【正文】 ................................................... 28 強度計算 ..................................................................................................................... 28 管箱設計 ........................................................................................................... 28 殼體 設計 ........................................................................................................... 29 外頭蓋設計 ....................................................................................................... 29 浮頭蓋設計 ....................................................................................................... 30 管板計算 ........................................................................................................... 30 鉤圈設計 ........................................................................................................... 34 法蘭強度校核（管箱法蘭） ........................................................................... 35 接管開孔補強選擇與校核 ............................................................................... 35 支座強度校核 ................................................................................................... 39 第六章 制造、檢驗和驗收 .................................................................................................... 46 總則 ............................................................................................................................. 46 浮頭式換熱器的制造 ................................................................................................. 46 封頭和管箱 ....................................................................................................... 46 折流板 ............................................................................................................... 46 管束的組 裝 ....................................................................................................... 47 換熱器的組裝 ................................................................................................... 47 浮頭式換熱器的檢驗與驗收 ..................................................................................... 47 第七章 三維造型設計及裝配仿真 ........................................................................................ 49 換熱器主要構件的三維造型 ..................................................................................... 49 管箱的三維造型 ............................................................................................... 49 筒體的三維造型 ............................................................................................... 51 外頭蓋的三維造型 ........................................................................................... 54 浮頭蓋的三維造型 ........................................................................................... 56 管板的三維造型 ............................................................................................... 57 鉤圈的三維造型 ............................................................................................... 59 管束和拉桿的三維造型 ................................................................................... 59 支持板的三維造型 ........................................................................................... 59 防沖板、滑板的三維造型 ............................................................................... 60 換熱器的裝配仿真 ..................................................................................................... 60 結 論 ...................................................................................................................................... 61 參考文獻 .................................................................................................................................. 62 第一章 緒論 1 第一章 緒論 何為換熱器 換熱器是實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。 據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn) 代石油化工生產(chǎn)中，換熱器的投資約占總投資的 3O％～ 40％，正因如此 設計投資省，能耗低，傳熱系數(shù)高，維修方便的換熱器是大勢所趨， 在研究投人大、人力資源配備足的情況下 ,一批具有代表性的高效換熱器和強化傳熱元件誕生，如板翅式換熱器、大型板殼式換熱器和強化沸騰的表面多孔管、 T 形翅片管、強化冷凝的螺紋管、鋸齒管等都得到了國際傳熱界專家的首肯，社會效益非常顯著，大大緩解了能源的緊張狀況。 (2)有相變傳熱 一般分為冷凝器和重沸器。 換熱器的種類繁多，每 種換熱器各自適用于某一種工況。 管殼式換熱器在煉油、石油化工、醫(yī)藥、化工以及其它工業(yè)中使用廣泛，它適用于冷卻、冷凝、加熱、蒸發(fā)和廢熱回收等各個方面。下面著重介紹典型的管殼式換熱器的結構及使用特點。其結構較緊湊，排管較多，在相同直徑情況下面積較大，制造較簡單，但最后一道殼體與管板的焊縫無法用無損檢測。由于殼體與換熱管分開，管束可自由伸縮，可以不考慮熱膨脹。換熱管因滲漏而堵死后，將造成傳熱面積的損失。 中間擋板 U 型換熱管 內導流筒 圖 U 形管換熱器 填料函式換熱器 填料函式換熱器（見圖 ）的管束可自由伸縮，殼程和管程都可以拆開清洗，結構簡單，適用管、殼程溫差大 的工況。因此，根據(jù)壓力容器可能的失效形式，設計上應滿足強度、剛度、穩(wěn)定性、密封性和耐蝕性等基本要求。 當元件金屬溫度不低于 0oC 時，設計溫度不得低于元件金屬可能達到的最高溫度；當元件金屬溫度低于 0oC 時，其值不得高于元件金屬可能達到的最低溫度。 （ 2）鋼板厚度負偏差 由于 GB6654《壓力容器用鋼板》和 GB3531《低溫 壓力容器用低合金鋼鋼板》規(guī)定壓力容器專用鋼板的厚度負偏差不大于 ，因此使用該標準中鋼板厚度超過 5mm時（如 20R、 16MnR 和 16MnDR 等），可取 C1=0。當然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟合理性。有如下具體方法： （ 1）分析構件的工作條件，確定構件應具有的使用性能。 殼 體、管箱、封頭 殼 體、管箱、封頭 的材料和一般容器相同，材料要有一定的可塑性和可焊性。通常所用的鋼材有 Q23 Q235F、16MnII 、 15MnV、 20 等。 管板 管板鍛件的常用材料是 25 號鋼、 16MnII 等。 浮頭式換熱器機械設計及三維 造型 14 第四章 換熱器各部分零件結構型式的選擇 換熱器結構型式的選擇 換熱器有多種多樣的形式，每種結構形式都有其本身的結構特點和工作特性，有些結構形式，在某種情況下使用是好的，但是，在另外的情況下，卻不太合適，或根本不能使用。但這種形式用的最多。隨著程數(shù)的增加，換熱器的傳熱效率下降且與錯流傳熱接近。 布管 傳熱管在管板上的排列有四種形式，如圖 。 表 常用管心距 管外徑 /mm 管心距 /mm 各程相鄰管的管心距 /mm 19 25 38 25 32 44 32 40 52 38 48 60 由于本設計選取了管的外徑為 25mm，所以根據(jù)上表選取管心距為 32mm。 管子和管板的強度焊目前采用廣泛，由于管孔不需開 槽，而且管孔的粗糙度要求不高，管子端不需要退火和磨光，因此制造加工較方便。 折流板選擇 在本設計中換熱管長 ，采用直徑為 25mm 的換熱管，據(jù)表中 查得其最大無支撐跨距為 ， 故應設置支持板，來支撐換熱管，以防止換熱管發(fā)生較大的撓度。 防沖板的形式一般有工字形 、 矩形和圓形。 表 法蘭種類 類型 平焊法蘭 對焊法蘭 甲型 乙型 長頸 簡圖 在本設計中選擇長頸對焊法蘭（ ）， 見下圖， 其優(yōu)點是頸的根部較厚，而且與法蘭盤圓滑過渡，從而更有效地增加了法蘭的整體強度和剛度，另一方面，除去了平焊法蘭中短節(jié)與法蘭盤的連接焊縫，從而消除了存在焊接殘余應力的可能性 。墊板的作用是改善殼體局部受力情況。輕型可以滿足一般容器的使用要求；重型可以滿足換熱器，介質比重較大的 浮頭式換熱器機械設計及三維 造型 26 設備或長徑比較大的設備的使用要求。 此時（ Pc=P=） 計算厚度 ? ? ???? ???? ct ic pDp ??? (53) 設計厚度 ????? Cd ?? (54) 名義厚度 圓整??? 1dn C?? ，