【正文】 39。 （ 2）與各螺柱用鋼組合使用的螺母用鋼的標(biāo)準(zhǔn)，使用狀態(tài)及許用應(yīng)力可按JB/T4735 選用，設(shè)計(jì) 者也可選用有使用經(jīng)驗(yàn)的其他螺母用鋼。它們通過焊接與容器殼體、法蘭連接在一起。 應(yīng)根據(jù)減壓容器的設(shè)計(jì)溫度，介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)等使用條件及材料的焊接性能，容器的制造工藝以及經(jīng)濟(jì)合理性等選擇常壓容器用鋼。 折流板間距一般不小于圓筒直徑的 1/5，且不小于 50mm。 U 形管彎管管段的彎曲半徑 U 形管彎管管段的彎曲半徑 R 應(yīng)不小于兩倍的換熱管外徑，常用換熱管的最小彎曲半徑 Rmin可按 GB151 中 表 11 選取。 由 GB1501998 第五章選擇：橢圓封頭材料： RMn16 。 厚度：由 中 規(guī)定碳素鋼和低合金鋼圓筒的最小厚度應(yīng)不小于 上 表的規(guī)定。因此，選用扁鋼加強(qiáng)圈。因此，壓力容器的設(shè)計(jì)必須充分考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。特別適用于管內(nèi)清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。管程流體從管箱進(jìn)口管流入，通過內(nèi)插管到達(dá)外套管的底部，然后返向，通過內(nèi)插管和外套管之間的環(huán)形空間，最后從管箱出口管流出。 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，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。 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。因此節(jié)能設(shè)備的研究與開發(fā)備受矚目。 國(guó)內(nèi)外對(duì)此進(jìn)行了大量研究。外套一個(gè)外殼而構(gòu)成。管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè) ,在水泥生產(chǎn)企業(yè)常用作設(shè)備稀油站的油冷卻器 ,用作車輛發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器等。拆下管箱即可直接將管束抽出，便于清洗管間。拆下管箱、填料壓蓋等有關(guān)零件后，可將管束抽出殼體外，便于清洗管間。浮頭管板換熱器，有時(shí)也被稱為浮頭式換熱器。 ②浮頭管板換熱器 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 5 1. 殼蓋； ； ； ； ； 圖 浮頭式換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一 起，殼程的進(jìn)出口管直接焊在殼體上，管板外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進(jìn)出口管直接和封頭焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長(zhǎng)度設(shè)置了若干塊折流板。但增加流體流速會(huì)使能量消耗增加，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協(xié)調(diào)。在冷、熱流體的進(jìn)出口溫度一定的條件下，當(dāng)兩種流體都無相變時(shí)，以逆流的平均溫差最大順流最小。以回收冷量為目的的同類設(shè)備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的密度差得以及時(shí)分離。石油化工行業(yè)中 90%以上的換熱器為金屬材料換熱器。 在煉油廠，石化廠的工藝過程中，絕大數(shù)化學(xué)反應(yīng)或傳質(zhì)傳熱過程都伴有熱量的變化。繪圖部分完成了一張總裝配圖三張零件圖，翻譯部分對(duì)一篇 2 萬字符的外文進(jìn)行了翻譯。遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 1 U形管換熱器 E304機(jī)械設(shè)計(jì) 摘 要 換熱器作為工藝過程必不 可少的單元設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于石油、化工、動(dòng)力、輕工、機(jī)械、冶金、交通、制藥等工程領(lǐng)域中。 關(guān)鍵詞： U形管換熱器；筒體；壓力試驗(yàn)；校核 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 2 U Exchanger E304 Mechanical Design Abstract Process heat exchanger as an indispensable element equipment, widely used in petroleum, chemical, power, light industry, machinery, metallurgy, transport, pharmaceutical and other projects in the area. The design is about Utube heat exchanger which is one structure of shell and Utube heat exchanger. Utube heat exchanger has the advantage of simple structure, low cost and pressurized ability and it applies to high—temperature, high –pressure, corrosive occasions. In the whole design process, strictly in accordance with the GB1501998 Steel Pressure Vessels and GB1511999 shell andtube heat exchanger system,” it design and calculate with the standard then strength, stiffness and stability of the heat exchanger are checked. The design includes: The narrative。