【文章內(nèi)容簡介】 算管板厚度為 40mm 進行試算，待管板厚度算出再用有效長度核算。 0 2 2 ( )nLL ?? ? ? ? 管 端 伸 出 長 度 518 30 .8 0. 02 20. 4 2. 11 10tK ???? ； 13 ? 當中的 ??cr? 的計算如下： 52 2 2 . 0 1 03 . 1 4 1 2 6 . 8 8245tr tsEC ? ? ??? ? ? ? 2 2 2 20 . 2 5 ( 2 ) 0 . 2 5 2 5 ( 2 5 2 2 . 5 ) 8 . 0ti d d ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 查 GB1511999 可知 2 600cr bll??，則 6 0 0 8 7 5cr rl i C? ? ?，同時由于前面換熱管的材料選為 Q345 鋼，故 ? ? 130tt MPa? ?， ? ?? ?2 4 5 7 5( 1 ) ( 1 )2 2 2 2 1 2 6 . 8 88 2 . 2 8 6ts c rcr rtliCM p a M P a???? ? ? ? ? ?? ? ? 由于此時不能保證 sp 與 tp 在任何時候都同時作用，則取 Mpa? ；故淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 34 頁 130aP ???? ，故 12 ? ；根據(jù) 11 23 aKP = 和 1 ? ? 查 GB151圖可知 , ??，則管板計算厚度為： 0 .5 5 3 8 4 .5 9 0 .0 1 3 2 4 .1 1taCD P m m? ? ? ? ? ? ； 管板的名義厚度應(yīng)不小于下列三部分之和，即 ? ?? ?? ?m i n 1 2( , ) ( , ) ( , )( 2 4 . 1 1 , 2 5 ) ( 2 , 0 ) ( 2 , 4 )n s tM A X M A X C h M A X C hM A X M A X M A X? ? ?? ? ?? ? ?圓 整圓 整= 2 5 + 2 + 4 圓 整 =32mm 式中 Cs和 Ct分別是指殼程、管程的腐蝕裕量；而 h1是指殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)槽深，為 0； h2 是指管程隔板槽深，為 4mm。 此時應(yīng)根據(jù)得到的管板名義厚度，重復(fù)以上步驟，使得管子有效長度對應(yīng)于管板厚度。 0 2 2 ( .5 m m )6 0 0 0 2 3 2 2 1 .5 5 9 3 3nLL mm?? ? ? ?? ? ? ? ? ?管 端 伸 出 長 度 . 由 G B 1 5 1 1 9 9 9 查 的 取 1 52 . 0 1 0 2 0 8 4 1 . . 7 5 1 8 2 6 . 85 9 3 3 3 8 4 . 5 9tK M P a????? 1 10tK ???? 故 11 23 aKP =，查圖可知 ? ， ? ，則 0 .5 7 3 8 4 .5 9 0 .0 1 3 2 4 .9 9taCD P m m? ? ? ? ? ? ， ? ?2 5 2 4 3 2n mm? ? ? ? ?圓 整。 換熱管的軸向應(yīng)力 換熱管的軸向應(yīng)力在一般情況下，應(yīng)按下列三種工況分別計算： ①殼程設(shè)計壓力 MPa? ，管程設(shè)計壓力 0tp? ： (1 ) 1 . 3c s t sp p p p M P a?? ? ? ? ? 1 ()1 116 107 .26 4( 5 ) 58 582 13. 514tt c s t welAp p p GAM P a??? ? ?? ? ? ????????? 明顯地， ? ?t cr??? ； ②管程設(shè)計壓力 Mpa? ，殼程設(shè)計壓力 0sp? ： ( 1 ) 0 1 . 3 ( 1 0 . 3 5 8 ) 1 . 7 6 2 5c s tp p p M P a?? ? ? ? ? ? ? ? ? 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 34 頁 1 ()1 ( ) tt c s t w elAp p p GAM Pa????? ? ?????? ? ? ? ???； 明顯地， ? ? 130tt t MPa???? ③殼程設(shè)計壓力 sp 與管程設(shè)計壓力 tp 同時作用： ( 1 ) 1 . 3 1 . 3 ( 1 0 . 3 5 8 ) 0 . 4 6 5 4c s tp p p M P a?? ? ? ? ? ? ? ? ? 