【正文】 ...............................................40 接管的最小位置 ...............................................................................................................40 ....................................................................................40 管箱接管位置的最小尺寸 ...................................................................................41附錄 外文翻譯 45參考文獻(xiàn) 551第一章 換熱器概述過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，是在化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、紡織、城建、海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備，而換熱設(shè)備則是廣泛使用的一種通用的過程設(shè)備。 隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強(qiáng)。2 蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜，單位體積傳熱面比較大，故較適合用于氣氣熱交換的場合。為了增加殼程流體的速度以改善傳熱，在殼體內(nèi)安裝了折流板。 由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。更主要的缺點(diǎn)是當(dāng)殼體與管子的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時(shí)，在殼體與管中將產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，因此為了減少溫差應(yīng)力，通常需在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，利用膨脹節(jié)在外力作用下產(chǎn)生較大變形的能力來降低管束與殼體中的溫差應(yīng)力。其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜，管束可以在殼體中抽出，管外清洗方便，但管內(nèi)清洗困難，故最好讓不易結(jié)垢的物料從管內(nèi)通過。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。（3）雙管板結(jié)構(gòu)：在普通結(jié)構(gòu)的管板處增加一個(gè)管板，形成的雙管板結(jié)構(gòu)用于收集泄漏介質(zhì)，防止兩程介質(zhì)混合。尤其在化工、石油、能源設(shè)備等部門所使用的換熱設(shè)備中，管殼式換熱器仍處于主導(dǎo)地位，因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)特針對這類換熱器中的浮頭式換熱器的工藝設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。這是因?yàn)椋罕焕鋮s的流體走殼程可便于散熱，而傳熱系數(shù)大的流體應(yīng)走管程，這樣可降低管壁的溫差，減少熱應(yīng)力，同時(shí)對于浮頭式換熱器，一般是將易結(jié)垢流體流經(jīng)管程。=.??（ ）△ 總考慮到所用傳熱計(jì)算式的準(zhǔn)確程度及其他未可預(yù)料的因素，應(yīng)使所選用的換熱器具有換熱面積 留有裕度 10%25%，故有0A，根據(jù) 查選型手冊，可選換熱器的型式為：39。折流板的缺口一般在排管中心以下或切于兩排管孔的小橋中間。(1).45316272cBuPFfnN pa????????,63c14,???22239。下封頭常與裙座焊接，h2=50mm，材料選用 16MnR鋼。Cm?為：；??39。因此此時(shí)應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算。hhehethrhBdfm???????②接管多余金屬面積： 接管計(jì)算厚度：；???????????? 接管多余金屬面積 ：A21222()().。 布管限定圓 LD布管限定圓 為管束最外層換熱管中心圓直徑，其由下式確定：12()Lib???查 GB1511999可知，b=5，b1=3，bn=12，故 b2= bn+=，則。而對于換熱管束的分程，為了接管方便，采用平行分法較合適，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。295(3)10925(3)70ddAm?????? ；87t ? ；??? ；222.()()??? ；?? ；56?? ； ； ；???? 查 GB150可知 ， ； ??? 則 ；..3(40)49tK??式中 L應(yīng)為換熱管的有效長度，但由于管板厚度尚未計(jì)算出，暫估算管25板厚度為 50mm進(jìn)行試算，待管板厚度算出再用有效長度核算。同時(shí)查 GB1511999可知折流板名義外直徑為 。 定距管定距管的規(guī)格同換熱管，其長度同實(shí)際需要確定。? 作用下（內(nèi)壓）浮頭蓋的計(jì)算：tp（1）球冠形封頭計(jì)算厚度按下式計(jì)算： ；??56tiR????為方便選材，故可將浮頭蓋的材料選擇為 16MnR，故 =125Mpa，選擇為??t?雙面焊對接接頭，100%無損探傷，故 ，則 。 鞍座 選擇鞍座應(yīng)首先計(jì)算支座反力，再根據(jù)支反力選擇合適的鞍座。