【導讀】到指定的溫度以滿足工藝的要求。換熱器是化工、石油、動力、食品以及其他許。定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。換熱管可為光管或低。其結構簡單，制造成本低，能得到較小的殼體內(nèi)徑，管程可分成多樣，殼。程也可用縱向隔板分成多程，規(guī)格范圍廣，故在工程中廣泛應用。換熱器設計手冊等標準進行設計和計算。綜合考慮各種因素，結構設計合理、經(jīng)。選擇恰當，滿足強度、剛度、穩(wěn)定性和水壓試驗等校核要求。本設計按照任務書的要求，對給定的介質和處理量分析，對換熱器進行選型，積，最后jinx那個壓力降和壁溫的計算。設計的后半部分對各個結構逐一進行分。管板厚度計算、開孔補強等。最終完成整個設備的設計。

　　

【正文】 可以作為補強的金屬面積為： mm 31 . 0 49 . 0 85 . 0 130 2 141 49 . 0 ] [ 2 0 ? ? ? ? ? ? ? ? c t c t p D p S ? ? mm 171 1 2 168 2 i ? ? ? ? ? ? C D D 7 . 38 6 171 ? ? ? ? n DS h ? ? 2 mm 1229 . 171 ? ? ? ? DS A mm 30 ?A ?????????? mm 2321 mm2 3 4 21 2 5 0 93 9 8 ??????? AAAA ? 比較A與e， AA ?? ,所以無需另外補強 。 殼體排氣接管設計 排氣、排液管是為了提高傳熱效率，排除或者回收工作的殘留液體或者氣體，凡是不能借助其他接管進行排氣、排液體的換熱器都應該在殼程和管程的最高點和最低點設置排氣、排液接管。對于臥式換熱器的殼 程排氣、排液接口多采用如下圖結構： 設計管程接管內(nèi)徑為 ，用 的接管?？紤]使用 20 號熱軋?zhí)妓劁摴堋?選用 20 號鋼的無縫鋼管， 殼程接管伸出長度 mml 150? 。接管法蘭按SH/T34062020 選擇標準件法蘭 DN25PN20WNSch8020。接管位置見裝配圖 H1。 冷卻水出口接管 根據(jù)《 SH/T34052020》選取，取 管程接管： ?? 接管高度，按設計 壓力查《化工單元過程及設備課程設計》表 412 得： 冷卻水接管伸出長度 mml 200? 。接管法蘭按 SH/T34062020 選擇標準件法蘭 1 . . 398 ) )( ( mm2 ? ? ? ? S S D B A e 1 2 2 170 171 ) 09 . 3 . ( 7 . 30 2 ) ( 2 ? ? ? ? ? ? ? ? r t f S Se h A 31 DN150PN68WNSch16020。 。 開孔補強采用等面積補強法，接管材料選用 20 號鋼的無縫鋼管， ，， MPaMPaMPa tsb 130][245390 ??? ??? mmCMpaP 1, 2c ??? ?。 確定殼體和接管的計算厚度及開孔直徑 殼體計算厚度 S= 殼體接管直徑 D0= 接管計算厚度為 接管有效厚度為 = 開孔直徑為： 確定開孔有效補強面積及外側有效補強高度 h 接管有效補強寬度為 B=2D=2x171=342mm 接管外側有效補強高度 計算需要補強的金屬面積和可以作為補強的金屬面積 mm 31 . 0 49 . 0 85 . 0 130 2 141 49 . 0 ] [ 2 0 ? ? ? ? ? ? ? ? c t c t p D p S ? ? mm 171 1 2 168 2 i ? ? ? ? ? ? C D D 7 . 38 6 171 ? ? ? ? n DS h mm 32 需要補強的金屬面積 為： 可以作為補強的金屬面積為： ?A ?????????? mm 2321 mm2 3 4 21 2 5 0 93 9 8 ??????? AAAA ? 比較A與e， AA ?? ,所以無需另外補強 。 墊片的選取 設備的墊片標準主要有： JB 4704 非金屬軟墊片 JB 4705 纏繞墊片 JB 4706 金屬包墊片 一般情況下，非金屬軟墊片的適用范圍是甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭。