【文章內(nèi)容簡介】 換目的，換熱效率相對較低。 管殼式換熱器主要由換熱管束、殼體、管箱、分程隔板、支座等組成。換熱管束包括換熱管、管板、折流板、支持板、拉桿、定距管等。換熱管可為普通光管，也可為帶翅片的翅片管，翅片管有單金屬整體軋制翅片管 、雙金屬軋制翅片管、繞片式翅片管、疊片式翅片管等，材料有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅材、鋁材、鈦材等。殼體一般為圓筒形，也可為方形。管箱有橢圓封頭管箱、球形封頭管箱和平蓋管箱等。分程隔板可將管程及殼程介質(zhì)分成多程，以滿足工藝需要。 新型換熱設備結構及材料研究及過程裝備 CAD/CAE/CAM 技術研究方向以工程流體力學、傳熱學、應用力學為理論基礎，集過程、工藝、結構于一系統(tǒng)之中，進行了優(yōu)化與綜合研究，推出了傳統(tǒng)擋板管殼式換熱器的換代產(chǎn)品。首次系統(tǒng)地研究和論述了“縱流殼程換熱器”的流體力學、傳熱性能及強化機理，組合 結構的設計強度分析，強化換熱管及管束制造，結構性能的模糊優(yōu)化，管束的動力和計算機輔助設計及仿真模擬技術。從理論上為新型“縱流殼程換熱器”技術的發(fā)展與工程應用奠定堅實基礎。 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 9 第二章 固定管板式換熱器的特點 固定管板式換熱器是一種實現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應用的一種工藝設備。在煉油、化工裝置中換熱器占總設備數(shù)量的 40%左右，占總投資的30%45%。近年來隨著節(jié)能技術的發(fā)展，應用領域不斷擴大，利用換熱器進行高溫和低溫熱 能回收帶來了顯著的經(jīng)濟效益。 固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當兩流體的溫度差較大時，在外殼的適當位置上焊上一個補償圈，（或膨脹節(jié)）。當殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 10 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 11 第三章 結構設計 參考《固定管板式換熱器型號和基本參數(shù)》，選擇 ?? 的普通級冷拔無縫鋼管材質(zhì) 20 鋼，取管長 3000mm 由 nLdA )0 0 ( ??? ?? 得 573000)( 10126 ??? ?? ?n其中至少安排 4根拉桿“根據(jù)表 1611（ P320）” 拉桿直徑為 16“查《化工設備設計基礎》表 1610”（ P319） 選擇 4 根拉桿。 采用正三角形排列換熱管，取換熱管中心距為 32mm（表 164， P312）。由表 163，（ P312）查得層數(shù)為 4 層。 根據(jù)最外一圈管子外壁與殼體內(nèi)壁間隙為 且不小于 10mm，故取殼體內(nèi)經(jīng) 102)1( ????? dbSD i =301mm。 b為正六角線上的管子數(shù)（表 163， P312） 所以選擇筒體直徑 325mm 所以材料選擇 20鋼《 GB1511999》 見 P19 選取標準橢圓形封頭，材料 20鋼 ? ? MPaC 123200 ??? ? ? mmPDKP ct ic ????? ???? ??? 負偏差 c1 = 腐蝕余量 c2 = mmc 4 9 ???? ?? 取 mmn 6?? 橢圓封頭校核 ? ? ? ? MP aKDP ei etw ??? ???? ? ? cw PP ? 合格? ?采用標準橢圓封頭 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 12 ? 1])2(2[61 2 ???iihDK 得 mmhi ? 見《 GB1501998》 ①管箱短節(jié) a 材料：由于管程走循環(huán)水，對管箱來說，要求不高，腐蝕性極低，所以選其材料為 20R 板材。 