【正文】 在法蘭尺寸表中按某一公稱壓力查得的法蘭，它的允許最大工作壓力將等于該法蘭的設(shè)計(jì)壓力。 制造法蘭用的材 料是碳鋼或低合金鋼，如果遇到的是不銹鋼容器需要選配容器法蘭，從經(jīng)濟(jì)考慮，當(dāng)然不宜將整個(gè)法蘭都改用不銹鋼制造，所以在我們上面介紹的 8 種法蘭結(jié)構(gòu)之外，還有 8 種襯環(huán)的容器法蘭。法蘭盤自身的剛度也比較小，所以適用于壓力等級(jí)較低和筒體直徑較小的范圍內(nèi)。 水壓試驗(yàn) 采用水壓試驗(yàn)的環(huán)境條件比氣壓試驗(yàn)的條件低。為此通常在鋼板許用應(yīng)力基礎(chǔ)上乘以一個(gè)等于或小于 1 的焊接接頭系數(shù)作為焊接接頭處金屬的許用應(yīng)力，所以焊接接頭系數(shù)就成為了影響容器筒體強(qiáng)度的又一個(gè)參數(shù)了。 3. 設(shè)計(jì)儲(chǔ)存容器，當(dāng)殼體的金屬溫度受大氣環(huán)境氣溫條件所影響時(shí)，其最底設(shè)計(jì)溫度可按該地區(qū)氣象資料，取歷年來月平均最低氣溫的最低值。 容器的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)該高與其最大工作壓力，根據(jù)具體條件不同，可按如下規(guī)定確定。四十年來，污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。為此，要求物性模擬在實(shí)驗(yàn)手段上更加先進(jìn)，測(cè)試的準(zhǔn)確率更高。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長(zhǎng)期以來在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。熱管式換熱器優(yōu)點(diǎn)在于傳熱面基本上是等溫的 ,每單位體積的傳熱面積較大 ,選擇不同的工作工質(zhì) ,可使熱管在不同的溫度條件下使用 ,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 ,由熱膨脹等引起的問題較小。對(duì) U 型管殼式換熱器、浮頭式換熱器每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積為 70 2m 左右。 圖 2 蛇管的形狀 二、按傳熱種類分類 一般分為加熱器和冷卻器。在這些場(chǎng)合，換熱器占有的投資占 50%以上。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。其次，在換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了換熱管的計(jì)算和管子的布置，按照正確的布管計(jì)算方法對(duì)換熱器公稱直徑為1000mm 的管板實(shí)施了單管程，單殼程條件下的人工計(jì)算布管并畫出了相應(yīng)的 CAD 布管圖。 換熱器在工、農(nóng)業(yè)的各領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，在日常生活中傳熱設(shè)備也隨處可見，是不可或缺的工藝設(shè)備之一。適用于不同介質(zhì)、不同工況，不同溫度、不同壓力的換熱器，結(jié)構(gòu)和型式亦不同，換熱器種類隨新型、高效換熱器的開發(fā)不斷更新，具體分類如下。 六、按密封形式分 此類換熱器多用于高溫、高壓裝置中，具體分為：螺旋鎖緊環(huán)換熱 器、薄膜密封換熱器、鋼墊圈換熱器、密封蓋板式換熱器。 允許用的溫度和壓力方面 :用于板式換熱器靠每?jī)砂迤g的墊圈 ,來防止物料泄漏 ,因而它的密封周邊的總長(zhǎng)非常長(zhǎng) ,防止墊圈泄漏是板式換熱器的一個(gè)重要環(huán)節(jié) ,墊圈能承受的溫度、壓力和化學(xué)穩(wěn)定性也常常成為板式換熱器使用的溫度和壓力極限以及允許用的物料范圍。能源的日趨緊張、全球環(huán)境氣溫的不斷升高、環(huán)境保護(hù)要求的提高給換熱器帶來了日益廣闊的應(yīng)用前景。 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。這一技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，將帶來技術(shù)水平的飛躍。 10 第二章 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮許多因素，如材料、壓力、溫度、壁溫差、結(jié)垢情況、流體 的性質(zhì)以及檢修與清理等來選擇一些合適的結(jié)構(gòu)形式 對(duì)同一形式的換熱器，由于各種條件不同，往往采用的結(jié)構(gòu)亦不相同。 3. 固定式液化氣體壓力容器設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于表 213 的規(guī)定。 第一， 確定壓力容器受壓元件尺寸一般是兩個(gè)途徑，象筒體，封頭需通過計(jì)算來確 定其壁厚，在計(jì)算公式時(shí)應(yīng)用計(jì)算壓力。 