【正文】 IV 管徑和管子材質(zhì)選擇 ....................................... 16 傳熱管數(shù)和管程數(shù) .......................................... 16 傳熱管的排列 .............................................. 16 殼體計(jì)算 ..................................................... 17 筒體材料選擇 ............................................. 17 焊接形式選擇 ............................................. 18 筒體計(jì)算 ................................................. 18 管箱圓筒計(jì)算 ................................................. 19 封頭計(jì)算 ..................................................... 19 管板計(jì)算 ..................................................... 21 管板與殼體圓筒，管箱圓筒的連接方式選擇 .................. 21 管板材料及厚度選擇 ....................................... 22 管板與換熱管的連接 ....................................... 22 4 附件選擇 ........................................................ 24 折流板選擇 ................................................... 24 折流板管孔直徑和允許偏差 .................................. 24 拉桿計(jì)算 ..................................................... 25 拉管結(jié)構(gòu)形式選擇 ......................................... 25 拉桿的直徑和數(shù)量 ......................................... 25 拉桿尺寸 .................................................. 25 拉桿的布置 ................................................ 26 流體進(jìn)出管選擇及布置 ......................................... 27 管程流體進(jìn)出管選擇及布置 .................................. 27 殼程流體進(jìn)出管選擇 ........................................ 29 防沖與導(dǎo)流 ................................................... 33 防短路板 ..................................................... 34 旁路擋板 .................................................. 34 擋管 ..................................................... 34 波形膨脹 ..................................................... 35 支座選擇 ..................................................... 35 法蘭及螺柱選擇 ............................................... 37 墊片選擇 ..................................................... 38 5 安裝制造 ........................................................ 40 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) V 換熱器制造 .................................................. 40 .1 換熱管 .................................................. 40 筒體 ..................................................... 40 封頭和管箱 .............................................. 40 折流板 .................................................. 40 管板 .................................................... 41 換熱器安裝 .................................................. 41 安裝步驟 ..................................................... 41 附表 1 ............................................................. 45 附表 2 ............................................................. 47 參考文獻(xiàn) ........................................................... 49 致謝 ............................................................... 50 .安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 化工設(shè)備簡(jiǎn)介 化工生產(chǎn)離不開(kāi)化工設(shè)備，化工設(shè)備是化工生產(chǎn)必不可少的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是生產(chǎn)力的主要因素，是化工產(chǎn)品質(zhì)量保證體系的重要組成部分。在工程設(shè)計(jì)中，除盡量選用定型系列產(chǎn)品外，也常按其特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足工藝上的需要（得到適合工況下最合理最有效也最經(jīng)濟(jì)的便于生產(chǎn)制造的換熱器等等） 〔 1〕 。這種換熱器適用于殼測(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢、并能進(jìn)行清洗、管程與殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼測(cè)壓力不高的場(chǎng)合 〔 2〕 。一般 浮頭式換熱器 的結(jié)構(gòu)如圖 1— 2。 填料函式換熱器 填料函式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。當(dāng)介質(zhì)無(wú)腐蝕或有輕微腐蝕時(shí)，一般采用碳素鋼、低合金鋼板或其鍛件制造 〔 3〕 。拉桿與管板連接的一端可用焊接或螺紋連接，另一端也用焊接或螺紋固定。在 這十多年的時(shí)間里 ，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始 關(guān)注 。