b 加工：采用 20R 鋼板卷制，使用氬弧打底的單向焊焊接。 c 尺寸：根據(jù)《 GB1511999》表 8中低合金鋼圓筒的最小厚度規(guī)定公稱直徑DN=400～ 700mm 時，固定式管板換熱器筒體最小厚度為 6mm 即 mmn 6?? ②分程隔板 a 材料 ：選用 Q235B 板材 b 尺寸：根據(jù)《 GB1511999》表 6中碳素鋼及低合金鋼分成隔板最小厚度規(guī)定：當 DN mm600? 時，取 n? =8mm 。分程隔板長度 L39。 同管箱深度。 管箱深度取 210mm 材料 Q345R 管板和換熱器的連接型式：要求管板和換熱器的連接接頭嚴密不漏，管殼程介質(zhì)不能接觸，且有很高的腐蝕危險，同時由于脹接是不連續(xù)的，管子和管孔間的間隙會成為腐蝕的起點，則管板和換熱器采用焊接形式。 本設計選取 57 根管子 采用轉角正三角形排列 管孔：由 GB1511999 表 17 得換熱管和管孔直徑允許偏差為：換熱管： 25?管孔 ?? 布管限定圓 32bDD iL ?? 見《換熱器設計手冊》 P163 其中規(guī)定 ???? db 且不小于 8 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 13 所以 mmD L 3 1 783 2 5 ??? a 拉桿 ①拉桿的結構形式：拉桿定距管結構，適用于換熱管外徑大于或等于 19mm的管束。 ②拉桿的直徑和數(shù)量 由 GB1511999 表 43 選取拉桿直徑 d=25mm，筒體內(nèi)徑為 325 時，拉桿數(shù)目n=4。 ③拉桿的布置 拉桿應盡量均勻的布置在管束的邊緣外側，這樣可減少輕流體沖擊帶來的振動，防止管束損壞。 b 定距管 定距管采用換熱器切向間距和折流板間距相同的管段套在拉桿上，一端固定徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 14 在管板上，另一端用螺母擰緊國定，用來固定折流板，防止移動。 尺寸：同換 熱器尺寸相同，材料選用 20。 折流板的結構設計主要根據(jù)工藝過程和要求來確定，其設置的主要目的是為了增加管間流速，提高傳熱效果。 折流板主要形式：弓形、圓盤 圓環(huán)形、圓缺形等，本設計采用圓缺形單缺邊折流板。 材料：為保持物料清潔，選用 Q235A板材制作折流板。 折流板尺寸： 折流板缺邊位置尺寸：切去部分的高度一般取 ? ? mmDh i ~ ???? 折流板的間距： ①最小板間距：取殼體內(nèi)徑的 51 或 50mm 中的較大值。本設計取 65mm 。 ②最大板間距：折流板最大間距應保持換熱管的無支承長度。用作折流時，其值應不大于殼體內(nèi)徑。本設計取 1850mm 。 折流板的厚度：折流板厚度與殼體直徑換熱管無支承長度有關。本設計取4mm 容器法蘭的設計 a 法蘭的形式：根據(jù)本設計使用的介質(zhì)、設計壓力、設計溫度、公稱直徑確定。法蘭的結構形式為對焊法蘭，法蘭的密封面形式為凹凸面，材料 選取 Q345R b 法蘭的選?。? 管法蘭： HG5001～ 502858 設備法蘭： JB1157～ 116482 拉管法蘭： HG5001～ 502858 管箱上的設備法蘭：本設計選取 JB115882 甲型平焊法蘭 臥式換熱器選用鞍式支座（ JB/T47121992） 按照殼體公稱直徑 DN=325 選 BI 型（重型）。如下表 33： 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 15 帶加強墊板的鞍座一對（其中 F 型和 S型各一個），支座高度 H=200mm，標記為： JB/T47121992 鞍座 BI500F JB/T47121992 鞍座 BI500S 表 34 重型 120176。（ DN 300450)包角鞍式支座 重型（ DN 300450)120176。包角鞍式支座其結構形式，見下圖，截自《過程備 型號 代號 適用公稱直徑 DN 結構特征 重型 BI 300450 12