【正文】 [3] 李云花. U型管式換熱器的研究與優(yōu)化設計[D]. 青島科技大學, 2006.[4] Ramesh (沙拉), Dusan (塞庫利克). Fundamentals of Heat Exchanger Design( 換熱器設計技術) [M]北京：機械工業(yè)出版社，2010.[5] . 壓力容器[S]. 北京: 中國標準出版社, 2011.[6] James , Maan . ISBN 7502543538/TH在畢業(yè)設計過程中，楊玉民老師對我的畢業(yè)實習、設計內(nèi)容、設計說明書規(guī)范以及設計圖紙給予很大幫助與指導，王建高級顧問對我的畢業(yè)實習、設計標準、圖紙材料等基礎規(guī)范給予了很多指導與支持。選擇殼體材料為Q245R，依據(jù)計算采用臥式U形管換熱器。管子與管板的焊接，目前應用較為廣泛，由于管孔不需開槽，而且管孔的粗糙度要求不高，管子端部不需退火和磨光，因此制造加工簡單。根據(jù)GB1502011附錄D規(guī)定如下圖512： 圖512 殼程接管和殼體的連接 此類焊接接頭形式為D類焊接接頭形式，由于本次設計換熱器屬于低壓容器，且所用接管無需另行補強，故可以采用用的最多的插入式接管焊接全熔透結(jié)構(gòu)形式，接管插入處與殼體的間隙小于3mm。（4）換熱管中心距，根據(jù)GB1511999表12，取換熱管中心距為S = 32mm，取分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距 = 44mm。 當殼程進口管非腐蝕單相流體的時應在殼程進口處設置防沖擋板，本次殼程為空氣，故不需要設置防沖擋板。 設備內(nèi)部件結(jié)構(gòu) 折流板設計 （1） 折流板數(shù)量 采用弓形折流擋板，取弓形折流擋板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的35%，則切去的圓缺高度為：。根據(jù)JB/T47002000表6規(guī)定，綜合考慮后材料選用 Q235A板材。 管箱結(jié)構(gòu) 管箱位于管殼式換熱器的兩端，管箱的作用是把從管道輸送來的流體均勻的分布到各換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。半球形封頭常用在高壓容器上。 (4)多層包扎式是目前世界上使用最為廣泛、制造和使用經(jīng)驗最為豐富的組合式圓筒結(jié)構(gòu)，制造工藝簡單，可靠性強。 管程開孔補強 開孔直徑：，滿足等面積法開孔補強計算使用條件。本方法的適用范圍:1)當圓筒內(nèi)徑Di≤150mm時，開孔最大直徑≤Di/2，且≤52Omm。 布管面積 布管區(qū)域內(nèi)，未能被支撐的面積 （413） 管板布管區(qū)面積 （414） 管板開孔后面積 （415） 管板布管區(qū)的當量直徑 （416） 管板參數(shù)：根據(jù)JB/T47004703，殼體內(nèi)徑為800mm時，管板與管箱、殼體連接采用a型，此時管板外徑為840mm，墊片壓緊作用中心圓直徑DG=820mm。 校核封頭應力根據(jù)公式： （46）必須滿足。設計壓力為常壓為Pc=，選用材料為Q245R鋼板沖壓制成。殼體內(nèi)徑Di=800mm?？紤]到U型管換熱器殼體內(nèi)壁不易清洗且管程流速快，本次設計由空氣走管程，水蒸氣走殼程。2)低合金鋼 低合金鋼是在碳素鋼基礎上加入少量合金元素的合金鋼。 壓力容器常用鋼 (1)壓力容器常用鋼分類：1)鋼板 鋼板是壓力容器最常用的材料，如圓筒一般由鋼板卷焊而成，封頭一般由鋼板通過沖壓或旋壓制成。 （2）在剛度和結(jié)構(gòu)設計為主的場合，應盡量選用普通碳素鋼。 折流擋板 采用弓形折流擋板，取弓形折流擋板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的30%，則切去的圓缺高度為：。 （3）；允許的壓降：不大于105Pa。通過換熱器熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝需要。U 形管束可以從殼體內(nèi)抽出，所以管子便于清洗。因此，換熱器計算軟件發(fā)展到今天已經(jīng)可以向很多制造廠商提供設備條件。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機發(fā)動機的散熱。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。最著名的專業(yè)換熱器計算軟件主要有以下幾個：第一是成立于1962年的美國傳熱研究公司（Heat Transfer Research Inc.,即HTRI）開發(fā)的Xchange Suit軟件；第二是成立于1976年的英國傳熱及流體服務中心（Heat Transfer and Fluid Flow Service,即HTFS）開發(fā)的HTFS系列軟件和BJAC軟。