【正文】 ................................................... 28 強(qiáng)度計(jì)算 ..................................................................................................................... 28 管箱設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 28 殼體 設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 29 外頭蓋設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 29 浮頭蓋設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 30 管板計(jì)算 ........................................................................................................... 30 鉤圈設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 34 法蘭強(qiáng)度校核（管箱法蘭） ........................................................................... 35 接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)選擇與校核 ............................................................................... 35 支座強(qiáng)度校核 ................................................................................................... 39 第六章 制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)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(yàn)與驗(yàn)收 ..................................................................................... 47 第七章 三維造型設(shè)計(jì)及裝配仿真 ........................................................................................ 49 換熱器主要構(gòu)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(jié) 論 ...................................................................................................................................... 61 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 62 第一章 緒論 1 第一章 緒論 何為換熱器 換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(shè)計(jì)投資省，能耗低，傳熱系數(shù)高，維修方便的換熱器是大勢(shì)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(qiáng)化傳熱元件誕生，如板翅式換熱器、大型板殼式換熱器和強(qiáng)化沸騰的表面多孔管、 T 形翅片管、強(qiáng)化冷凝的螺紋管、鋸齒管等都得到了國(guó)際傳熱界專(zhuān)家的首肯，社會(huì)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(lèi)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(gè)方面。下面著重介紹典型的管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同直徑情況下面積較大，制造較簡(jiǎn)單，但最后一道殼體與管板的焊縫無(wú)法用無(wú)損檢測(cè)。由于殼體與換熱管分開(kāi)，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(nèi)導(dǎo)流筒 圖 U 形管換熱器 填料函式換熱器 填料函式換熱器（見(jiàn)圖 ）的管束可自由伸縮，殼程和管程都可以拆開(kāi)清洗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)上應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、密封性和耐蝕性等基本要求。 當(dāng)元件金屬溫度不低于 0oC 時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度；當(dāng)元件金屬溫度低于 0oC 時(shí)，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。 （ 2）鋼板厚度負(fù)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(zhuān)用鋼板的厚度負(fù)偏差不大于 ，因此使用該標(biāo)準(zhǔn)中鋼板厚度超過(guò) 5mm時(shí)（如 20R、 16MnR 和 16MnDR 等），可取 C1=0。當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。有如下具體方法： （ 1）分析構(gòu)件的工作條件，確定構(gòu)件應(yīng)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(hào)鋼、 16MnII 等。 浮頭式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)及三維 造型 14 第四章 換熱器各部分零件結(jié)構(gòu)型式的選擇 換熱器結(jié)構(gòu)型式的選擇 換熱器有多種多樣的形式，每種結(jié)構(gòu)形式都有其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性，有些結(jié)構(gòu)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(cuò)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(shè)計(jì)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(qiáng)度焊目前采用廣泛，由于管孔不需開(kāi) 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(shè)計(jì)中換熱管長(zhǎng) ，采用直徑為 25mm 的換熱管，據(jù)表中 查得其最大無(wú)支撐跨距為 ， 故應(yīng)設(shè)置支持板，來(lái)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(lèi) 類(lèi)型 平焊法蘭 對(duì)焊法蘭 甲型 乙型 長(zhǎng)頸 簡(jiǎn)圖 在本設(shè)計(jì)中選擇長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭（ ）， 見(jiàn)下圖， 其優(yōu)點(diǎn)是頸的根部較厚，而且與法蘭盤(pán)圓滑過(guò)渡，從而更有效地增加了法蘭的整體強(qiáng)度和剛度，另一方面，除去了平焊法蘭中短節(jié)與法蘭盤(pán)的連接焊縫，從而消除了存在焊接殘余應(yīng)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(mǎn)足一般容器的使用要求；重型可以滿(mǎn)足換熱器，介質(zhì)比重較大的 浮頭式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)及三維 造型 26 設(shè)備或長(zhǎng)徑比較大的設(shè)備的使用要求。 此時(shí)（ Pc=P=） 計(jì)算厚度 ? ? ???? ???? ct ic pDp ??? (53) 設(shè)計(jì)厚度 ????? Cd ?? (54) 名義厚度 圓整??? 1dn C?? ，