表 序號(hào) 焊接接頭結(jié)構(gòu) 焊接接頭系數(shù) 全部無損探傷 局部有損探傷 1 雙面焊或相當(dāng)與雙面焊的全焊透對(duì)接焊接接頭 2 單面焊的對(duì)接焊接接頭，在焊接過程中沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板 設(shè)計(jì)計(jì)算 由 GB15199 查得，換熱器公稱直徑 ND =1000mm400mm。 故， M P as ?????? 。 （ 3） 長(zhǎng)頸對(duì)焊蘭器 長(zhǎng)頸對(duì)焊蘭器是用根部增厚的頸取代了乙型平焊法蘭中的短節(jié)，從而更有效的增大了法蘭的整體剛度 ,由于去掉了乙型法蘭中法蘭盤與短節(jié)的焊縫 ,所以也消除了可能發(fā)生的焊接變形及可能存在的焊接殘余應(yīng)力。 壓力容器法蘭的公稱壓力分為 7 個(gè)等級(jí)，即 ， ， ， ， ， 和。 鋼板不得用作毒性為高度或極度危害介質(zhì)的 壓力容器法蘭； 50mm的 20R,16MnR 鋼板應(yīng)在正火狀態(tài)下使用；對(duì)厚板應(yīng)做超聲波或射線檢查，不允許有任何分層現(xiàn)象存在。 a． 預(yù)緊狀態(tài)下的 法蘭力矩： ? ?N m mLAALFMGbbmGGa 1 0 6 91 1 4 01182 0 6 0 2 7 1 62 ??????????? a． 預(yù)緊狀態(tài)下的 法蘭力矩： p D D T T G GM F L F L F L? ? ?， 式中： 23 ? ?? ?mmDNDL bA3823221 0 0 01 1 4 022???????? ? （ 39。 由于法蘭標(biāo)準(zhǔn)是在綜合考慮法蘭，墊片，緊固螺柱的結(jié)構(gòu)，材料所給條件的基礎(chǔ)上，經(jīng)過設(shè)計(jì)，計(jì)算編制的，因此螺柱材料不宜隨意確定，必須顧及法蘭，墊片，螺柱材料的匹配。 壓力容器法蘭用的雙頭螺柱有 A 型和 B 型兩種， A 型螺柱無螺紋部分的直徑等于螺紋外徑， B 型螺柱無螺紋部分直徑等于根徑，且中間無螺紋部分與螺紋段之間要有過渡圓弧。 （ 2）螺柱通孔中心直徑和相鄰兩螺柱通孔弦長(zhǎng)的允差為 ,任意兩螺柱通孔弦長(zhǎng)的允差應(yīng)符合表 的規(guī)定。 容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的法蘭尺寸是根據(jù)特定條件確定的，可是在法蘭尺寸系列表中法蘭尺寸又是由 PN 和 DN 唯一確定的。 在上述三種密封面中，甲型平焊法蘭只有平面型與凹凸型，乙型與長(zhǎng)頸法蘭則三種形式均有。根據(jù)法蘭受力分析可知，這種法蘭在上緊和工作時(shí)均會(huì)作用給容器器壁一定的附加彎距。圓整取 15 名義厚度 .mm14?n? 則， 有效厚度 mm11314 ????? Cne ?? 。一般來說，由于焊接加熱 ，冷卻過程中金屬組織的變化在焊接接頭處金屬的強(qiáng)度指標(biāo)，很有可能低于沒有參與焊接的鋼板自身的強(qiáng)度指標(biāo)。 2. 若容器內(nèi)的介質(zhì)是被熱載體從外邊間接加熱，取熱載體的最高工作溫度或冷載體最低工作溫度為設(shè)計(jì)溫度。 容器的工作壓力既然可能是變動(dòng)的，所以將容器在正常操作條件下容器頂部可能出現(xiàn)的最高工作壓力稱為容器的最大工作壓力。 國(guó)內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是 20 世紀(jì) 60~70 年代從 國(guó)外照般而來。純組分介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)基本上準(zhǔn)確，但油氣組成物的數(shù)據(jù)就與實(shí)際工況相差較大，特別是帶有固定顆粒的流體模擬更復(fù)雜。 二、 換熱器的發(fā)展過程 由于制造工藝和科學(xué)水平的限制，早期的換熱器只能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。熱管式換熱器多用于氣 — 氣熱交換 ,這時(shí) ,熱管兩端的受熱段和放熱段裝有翅片 ,以提高傳熱效果。 浮頭式管殼換熱器 ,其浮頭不與外殼相連 ,可自由伸縮 ,這樣既解決了熱膨脹的問題 , 5 也方便清洗 ,檢修時(shí)可將管芯抽出即可 對(duì)于固定管板、列管、套管式換熱器每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積約為 30～40 m3 。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換熱器和空氣冷卻器等。螺紋鎖緊環(huán)換熱器、金屬墊圈式換熱器、密封蓋板式換熱器技術(shù)發(fā)展 越來越快，不僅在承溫、承壓上滿足裝置運(yùn)行要求，而且在傳熱與動(dòng)力消耗上發(fā)展較快，同時(shí)亦適用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然氣等場(chǎng)合，可滿足承壓高達(dá)35Mpa，承溫達(dá) 700 度的使用要求。這些過程均和熱量傳遞有著密切聯(lián)系，因而均可以通過換熱器來完成。同時(shí)用 BS 法對(duì)管板厚度進(jìn)行了計(jì)算和校核。