U 型管換熱器僅有一塊管板，且無浮頭，所以結(jié)構(gòu)簡單，造價比其他換熱器便宜。由于工藝流程不同，生產(chǎn)中往往進行著加熱、冷卻、蒸發(fā)或冷凝等過程。（2）水蒸汽加熱空氣： 水蒸汽：入口溫度100℃，出口溫度100℃； 空 氣：入口溫度30℃，出口溫度40℃。 殼體內(nèi)徑Di： 采用雙管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率，則殼體內(nèi)徑為： （211）圓整后可取目前常用管徑。第三章 材料選擇 構(gòu)件材料選擇 一般選材原則： （1）所需鋼板厚度小于8mm時，在碳素鋼和低合金鋼之間，應盡量采用碳素鋼鋼板。 (8)不銹鋼用于介質(zhì)腐蝕性較高、防鐵離子污染或設計溫度大于500℃或設計溫度小于100℃的耐熱或低溫用鋼。如：碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235B和Q235C鋼板；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20鋼管，35鋼鍛件；壓力容器專用鋼板Q245R、20G，Q245R是在20鋼基礎上發(fā)展起來的，主要是對硫、磷等有害元素的控制更加嚴格，對剛才的表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷控制的要求也較高。 構(gòu)件材料終定 （1）殼體材料 本次U型管換熱器結(jié)構(gòu)設計中，水蒸氣為干凈清潔的氣體，空氣在流速低的情況下容易結(jié)垢，兩者均不屬于腐蝕介質(zhì)。材料在40℃時的許用應力為。 封頭厚度計算 由于本次設計空氣走殼程，空氣入口溫度為30℃，出口溫度為40℃，則設計溫度取最高溫度40℃。當厚度為10mm時Q245R鋼板的[]t無變化，厚度合適。腐蝕余量 。當在殼體上開橢圓形或長圓形孔時。 殼體多余金屬面積： （429） 接管多余金屬面積： （430） 接管區(qū)焊縫面積： 綜上，有效補強面積為：，由于，所以本次開孔滿足補強要求，不需要另行補強。 (3)組合式筒體又包含多層包扎式、熱套式、繞板式、整體多層包扎式和繞帶式。但是缺點是深度大，直徑小時，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。綜上所述：本次封頭采用標準橢圓形封頭其形狀系數(shù)K=1；查《化工容器及設備簡明設計手冊（第二版）》P324中有以內(nèi)徑為公稱直徑的碳素鋼制封頭在DN為800mm，壁厚為10mm時封頭的直邊為40mm,。由于本次設計溫度為常壓，對法蘭要求不是很高，且為了方便鑄造，降低成本，故采用接管法蘭采用板式平焊法蘭；設備法蘭選用甲型平焊法蘭?？紤]到管箱長度，本次鞍座位置A取872mm3542=，滿足要求。表54 分程隔板最小厚度公稱直徑DN鋼板最小厚度碳素鋼及低合金鋼高合金鋼≤600600~≤12001200810146810(2) 分程隔板板槽板槽設計應符合以下規(guī)定： 1）槽深不宜小于4mm；2)寬度為：碳鋼12mm；3)板槽拐角處的倒角一般為45度，倒角寬度b近似等于分程墊片的圓角半徑R，如下圖56：圖56 防沖擋板 根據(jù)GB151規(guī)定： 當管程采用軸向入口接管或介質(zhì)流速超過3m/s時應設置防蟲沖擋板，本次管程流速為2m/s，故可以不設置防沖擋板。本次設計殼程為空氣，不易結(jié)垢，故采用正三角形排列。圖511 橢圓封頭和殼體的連接 此焊接接頭接頭屬于B類焊接接頭，殼體和封頭的厚度均為，根據(jù)相關原則必須采用對接接頭，雙面全熔透，局部無損檢測。 （2）強度焊 是指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強度的焊接。選擇換熱管材為新標準規(guī)定的20無縫鋼管（GB9948），單管長為3m。結(jié)合在校內(nèi)的資料查閱，歷經(jīng)三個月，在指導教師的悉心指導下，通過個人的不懈努力，順利完成了本次畢業(yè)設計任務。108. 壓力容器設計指南[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002.[7] 鄭津洋, 董其伍, 桑芝富. 過程設備設計[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2010.[8] 錢頌德. 換熱器設計手冊[M]..北京：化學工業(yè)出版，[9] GB 1502011 《鋼制壓力容器》[10] GB 1511999 《鋼制管殼式換熱器》[11] HG 20592～2063597 .鋼制管法蘭、墊片、緊固件[12]JB/T 470992 《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》43