【正文】 進(jìn)行 20%的射線或局部超聲檢測(cè)，檢測(cè)長度不小于 250mm。 防沖與導(dǎo)流 管程設(shè)置防沖板的條件 當(dāng)管程采用軸向入口接管或換熱管內(nèi)流體流速超過 3m/s 時(shí)，應(yīng)設(shè)置防沖板，以減少流體不均勻分布和對(duì)換 熱管端的沖蝕。 殼體接管采用平頸對(duì)焊法蘭，由于管箱、殼體、浮頭箱直徑都不一樣，因此在選用法蘭時(shí)，不能只按標(biāo)準(zhǔn)選取。容 器受重力作用時(shí)，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡支梁 支座的安放位置也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般支座與殼體端面的距離 A，L 為殼體的長度。 (4)綜合內(nèi)壓及外壓的計(jì)算結(jié)果取大值，確定 f? 。 在這里換熱管和管板的連接方式選擇焊接，參考《管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè) GB151》表 33取 mml 22 ? 。 結(jié)構(gòu)系數(shù)的確定 A） DG墊片壓緊力作為中心圓的直徑， mm 按 JB47032020， D4 選取，管板外圓直徑為 863mm。直邊高度 mmh 252 ? ，材料選用 Q345R。第 3 章 浮頭式換熱器的強(qiáng)度計(jì)算 11 第 3 章 浮頭式換熱器的強(qiáng)度計(jì)算 表 31管、殼程計(jì)算相關(guān)部分?jǐn)?shù)據(jù) 管程 殼程 壓力 MPa 操作 設(shè)計(jì) 溫度 ℃ 操作 (進(jìn) /出 ) 85/65 設(shè)計(jì) 100 70 介質(zhì) 急冷水 石腦油 腐蝕裕量 mm 2 2 程數(shù) 4 1 焊接接頭系數(shù) 殼體計(jì)算 筒體計(jì)算 根據(jù)工藝條件殼程的設(shè)計(jì)壓力為 ，焊縫采用單面焊對(duì)接接頭局部無損探傷，焊接接頭系數(shù) ?? ， 材料選 Q345R， 100℃下材料的許用應(yīng)力 ? ? )163(189100 ?? nc M P a ?? ＜ 按 GB66541996，取鋼材厚度負(fù)偏差 ,C1= 腐蝕裕量 mmC 22 ? ， mmCCC ??? 圓筒計(jì)算壁厚 ? 為 ? ? mmpDp st is ???? ???? ??? 設(shè)計(jì)厚度 mmcd 5 0 0 ????? ?? 名義厚度 mm81 ???? 圓整cdn ?? 有效厚度 mmCne ????? ?? 液壓試驗(yàn) 對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核 缺陷是燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。 papdlp iii 22 ??????? ?? papp r 2 4 62 7 22 ?????? ?? pap t 8 7 8 )2 4 2 1 7( ??????? 管程流體阻力在允許的范圍內(nèi) ssNFPPP )( 210 ????? 1, ?? ss NF 流體流經(jīng)管束的壓降 2)1(2001 ????? BTc NNFfP 管子形式對(duì)阻力損失的影響 F= 4 8 6 35Re5 ????? ??of 6 ???? TTc NN 20 18 a2?? ? ? ? ? ? ?PP 流體流經(jīng)過折流板的壓降 2 202 2 0 . 3 0 . 4 5 1 7 1 2 . 3 5= 3 . 5 1 6 3 . 5 3 3 8 7 a2 0 . 8 2? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?B BP N P PD 總壓降 ? ?6 1 6 9 . 2 3 3 3 8 7 1 1 . 1 5 1 0 9 9 0 a? ? ? ? ? ?SPP 計(jì)算表明，管程殼程壓強(qiáng)降都滿足要求。 管心距 t= 1 .2 5 d = 1 .2 5 1 9 =2 5 m m? 其換熱管分程隔板槽兩側(cè)相鄰的管心距 mmSn 38? 橫過管束中心線的管數(shù) = 1 .1 9 = 1 .1 9 5 6 0 = 2 8N 筒體內(nèi)徑的確定 采用多管程結(jié)構(gòu)，殼程體內(nèi)徑可按式估算，取管板利用率 ?? ，則殼體內(nèi)徑 t= 1 . 0 5 t = 1 . 0 5 2 5 5 6 0 0 . 6 5 =7 8 2 m m?? ? ? ?NDN 圓整取標(biāo)準(zhǔn)系列 ，取 mmDN 800? 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25%。這些國外針對(duì)新型換熱器的研究有的著重于強(qiáng)化管內(nèi)傳熱，有的著著眼于殼程強(qiáng)化傳熱，有的改進(jìn)了管箱設(shè)計(jì)，有的在于防腐防垢等。故其的提升空間很大，有待改進(jìn)的方面還很多。為了提高和強(qiáng)化管殼式換熱器的傳熱效率，近年來 各國開展許多了研究工作，除了對(duì)管殼式換熱器的設(shè)計(jì)方法作改進(jìn)外，主要是對(duì)該換熱器的傳熱管件及結(jié)構(gòu)做改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱 。其中包括換熱器總圖，管束圖，折流板零件圖，管箱零件 圖等。 本文首先根據(jù)工藝條件進(jìn)行計(jì)算，選定換熱器型式，本設(shè)計(jì)選定固定管板式列管換熱器，確定換熱器參數(shù)。它適用于冷卻、冷凝、加熱 、蒸發(fā)及廢熱回收方面，是理論研究水平最高、設(shè)計(jì)技術(shù)最完善、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、歷史久遠(yuǎn)及計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)最早的換熱設(shè)備。管殼式換熱器是換熱器的基本類型之一， 19 世紀(jì) 80 年代開始就已應(yīng)用在工業(yè)上。 課題的研究目的和意義 近年來世界能源危機(jī)，有力的促進(jìn)了傳熱強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展。 確定設(shè)計(jì)方案 兩流體溫度變化情況： 熱流體的進(jìn)口溫度為 85℃，出口溫度為 65℃； 冷流體的進(jìn)口溫度為 ℃，出口溫度為 60℃ 流程安排： 從兩物料的特性看，因?yàn)槭X油是易燃易爆，輕度毒性，且易結(jié)垢的液體，故選擇水走殼程。 