【正文】 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 確定折流板的形式 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 拉桿的直徑以及數(shù)量 的確定 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 排液管 .................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 第 5 頁(yè) 檢修 ....................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。換熱器是制藥、化工等其他許多工程領(lǐng)域的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有很重要的地位。第三部分是固定板式換熱器零部件的工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ，確定相關(guān)部件的尺寸和結(jié)構(gòu)形式。按其結(jié)構(gòu)型式分有列管式、螺旋板式、板式、板殼式、板翹式和翹片管式等。因?yàn)楣Q直徑 DN=273mm。 浮頭式換熱設(shè)備的特點(diǎn)是管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管束內(nèi)外清洗方便。一個(gè)能滿足換熱要求的換熱器，必須使其傳熱速率等于（或略大于）熱負(fù)荷 。 ? p1′= 200 ( 1) 2cB uFf n N ?? 第 10 頁(yè) ? p2′= 202( ) 2B uhN D ?? 管子為轉(zhuǎn)角正三角排列 ， F 取 1 .1 1 .1 6 5 9n? ? ? ? 已知折流板間距 : h= 則折流板的數(shù)目為： 61 1 39 LN h? ? ? ? ? 殼程流通面積 0 ( ) 0 . 1 5 (0 . 2 6 1 9 0 . 0 1 9 ) 0 . 0 1 3 5coA h D n d? ? ? ? ? ?㎡ 0 16129 0. 3536 00 94 9 0. 01 35um????∕ s 000 30 . 0 1 9 0 . 3 5 9 4 9R e 2 6 2 9 50 . 2 4 1 0du ?? ???? ? ??＞ 500 0 . 2 2 8 0 . 2 2 8005 . 0 Re 5 . 0 2 6 2 9 5 0 . 5f ??? ? ? ? 所以 ? p1＇ = 29 4 9 0 . 3 50 . 5 0 . 5 9 ( 3 9 1 ) 5 2 3 12 Pa?? ? ? ? ? ? p2′ =22 0 . 1 5 9 4 9 0 . 3 13 9 ( 3 . 5 ) 4 1 7 90 . 2 6 1 2 Pa??? ? ? ? 0P??? （ ? p1＇ +? p2′） =（ 5231+4179） = 計(jì)算表明：管程和殼程壓強(qiáng)降都能滿足題設(shè)的要求。殼程圓筒的具體 計(jì)算條件如下表： 計(jì)算壓力 Pc 設(shè)計(jì)溫度 t 內(nèi) 徑 Di 材 料 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 170℃ 261mm 00Cr19Ni10（板材） 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 鋼板負(fù)偏差 C1 腐蝕裕量 C2 系數(shù)焊接接頭 試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn) 換熱器殼體壁厚的計(jì)算 材料選用 00Cr19Ni10，計(jì)算壁厚為 ? ?2 Cit CPD P? ??? ? 式中 Pc計(jì)算壓力 Pc= 考慮焊接可能引起的強(qiáng)度削弱， ??t? 應(yīng)乘以焊接接頭系數(shù) ? 將數(shù)據(jù)代入到上式中： 0 .5 2 6 1 0 .5 72 1 1 4 .8 1 0 .5 mm? ???? ? ? 設(shè)計(jì)厚度： 2 0 . 5 7 0 0 . 5 7d C m m??? ? ? ? ? 鋼管的名義厚度 n? 為最終成型厚度，其值 為設(shè)計(jì)厚度加上鋼管厚度負(fù)偏差 再圓整直鋼管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，而設(shè)計(jì)厚度是計(jì)算厚度與腐蝕裕度之和。 管箱圓筒短節(jié)厚度的計(jì)算 考慮到介質(zhì)腐蝕性相同的原則，并且 對(duì)于同種材料 易于焊接的特性，選擇管箱的材料為 00Cr19Ni10，其厚度的計(jì)算方法與筒體相同，設(shè)計(jì)溫度也是 t=170℃，此時(shí)材料 00Cr19Ni10 的許用應(yīng)力值為 ? ? 