【正文】 根據(jù) Hewitt 和 HallTaylor 準(zhǔn)則，當(dāng)滿足條件時(shí)，可防止液泛的發(fā)生。傳熱管管徑多為 19~25mm，在低壓時(shí)，為減少壓降，也有用 50mm 直徑的管子。此外，由于冷凝液只是局部地注滿管道，因此過冷度較低。折流板間距應(yīng)隨蒸汽冷凝而減小，以增強(qiáng)傳 熱效果。但防沖板周圍應(yīng)留有足夠的孔隙，以減小阻力。 列管式冷凝器的應(yīng)用已經(jīng)有悠久的歷史，而且列管式冷凝器被當(dāng)作一中傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門中大量使用。 Flange. 目錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 冷凝器概述 1 冷凝器類型 1 1 臥式管程冷凝器 2 立式殼程冷凝器 2 管內(nèi)向下流動的立式管程冷凝器 3 向上流動 的立式管程冷凝器 3 第 2 章 工藝計(jì)算 5 設(shè)計(jì)條件 5 確定物性數(shù)據(jù) 5 冷凝器的類型與流動空間的確定 5 未考慮冬季因素 5 5 選工藝尺寸計(jì)算 7 冷凝器核算 10 冬季因素考慮 17 綜合考慮 18 19 選工藝尺寸計(jì)算 19 冷凝器核算 20 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 25 26 殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計(jì) 26 壁厚的確定 26 27 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的設(shè)計(jì) 27 管板與換熱管設(shè)計(jì) 28 1 管板 28 換熱管 29 進(jìn)出口設(shè)計(jì) 30 30 接管外伸長度 30 排氣、排液管 30 接管最小位置 31 折流板或支持板 32 折流板尺寸 32 32 折流板的布置 33 防沖擋板 34 拉桿與定距管 34 拉桿的結(jié)構(gòu)和尺寸 34 拉桿的位置 35 定距管尺寸 35 鞍座選用及安裝位置確定 35 36 殼體、管箱殼體和封頭校核 36 36 管箱殼體校核 36 橢圓封頭校核 37 接管開孔補(bǔ)強(qiáng) 37 37 管箱冷卻水接管補(bǔ)強(qiáng)的校核 39 膨脹節(jié) 40 膨脹節(jié) 40 膨脹節(jié)計(jì)算 41 管板校核 42 42 各元件材料及其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 43 管子許用應(yīng)力 44 結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 45 法蘭力矩 46 換熱管與殼體圓筒的熱膨脹應(yīng)變形差 46 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) 46 管子加強(qiáng)系數(shù) 47 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 47 設(shè)計(jì)條 件不同危險(xiǎn)組合工況的應(yīng)力計(jì)算 48 四種危險(xiǎn)工況的各種應(yīng)力計(jì)算與校核： 50 設(shè)計(jì)值總匯 52 53 安裝 53 維護(hù)和檢修 53 56 參考文獻(xiàn) 57 第 1 章 緒論 冷凝器概述 在蒸餾過程中，把蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)的裝置稱為冷凝器 [1]。冷凝器的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘要 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，依據(jù) GB151 和 GB150 及相關(guān)規(guī)范，對臥式殼程冷凝器進(jìn)行了工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算。 Tube sheet。冷卻水不受二次蒸汽污染可以循環(huán)利用；由于水在冷凝器內(nèi)是閉式循環(huán)沒有水的沖擊聲，不象水力噴射器所使用的冷卻水暴露在外面有水的沖 擊聲；不受空間高度的約束限制，可立式安裝也可臥式安裝，不象大氣式冷凝器受空間高度的限制 大氣式冷凝器安裝高度在 以上 ，冷卻效果也不比直接式冷凝器差，并便于自控，因此在蒸發(fā)設(shè)備中被廣泛采用 [78]。