表 311 鞍座尺寸底板腹板筋板 墊板公稱直徑ＤＮ允許載荷Ｑ（ＫＮ）鞍座高度h l1 b1 　?　2l3 b3 　?弧長 b4 ?e螺栓間距l(xiāng)2　鞍座質(zhì)量（kg）增加１００mm高度增加的質(zhì)量（kg）600 165 200 550150 10 8 300 120 8 710 200 6 36 400 24 5 接管的最小位置在換熱器設(shè)計(jì)中，為了使傳熱面積得以充分利用，殼程流體進(jìn)、出口接管應(yīng)盡量接近兩端管板，而管箱進(jìn)、出口接管盡量靠近管箱法蘭，可縮短管箱、殼體長度，減輕設(shè)備重量。在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際，我對這次設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。，對別人的設(shè)計(jì)多問幾個(gè)為什么。戴老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對我們嚴(yán)格要求，要求我們能夠獨(dú)立完成設(shè)計(jì)圖紙的任務(wù)，培養(yǎng)我們獨(dú)立解決問題的能力，還從自己的寶貴時(shí)間中抽時(shí)間為我們審閱圖，并提出修改意見和建議。這般友誼，彌足珍貴，我不會(huì)忘記。通過本次設(shè)計(jì)，讓我對工程制圖有了一定的了解，對于畢業(yè)后即將進(jìn)入社會(huì)和工作崗位的我，這次設(shè)計(jì)給了我一個(gè)非常好的鍛煉自己的機(jī)會(huì)，讓我熟悉了設(shè)計(jì)的步驟，熟練了 KACA 制圖，為接下來的進(jìn)入社會(huì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、關(guān)于計(jì)算首先，計(jì)算公式必須符合規(guī)范的要求，在多種公式中選擇更安全、更合理的公式；其次，計(jì)算的步驟可以參照以往的計(jì)算書或者其它資料，計(jì)算的每一步結(jié)果都要確保正確；最后，要認(rèn)真地對計(jì)算書進(jìn)行檢查校正。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我把先修課程中所獲得的理論知識(shí)在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中綜合地加以動(dòng)用，使這些知識(shí)得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切地結(jié)合起來。 殼程接管位置的最小尺寸接管帶補(bǔ)強(qiáng)圈，故應(yīng)按下式計(jì)算： 1(4)2HDLbC???式中： ——?dú)こ探庸芪恢米钚〕叽?，mm； ——補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣至管板與殼體連接焊縫之間的距離，計(jì)算中，取C（S 為殼體厚度，mm） ，且 ；4?30m? ——補(bǔ)強(qiáng)圈外圓直徑，mm；HD ——管板厚度，mm。2 26()????????????式中： ——是指換熱器中相當(dāng)于圓筒的部分的總長度，包括了殼體的有39。關(guān)于浮頭法蘭厚度的計(jì)算按 GB1511999的格式制作成一張表格，這樣比較清晰明了，具體如下表所示：表 310 浮頭法蘭厚度計(jì)算表設(shè)計(jì)條件 墊片及螺栓計(jì)算pc= 材料：0Cr18Ni9 N=12mmy=Mpa溫度 t=100℃墊片 外徑內(nèi)徑厚度：5925683b=6mm m=材料：鍛件JB/T4726 20MnMo螺栓直徑 24Bdm?螺栓數(shù)量 n=16??17fMpa?? ??法 許用應(yīng)力6tf ..412c N??35蘭設(shè) 40,6flm??..79aGWDybN???14870pFN??材料：25Cr2MoVA??12()4806tpbAFm?????????245bMpa?或 （取兩者中較大值）= 2螺栓許用應(yīng)力186t? ????????? ??5.()?????操作情況下法蘭的受力力 臂 力 ??A()????3260GpF???7352608..1/GFLN??148703TDN??????36?????????./rrMFLNm??操作情況下法蘭總力矩： 77(.)39/pDGTrMN?????預(yù)緊螺栓時(shí)法蘭的受力力 臂 力 ????./aGMFLNm????2 ()8()cfiifitfofipDRL???? ??操作狀態(tài)：?????????????預(yù)緊狀態(tài)：?????????????37法蘭厚度操作狀態(tài)： ；??????預(yù)緊狀態(tài)： ；397fa m法蘭厚度 取 與 之大者，且不小于球冠形封頭名義厚度 的兩倍，ffpfa n?故 ，則 。 法蘭和墊片 固定端的殼體法蘭、管箱法蘭與管箱墊片（1） 查 JB47002022壓力容器法蘭可選固定端的殼體法蘭和管箱法蘭為長頸對焊法蘭，凹凸密封面，材料為鍛件 20MnMoⅡ，其具體尺寸如下：（單位為mm）29表 35 DN600長頸對焊法蘭尺寸法蘭 螺柱DND D1 D2 D3 D4 　?H h a a1 　?　2Rd規(guī)格數(shù)量對接筒體最小厚度600740700665 655 652 4410525 17 14 12 22 1223M20288（2）此時(shí)查 JB47002022壓力容器法蘭，根據(jù)設(shè)計(jì)溫度可選擇墊片型式為金屬包墊片，材料為 0Cr18Ni9，其尺寸為： 表 36 管箱墊片尺寸PN(Mpa) DN(mm) 外徑 D(mm)內(nèi)徑 d(mm) 墊片厚度 反包厚度Ｌ 600 680 622 3 30 外頭蓋側(cè)法蘭、外頭蓋法蘭與外頭蓋墊片、浮頭墊片（1）外頭蓋法蘭的型式與尺寸、材料均同上殼體法蘭，凹密封面，查JB47002022壓力容器法蘭可知其具體尺寸如下所示：（單位為 mm） 。