118t Mpa? ? ，設(shè)計(jì)壓力 Mpa? ，其它計(jì)算條件與筒體計(jì)算條件相同。 管箱封頭壓力計(jì)算 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)書(shū)第 節(jié)中橢球殼的應(yīng)力分析可知，當(dāng)橢球殼的長(zhǎng)短半軸之比 a∕ b2（及橢圓形封頭的 22iiDh?時(shí)） ，橢球殼赤道上出現(xiàn)很大的環(huán)向壓應(yīng)力，其絕對(duì)值遠(yuǎn)大于頂點(diǎn)的應(yīng)力。而且這種法蘭可以軋制成專門(mén)供法蘭用的型鋼，可以極大降低法蘭的成本。 螺栓的布置：法蘭徑向尺寸 AL 、 eL 及 螺 栓 間 距 ?L 的最小值可按 GB1501998表 93 選?。? A m in3 .1 4 3 8 7 .5? ?L = 3 8 , 2 8 . 7 6 .1 , L 6 216e Km m L m m L m m m mn? ?? ? ? ? ?最 小 間 距 （查取GB15098 表 93），最大間距m a x 62 1 3 6 . 30 . 5fbL d m mm ?? ? ??。? ? ?? ? ? ②法蘭應(yīng)力計(jì)算： 將所有相關(guān)數(shù)值代入到上式 91 91 915 計(jì)算得： 軸向應(yīng)力： 0221 1 .0 3 2 2 2 9 1 3 4 9 2 .71 .4 8 3 0 2 6 1H ifM M p aD? ?? ?? ? ??? 徑 向 應(yīng) 力 ：022( 1. 33 1 ) ( 1. 33 48 0. 01 39 5 1 ) 32229134 . 48 48 26 1feR fe ie M M paD?? ?? ? ? ? ?? ? ? ??? 切向應(yīng)力： 022 3 . 8 1 3 3 2 2 2 9 1 3 4 2 . 0 4 9 6 8 . 4 6 6 4 . 14 8 2 6 1TRfeYM z M p aDi??? ?? ? ? ? ? ?? 綜合應(yīng)力： ? ?0 . 5 ( ) , 0 . 5 ( ) , 8 0 . 6 0H R H TM A X M p a? ? ? ? ? ?? ? ?取 經(jīng) 過(guò) 計(jì) 算 法蘭應(yīng)力校核 1．軸向應(yīng)力校核 ： ? ? ? ?H 1 .5 2 .5ttfn? ? ?? 與 之 小 值 ??tn? —— 筒體材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， ? ? 118 。 而管板的結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，換熱器設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度及以后使用的可靠性都與管板的設(shè)計(jì)有關(guān)。 Ps∕ Mpa Pt∕ Mpa DN D D1 D4 D5 d 2 螺栓（柱） b fb 規(guī)格 數(shù)量 273 445 257256 27 M27 16 42 24 第三章 管殼式換熱器的強(qiáng)度計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算條件的確定 殼程圓筒 殼程設(shè)計(jì)壓力 Mpa? 殼程設(shè)計(jì)溫度 170ST? ℃ 平均金屬溫度 ts=℃ 裝配溫度 0 15t ? ℃ 第 23 頁(yè) 殼體圓筒內(nèi)直徑橫截面積 ： A= 2 2 20 .2 5 3 .1 4 2 6 1 5 3 4 7 5iD m m? ? ? ? ? 殼程圓筒金屬橫截面積： 2( ) 3 . 1 4 6 ( 2 6 1 6 ) 5 0 3 0 . 3s s i sA D m m? ? ?? ? ? ? ? ? 殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量： 1 .8 5 8 0 .5fE e M pa? ?? 平均金屬溫度下 彈性模量： 1 .8 9 1 0 .5sE e M pa?? 平均金屬溫度下的熱膨脹： 21. 69 4 05s e m m m m? ?? 設(shè)計(jì)溫 度下的許用應(yīng)力： ? ? 11 Mpa? ? 管箱圓筒法蘭 設(shè)計(jì)壓力： Pt= 設(shè)計(jì)溫度 Tt=140℃ 材料名稱： 00Cr19Ni10 管箱圓筒有效厚度 mm? ? 設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量： Gpa? 管箱圓筒名義厚度（管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端厚度平均值） 18h mm? ? 