殼程蒸汽入口處裝有防沖板，以減少蒸汽對管束的直接沖擊。不論弓形折流板的圓缺面是水平還是垂直安裝，當(dāng)被冷凝工藝蒸汽中含有不凝氣時(shí)。在這種冷凝器中，蒸汽與冷凝液的接觸不好，因此對寬沸程蒸汽的完全冷凝是不適宜的。冷凝液液位應(yīng)低于擋板或漏斗。當(dāng)蒸汽向上流動的流速阻礙冷凝自由回流時(shí)，便會產(chǎn)生液泛，將冷凝液從冷凝器頂部吹出。冷凝器生產(chǎn)廠家發(fā)揮他們在設(shè)計(jì)和制造冷凝器方面的長處科研單位發(fā)揮他們的理論和設(shè)計(jì)方面的長處應(yīng)用企業(yè)發(fā)揮他們在應(yīng)用方面的長處相互合作相互配合不僅會把我國冷凝的理論設(shè)計(jì)和制造技術(shù)提高到一個(gè)新的層次 ,對冷凝器的應(yīng)用也大有好處。該換熱器用考慮到清洗等各種因素初步確定為的 水蒸氣用量 由題目可知，二甲胺蒸汽流量： 工程上常用的熱量損失系數(shù)加以估計(jì)， （ 21） 取則 熱負(fù)荷計(jì)算 熱負(fù)荷計(jì)算公式： （ 22） 式中：――冷熱流體的質(zhì)量流量， kg/s； ――冷熱流體的定壓比熱， J/ kg??℃ ； ――冷流體的進(jìn)、出口溫度，℃。這種情況下的平均傳熱溫差由式 29 計(jì)算。 采用正三角排列，當(dāng)管子總數(shù)超過 127 根，即正六邊形的個(gè)數(shù)時(shí)，最外層六邊形和殼體間的弓形部分空間 較大，也應(yīng)配置傳熱管，可以排的管子數(shù)目見表22。 的取值范圍如下：正三角形排列， 2 管程， 4 管程以上。 水平管束冷凝： （ 215）式中：――無量綱冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，； ――冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，； （ 216）式中：――冷凝液的質(zhì)量流量，； ――傳熱管長度， m； ――當(dāng)是管數(shù)。 常見金屬材料的熱導(dǎo)率見表 23。 其中，直管部分的壓降和局部壓降可分別計(jì)算如下： （ 226） （ 227）式中：――摩擦系數(shù)； ――傳熱管長度， m； ――傳熱管內(nèi)徑， m； ――管內(nèi)流速，； ――流體 密度，； ――局部阻力系數(shù)。 表 25 冷卻水在定性溫度下的物性數(shù)據(jù) 物性 流體 溫度 ℃ 密度 kg/m3 粘度 mPa??s 比熱容 kJ/ kg??℃ 導(dǎo)熱系數(shù) W/ m??℃ 二甲胺蒸汽冷凝器汽化潛熱量為 冷流體吸收的熱量 平均傳熱溫差 平均溫差 所以根據(jù)公式（ 210），（ 211）有 管子規(guī)格， L 9m。 一殼程四管程平均溫差 所以根據(jù)公式（ 210），（ 211）有 再由公式（ 29），算溫差校正系數(shù)： 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于 ，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。 C→ 38℃ 根據(jù)公式（ 23）得逆流傳熱溫差： 平均傳熱溫差 所以根據(jù)公式（ 210），（ 211）有平均傳熱溫差 換熱面積 此時(shí)的流速為 而冬季面積裕度過大，可以通過管內(nèi)的流速以增大水的Δ176。 表 27 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 參數(shù) 管程 殼程 流率 / 083 進(jìn) /出溫度 / 28/38 密度 / 定壓比熱容 / 粘度 / 導(dǎo)熱系數(shù) / 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù) 形式 固定管板式 臺數(shù) 1 殼體內(nèi)徑 / 1200 殼程數(shù) 1 管徑 / 管心距 / 32 管長 / 7500 管子排列 管數(shù)目 /根 980 折流板數(shù) /個(gè) 16 傳熱面積 / 406 折流板間距 / 450 管程數(shù) 2 材質(zhì) 不銹鋼 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速 / 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) / 