【正文】 接方式為脹焊并用。管程法蘭的公稱通徑選擇：200；對于A系列，對于B系列，鋼管外徑為219mm。換熱管的軸向應力按照三種工況進行校核：（1）、只有管程設計壓力，而殼程設計壓力，無膨脹變形差。一般接管不得凸出于殼體的內(nèi)表面。設置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動程度，并使管程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時減少結(jié)構(gòu)，而且在臥式換熱器中還起支撐管束的作用?！哿靼迩腥ゲ糠值墓胃叨?，mm；——折流板外圓直徑，mm；先算折流板的面積X=，弓形直邊長度為：折流板切去部分的面積：因此折流板面積為：折流板的體積為：根據(jù)《壓力容器手冊》中的表617的注釋中可以知道，普通、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼、合金鋼的密度可以選為7850Kg/m3因此，由以上結(jié)果可以計算得到折流板的重量常用的拉桿形式有一下幾種：拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于或等于19mm的管束，（按GB1511999表45規(guī)定）；拉桿與折流板點焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑小于或等于14mm的管束，；當管板比較薄時，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。 根據(jù)《熱交換器原理與設計》，設置防沖板或?qū)Я魍矐裱韵聴l件：當殼程進口管流體的ρv2（ρ——流體密度，Kg/m3；v——流體速度，m/s）值為下列數(shù)值時，應在殼程進口管處設置防沖板或者導流筒:非腐蝕性的單相流體，ρv22230 Kg/m2；其他液體，包括沸點下的液體，ρv2740 Kg/m2；有腐蝕或有磨損的氣體、蒸汽以及其汽液混合物，應設防沖板。取=14（2）浮頭法蘭計算厚度計算：根據(jù)經(jīng)驗值選定螺栓規(guī)格為M24，數(shù)目為20個，由JB/T47002000表3知，材料可為40Cr。如下圖：允許載荷：220KN；h=200；l1=720；b1=150；墊板：弧長940 螺栓間距： 對于鞍座的位置，有一下規(guī)則，根據(jù)《化工單元設備》當L3000mm，因此可以取800mm?！☆^法蘭與鉤圈的外直徑：，mm；—外頭蓋內(nèi)直徑：，mm；—浮頭管板外直徑： ，mm；—螺栓中心圓直徑：,mm；—墊片壓緊力作用中心圓直徑；—作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力： ,N （）—作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力： ,N；—計算壓力，分別取管程壓力（內(nèi)壓）和殼程壓力（外壓）,MPa；—封頭球面內(nèi)半徑，按GB1511999表46選取,mm；—螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離，mm；—對法蘭環(huán)截面形心的力臂，mm；—封頭邊緣處球殼中面切線與法蘭環(huán)的夾角： , （）—球冠形封頭的計算厚度，mm；—球冠形封頭的名義厚度，mm；—封頭材料在設計溫度下的許用應力，MPa；—焊接接頭系數(shù)，取=1 。對于本臺換熱器拉桿的布置可參照零件圖。同時查GB1511999中的表41可知折流板名義外直徑為： （）根據(jù)GB1511999中的表35以及表36可以選取折流板上管孔的直徑，與本設計相關，取管孔直徑為d+=。；經(jīng)過實際畫圖后，看是否滿足。由于浮頭式換熱器要求管束能夠方便的從殼體中抽出進行清洗和維修，因而換熱器固定端的管板采用可拆式連接方式，即把管板利用墊片加持在殼體法蘭與管箱法蘭之間。