管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量： 05tE e M pa?? ?? 換熱管 材料名稱： 00Cr19Ni10 管子平均溫度： ? ℃ 管子外徑 d=19mm 管子壁厚 2t mm? ? 管子根數(shù) n=65 換熱管長(zhǎng)度 L=6000mm 換熱管中心距 S=25mm 管子金屬橫截面積 2( ) 1 0 6 .7 6tta d m m?? ?? ? ? 設(shè)計(jì)溫度下管子材料的許用應(yīng)力 ? ? 11 Mpa? ? 設(shè)計(jì)溫度下管子材料的屈服應(yīng)力 ： 127ts Mpa? ? 設(shè)計(jì)溫度下管子材料的彈性模量： Gpa? 平均金屬溫度下管子材料的彈性模量： Gpa? 平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)： 51. 68 8 10t mm? ??? ∕ mm℃ 換熱管回轉(zhuǎn)半徑 2210 . 2 5 ( 2 ) 6 . 2 1i d d m m?? ? ? ? 換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度按 GB1511999 圖 32 確定 Lcr=300mm 系數(shù) 2 1 6 9 .7tttsC r E???? 比值 Lcr∕ i=300∕ = 第 24 頁(yè) 由上可知： CrLcr∕ i 則管子許用壓應(yīng)力 ? ? 1 5 4 . 6 322tscr lc r i M p aCr?? ??? ? ????? 管板 材料名稱： 00Cr19Ni10 。 綜 上所述 ，法蘭校核結(jié)果合格（整體式法蘭，不考慮剪應(yīng)力的計(jì)算與校核），故所選用的管箱法蘭滿足要求。T???? 第 21 頁(yè) 系數(shù) 4 1 。 查取螺栓在常溫下的許用應(yīng)力 ??b? 為 228Mpa，設(shè)計(jì)溫度下的許用壓力 ? ? 20 Mtb pa? 為 。法蘭的密封形式和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)、設(shè)計(jì)溫度和工程直徑等因素來(lái)確定。 管箱封頭設(shè)計(jì) 考慮到制造的難易程度， 管箱 上下 封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料與筒體材料相同，計(jì)算條件按筒體管箱的計(jì)算條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算厚度公式為：? ?2 0. 5cit cPD P? ??? ? 把 已 知 的 數(shù) 據(jù) 代 入 到 公 式 中 得 到1 .8 2 6 1 1 .9 9 82 1 1 8 0 .5 1 .8 mm? ???? ? ?， ? 要滿足最小厚度要求去其名義厚度是 6mm。管箱的作用是把管道里流過(guò)來(lái)的管程流體均勻的分布到各傳熱管并且把管內(nèi)的流體集中在一起送出換熱器。 殼程圓筒校核計(jì)算 筒體計(jì)算條件的確定 第 13 頁(yè) 筒體計(jì) 算條件的確定主要包括設(shè)計(jì)溫度，設(shè)計(jì)壓力，材料的選擇以及相關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)溫度和壓力是已知的，筒體材料的選用必須考慮到其經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性以及材料本身的抗腐蝕性能和機(jī)械加工性能等綜合因素， 本換熱器設(shè)備，設(shè)計(jì)壓力為 ,筒體材料為 00Cr19Ni10,筒體的設(shè)計(jì)尺寸即公稱直徑為 273mm400mm,s 所以筒體可直接選用不銹鋼無(wú)縫鋼管， 00Cr19Ni10 鋼管的標(biāo)準(zhǔn)是 GB∕ T13296，查取其在設(shè)計(jì)溫度 t=170℃時(shí)， 00Cr19Ni10 的許用壓力為 ? ? 118t Mpa? ? ，焊接接頭形式采用 雙面焊對(duì)接接頭且 100%無(wú)損檢測(cè)，則焊接接頭系數(shù) Φ = 。 ⑵計(jì)算有效平均 溫度差 已知條件是無(wú)相變逆流，則其有效平 均溫度差等于對(duì)數(shù)平均溫度差即 △ tm= hchnctttlt? ???? (a) 其中：△ th 是熱端溫差 , △ tc 為冷端溫差 △ th=T1t2=147℃ 110℃ =37℃ △ tc =T2t1=98℃ 42℃ =56℃ 則代入 (a)式中可得 △ tm=℃ 已知給定的換熱器規(guī)格參數(shù)如下表 (TB∕ T 4714,471592