【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：；②接管多余金屬面積： 接管計(jì)算厚度：； 接管多余金屬面積：；③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為6mm）：；④有效補(bǔ)強(qiáng)面積： ； 另需補(bǔ)強(qiáng)面積 擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)接管公稱(chēng)直徑DN150，參照J(rèn)B/T47362002補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)選取補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑，內(nèi)徑（選用E型坡口）。因?yàn)?，則補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為：；考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取殼體和管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度為6mm，即。 外頭蓋開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 外頭蓋上的排污口與排氣口接管材料也為20號(hào)鋼，選用規(guī)格為，主要是通過(guò)采用厚壁接管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 其開(kāi)孔直徑； 強(qiáng)度削弱系數(shù)； 接管有效厚度； 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積： ；①有效寬度：②有效高度：（a）外側(cè)有效高度為：；（b）內(nèi)側(cè)有效高度為： ； 有效補(bǔ)強(qiáng)面積①外頭蓋多余金屬面積： 外頭蓋有效厚度：則多余的金屬面積為：；②接管多余金屬面積： 接管計(jì)算厚度：； 接管多余金屬面積：；③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為4mm）：；④有效補(bǔ)強(qiáng)面積： 由此可知已經(jīng)達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng)的目的。 水壓試驗(yàn)設(shè)試驗(yàn)溫度為常溫，則有；則校核水壓試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜壓力： 換熱管 換熱管的規(guī)格為，材料選為20號(hào)鋼。 換熱管的排列方式換熱管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形錯(cuò)列三種排列方式。各種排列方式都有其各自的特點(diǎn)：①正三角形排列：排列緊湊，管外流體湍流程度高；②正方形排列：易清洗，但給熱效果較差；③正方形錯(cuò)列：可以提高給熱系數(shù)。在此，選擇正方形排列，主要是考慮這種排列便于進(jìn)行機(jī)械清洗。查GB1511999可知，換熱管的中心距S=32mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距為44mm；同時(shí)，由于換熱管管間需要進(jìn)行機(jī)械清洗，故相鄰兩管間的凈空距離（Sd）不宜小于6mm。 布管限定圓布管限定圓為管束最外層換熱管中心圓直徑，其由下式確定：查GB1511999可知，b=5，b1=3，bn=12，故b2= bn+=，則。 排管排管時(shí)須注意：拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，在靠近折流板缺邊位置處布置拉桿，其間距小于或等于700mm。拉桿中心至折流板缺邊的距離應(yīng)盡量控制在換熱管中心距的（～）范圍內(nèi)。多管程換熱器其各程管數(shù)應(yīng)盡量相等，其相對(duì)誤差應(yīng)控制在10%以?xún)?nèi)，最大不能超過(guò)20%。相對(duì)誤差計(jì)算：； 其中：——各程的平均管數(shù)；——各程中最小或最大的管數(shù)。 實(shí)際排管如下所示： 由上圖可知，經(jīng)過(guò)實(shí)際排管后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)管程的布管數(shù)目分別是38，56，56，38，而各管程的平均管數(shù)為47，因此可知各程管數(shù)的相對(duì)誤差是： 換熱管束的分程 在這里首先要先提到管箱。管箱作用是把從管道輸送來(lái)的流體均勻地分布到換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器，在多管程換熱器中管箱還起改變流體流向的作用。 由于所選擇的換熱器是4管程，故管箱選擇為多程隔板的安置形式。而對(duì)于換熱管束的分程，為了接管方便，采用平行分法較合適，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。 換熱管與管板的連接 換熱管與管板的連接方式有強(qiáng)度焊、強(qiáng)度脹以及脹焊并用。 強(qiáng)度脹接主要適用于設(shè)計(jì)壓力小≤；設(shè)計(jì)溫度≤300℃；操作中無(wú)劇烈振動(dòng)、無(wú)過(guò)大的溫度波動(dòng)及無(wú)明顯應(yīng)力腐蝕等場(chǎng)合。 除了有較大振動(dòng)及有縫隙腐蝕的場(chǎng)合，強(qiáng)度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何場(chǎng)合。 脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動(dòng)和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用復(fù)合管板等的場(chǎng)合。在此，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連接方式為強(qiáng)度焊。這是因?yàn)閺?qiáng)度焊加工簡(jiǎn)單、焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。 管板設(shè)計(jì) 管板是管殼式換熱器最重要的零部件之一，用來(lái)排布換熱管，將管程和殼程的流體分隔開(kāi)來(lái)，避免冷、熱流體混合，并同時(shí)受管程、殼程壓力和溫度的作用。由于流體只具有輕微的腐蝕性，故采用工程上常用的16MnR整體管板。 管板與殼體的連接由于浮頭式換熱器要求管束能夠方便地從殼體中抽出進(jìn)行清洗和維修，因而換熱器固定端的管板采用可拆式連接方式，即把管板利用墊片夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間。 管板計(jì)算 符號(hào)說(shuō)明： ——在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，對(duì)正方形排列，；——隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)；——換熱管中心距；——隔板槽兩側(cè)鄰管的中心距；——管板布管區(qū)面積，；對(duì)多管程正方形排列換熱器，；——管板布管區(qū)內(nèi)開(kāi)孔后的面積，；；——一根換熱管管壁金屬的橫截面積，；——固定端管板墊片壓緊力作用中心圓直徑，；根據(jù)所選的墊片的尺寸，且選擇其壓緊面型式為GB150表91的1a，可知密封面寬度；則，故；——管板布管區(qū)當(dāng)量直徑，；——換熱管外徑，；——設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管板材料的彈性模量，Mpa；——設(shè)計(jì)溫度時(shí)，換熱管材料的彈性模量，Mpa；——系數(shù)，按和查GB151圖24；——管束模數(shù)，Mpa；； ——管束無(wú)量綱剛度，Mpa；；——換熱管有效長(zhǎng)度（兩管板內(nèi)側(cè)間距），；——換熱管與管板脹接長(zhǎng)度或焊腳高度，；——換熱管根數(shù)；——無(wú)量綱壓力，；——當(dāng)量壓力組合；Mpa；——管板設(shè)計(jì)壓力，Mpa；——?dú)こ淘O(shè)計(jì)壓力，Mpa；——管程設(shè)計(jì)壓力，Mpa；——換熱管與管板連接拉脫力，Mpa；——許用拉脫力，查GB151，Mpa；——系數(shù)，；——管板計(jì)算厚度，；——換熱管管壁厚度，；——管板剛度削弱系數(shù)，一般可取值；——管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般?。弧禂?shù)，；——換熱管軸向應(yīng)力，Mpa；——換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力，Mpa；——設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管板材料的許用應(yīng)力，Mpa；；——設(shè)計(jì)溫度時(shí)，換熱管材料的許用應(yīng)力，Mpa；管板厚度計(jì)算過(guò)程如下：：； ； ； ； ； ； ； ；； 查GB150可知，； 則 ；式中L應(yīng)為換熱管的有效長(zhǎng)度，但由于管板厚度尚未計(jì)算出，暫估算管板厚度為50mm進(jìn)行試算，待管板厚度算出再用有效長(zhǎng)度核算。；當(dāng)中的的計(jì)算如下： ； ；查GB1511999可知，則，同時(shí)由于前面換熱管的材料選為20號(hào)鋼，故， ；由于此時(shí)不能保證與在任何時(shí)候都同時(shí)作用，則??；故，故；根據(jù)=，則管板計(jì)算厚度為： ；管板的名義厚度應(yīng)不小于下列三部分之和，即式中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(shí)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(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于管板厚度。；；故=，查圖可知，則，；== 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(jì)算：①殼程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力： ；；明顯地，；②管程設(shè)計(jì)壓力，殼程設(shè)計(jì)壓力： ；；明顯地，；③殼程設(shè)計(jì)壓力與管程設(shè)計(jì)壓力同時(shí)作用：；；明顯地。 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；式中，其中：——換熱管最小伸出長(zhǎng)度，查GB1511999可知 ； ——最小坡口深度，； 許用拉脫力；明顯地。 