【正文】 性介質(zhì)或不允許污染的介質(zhì)與碳鋼法蘭的接觸。 二．確定法蘭尺寸的計(jì)算基礎(chǔ) 法蘭系列表中的法蘭尺寸是在規(guī)定設(shè)計(jì)溫度是 200，規(guī)定法蘭材料是 16MR 或16Mn 鍛件，根據(jù)不同形式的法蘭，規(guī)定了墊片的形式，材質(zhì)，尺寸和螺柱材料的基礎(chǔ)上，按照不同的容器直徑和不同的設(shè)計(jì)壓力，通過多種方案的比較計(jì)算和尺寸圓整得到的。如果采用的法蘭材料比 16MnR 差，或使用的溫度又比 200 高，那 么該法蘭的允許最大工作壓力就低于它的設(shè)計(jì)壓力。 （ 3）軋制法蘭應(yīng)用不多，需要時(shí)可查詢?nèi)萜鞣ㄌm標(biāo)準(zhǔn) JB47002020 附錄 A。 表 21 公差等級(jí) 尺寸分段 ~3 3~6 6~30 30~120 120~400 400~1000 1000~2020 2020~4000 f — m 2 c 2 3 4 v — 1 4 6 8 三 . 焊接 甲，乙型法蘭與筒體或短節(jié)的連接焊縫要飽滿并符合圖樣規(guī)定，長(zhǎng)頸法蘭與圓筒的對(duì)接焊接接頭應(yīng)為全焊透結(jié)構(gòu)。 ? ? ( ) (193 .8 97 )[ ] 177HTtftfMPaMPa????? ? ? ???? ? ? ( ) (193 .8 )[ ] 177HRtftfM PaM Pa????? ? ? ???? 綜上所述，法蘭校核滿足要求。 在法蘭連接中，法蘭和殼體是焊在一起的，在安裝時(shí)，法蘭與螺柱的溫度相同，操作時(shí)法蘭隨殼體溫度有所升高，在通常情況下法蘭的溫升值往往大于螺柱的溫升值，于是法蘭沿其厚度方向的熱變形 將大于螺柱的熱伸長(zhǎng)量，由于法蘭盤在沿起厚度方向的剛度遠(yuǎn)大于螺柱，所以在容器操作時(shí)，可以認(rèn)為螺柱（兩個(gè)螺母間）根本限制不了法蘭的厚度，反過來倒是法蘭強(qiáng)迫螺柱在其熱伸長(zhǎng)之外，還要產(chǎn)生一定量的彈性變形，于是法蘭的熱變形與螺栓熱變形之差就是螺栓附加的彈性變形。 29 接管 接管的選擇 。就普通螺紋來說，螺紋外徑橫截面積與螺紋根部面積之比大約為 ~ 可以看出，采用 A型螺柱，其危險(xiǎn)截面上的附加熱應(yīng)力要比 B 型螺柱上的附加熱應(yīng)力值大。非金屬軟墊片指的是耐油石棉橡膠板 (GB/T5391995 使用溫度 200)和石棉橡膠板(GB/T39851995,使用溫度 350),它們?cè)?3 種類型的法蘭上均可應(yīng)用 .但是如果是槽型密封面 ,由于這種墊片擠在槽中 ,更換困難 ,不宜使用 .應(yīng)該指出 ,密封墊片的材質(zhì)與尺寸是確定 螺柱和法蘭尺寸的計(jì)算基礎(chǔ) ,所以在按法蘭標(biāo)準(zhǔn)選用法蘭時(shí) ,還應(yīng)按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)的墊片尺寸 . NP = 時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸為： D=1087mm， d=1037mm。 四 . 法蘭標(biāo)記 表 法蘭標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 法蘭類型 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 甲型平焊法蘭 GB/T47012020 乙型平焊法蘭 GB/T47022020 長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭 GB/T47032020 密封面形式與代號(hào) 密封面形式 代號(hào) 平面密封面 RF 凹凸密封面 凹密封面 FM 凸密封面 M 槽密封面 密封面 T 槽密封面 G 法蘭名稱與代號(hào) 法蘭類型 名稱及代號(hào) 22 一般法蘭 法蘭 襯環(huán)法蘭 法蘭 C 由 JB/T47032020，取法蘭材料為 16MnR 選取長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。襯環(huán)材料應(yīng)用括號(hào)標(biāo)準(zhǔn)在法蘭材料后或圖樣明細(xì)表備注欄中，例如： 16Mn(環(huán) 0Cr18Ni9)。法蘭的最大允許工作壓力是高于還是低于其公稱壓 20 力，完全取決于選用的法蘭材料與法蘭的工作溫度。所以如果我們僅從法蘭尺寸系列表中來觀察，法蘭的尺寸是由法蘭的公稱壓力和公稱直徑唯一確定的。 （ 1） 法蘭的公稱直徑 容 器法蘭的公稱直徑指的是與法蘭相配的筒體或封頭的公稱直徑，由于卷制圓筒及其相配接封頭的公稱直徑均等于其內(nèi)徑，所以容器法蘭的公稱直徑也等于其內(nèi)徑，只有帶襯環(huán)的甲型平焊法蘭例外，這種法蘭的法蘭盤內(nèi)徑比容器殼體外徑還要大 4mm，但是襯環(huán)的內(nèi)徑需與容器的內(nèi)徑相同。 （ 3） 槽型密封面 密封面是由一個(gè)和一個(gè)槽組成，墊圈放在槽內(nèi)。因此這種法蘭適用于較大直徑和較高壓力的條件下。 由 JB/T47462020 可知，對(duì)于 由 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭， K=1， /2 2iiDh? 。為方便壓力表讀數(shù)，取 MPaPT ? 。 , 21 ????? CCC 。但對(duì)于半球形封頭與筒體連接的環(huán)向焊 接接頭是一個(gè)例外。 第三， 在對(duì)壓力容器的監(jiān)察管理上，要對(duì)壓力容器進(jìn)行分類，容器的設(shè)計(jì)壓力是 容器分類的重要依據(jù)之一。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小與百分之五設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可不計(jì)液柱靜壓力。設(shè)計(jì)溫度是在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下設(shè)定的一個(gè)溫度。 