1()1 ( )tt c s t w elAp p p GAM Pa????? ? ?????? ? ??? 明顯地， ? ?t cr??? 。 由以上三種情況可知，換熱管的軸向應(yīng)力符合要求 換熱管與管板連接拉脫力 27 25 aq M P adl?? ?? ? ??? 式中， 13 1 .5 2 3 .5l l l m m? ? ? ? ? 其中： 1l —— 換熱管最小伸出長度，查 GB1511999 可知 1 mm? 3l —— 最小坡口深度， 3 2l mm? 許用拉脫力 ? ? ? ?0 .5 0 .5 1 3 0 6 5ttq M p a?? ? ? ? 明顯地， ??qq? 。 管板重量計算 管板有固定管板以及活動管板，兩者的重量計算分別如下所示： 固定管板重量計算 ? ?2 2 91 5 6 2 5 3 2 5 5 4 3 2 3 2 7 8 5 0 1 045 9 .3 6Qkg? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? 活動管板重量計算 ： ? ?2 2 92 4 6 5 3 2 4 9 4 3 2 3 2 7 8 5 0 1 044 9 . 7 0Qkg? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? 折流板 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 34 頁 設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動程度，并使管程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時減少結(jié)構(gòu)，而且在臥式換熱器中還起支撐管束的作用。常見的折流板形式為弓形和圓盤 — 圓環(huán)形兩種，其中弓形折流板有單弓形，雙弓形和三弓形三種，但是工程上使用較多的是單弓形折流板。 在浮頭式換熱器中，其浮頭端宜設(shè)置加厚環(huán)板的支持板。 折流板的型式和尺寸 此時選用兩端選用環(huán)形折流板， 中間選用單弓形折流板，上下方向排列，這樣可造成液體的劇烈擾動，增大傳熱膜系數(shù)。 為方便選材，可選折流板的材料選為 Q345R，查 GB151 可知，弓形缺口高度為 150mm，折流板間距為 150mm，數(shù)量為 33塊，查 GB1511999 可知折流板的最小厚度為 5mm，故此時可選其厚度為 6mm。同時查 GB1511999 可知折流板名義外直徑為 4 .5 5 0 0 4 .5 4 9 5 .5D N m m? ? ? ?。 折流板排列 該臺換熱器折流板排列示意圖如下所示： 圖 22折流板排列示意圖 折流板的布置 一般應(yīng)使管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進、出口管，其余折流板按等距離布置?？拷馨宓恼哿靼迮c管板間的距離： 440l mm? ；兩相鄰折流板的間距取 150mm。 折流板重量計算 符號說明如下： Q —— 折流板質(zhì)量， kg； aD —— 折流板外圓直徑，； fA —— 折流板切去部分的弓形面積， 2faA DC?， 2mm ， C —— 系數(shù)，由 /aahD查表求??； ah —— 折流板切去部分的弓形高度， mm； 1d —— 管孔直徑， mm； 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 34 頁 2d —— 拉桿孔直徑， mm； 1n —— 管孔數(shù)量； 2n —— 拉桿孔數(shù)量； ? —— 折流板厚度， mm。 計算過程如下： 150/ 0 .3 0 24 9 6 .5aahD ??，查得 ? 2 2 24 9 6 . 5 0 . 2 0 0 0 0 4 9 3 0 2 . 4 5faA D C m m? ? ? ? 2 2 21 1 2 22 2 2( ) ( )4 4 4 ( ) ( 25 118 16 4)4 4 46 7850afQ gD A gd gn gd gnkg? ? ?????? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ???? 