【正文】 結(jié)合在校內(nèi)的資料查閱，歷經(jīng)三個(gè)月，在指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)下，通過個(gè)人的不懈努力，順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 （2）強(qiáng)度焊 是指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接。本次設(shè)計(jì)殼程為空氣，不易結(jié)垢，故采用正三角形排列?？紤]到管箱長度，本次鞍座位置A取872mm3542=，滿足要求。綜上所述：本次封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭其形狀系數(shù)K=1；查《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)（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(shí)封頭的直邊為40mm,。 (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。當(dāng)在殼體上開橢圓形或長圓形孔時(shí)。當(dāng)厚度為10mm時(shí)Q245R鋼板的[]t無變化，厚度合適。材料在40℃時(shí)的許用應(yīng)力為。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(chǔ)上發(fā)展起來的，主要是對(duì)硫、磷等有害元素的控制更加嚴(yán)格，對(duì)剛才的表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷控制的要求也較高。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(shí)，在碳素鋼和低合金鋼之間，應(yīng)盡量采用碳素鋼鋼板。（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℃。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(jià)比其他換熱器便宜。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。因此，換熱器計(jì)算軟件發(fā)展到今天已經(jīng)可以向很多制造廠商提供設(shè)備條件。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。 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：。 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?？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(shè)計(jì)由空氣走管程，水蒸氣走殼程。設(shè)計(jì)壓力為常壓為Pc=，選用材料為Q245R鋼板沖壓制成。 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(dāng)量直徑 （416） 管板參數(shù)：根據(jù)JB/T47004703，殼體內(nèi)徑為800mm時(shí)，管板與管箱、殼體連接采用a型，此時(shí)管板外徑為840mm，墊片壓緊作用中心圓直徑DG=820mm。 管程開孔補(bǔ)強(qiáng) 開孔直徑：，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算使用條件。半球形封頭常用在高壓容器上。根據(jù)JB/T47002000表6規(guī)定，綜合考慮后材料選用 Q235A板材。 當(dāng)殼程進(jìn)口管非腐蝕單相流體的時(shí)應(yīng)在殼程進(jìn)口處設(shè)置防沖擋板，本次殼程為空氣，故不需要設(shè)置防沖擋板。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(shè)計(jì)換熱器屬于低壓容器，且所用接管無需另行補(bǔ)強(qiáng)，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。選擇殼體材料為Q245R，依據(jù)計(jì)算采用臥式U形管換熱器。參考文獻(xiàn)[1] 賈紹義,柴誠敬. 化工單元操作課程設(shè)計(jì)[M]. 天津: 天津大學(xué)出版社,2011.[2] 劉舜堯, 管文華．管殼式換熱器紐帶強(qiáng)化傳熱實(shí)驗(yàn)研究[J]．廣東化工, 2009, 36(10): 175177.[3] 李云花. U型管式換熱器的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 青島科技大學(xué), 2006.[4] Ramesh (沙拉), Dusan (塞庫利克). Fundamentals of Heat Exchanger Design( 換熱器設(shè)計(jì)技術(shù)) [M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.[5] . 壓力容器[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2011.[6] James , Maan . ISBN 7502543538/TH本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)年處理量為12000Nm3，水蒸汽加熱空氣的U形管式換熱器，根據(jù)介質(zhì)特性以及工藝計(jì)算，選擇流程為：空氣走殼程，水蒸汽走管程。 接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭，均屬于D類焊接接頭。根據(jù)GB1511999中碳素鋼及低合金鋼分成隔板最小厚度規(guī)定如下表54：當(dāng)時(shí)，最小厚度，取。 法蘭選用（1）法蘭形式選擇 法蘭類型包括：板式平焊法蘭、帶頸平焊法蘭、帶頸對(duì)焊法蘭、整體法蘭、承插焊法蘭、螺紋法蘭、對(duì)焊環(huán)松套法蘭、平焊環(huán)松套法蘭、法蘭蓋和襯里法蘭蓋。受內(nèi)壓的半球形封頭 在均勻內(nèi)壓作用下,薄壁球形容器的薄膜應(yīng)力為相同直徑圓筒的一半，故從受力分析上看，球形封頭是理想的結(jié)構(gòu)形式。 開孔材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr： （426） 接管計(jì)算厚度： （427） 接管有效厚度： （428） 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積： （428） 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍： ①有效寬度：； ②有效高度：外側(cè)有效高度； 內(nèi)側(cè)有效高度。管板材料為Q245R,設(shè)計(jì)溫度下管板彈性模量，設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力為，考慮到管板與分程隔板的連接，殼、管程側(cè)開槽深度為。采用Q245R鋼板沖壓成型。 0Cr18Ni9是奧氏體不銹鋼，具有良好的塑性、韌性和冷加工性，在氧化性酸和大氣、水、蒸汽等介質(zhì)中耐腐蝕性亦佳。 （7）珠光體耐熱鋼用作抗高溫氫或硫化氫腐蝕，或設(shè)計(jì)溫度為350~650℃的壓力容器用耐熱鋼。 傳熱管排列和分程方式： 每程均按正三角形排列，取管心距t=，則 橫過管束中心線的管數(shù)：根。在化工廠換熱器約占總投資10%20%；在煉油廠換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的35%40%。目前對(duì)換熱器的研究現(xiàn)狀，工程上已經(jīng)大量使用商業(yè)的軟件進(jìn)行換熱器的計(jì)算。30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。但管內(nèi)清洗困難，所以管內(nèi)介質(zhì)必須是清潔且不易結(jié)垢的物料。 方案確定 考慮到空氣和水蒸氣均不易結(jié)垢，且為了便于強(qiáng)化傳熱，應(yīng)使傳熱系數(shù)較小的流體管程。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的場合，根據(jù)壓力、所需耐酸不銹鋼溫度、介質(zhì)等使用限制，選用Q245R、Q345R等鋼板。它具有高強(qiáng)度、優(yōu)良的韌性、焊接性能、成型性能和耐腐蝕性能；同時(shí)它不僅可以減小容器的厚度，減輕重量，節(jié)約鋼材，而且能解決大型壓力容器在制造、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝中因厚度太大所帶來的各種困難。計(jì)算厚度 （41） 介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸氣和水的碳素鋼或低合金鋼制換熱器腐蝕裕量不低于1mm，查《腐蝕數(shù)據(jù)與材料選擇手冊(cè)》，使用年限為15年，故腐蝕裕量為C2=15=，故設(shè)計(jì)厚mm （42）根據(jù)GB/T 7092006中的B類要求，Q245R等鋼板的負(fù)偏差均為 ： C1=，故名義厚度 （43） 根據(jù) GB151 中 的規(guī)定，碳素鋼和低合金鋼圓筒的最小厚度符合下表41要求。其中Pc=，Di=800，=C1C2=+=，帶入數(shù)據(jù)得： （47） 滿足許用要求。2)當(dāng)圓筒內(nèi)徑Di1 500 mm時(shí)，開孔最大直徑≤Di/3，且≤1 000 mm； 3)凸形封頭或球殼開孔的最大允許直徑≤Di/2；錐形封頭開孔的最大直徑≤Di/3，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。但是，制造工序多，周期長，效率低，鋼板材料利用率低的缺點(diǎn)。在多管程換熱器中，管箱還起改變流體流向的作用。 取折流擋板間距，則 折流擋板數(shù)為：塊 （51） 折流擋板圓缺面水平裝配，如下圖：圖53 （2）折流板厚度及外徑 根據(jù)GB151規(guī)定有： 當(dāng)折流擋板無支承間距為