2. 裝有 爆破片的容器，起設(shè)計(jì)壓力不得低于爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力上限。 表 壓力容器的公稱直徑 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2020 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 當(dāng)采用無縫鋼管作筒體，規(guī)定用鋼管外徑作為筒體的公稱直徑。保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期的運(yùn)行，超聲波防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。電場(chǎng)動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)化穿熱技術(shù)、添加物強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)、通入惰性氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)、滴狀冷凝技術(shù)，微生物傳熱技術(shù)將會(huì)在新的世紀(jì)得到研究和發(fā)展。 分析設(shè)計(jì)是近代發(fā)展的一門新興學(xué)科，通過分析設(shè)計(jì)可以得到流體的流動(dòng)分布場(chǎng)，也可以將溫度場(chǎng)模擬出來，這無疑給流路分析發(fā)技術(shù)帶來發(fā)展，同時(shí)也給常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算帶來更精確、更便捷的手段。 三、換熱器研究及發(fā)展動(dòng)向 換熱器傳熱與流體流動(dòng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，取決于物性模擬的準(zhǔn)確性。 30 年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。該中心有會(huì)員數(shù)百家，長(zhǎng)期從事傳熱與流體課題的研究，所積累的經(jīng)驗(yàn)和研究成果不僅廣泛用于原子能工業(yè)，而且用于一般工業(yè)。各種新型、高效換熱器的相繼開發(fā)與應(yīng)用帶來了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、私有化比例的增大，降低成本已成為企業(yè)追求的最終目標(biāo)。 板翅式換熱器適應(yīng)性強(qiáng) ,在同一設(shè)備內(nèi)可允許有 2～ 9 種介質(zhì)換熱 ,且可用于氣體 —?dú)怏w、氣體 — 液體、液體 — 液體之間的熱交換。 板式換熱器在運(yùn)行維護(hù) 方面的特點(diǎn)之一就是裝拆比較方便 ,甚至可以不必完全拆開 ,僅把壓緊螺栓松開就可抽出板片清洗、更換墊圈 ,以至更換板片。 固定管板式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn) 。 四、按折流板分布分類 分為單弓形換熱器、雙弓形換熱器、三弓形換熱器、螺旋弓形換熱器。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。換熱器的大量使用有效地提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。近年來隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，利用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥諑砹孙@著的經(jīng)濟(jì)效益。 能源是當(dāng)前人類面臨的重要問題之一 ,能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國(guó)的重要課題 ,而換熱器是能源利用過程中必不可少的設(shè)備 ,幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用 ,化工、冶金、動(dòng)力、交通、航空與航天等部門應(yīng)用尤為廣泛。 Structural design 。 I 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 題 目： DN1000 二分加熱器機(jī)械設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 蘇輝 學(xué) 號(hào)： 0964134133 專 業(yè)：過程裝備與控制工程 班 級(jí)：裝備 091 班 指導(dǎo)教師：孟智慧 II 摘要 本文是一篇關(guān)于固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要用于尿液的冷卻。 Fixed tube plate type heat interchanger 。完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí) 應(yīng)滿足以下基本要求： （ 1） 合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件； （ 2） 結(jié)構(gòu)安全可靠； （ 3） 便于制造、安裝、操作和維修； （ 4） 經(jīng)濟(jì)上合理。在煉油、化工裝置中換熱器占總數(shù)的 40%左右。流程優(yōu)化軟件技術(shù)的發(fā)展帶來了換熱器應(yīng)用的增多。 （ 2） 蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體 (填料 )表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。 