管板重量計(jì)算管板有固定管板以及活動(dòng)管板，兩者的重量計(jì)算分別如下所示： 固定管板重量計(jì)算 活動(dòng)管板重量計(jì)算： 折流板設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動(dòng)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(shí)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(jiàn)的折流板形式為弓形和圓盤(pán)—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(shí)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(dòng)，增大傳熱膜系數(shù)。為方便選材，可選折流板的材料選為16MnR，由前可知，弓形缺口高度為150mm，折流板間距為300mm，數(shù)量為19塊，查GB1511999可知折流板的最小厚度為5mm，故此時(shí)可選其厚度為6mm。同時(shí)查GB1511999可知折流板名義外直徑為。 折流板排列該臺(tái)換熱器折流板排列示意圖如下所示： 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(jìn)、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l應(yīng)按下式計(jì)算： ；其中：——?dú)こ探庸芪恢玫淖钚〕叽纾琺m； ——管板的名義厚度，mm； ——為防沖板長(zhǎng)度，若無(wú)防沖板時(shí)，應(yīng)為接管的內(nèi)徑，mm； 折流板重量計(jì)算 符號(hào)說(shuō)明如下：——折流板質(zhì)量，kg；——折流板外圓直徑，；——折流板切去部分的弓形面積，，——系數(shù)，由查表求??；——折流板切去部分的弓形高度，mm；——管孔直徑，mm；——拉桿孔直徑，mm；——管孔數(shù)量；——拉桿孔數(shù)量；——折流板厚度，mm。計(jì)算過(guò)程如下：，查得； 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：（1） 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，（按GB1511999表45規(guī)定）；（2） 拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑小于或等于14mm的管束，；（3） 當(dāng)管板比較薄時(shí)，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。 由于此時(shí)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)量及布置其具體尺寸如下所示：表33 拉桿的參數(shù)拉桿的直徑d拉桿螺紋公稱(chēng)直徑dn ＬaＬbb拉桿的數(shù)量161620≥6024其中拉桿的長(zhǎng)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(duì)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(dāng)數(shù)量的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于3個(gè)支承點(diǎn)。對(duì)于本臺(tái)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(zhǎng)度同實(shí)際需要確定。本臺(tái)換熱器定距管的布置可以參照部件圖。 防沖板 由于殼程流體的，管程換熱管流體的流速，因此在本臺(tái)換熱器的殼程與管程都不需要設(shè)置防沖板。 保溫層 根據(jù)設(shè)計(jì)溫度選保溫層材料為脲甲醛泡沫塑料，其物性參數(shù)如下：表34 保溫層物性參數(shù)密度（kg／m3）導(dǎo)熱系數(shù)（kcal／mh℃）吸水率抗壓強(qiáng)度（kg／m３）適用溫度（℃）13～20～12%～190～+500 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(jìn)行計(jì)算，在此不作討論。 墊片則包括了管箱墊片和外頭蓋墊片。、管箱法蘭與管箱墊片 （1） 查JB47002000壓力容器法蘭可選固定端的殼體法蘭和管箱法蘭為長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，凹凸密封面，材料為鍛件20MnMoⅡ，其具體尺寸如下：（單位為mm）表35 DN600長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭尺寸DN法蘭螺柱對(duì)接筒體最小厚度DD1D2D3D4　Hhaa1　　Rd規(guī)格數(shù)量6007607156766666634211035211816261227M242410（2）此時(shí)查JB47002000壓力容器法蘭，根據(jù)設(shè)計(jì)溫度可選擇墊片型式為金屬包墊片，材料為0Cr18Ni9，其尺寸為： 表36 管箱墊片尺寸PN(Mpa)DN(mm)外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)墊片厚度反包厚度Ｌ6006656253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JB47002000壓力容器法蘭可知其具體尺寸如下所示：（單位為mm）。表37 外頭蓋法蘭尺寸DN法蘭螺柱對(duì)接筒體最小厚度DD1D2D3D4　Hhaa1　　Rd規(guī)格數(shù)量7008608157767667635012035211816261227M242810（2）外頭蓋側(cè)法蘭選用凸密封面，材料為鍛件20MnMoⅡ，查JB/4721