接管有效厚度。否則需另行補強。校核合格不用再計算。查GB1511999, ，表16，允許偏差為；換熱管與管板采用先焊后脹的形式。管板是管殼式換熱器的主要部件。C受外壓時球冠形封頭的計算厚度確定 取A、B中的較大值，即，取名義厚度②受外壓浮頭法蘭厚度計算（GB1511999，） 因部分參數(shù)與受內(nèi)壓的參數(shù)相同，這里只就不同參數(shù)加以計算說明： A法蘭力矩a預(yù)緊狀態(tài)下法蘭力矩 b操作狀態(tài)下的法蘭力矩=B法蘭厚度計算 預(yù)緊狀態(tài) 操作狀態(tài) 預(yù)緊狀態(tài)下法蘭厚度 操作狀態(tài)下法蘭厚度 法蘭厚度取與之大者，且不小于球冠形封頭厚度的兩倍，則===90mm（3）浮頭法蘭及球冠形封頭厚度確定綜合上述兩種情況，根據(jù)GB1511999規(guī)定：球冠形封頭，浮頭法蘭應(yīng)分別在管程壓力Pt作用下和殼程壓力Ps作用下進行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計計算，取其大者為計算厚度，即球冠形封頭厚度 浮頭法蘭厚度查JB/T47462002附錄1，得DN=800mm,總深度H=104mm，內(nèi)表面積A=，容積V=，封頭質(zhì)量M=標(biāo)記： PSH DN8001016MnR JB/T47462002鉤圈分A、B兩種。C．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：2．浮頭法蘭的設(shè)計計算參看[7]壓力容器法蘭JB/T47002000,表1，選用長頸對焊法蘭，密封面型式為凸面。③ 法蘭應(yīng)力（整體法蘭） a．軸向應(yīng)力 其中: ——法蘭頸部最小端有效厚度——法蘭頸部最大端有效厚度——法蘭頸部高度，參數(shù)——法蘭頸部有效厚度==48mm ； ； 由GB1501998，圖97，得： 由K=，在GB15098查表95，得：表33 U 由GB1501998，圖93，得：整體法蘭系數(shù) 則：由GB1501998，圖94，得：整體法蘭系數(shù) 則，參數(shù) b．徑向應(yīng)力 法蘭有效厚度： c．切向應(yīng)力 ④ 應(yīng)力校核a． 軸向應(yīng)力 其中：——設(shè)計溫度下圓筒材料許用應(yīng)力=170Mpa。這種連接的結(jié)構(gòu)特點是被連接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，使用時不受被連接件材料的限制，因此應(yīng)用極廣。 A型與B型的兩種螺柱選用原則如下。由JB/T47002000，表2，法蘭選用鍛件16MnII,。由Di/2(Hh)=2及已知條件可算出：h=25mm標(biāo)記：EHA DN8001216MnR JB/t47462002 根據(jù)GB150—1999 中封頭得計算厚度按下式計算δ= =18002170=式中：應(yīng)力增強系數(shù)K=1（采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭） 查JB/ T47062002,=（100%無損檢測） 根據(jù)GB6654《壓力容器用鋼板》規(guī)定：對于16MnR鋼板可取厚度負(fù)偏差=0mm；在無特殊腐蝕情況下，對于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕裕量不小于 1 mm取腐蝕裕量=2mm。所以可以確定殼體厚度為12mm。④、壓力容器法蘭和管法蘭的內(nèi)直徑應(yīng)考慮腐蝕余量。=QK?tm=10335431=該換熱器實際換熱面積：Sp=πd0LNnc=636615=那么換熱器的面積為：φ=S0SPSp==%此裕度在15%25%之間，符合設(shè)計要求。計算熱負(fù)荷Qh=WhCph(th1th0)=25000(14040)=106KJ/h=Qc=WCCpc(tcitco)=100000(4030)=106KJ/h=因QcQh，所以取Qh為總傳熱量。但是其管內(nèi)清洗比較困難，所以管內(nèi)流體必須潔凈；且管子需要一定的彎曲半徑，故管板的利用率較差。因為管殼式換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，單位體積具有的傳熱面積較傳熱效果較好，同時其制造材料范圍廣泛。浮頭式換熱器如圖1所示，浮頭式換熱器對固定管板式換熱器的缺陷上做了改進，這類換熱器和管束對熱膨脹是自由的，浮頭端設(shè)計成可拆卸式，方便檢修、清洗，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，浮頭端小蓋在操作時無法知道泄漏情況，所以在安裝時要特別注意其密封情況。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。換熱器的種類很多，但是根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式上的不同基本可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。本設(shè)計綜合考慮了給定介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓強等因素，最終選定了管殼式換熱器中的浮頭式換熱器。換熱器是一種實現(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。 