三、按結(jié)構(gòu)分類 分為浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、填料函式換熱器、 U形管式換熱器、蛇管式換熱器、雙殼程換熱器、單套管換熱器、多套管換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器、折流桿式 4 換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動(dòng)管板式換熱器。 管殼式換熱器 管殼式換熱器 是最常用的普通結(jié)構(gòu) ,它包括 :固定管板式換熱器、 U 型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。 由于板式換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊、空隙小、因而單位體積的傳熱面 積增大 ,其安裝面積約為管殼式的 1/ 2～ 1/ 3 ,可節(jié)省占地面積與施工費(fèi)用 ,每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積為 80 2m 左右 ,另外 ,板式換熱器容易增減換熱面積 ,對(duì)于管殼式換熱器在需要增加液體的處理量時(shí) ,原有熱交換器的傳熱面積幾乎不可能增加 ,但板式換熱器的傳熱面積卻很容易增加 ,從而增加處理能力 ,另外 ,板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中 ,因此 ,散熱損失可忽略不計(jì) ,也不需保溫措施。板翅式換熱器 6 較輕巧而牢固 ,由于翅片很薄 ,一般為 0. 2～ 0. 3 mm ,而由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小 ,一般有用鋁制造 ,因而重量很輕 ,同時(shí) ,翅片既是主要的傳熱表面 ,又是兩隔板的支撐 ,故強(qiáng)度高。 20 世紀(jì) 80 年代以來，換熱器技術(shù)飛速發(fā)展，帶來了能源利用率的提高。 英國(guó)傳熱及流體服務(wù) 中心于 1967 年成立，隸屬于英國(guó)原子能管理局。以板代管制成 的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。 換熱設(shè)備因其用途不同，類型繁多，性能不一，但均可歸結(jié)為管殼式結(jié)構(gòu)和板式結(jié)構(gòu)兩大類。物性模擬將代表換熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。 各種新型、高 效換熱器將逐步取代現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品。通過對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究，預(yù)測(cè)污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對(duì)傳熱效率的提高將帶來重大的突破。祥見下表。據(jù)此，容器的設(shè)計(jì)壓力可取 p=（ ~） pw。設(shè)計(jì)溫度從概念上說不同于容器工作時(shí)器壁的金屬溫度。 13 （ 4）計(jì)算壓力 計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定受壓元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。譬如夾套容器內(nèi)筒的水壓試驗(yàn)壓力完全按其設(shè)計(jì)壓力確定與其計(jì)算壓力無關(guān)。從宏觀受力分析，縱向的 焊接接頭承受的環(huán)向應(yīng)力要比環(huán)向的焊接接頭承受的頸向應(yīng)力大一倍，所以焊接接頭系數(shù)應(yīng)該是針對(duì)承受應(yīng)力大的縱向焊接接頭而 不是環(huán)向焊接接頭。由GB1501998 可查得 ??t? =113Mpa。 由 GB15098，考慮筒體，封頭，接管，法蘭，緊固件材料，取 ? ?? ? 1t?? ? ， ??t? —— 容器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， [δ ]—— 容器 元件材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力， Pi —— 試驗(yàn)壓力， 液壓試驗(yàn)時(shí)，由 ? ?? ? M P aPPMPPPTtT ????? 和??中取一大值。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力比較均勻，而且橢圓形封頭較半球形封頭小的多，易沖壓成型，是目前中、低壓力容器中應(yīng)用較多的封頭之一。有了這個(gè)短節(jié)，既可以增加整個(gè)法蘭的剛度，又可使容器器壁避免承受附加彎距。 18 （ 2） 凹凸型密封面 它是由一個(gè)凸面和一個(gè)凹面所組成，在凹面上放置墊圈，壓緊時(shí)，由于凹面的外側(cè)有擋臺(tái)，墊圈不會(huì)擠出來。 2 壓力容器法蘭的尺寸系列 一．法蘭尺寸系列表中的兩個(gè)基本參數(shù) 法蘭的尺寸是由法蘭的公稱直徑 DN，公稱壓力 PN 確定的。譬如 DN=1000mm,PN=,的甲型平焊法蘭，它的尺寸是根據(jù)以下條件：墊片材料為石棉橡膠板，厚度為 3mm，墊片寬度為 20mm；螺住材料是 Q235A；法蘭材料為 16MnR，許用壓力按 200 取，法蘭的內(nèi)徑為 1000mm，設(shè)計(jì)壓力是 ，公稱直徑是 DN=1000mm 的甲型平焊法蘭。反之，如果采用的法蘭材料的強(qiáng)度高于 16MnR，或者法蘭的使用溫度低于 200，那么該法蘭的允許最大工作壓力就應(yīng)該高于它的設(shè)計(jì)壓力。 （ 4）法蘭襯環(huán)材料由設(shè)計(jì)者決定。全部焊接都必須依據(jù)可靠的焊接工藝評(píng)定，采用確保焊接質(zhì)量的焊接方法和焊接工藝。 墊片 由 JB/T47042020，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，墊片按 GB/T5391995 選取耐石棉橡膠板。 A 型雙頭螺柱，只在兩端車有螺紋 2，中間螺桿部分的直徑等于螺紋外徑