靠近管板的折流板與管板間的距離 拉桿與定距管 拉桿的結(jié)構(gòu)形式常用拉桿的形式有兩種：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） ；2alL?拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑小于或等于 14mm的管束，；1ld?當(dāng)管板比較薄時(shí)，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。此時(shí)應(yīng)根據(jù)得到的管板名義厚度，重復(fù)以上步驟，使得管子有效長度對應(yīng)于管板厚度。由于流體只具有輕微的腐蝕性，故采用工程上常用的 16MnR 整體管板。拉桿中心至折流板缺邊的距離應(yīng)盡量控制在換熱管中心距的（～） 范圍內(nèi)。 水壓試驗(yàn)及殼體強(qiáng)度的校核水壓試驗(yàn)壓力： ??MPaPtct ????根據(jù)文獻(xiàn)《化工原理課程設(shè)計(jì)》489 有： aDPeit ).10(????????而 MPKeitTF ).(05).( ?式中： K—應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)或形狀系數(shù)，對橢圓形封頭取 K=1 —內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力tP20 —水壓試驗(yàn)時(shí)筒體的壁內(nèi)應(yīng)力t? —水壓試驗(yàn)時(shí)封頭（管箱）的壁內(nèi)應(yīng)力TF 根據(jù)文獻(xiàn)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 87，可知所選用的 16MnR板材在常溫下時(shí)： Mpas345?則有 ????式中： —16MnR在常溫下時(shí)的許用應(yīng)力s則 ﹤246MPa， ﹤246MPaTF可見筒體和封頭在水壓試驗(yàn)時(shí)均安全。8219?? 殼體上開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算181. 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別：1補(bǔ)強(qiáng)判別：根據(jù) GB150表 81，允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑是，殼程進(jìn)口開孔外徑為 200mm，因此需要另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。 ?????名義厚度 （ 為向上圓整量） ；39。此時(shí)選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，故 ，且同上 ，則封頭1??。 換熱器的選型表 23 所選浮頭式換熱器規(guī)格DNmmPNMpa管長m管程數(shù)換熱管規(guī)格計(jì)算傳熱面積㎡規(guī)格型號 管程出入口公稱直徑，㎜殼程出入口公稱直徑，㎜ 4 75 65 155表 24 工藝計(jì)算常用參數(shù)公稱直徑ＤＮ（mm） 管程Ｎ 中心排管數(shù) 換熱管數(shù)管程平均通道面積（c㎡）弓形折流板缺口弓高（㎜）600 4 19 288 15020???15第三章 換熱器的結(jié)構(gòu)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算 在確定換熱器的換熱面積后，應(yīng)進(jìn)行換熱器主體結(jié)構(gòu)以及零部件的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，主要包括殼體和封頭的厚度計(jì)算、材料的選擇、管板厚度的計(jì)算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，還有主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)（如管箱、殼體、折流板等）和主要連接（包括管板與管箱的連接、管子與管板的連接、殼體與管板的連接等） ，具體計(jì)算如下 換熱器的殼體設(shè)計(jì)采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 η=，則殼體內(nèi)徑為D= = 25 =556（mm）取 600mm/N??286/圓整可取 D=600mm式中：T—管心距 N—傳熱管總根數(shù) η—管板利用率 筒體材料及壁厚由于換熱器為內(nèi)壓容器，故可以采用內(nèi)壓容器的設(shè)計(jì)方法來確定其壁厚，根據(jù)內(nèi)壓薄壁容器“彈性失效”設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，殼壁計(jì)算壁厚計(jì)算公式為：設(shè)計(jì)壓力 PC=（ C1 ~）Pw殼程：PC==管程：PC== 采用雙面對接焊，局部無損探傷，取焊縫系數(shù)為 ??壓力容器的用鋼種類很多，主要有 Q235—A,Q235—B,16MnR等等，這里采用的是 16MnR。一般采用等距分布。BES2586/Ⅱ9所選浮頭式換熱器的規(guī)格參數(shù)以及其工藝計(jì)算常用參數(shù)可參考表 23與表 24（附第二章后） 。A 傳熱計(jì)算（熱負(fù)荷計(jì)算）熱負(fù)荷：Q c=mo△ H+mocpto+mocpt1=3500394﹢ 3500(8280) ﹢3500(8076)=106kj/h= ?冷卻水用量： 14071520