法蘭的密封面是光滑的密封面或者是凹凸形式的密封。纏繞墊片的使用范圍是乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭，法蘭的密封面應該為光滑、凹凸密封面以及榫槽密封面。金屬包墊片的使用范圍是乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭。法蘭的密封面 應該為光滑密封面、凹凸密封面和榫槽密封面。 換熱器中經(jīng)常使用的墊片結構圖如下，對不同管程數(shù)的換熱器，墊片的結合組合形式也不同，在使用過程中應該合理地選取。墊片的尺寸包括外徑 D、內(nèi)徑 d，實際使用的時候應該按照相應的墊片標準來選擇。也可以按照所選用的法蘭密封面的形式和尺寸來選擇。在工程中，墊片的使用往往要綜合考慮很多因素，比如介質的性質，壓力和溫度以及需要密封的程? ? 2 mm 1229 . 171 ? ? ? ? DS A 1 . . 398 ) )( ( mm2 ? ? ? ? S S D B A e 1 2 2 170 171 ) 09 . 3 . ( 7 . 30 2 ) ( 2 ? ? ? ? ? ? ? ? r t f S Se h A 33 度等等，而對于墊片本身需要考慮的是墊片的性能，壓緊面的結構形式，螺栓力度的大小和拆裝后的使用次數(shù)。對于高溫高壓下的情況一般都使用金屬墊片，中溫中壓 的情況可以采用金屬和非金屬結構的組合，而中、低壓的時候多采用非金屬墊片，在高真空或者深冷的溫度下應該使用金屬墊片。 管箱墊片： 根據(jù)管程操作條件（冷卻水操作壓力： ，溫度 42℃ ）選非金屬軟墊片，因為是兩管程，結構尺寸如上圖（ b）。按照 GB/： D=644mm， d=604mm. 支座的設計 （ 1）立式支座 對于公稱直徑 DN 小于 800mm 的立式換熱器，應該至少使用兩個鞍座。 對于公稱直徑 DN 大于 900mm 的立式換熱器，應該采用四個鞍座。 鞍座 在換熱器上的具體位置，應該根據(jù)工藝的安裝要求來確定。 立式鞍座的尺寸和要求，應該依照 JB/T 4725 B 型、 BN 型懸掛式鞍座的規(guī)定來設計。 34 （ 1） 臥式支座 對于臥式換熱器，通常采用的是固定 F 型和滑動 S 型鞍座各一個，一般來說，靠近管箱的一側采用固定支座。 臥式鞍座的尺寸，應該按照 JB/T 4712 鞍座的 A型和 B 型帶墊板，高度為 200mm的尺寸來選取。它的承載能力一般不用進行驗算。如果另外設計的鞍座或者在特殊環(huán)境下使用的鞍座要對它的標準進行核算的畫，可以按照有關的規(guī)定進行載荷分析，筒體應力計算等方式來進行 核算。 《化工單元過程及設備課程設計》指出，臥式換熱器，采用固定 F 型和滑動 S型鞍式支座各一個，一般靠近管箱側為固定鞍座。 按照 JB/T 4712 選擇輕型（ B型）鞍座選取，其結構和具體參數(shù)如下： DN 允許載荷 Q（ kn） 鞍座高度h L1 B1 ? 1 ? 2 L3 B2 B3 ? 3 B4 ? 4 e 螺栓間距l(xiāng)2 鞍座質量kg 35 700 165 200 550 150 10 8 300 120 180 8 240 6 56 400 25 鞍座的位置確定： 根據(jù)文獻標準，鞍座兩支鞍座應設置在換熱器管束長度范圍內(nèi)的適當位置，一般為： LLB ）（ ~? 而 Lc必須滿足殼程接管焊縫與支座焊縫劍之距離要求： CbBLL a ???? 2/1c mmL 5 9 0502 6 01 0 21 7 4c ????? 取總長為 mmL 5 1 6 0705 9 04 5 0 0 ???? mmL B 3 1 0 1 6 0 ??? 36 總 結 在本設計過程中，嚴格按照 GB1501998《鋼制壓力容器》和 GB1511999《管殼式換熱器》以及換熱器設計手冊等標準進行設計和計算。最終設計的透平油吸收器具體尺寸如下：殼體采用 Q245R，筒體直徑為 700mm，管箱直徑為 700mm，長6262mm，選用 ?? 的換熱管， 換熱管采用正三角形排列，經(jīng)過強度校核和水壓試驗等計算和測試，該換熱器能滿足工藝流程要求。 