，根據(jù)《換熱器設計手冊》，：為了使浮頭式換熱器管束能夠方便的從殼體中抽出進行清洗和維修，因而本設計固定端管板采用可拆式連接的形式，考慮到要和管箱法蘭尺寸相配合，所以選取管板時所采用的實際結(jié)構(gòu)和尺寸沒有完全按照設計壓力進行選擇，但所選管板的公稱壓力要大于設計壓力。 外頭蓋法蘭尺寸DN法蘭螺柱對接筒體最小厚度DD1D2D3D4　Hhaa1　　Rd規(guī)格數(shù)量90011151055101010009978617042262324361533M304016（2）外頭蓋側(cè)法蘭選用凸密封面，材料為鍛件16Mn，查JB/472192可知，：： 外頭蓋側(cè)法蘭尺寸DN法蘭螺柱對接筒體最小厚度DD1D2D3D4　Hha1　　Rd規(guī)格數(shù)量80099594089888888570150422122321530M274016 根據(jù)JB/T47072000中的表一，選擇螺紋長度為70mm，選擇螺柱的總長度為280mm。除了有較大振動及有縫隙腐蝕的場合，強度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何場合。多管程換熱器其各程管數(shù)應盡量相等，其相對誤差應該控制在10%范圍內(nèi)，最大不能超過20%。 開孔所需補強面積：其開孔直徑：；強度削弱系數(shù)：；接管的有效厚度為：；開孔所需補強面積： （） 有效補強范圍：有效寬度：；；取兩者中的最大值，即有效寬度為：；有效高度：a、 外側(cè)有效高度：；實際外伸長度=70mm；取兩者中的最小值，即外側(cè)有效高度為：b、 內(nèi)側(cè)有效高度：實際內(nèi)伸長度=0mm取兩者中的最大值，即內(nèi)側(cè)有效高度為： 有效補強面積外頭蓋多余的金屬面積：外頭蓋的有效厚度：則多余的金屬面積為A1：接管多余金屬面積：接管的計算厚度：接管多余的金屬面積：接管區(qū)焊縫面積（焊腳取8mm）有效補強面積： （）由此可知已經(jīng)達到了補強目的。計算開孔直徑：滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，因此，可以使用等面積法進行開孔補強計算。外頭蓋的內(nèi)直徑取900mm。前端管箱為橢圓形管箱，這是因為橢圓形封頭的應力分布比較均勻，且其深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型。焊接方式：選為雙面焊對接接頭，100%無損探傷，故焊接系數(shù)；根據(jù)GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》相關規(guī)定可知對16MnR鋼板其鋼板的厚度負偏差以及腐蝕裕量為為?！?w；——分別為熱、冷流體的的平均溫度，℃；——分別為熱流體的進、出口溫度，℃；——分別為冷流體的進、出口溫度，℃；——流體的有效平均溫差，℃；——以換熱管外表面積為基準計算的給熱系數(shù)， W/（m(1)管程流動阻力 ()其中，結(jié)垢校正因數(shù)；串聯(lián)的殼程數(shù), ；管程數(shù)，Np=4； , 分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強降,Pa 根據(jù)《換熱器》可知 （）因此，可以計算 （）==由于采用多管程設計，根據(jù)《熱交換管專用設備》可以知道，局部阻力系數(shù)：ζ=34，?P1，?P2分別為直管和回彎管中因摩擦阻力而引起的壓力降，取管壁粗糙度為ε=，傳熱管的相對粗糙度εdi=,已知Re1=4003，由《換熱器設計》λRe關系圖中可以查得：λ=，取ζ=3，因此： 根據(jù)《換熱器設計》在10000100000Pa之間，因此，管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。校正系數(shù)為： （）管內(nèi)的普朗特常數(shù)為：按照湍流情況下的計算公式來計算關內(nèi)的給熱系數(shù)： （）則管內(nèi)的實際給熱系數(shù)為： 殼程的當量直徑：管間截面積：管外流速：管外雷諾數(shù)為：管外普朗特準數(shù)：管外給熱系數(shù)： 污垢熱阻/管壁熱阻： 管外側(cè)的污垢熱阻系數(shù)為：R1=℃):估算傳熱面積為： () 取貧油流速為： u1=,根據(jù)《過程設備設計》P257選擇換熱管的尺寸。 