因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視，在世界第一次能源危機(jī)爆發(fā)以來，各國(guó)都在下大力量尋找新的能源及在節(jié)約能源上研究新的途徑。 一、 換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。 七、非金屬材料換熱器分類 分為石墨換熱器、陶瓷纖維復(fù)合材料換熱器、玻璃鋼換熱器。另外 ,由于傳熱面之間的間隙小 ,傳熱面上有凹凸 ,因此比傳統(tǒng)的光滑的壓力損失大 ,另外 ,板式換熱器所承受的工作壓 力較低。在地?zé)帷⑻柲?、核能、余熱回收、風(fēng)能的利用上，各國(guó)政府、民間研究 機(jī)構(gòu)和企業(yè)都加大了投入資金力度，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開始注意。將會(huì)逐步取代強(qiáng)度試驗(yàn)，擺脫實(shí)驗(yàn)室繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度。在工程設(shè)計(jì)中，除盡量選用定型系列產(chǎn)品外，也按其特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足工藝上的需要。 表 液化氣體壓力容器的設(shè)計(jì)壓力 液化氣化臨界溫度 設(shè)計(jì)壓力 無保冷設(shè)施 有可靠保冷設(shè)施 無試驗(yàn)實(shí)測(cè)溫度 有試驗(yàn)實(shí)測(cè)最高工作溫度且能保證低于臨界溫度 50 50 飽和蒸汽壓力 可能達(dá)到的最高工作溫度下的飽和蒸汽壓力 50 設(shè)計(jì)所規(guī)定的最大充裝量時(shí)，溫度為50 的氣體壓力 試驗(yàn)實(shí)測(cè)最高溫度下的飽和蒸汽壓力 4. 固定式液化石油氣貯罐的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)按不低于 50 時(shí)的混合液化石油氣組分的實(shí)際飽和蒸汽壓來確定，設(shè)計(jì)單位應(yīng)在單位應(yīng)在圖樣上注明限定的組分和對(duì)應(yīng)的壓力。譬如夾套容器的內(nèi)筒，其設(shè)計(jì)壓力根據(jù)化工生產(chǎn)工藝要求可能出現(xiàn)正壓，也可能是負(fù)壓，然而 當(dāng)夾套中用蒸汽加熱時(shí)，內(nèi)筒的計(jì)算壓力應(yīng)該按生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大壓差來確定，而且往往是要進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，這樣一來內(nèi)筒的計(jì)算壓力就不同于其設(shè)計(jì)壓力了。選其材料為 Q235B。 可見水壓試驗(yàn)時(shí)筒體壁內(nèi)應(yīng)力都小于 ，故水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)合適。而且這種法蘭可以軋制成專門供彎制法蘭用的型鋼，在大批量使用時(shí)，比單件鍛制成本要低。 查表可得到 3 種不同類型法蘭所適用的 DN 與 PN 范圍，也就是制定有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的法蘭范圍。 ，但要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。1232mm???? ） 3254DALL ???? ? ?? ? ?? ?mmDDLG21 21?????? ? ?? ?mmLLL GAT 1???????? ? 而 DF 作 用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力： NPDF ciD6223 6 0 0 07 8 7 8 ?????? ? ? NAAFbBmG ???? ? TF 流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭截面上的流體壓力引起的軸向力之差， NFPDFFFDGDT5622 0 6 ??????????? 故： Nm mM P 8656 ?? ????????? ② 法蘭設(shè)計(jì)力矩 24 76?????? GGa LFM N mmM P ?? ? ?? ?N m mMMMMpftfapo,m a x?????????????? ③ 法蘭應(yīng)力（整體法蘭） a．軸向應(yīng)力 021H ifMD? ??? 0120mm???? 形狀參數(shù)： 001000 20ihDmm????? 042hh ?? 法蘭內(nèi)外徑比值 K： 011951000iDKD??? 103220?? ?? 由 GB15098 圖 93 得， 1 ? 由 GB15098 圖 94 得， 25 1 ? ? 由 GB15098 圖 97 得， ? 由 K=，在 GB15098 查表 95，得： T Z Y U 101( )Fehmm ???? 168 062 1 216fe????? ? ?? 68f mm???? 4 134 68 0. 00 62 13f e????? ? ? ??