作為大學四 年的最后一道大作業(yè) — 畢業(yè)設計，使我在各個方面都有了很大的提高，收獲很大。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：通過在設計中經(jīng)常查資料提高了我們檢索和查閱資料的能力；進一步扎實了所學的理論知識，對所學基礎知識和專業(yè)知識進行了一次綜合應用和系統(tǒng)復習；思維方式和設計思想更加全面化和系統(tǒng)化。養(yǎng)成了勤學好問的習慣，敢于面對困難，能夠獨立的查找和解決問題，也提高了自己的創(chuàng)新能力。將理論知識和生產(chǎn)實際相結合，為以后的工作和學習打下了很好的基礎。 由于我們水平有限，在設計過程中指導老師以及學院的各位老師給了我們很多耐心的講解和許多幫 助，并給我們提供了很多有用的資料，使我們的設計能順利完成，在此感謝各位老師的幫助。 37 參考文獻 [1]秦叔經(jīng)，葉文邦 .化工設備設計全書 .換熱器設計 .北京：化學工業(yè)出版社， ~200 [2]錢頌文 . 換熱器設計手冊 . 北京：化學工業(yè)出版社， ~190 [3]余建祖 . 換熱器原理與設計 . 北京：北京航空航天大學出版社， ~90 [4]錢頌文 . 管式換熱器強化傳熱技術 . 北京：化學工業(yè)出版社工業(yè)裝備與信息工程出版中心， ~89 [5] 劉巍等著 .冷換設備工藝計算手 冊 .北京：中國石化出版社， ~165 [6] 匡國柱等著 .化工單元過程及設備課程設計 .北京：化學工業(yè)出版社， ~246 [7]潘永亮著 .化工設備機械基礎，北京：科學出版社， ~68 [8]楊啟明 , 饒霽陽 著 .石油化工過程設備設計，北京：石油工業(yè)出版社， ~89 38 固定管板換熱器設計計 算 設 計 計 算 條 件 殼 程 管 程 設計壓力 ps MPa 設計壓力 pt MPa 設計溫度 ts 74 ?C 設計溫度 t 62 ?C 殼程圓筒內(nèi)徑 Di 600 mm 管箱圓筒內(nèi)徑 Di 600 mm 材料名稱 20 材料名稱 20 簡 圖 計 算 內(nèi) 容 殼程圓筒校核計算 前端管箱圓筒校核計算 前端管箱封頭 (平蓋 )校核計算 后端管箱圓筒設計計算 后端管箱封頭 (平蓋 )設計計算 管箱法蘭校核計算 管板設計計算 39 前端管箱筒體計算 計算所依據(jù)的標準 GB 計算條件 筒體簡圖 計算壓力 Pc MPa 設計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 材料 20 ( 鍛材 ) 試驗溫度許用應力 ??? MPa 設計溫度許用應力 ???t MPa 試驗溫度下屈服點 ?s MPa 鋼板負偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計算 計算厚度 ? = PDPc it c2[ ]? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 名義厚度 ?n = mm 重量 Kg 壓力試驗時應力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 PT = [][]??t = (或由用戶輸入 ) MPa 壓力試驗允許通過 的應力水平 ???T ???T? ?s = MPa 試驗壓力下 圓筒的應力 ?T = p DT i ee.( ).??? ?2 = MPa 校核條件 ?T? ???T 校核結果 合格 壓力及應力計算 最大允許工作壓力 [Pw]= 2? ? ??e ti e[ ]( )D?= MPa 設計溫度下計算應力 ?t = P Dc i ee( )???2 = MPa ???t? MPa 校核條件 ???t? ≥ ?t 結論 筒體名義厚度大于或等于 GB151 中規(guī)定的最小厚度 ,合格 40 前端管箱封頭計算 計算所依據(jù)的標準 GB 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力 Pc MPa 設計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 曲