板翅式換熱器 現(xiàn)在生產(chǎn)制造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平， 流道多達(dá) 15 股，單體外形尺寸達(dá) 6m ,最高設(shè)計(jì)壓力達(dá) 。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 隨著工業(yè)中經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)環(huán)境保護(hù)的要求，制造水平的不斷提高，新能源的逐漸開(kāi)發(fā)，研究手段的日益發(fā)展，各種新思路的與新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，換熱器將朝著更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方向發(fā)展 。 所設(shè)計(jì)換熱器用于半水煤氣和變換氣的傳熱，粘度較小，不易結(jié)垢，不易腐蝕管道，所以選用 固定管板式換熱器 ，便于拆卸、清洗。 半水煤氣主要由 N H CO、 CO O組成 ,并含有少量 H2S 和惰性氣體。 平均溫差 逆流 ?t1 = T1 ?t2 = 420 ?375 = 45℃ ?t2 = T2 ? t1 = 210 ?160 = 50℃ 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 因 ?t1/?t2 = 45/50 = 2；所以 ?tm = (?t1 +?t2)2 = (45 +50)2 = ℃ 熱 負(fù)荷 計(jì)算 由公式 Q = KA?tm得熱負(fù)荷量。 傳熱管的排列 管子的排列方式有等邊三角形，正方形，轉(zhuǎn)角正方形三種。 則隔板中心到力氣最近一排管中心距離 ： 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 S = 342 + 6 = 23（ mm） （公式來(lái)源于 GB1512021） 根據(jù)《 化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 〔 7〕 表 5— 3 得，公稱(chēng)直徑 DN=700，管徑 =25 排管數(shù)目為 見(jiàn)表 23。 。 （ 3） 減少焊接變形和 殘余變形量， 對(duì)較厚元件焊接應(yīng)盡量選用沿厚度對(duì)稱(chēng)的坡口形式。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 管箱圓筒計(jì)算 由給定設(shè)計(jì)參數(shù)得，設(shè)計(jì)溫度 400℃，因介質(zhì)為氣體，無(wú)靜壓力，所以計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力，即管程流體的操作壓力 = MP 查《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》表 D1得，在設(shè)計(jì)溫度 400℃時(shí)，假設(shè)材料的許用應(yīng)力為 [?] =125MP（厚度為 3～ 16mm 時(shí)），計(jì)算厚度： δ = Di2[?] ? = 7002 125 1 ? = 對(duì)變換氣，起不具有強(qiáng)腐蝕特性，而且規(guī)定對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕裕量不小于 1mm。 封頭 EHA 樣式如下圖 32。 管板計(jì)算 管板與殼體圓筒，管箱圓筒的連接方式選擇 根 據(jù) GB1511999，管板與殼體圓筒，管箱圓筒的連接方式選擇 e 型：管板與殼程圓筒 連為整體，其延長(zhǎng)部分兼做法蘭，與管箱用螺柱墊片連接。當(dāng)有要求時(shí)，管板的名義厚度減去 3 ㎜或 50 ㎜之間的差值可采用貼脹；或管板名義厚度減去 3㎜全長(zhǎng)脹接。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 34 脹焊并接結(jié)構(gòu)型式及尺寸 （圖片來(lái)源于 GB1512021） 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 4 附件 選擇 折流板選擇 根 據(jù)給定設(shè)計(jì)參數(shù)，折流板采用圓形折流板，高度為 510mm，板間距為 400mm。其結(jié)構(gòu)如 圖 41。 由 查得，管子厚度為 Q345D。 故需另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。如 圖 45所示。 所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積為 A4 = A ?（ A1 + A2 + A3） = ? = mm2 根據(jù)接管公稱(chēng)直徑 DN=200 選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照 JB/T4736，選取補(bǔ)強(qiáng)圈的坡口型式為 D型 — 適用于殼體為內(nèi)坡口的全焊透結(jié)構(gòu)。 （ 2） 有腐蝕或有磨蝕的氣體，蒸汽及汽液混合物，應(yīng)設(shè)置防沖板。 波形膨脹 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，當(dāng)冷熱流體平均溫差 ?tm 50℃ 時(shí)，可以不用考慮熱補(bǔ)償，由 得， ?tm = 45℃ 50℃ ，所以本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的換熱器不用考慮熱補(bǔ)償，即不用設(shè)置膨脹節(jié)。 圖 411 榫 槽密封面 （ 圖片 來(lái)源于 JB/T47032021） 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 查 JB/T47032021 表 1得，法蘭尺寸如 表 46。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求 ,查 《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》 表 411 得 ，選擇墊片如 表 47。 墊片的選擇要綜合考慮操作介質(zhì)的性質(zhì)、操作壓 力、操作溫度以及需要密封的程度；對(duì)墊片本身要考慮墊片性能，壓緊用的次數(shù)。 表 45 支座尺寸 公稱(chēng)直徑DN 允許載荷 Q kN 鞍座高度mm 底 板 腹板 筋板 墊板 螺栓間距 鞍座質(zhì)量kg 增加100mm高度增加的質(zhì)量mm l1 b1 δ1 δ2 l3 b3 δ3 弧長(zhǎng) b4 δ4 e 700 170 200 640 150 10 8 350 120 8 830 240 6 56 460 30 5 （ 表格 來(lái)源于 JB/T4712） 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 圖 410 鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸圖 （ 圖片 來(lái)源于 JB/T4712） 法蘭 及螺柱 選擇 材料選用 16MnR 根據(jù) JB/T47032021 選用 DN900， 的榫槽密封面長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。 圖 48 旁路擋板焊接結(jié)構(gòu)示意圖 （ 圖片 來(lái)源于 GB1512021） 擋管 根據(jù) GB1512021，擋管為兩端堵死的換熱管，擋管設(shè)