4705 66908 污垢熱阻 / 壓降 / 14 46 熱流量 / 傳熱系數(shù) / 1002 裕度 /% 41 第 3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計(jì) 壁厚的確定 壁厚的確定表碳素鋼或低合金鋼圓筒的最小厚度 公稱直徑 400~ 800~≤ 1000 1100~≤ 1500 1600~≤ 200 2020~≤ 2600 浮頭式 8 10 12 14 16 U 型管式 8 10 12 14 16 固定管板式 6 8 12 14 表殼體管箱殼體厚度 DN,mm 材料 殼程或管程公稱壓力 PN， MPa 厚度， mm 100 Q235A/B/C 10 10 12 16 ―― ―― 16MnR 10 10 10 12 16 ―― 0Cr18Ni9 6 6 7 8 9 12 20 ―― 由工藝條件給定的殼程設(shè)計(jì)溫度 ℃、設(shè)計(jì)壓力為 ，由于殼 程走的是二甲胺蒸氣，壓力不高，腐蝕性大，故殼程筒體材料可選 0Cr18Ni9。 管箱殼體壁厚的確定 管箱法蘭和墊片確定 根據(jù)管程的設(shè)計(jì)壓力為 ，管程的公稱直徑，查 JB/T47032020 可選長頸對焊法蘭 ，材料用 16Mn，同時(shí)根據(jù)管程的性質(zhì)和所選法蘭的型號可查 JB/T47012020 選石棉橡膠板墊片。 圖 堆焊管板結(jié)構(gòu) 圖為堆焊不銹鋼管板，堆焊管板應(yīng)先堆焊，然后鉆管孔。排氣、排液接管的端部必須 與殼體或管箱殼體內(nèi)壁平齊，其結(jié)構(gòu)如下圖。 kg/m3 得 Q 16kg 防沖擋板 為了防止殼程物料進(jìn)口處流體對換熱管表面積的直接沖刷，應(yīng)在殼程進(jìn)口管處設(shè)置防沖板。 壓力試驗(yàn)強(qiáng)度校核 液壓試驗(yàn)壓力： 由于殼程設(shè)計(jì)壓力大于管程設(shè)計(jì)壓力，所以選殼程壓力與管程試驗(yàn)壓力相等 （ 42） 液壓試驗(yàn)時(shí)，殼體所承受的應(yīng)力 （ 43） 有以上計(jì)算可知，殼體的厚度能滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力。由式（ 31）計(jì)算可知，δ ，則根據(jù)公式（ 41），有 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的確定 A．有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的確定 取其中較大值 故取 B B．有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的高度 接管外側(cè)的有效高度： 取其中較小值 故可取。 膨脹節(jié) 固定管板式換熱器換熱過程中，管束和殼體有一定得溫差存在，而管板、管束與殼體之間是剛性地連接在一起的，當(dāng)溫差 達(dá)到某一個(gè)溫度值時(shí)，由于過大的溫差應(yīng)力往往會引起殼體的破壞或造成管束彎曲。 管板材料（ 16MnR） 根據(jù)國標(biāo) 1501998，表 45，表 F5 設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 [σ ]tr 150MPa； 設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量 Ep 105MPa； 筒節(jié)相連法蘭材料（ 16MnR） 根據(jù) GB1501998，表 F5 設(shè)計(jì)溫下管板法蘭材料 105MPa； 管箱圓筒材料彈性模量按管箱長頸法蘭材料的值 Eh 105MPa 螺栓材料（ 40MnB） 根據(jù) GB1501998，表 47 常溫下許用應(yīng)力 [σ ]b 195MPa； 設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 [σ ]tb 175MPa； 墊片材料（石棉橡膠板） 根據(jù) GB1511999，表 92 墊片系數(shù) m 2； 比壓 y 11MPa?；A(chǔ)一般分為兩種：一種為磚砌的鞍形基礎(chǔ)，換熱器上沒有鞍式支座而直接放在鞍形基礎(chǔ)上，換熱器與基礎(chǔ)不加固定，可以隨著熱膨脹的需要而自由移動。地腳螺栓兩側(cè)均應(yīng)有墊鐵，墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應(yīng)留出足夠的空間以便能從殼體內(nèi)