接管 殼程流體進(jìn)出口接管，取接管內(nèi)流速為 1m/s，則接管內(nèi)徑為 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 4 v 4 6 6 6 1 3d = = = 0 . 1 8 2m7 1 2 . 3 5 3 6 0 0 3 . 1 4 1?? ?? ? ? 選用無縫鋼管，尺寸為φ 194 6mm。 進(jìn)行傳熱計(jì)算，工藝結(jié)構(gòu)尺寸的確定，燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 管子的規(guī)格確定，數(shù)目的計(jì)算。在此筒體的材料選擇 Q345R 設(shè)計(jì)溫度需用應(yīng)力 ? ? MPac 18970 ?? ，鋼板負(fù)偏差 1= ，腐蝕余量 2mm。 計(jì)算壓力 mmRi 600? ，封頭的材料仍選擇 Q345R。 取 n=29 ? ? ? ? 239。 B） 只有殼程設(shè)計(jì)壓力 管程為 0 Pt=0MPa Ps= dt= = MPaPPP Sc 0 3 2 )2 8 7 ()1( ??????? ?? ? ?~ d tr 1 . 3 2= = = 0 . 0 1 1 61 . 5 0 . 4 1 8 91 . 5 ?? ??H PP 按 A與 1? 查 GB151 圖 24 得 Gwe = ? ? ? ?tt c t w e11 1 3 5 9 4 2 5= = 0 . 0 3 2 1 1 . 3 2 0 5 . 6 = 4 3 . 3 4 6 M P a0 . 2 8 7 9 2 0 7 7 2 3 . 4? ? ?? ??? ? ? ? ? ??? ?????? S AP P P GA 因?yàn)椋? ? ?cr4 3 . 3 4 6 M P a 5 5 . 7 6 M P a????? 故校核通過。 其他結(jié)構(gòu)的選擇 支座選擇 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 鞍式支座如圖 29所示。法蘭應(yīng)該是個(gè)組件，包括法蘭墊片和連接螺栓或螺柱以及螺母。這里選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于或者等于 19mm 的管束。因此，換熱器制造單位必須按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（ 1999 版）的規(guī)定具備健全的質(zhì)量保證體系，并持有國家主管部門頒發(fā)的批準(zhǔn)書和許可證。在裝燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 換熱器之前應(yīng)嚴(yán)格地進(jìn)行基礎(chǔ)質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收工作，主要項(xiàng)目如下：基礎(chǔ)表面狀況；基礎(chǔ)標(biāo)高、表面位置、形狀和主要尺寸以及預(yù)留孔是否符合設(shè)計(jì)要 求；地腳螺栓的位置是否正確，螺紋情況是否良好，螺帽和墊圈是否齊全；放置墊圈的表面是否平整等。最終確定了工藝結(jié)構(gòu)尺寸，在之后根據(jù) GB1519 GB15098等有關(guān)換熱器設(shè)計(jì)的書籍對(duì)換熱器的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè) 計(jì)和 強(qiáng)度進(jìn)行了校核， 包括筒體壁厚和標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚的計(jì)算，得出壁厚均為 8mm；水壓試驗(yàn)和殼體的強(qiáng)度校核，其都滿足要求；四種危險(xiǎn)工況的校核，都滿足要求；開孔補(bǔ)強(qiáng)，經(jīng)過計(jì)算，接管不需補(bǔ)強(qiáng)。 我通過查閱大量相關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)，向老師請(qǐng)教等多種方式， 在設(shè)計(jì)中 才明白很多以前學(xué)過的東西是應(yīng)該這樣應(yīng)用的 ，還有以前不懂得知識(shí)問題這次也解決可 。最后還要感謝其他同學(xué) ，沒有我們大家的努力和相互學(xué)習(xí)不可能完成設(shè)計(jì)，謝謝大家！ 給了我一溫馨圓滿的大學(xué)生活。 選擇做設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力，也讓我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難 和樂趣。 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 主要參考文獻(xiàn) [1]姚玉英，陳常貴，柴誠敬編著 .化工原理（第 2 版） [M].天津：天津大學(xué)出版社， [2]賈紹義，柴誠敬主編 .化工原理課程設(shè)計(jì) [M].天津：天津大學(xué)出版社， [3]秦叔經(jīng)，葉文邦等編 .換熱器 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [4]全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編 .GB1511999《管殼式換熱》標(biāo)準(zhǔn)釋義[M].昆明：云南科技出版社， [5] 著 .換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].錢頌文等譯 .北京：中國石化出版社，2020 [6] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編 .化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版） [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [7] 于風(fēng)葉，史紅剛 . 管殼式換熱器的設(shè)計(jì)原則 [J].石油化工設(shè)計(jì) ,2020,26(4):1921 [8]周蕾 .固定管板式換熱器的研究與優(yōu)化 [D].青島，青島科技大學(xué)化工過程機(jī)械專業(yè)， 2020. 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