結(jié)構(gòu)可靠； 不易污塞； 成本低； 適用溫度t≤300℃,； 螺旋板式換熱器適用于化工、較輕介質(zhì)場合。它能利用小的表面積傳遞大的熱量，因此它能充分體現(xiàn)換熱器的一種優(yōu)良的設計。螺旋板換熱器在國內(nèi)首先較普遍地用在小化肥生產(chǎn)中半水煤氣的預熱器和氨合成塔下部的換熱器，目前已逐步推廣應用的到其它化工生產(chǎn)工藝中，在很多焦化廠中已經(jīng)開始普及用螺旋板式換熱器來作為貧富油換熱器了。它適用的介質(zhì)相當廣泛，從水到高粘度的非牛頓型液體，從含有小直徑固體顆粒的物料到含有纖維的物料，均可處理。如高壓聚乙烯要求操作壓力高達250MPa左右，新“德士古”制氫法要求操作溫度在750～1500范圍。由于使用的條件不同，換熱設備又有各樣的形式和結(jié)構(gòu)。允許用的溫度和壓力方面:用于板式換熱器靠每兩板片之間的墊圈,來防止物料泄漏,因而它的密封周邊的總長非常長,防止墊圈泄漏是板式換熱器的一個重要環(huán)節(jié),墊圈能承受?！?與同樣流速下的管殼式換熱器相比,此值約為管殼式換熱器的傳熱系數(shù)的35倍,雖然,這時板式換熱器的阻力會大一些,如在同樣耗功的條件下相比,則板式換熱器的放熱系數(shù)比管殼式的高一倍左右。 浮頭式管殼換熱器,其浮頭不與外殼相連,可自由伸縮,這樣既解決了熱膨脹的問題,也方便清洗,檢修時可將管芯抽出即可。在進出口處增大殼體直徑，使流體流動改變，并使傳熱管可以排滿整個殼體，從而使旁路泄露和進出口死區(qū)減少，效率增加，壓降減少?？梢苑譃槔鋮s器、加熱器、冷凝器、汽化器等。但是直接接觸式換熱的機理比較復雜，在進行傳熱的同時往往伴隨著傳質(zhì)的過程。按照溫度狀況來分，有：溫度工況穩(wěn)定的換熱器，熱流大小以及在指定熱交換區(qū)內(nèi)的溫度不隨時間而變；溫度工況不穩(wěn)定的換熱器；傳熱面上的熱流和溫度都隨時間改變。本世紀二十年代，開始出現(xiàn)板式換熱器，并應用于食品工業(yè)?；鳠徇^程既可以連續(xù)進行，也可以間歇進行。無論什么情況，了解工作流體的特性，都是非常重要的。1 換熱器在工程中，將某種流體的熱量以一定的傳熱方式傳遞給另一種流體的設備，稱為換熱器。其中山東兗州國際焦化公司年產(chǎn)200萬噸焦炭，％。目前國內(nèi)對粗苯進行深加工制成純苯的生產(chǎn)廠家主要分為兩大類?？傮w來看，％％。中國也是世界焦炭出口大國，2000年中國出口焦炭1520萬t，占世界焦炭出口總量2510萬t的60％以上。浮頭式換熱器的設計與實現(xiàn)畢業(yè)論文目 錄緒 論 11 我國焦化廠粗苯生產(chǎn)技術生產(chǎn)現(xiàn)狀 12 我國焦化廠粗苯生產(chǎn)技術發(fā)展趨勢 21 換熱器 3 3 3 3 換熱器的分類 3 根據(jù)傳熱方式分類 4 5 5 6 6 板式換熱器 6 7 82 焦化廠貧富油換熱裝置工藝計算 10 10 10 10 11 11 12 14 14 16 17 19 22 換熱管壁溫計算 22 圓筒壁溫的計算 23 243 換熱器結(jié)構(gòu)設計與強度設計 25 25 25 25 26 29 29 32 35 37 換熱管的排列方式 37 38 39 39 41 41 4管箱法蘭及墊片 41 外頭蓋法蘭、墊片與浮頭墊片 43 44 46 46 52 5管箱殼體的連接 5排液管 53 53 53 53 管箱接管位置的最小尺寸 54 55 55 55 56 56 57 57 拉桿的直徑、數(shù)量及布置 58 59 59 60 60（內(nèi)壓）浮頭蓋的計算 62 殼程壓力作用下（外壓）浮頭蓋的計算 64 66 66總 結(jié) 69參考文獻 70專題論文 71翻譯部分 79英文原文 79中文翻譯 89致 謝 94 緒 論本設計所涉及到的換熱器是以焦化廠中粗苯工段的貧油和富油的熱交換為目的的，工藝背景是煉焦煤氣中苯族烴的回收工段。中國歷年來焦炭產(chǎn)量見表1。一般情況下，原有焦炭年產(chǎn)量100萬噸的焦化廠粗苯