拉桿與定距管 拉桿的結(jié)構(gòu)形式 常用拉桿的形式有兩種： 拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管 外徑大于或等于 19mm 的管束， 2 alL? （ aL 按GB1511999 表 45規(guī)定）； 拉桿與折流板點焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑小于或等于 14mm 的管束， 1ld? ； 當管板比較薄時，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。 由于此時換熱管的外徑為 25mm，因此選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。 拉桿的直徑、數(shù)量及布置 拉桿的形式見圖 23 圖 23拉桿詳圖 其具體尺寸如表 24 所示 表 24 拉桿的參數(shù) 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 34 頁 拉桿的直徑 d 拉桿螺紋公稱直徑 dn Ｌ a Ｌ b b 拉桿的數(shù)量 16 16 20 ≥ 60 2 4 其中拉桿的長度 L 按需要確定。 拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。若對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當數(shù)量的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于 3個支承點。 對于本臺換熱器拉桿的布置可參照零件圖。 定距管 定距管的規(guī)格同換熱管，其長度同實際需要確定。本臺換熱器定距管的布置可以參照部件圖。 防沖板 當管程采用軸向人口接管或換熱器管內(nèi)流體速度超過 3m/s 時，應(yīng)設(shè)置 防沖板，以減小流體的不均勻分布和換熱管端的沖蝕。由于以知條件中沒給出流速，為安全起見，設(shè)置防沖板，材料為 Q235A，查 GB151 可知，防沖板厚度碳鋼最小為 ，則在本設(shè)計中取 6mm. 保溫層 根據(jù)設(shè)計溫度選保溫層材料為巖棉。保溫層厚度為 60mm。 法蘭與墊片 換熱器中的法蘭包括管箱法蘭、殼體法蘭、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭、浮頭蓋法蘭以及接管法蘭，另浮頭蓋法蘭將在下節(jié)進行計算，在此不作討論。 墊片則包括了管箱墊片和外頭蓋墊片。 固定端的殼體法蘭、管箱法蘭與管箱墊片 （ 1） 查 JB470392 壓力容器法蘭可選固定端的殼體法蘭和管箱法蘭為長頸對焊法蘭，凹面密封面，材料為鍛件 16MnⅡ，其具體尺寸見相關(guān)標準。 （ 2）此時查 JB470692 壓力容器法蘭，根據(jù)設(shè)計溫度可選擇墊片型式為纏繞式墊片，材料為 0Cr19Ni9，其標志為： 外頭蓋側(cè)法蘭、外頭蓋法蘭與外頭蓋墊片、浮頭墊片 （ 1）外頭蓋法蘭的型式與尺寸、材料均同上殼體法蘭，凹密封面，查JB47002020 壓力容器法蘭可知其具體尺寸如下所示：（單位為 mm）。 表 25 外頭蓋法蘭尺寸 DN 法蘭 螺柱 對接筒體最小厚度 D D1 D2 D3 D4 ? H h a a1 1? 2? R d 規(guī)格 數(shù)量 600 740 700 665 655 652 44 100 25 17 14 12 22 12 23 M20 28 10 （ 2）外頭蓋側(cè)法蘭選用凸密封面，材料為鍛件 16MnⅡ如圖 24所示， 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 共 34 頁 δδ 1 圖 24 法蘭詳圖 查 JB/472192 可知其具體尺寸如下表： 表 26 外頭蓋側(cè)法蘭尺寸 DN 法蘭 螺柱 對接筒體最小厚度 D D1 D2 D3 D4 ? H h a1 1? 2? R d 規(guī)格 數(shù)量 500 740 700 665 655 652 42 100 36 14 12 24 12 23 M20 28 8 （ 3）查 JB/T471992 選外頭蓋墊片的型式為纏繞式墊片，其外徑 D為 664mm，內(nèi)徑 d為 622mm 且查 JB/T471992 也選浮頭墊片的型式為纏繞式墊片，則其外徑D為 492mm，內(nèi)徑 d 為 472mm，兩者材料均為 0Cr19Ni9。 接管法蘭型式與尺寸 根據(jù)接管的公稱直徑，公稱壓力可查 HG20592～ 20635－ 97 鋼制管法蘭、墊片、緊固件，選擇帶頸對焊鋼制管法蘭，選用凹凸密封面，如圖 25所示 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）