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)造力與獨立完成任務(wù)的能力，我們更多的是只會紙上談兵，為了應(yīng)試教育而學(xué)習(xí)。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，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。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，浮動的一端稱為浮頭。初算總傳熱面積So39。 ?Pi的檢驗 參考《換熱器設(shè)計手冊》P76頁知，管程壓強降：?Pi=?PL+?PrFtNpNs+?PnNs其中?PL——流體流經(jīng)直管因摩擦阻力引起的壓強降，單位Pa： ?Pr——流體流經(jīng)回彎管因摩擦阻力引起的壓強降，單位Pa： ?Pn——流體流經(jīng)管箱進出口外力引起的壓強降，Pa： Ft——結(jié)構(gòu)校正系數(shù)，無因次，對?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。⑤、換熱管不考慮腐蝕余量。 根據(jù)設(shè)計要求并且綜合考慮適用性與經(jīng)濟性選用B型封頭管箱。厚度附加量C=+=0+2=2mm。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算基礎(chǔ),所以在按法蘭標(biāo)準(zhǔn)選用法蘭時,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。 在法蘭連接中，法蘭和殼體是焊在一起的，在安裝時，法蘭與螺柱的溫度相同，操作時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量，由于法蘭盤在沿起厚度方向的剛度遠大于螺柱，所以在容器操作時，可以認(rèn)為螺柱（兩個螺母間）根本限制不了法蘭的厚度，反過來倒是法蘭強迫螺柱在其熱伸長之外，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?？缀吐菟U多采用基孔制過度配合。則: ，符合設(shè)計要求。查JB/T47002000,表7，法蘭材料選用鍛件16Mn時，其在150℃，其它設(shè)計條件：計算壓力Pc=；設(shè)計溫度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。本設(shè)計選擇B型，鉤圈為兩個半圓環(huán)結(jié)構(gòu)。管板的設(shè)計是否合理對確保換熱器的安全運行﹑節(jié)約金屬材料、降低制造成本是至關(guān)重要的。A換熱器管板設(shè)計條件殼程設(shè)計壓力 Ps=； 管程設(shè)計壓力 Pt=管板設(shè)計溫度 150℃； 管程數(shù) 2 殼程腐蝕裕量=2mm； 管程腐蝕裕量=2mm 管板強度削弱系數(shù) 管板剛度削弱系數(shù)殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)槽深； 管板側(cè)隔板槽深 夾持管板得殼程法蘭和管箱法蘭采用JB/T47032002法蘭—M 長頸對焊法蘭凹面密封； 墊片選用纏繞墊片Φ865/Φ825（帶內(nèi)加強環(huán)）按GB1501998表91壓緊面型式選用1a，則。按三種工況分別計算：A．殼程設(shè)計壓力與管程設(shè)計壓力同時作用有B．只有管程設(shè)計壓力 即 有C．只有殼程設(shè)計壓力 即 有換熱管選取滿足要求。接管的估算：取管子的材料為20號鋼無縫鋼管。開孔所需補強面積3..有效補強范圍a. 有效寬度B 取其中的大值，故B=308mm。表38 拉桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)拉桿直徑d拉桿螺紋公稱直徑b161620拉桿與管板利用螺紋連接結(jié)構(gòu)，拉桿螺紋公稱直徑=16mm，螺孔深度==24mm，結(jié)構(gòu)尺寸圖和與定距桿配合圖如下：圖311 2 分層隔板設(shè)計分層隔板一邊與管箱封頭進行配合，另一邊與固定管板的槽面進行連接。5 折流板的設(shè)計計算（1）折流板的選取單殼程的換熱器僅需設(shè)置橫向折流板,橫向折流板同時兼有支撐傳熱管,其結(jié)構(gòu)簡單,。圖313 防沖板結(jié)構(gòu) ，且為高溫輕微腐蝕性，應(yīng)該在工藝液體的進口設(shè)置防沖板，防沖板的形式一般有工字形，矩形和圓形，現(xiàn)選用圓形防沖板，材料為Q235B，由GB1511999，之規(guī)定，最小厚度 ，直徑 ，取210 mm；防沖板與圓筒內(nèi)壁相焊接，其外表面距圓筒內(nèi)表面的距離應(yīng)大于，取為40 mm；寬度為200mm.而殼程進出口管流體的 ，無需設(shè)置防沖板。在流體振動設(shè)計時，主要是限制聲共振和流體彈性不穩(wěn)定性這兩個方面。不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。本設(shè)計在邢靜宜老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計和調(diào)試，無不凝聚著邢老師的心血和汗水，在學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，讓我受益匪淺。