為了確保這些過程能夠連續(xù)進(jìn)行，就必須排除多余的熱量或補(bǔ)足或所需的不足熱量；為了最大限度地利用和節(jié)約能量，工藝過程中的肺熱或余熱也要回收利用；為了便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，反應(yīng)過程中得到的產(chǎn)品也必須進(jìn)行和冷卻或冷凝。這類換熱器細(xì)分的話，還可以分為碳素鋼換熱器、低合金鋼換熱器、不銹鋼換熱器和有色金屬換熱器（如銅、鈦等）。 ②蓄熱式換 熱器。 ③間接式換熱器。 在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減?。蝗魝鳠崦娣e不變，采用逆流時(shí)可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。為了降低污垢的熱阻，可設(shè)法延緩污垢的形成，并定期清洗傳熱面。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。管子受熱時(shí)，管束連同浮頭可以沿軸向自由 伸縮，完全消除了溫差應(yīng)力。它的突出特點(diǎn)是當(dāng)換熱器殼體與換熱管之間存在溫差而熱膨脹量不同時(shí)，管 束可以在殼體內(nèi)沿殼體軸線自由伸縮移動(dòng)。管束可自由伸縮，具有與浮頭式換熱器相同的優(yōu)點(diǎn)。管束的U 形端不加固定，可自由伸縮，故它適用于兩流體溫差較大的場(chǎng)合；又因其構(gòu)造較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，只有一塊管板，單位傳熱面積的金屬消耗量少，造價(jià)較低，也適用于高壓流體的換熱。長(zhǎng)期以來 ,鋼制管殼式換熱器以其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)和選材廣等優(yōu)點(diǎn)在換熱器的生產(chǎn)和使用數(shù)量上一直占主導(dǎo)地位。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工、清洗，選材及應(yīng)用范圍廣，處理量大。 目前在我國(guó)石油化工行業(yè)中，換熱設(shè)備投資占設(shè)備投資的 30％以上，在換熱設(shè)備中，使用量最大的是管殼式換熱器，其中 80％ 以上的管殼式換熱器仍采用弓形折流板光管結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)決定了換熱器傳熱效果差，殼程壓降大，與我國(guó)正在推行的節(jié)能減排政策不相適應(yīng)。能源的日趨緊張、全球 環(huán)境氣溫的不斷升高、環(huán)境保護(hù)要求的提高給換熱器及空冷式換熱器及高溫、高壓換熱器帶來了日益廣闊的應(yīng)用前景。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長(zhǎng)期以來在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。此外，自 60 年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。其特點(diǎn)是內(nèi)插管與外套管之間沒有約束，可自由伸縮。 因?yàn)?U 形管式換熱器僅有一塊管板，且無浮頭，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)也比其他換熱器便宜承壓能力強(qiáng)。 開孔應(yīng)力集中的程度與孔的形狀有關(guān)，圓孔應(yīng)力集中程度最低。由于補(bǔ)強(qiáng)圈遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 12 的焊接結(jié)構(gòu)會(huì)引起較大局部應(yīng)力，同時(shí)高強(qiáng)度鋼容易產(chǎn)生焊接裂紋，故超越標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)采用補(bǔ)強(qiáng)管結(jié)構(gòu)，即在開孔處焊一厚壁短管，在采用全焊透結(jié)構(gòu) 筒體的設(shè)計(jì) 筒體的作用是提供工藝所需的承壓空間，是壓力容器最主要的受壓元件之一，器內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計(jì)算確定。 封頭的設(shè)計(jì) 1) 為了避免應(yīng)力集中，封頭各種不相交的拼接焊縫中心線 間距離 至少應(yīng)為鋼遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 13 板名義厚度的 3 倍，且不小于 100mm。短節(jié)材料： RMn16 。 表 換熱管外徑 mm 10 12 14 16 19 20 22 25 32 35 45 50 55 Rmin mm 20 24 30 32 40 45 50 60 66 70 76 90 100 布管 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 15 換熱管在管板上的排列形式主要有正三角形。 圖 設(shè)備材料選擇 一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。 使用的常壓容器用鋼，一般要求有平爐，電爐或氧化轉(zhuǎn)爐冶煉，并應(yīng)附有鋼材生產(chǎn)單位的鋼材質(zhì)量說明書，容器制造單位應(yīng)按質(zhì)量說明書對(duì)鋼材進(jìn)行驗(yàn)收。一 般要求鋼管有較高的強(qiáng)度、塑性和良好的焊接性能。 3 計(jì)算部分 U 型管筒體和封頭厚度計(jì)算校核 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)壓力：管程 aMP 殼程 aMP 設(shè)計(jì)溫 度：管程 200℃ 操作介質(zhì) 殼程 ：原油，管程；循環(huán)油 程數(shù) 管程 ： 2，殼程 1 換熱面積 3500 2mm 保溫材料 600mm 計(jì)算條件 iD =1000 mm 鋼板負(fù)偏差 1 0C? 腐蝕裕量 2C =2 mm 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 ? ?2 170 aMP? ? 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 19 設(shè)計(jì) 溫度 下屈服點(diǎn) 275saMP? ? 焊接系數(shù) ?? 在 GB6654 《 壓 力 容 器 用 鋼 板 》 ， GB3531 《 低 溫 壓 力 容 器 用 低 合