【導(dǎo)讀】本文主要是根據(jù)給定的參數(shù)和工藝要求來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的管殼式換熱器。管換熱器，確定換熱器參數(shù)。然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，進(jìn)行四種工況。校核，其結(jié)果都滿(mǎn)足要求。最后進(jìn)行接管補(bǔ)強(qiáng)，水壓試驗(yàn)，結(jié)果都滿(mǎn)足要求。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取接管、法蘭、鞍式支座、墊片等。制設(shè)備總圖及零部件圖。其中包括換熱器總圖，管束圖，折流板零件圖，管

　　

【正文】 材料 35 rMoAC ? ? 2m1 tb= =3866 mmPFFA ?????? 2am2b= =4004 mmWA ????? 許用應(yīng)力 bt =228PMa????? m 嗎AA? 或 m2A （取兩者較大值）為 4004mm2 tb =206PMa????? f =178PMa????? f =178PMa????? 1=39C? ? ? ?mb b0 . 5 = 1 6 8 9 3 6 6W A A N????? ?? 操作情況下法蘭受力 力臂 力矩 601663DCF D PN?? ? ?b fi1 =36 .5 mm2DL D D?? 72 . 1 9 6 1 0 m mD D DM F L N? ? ? ? ? 172478GPF F N?? ? ?b fi1 =2 9. 5mm2GL D D?? 10 mmG G GM F L N? ? ? ? 22628TDF F F N? ? ? ? ?1 =33mm2T D GL L L?? 10 mmT T TM F L N? ? ? ? r1cot =16645DF F N?? fr 1 l=1mm2 2 c o sL ? ? ?? ? ? 6r r r 10M F L N M? ? ? ? 第 3 章 浮頭式換熱器的強(qiáng)度計(jì)算 25 操作情況下法蘭總力矩： r =4274194 mmP D G TW W W W W N? ? ? ? ? 預(yù)緊螺栓時(shí)法蘭受力 力臂 力矩 16896366GF W N?? ? ?b1 29 .5 mm2GGL D D? ? ? 7a = 10 mmGGM F L N? ? ? ? ?2c fi 204 6 . 5 8 5 m m8 i fiP t f fifP D R DJ DD? ????? ??? 操作狀態(tài)： 2f 0 f ia tf 0 f ifif5 2 0 m mPM D DJ DDD? ?????????? ???? 預(yù)緊狀態(tài)： 2a f 0 f iaf 0 f ifif6 0 6 7 m mM D DJ DDD? ?????????? ???? 法蘭厚度 操作狀態(tài)： 22fp =L+ =32mmPJL? ? 預(yù)緊狀態(tài)： 2fa= =? 法蘭厚度 f? 取 fp? 與 fa? 之大者，且不小于球冠形封頭名義厚度 n? 的兩倍。 (4)綜合內(nèi)壓及外壓的計(jì)算結(jié)果取大值，確定 f? 。 根據(jù)內(nèi)外壓工況計(jì)算結(jié)果，故取 f =78mm? 此時(shí)考慮雙面腐蝕，有 mm860 . 32281 ???????fn? 查 151GB 選 B 型鉤圈， 161 ???? ? 為鉤圈設(shè)計(jì)厚度， mm ； 1? 為浮動(dòng)管板厚度， mm ； 則 mm721656161 ????? ?? 分程隔板 由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。查 151GB 可知：分程隔板槽槽深 mm4? ，取為 mm5 ,槽寬為 mm12 ，取分程隔板的最小厚度為mm12 。 其他結(jié)構(gòu)的選擇 支座選擇 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 鞍式支座如圖 29所示。鞍式支座在換熱器上的布置，因 3000mmL? ，取 ( ~ )BLL? 。 采用雙支座時(shí)，一個(gè)鞍座為固定支座，地腳螺栓為圓孔；另一個(gè)鞍座為活動(dòng)支座，地腳螺栓為長(zhǎng)圓孔，配合兩個(gè)螺母，第一個(gè)螺母擰緊后，倒退一圈，然后再用第二個(gè)螺母鎖緊。這樣，可以使設(shè)備在溫度變化是自由伸縮。如圖示： δ 4Ⅰ型Ⅱ型 圖 31 鞍式支座 JB/,鞍座 BI 600S 材料 Q345R 置于對(duì)稱(chēng)分布的鞍座上臥式容器所受的外力包括載荷和支座反力。容 器受重力作用時(shí)，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡(jiǎn)支梁 支座的安放位置也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般支座與殼體端面的距離 A，L 為殼體的長(zhǎng)度。 查 JB/ 標(biāo)準(zhǔn)，在 DN500mm~900mm、 120o包角重型帶墊板或不帶墊板鞍式支座結(jié)構(gòu)。 法蘭選擇 殼體的接管法蘭的選擇 壓力容器法蘭是壓力容器的常用部件，是連接壓力容器部件的基本元件。法蘭應(yīng)該是個(gè)組件，包括法蘭墊片和連接螺栓或螺柱以及螺母。其作用是使不同的受壓元件組合在一起，同時(shí)保證連接部 位不產(chǎn)生泄露。 第 3 章 浮頭式換熱器的強(qiáng)度計(jì)算 27 本次設(shè)計(jì)的換熱器公稱(chēng)直徑為 800mm，設(shè)計(jì)壓力為 ,參考設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)選擇對(duì)焊法蘭。 殼體法蘭 我國(guó)壓力容器行業(yè)，壓力容器法蘭分類(lèi)主要按結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行劃分。本設(shè)計(jì)采用對(duì)焊法蘭。 殼體接管采用平頸對(duì)焊法蘭，由于管箱、殼體、浮頭箱直徑都不一樣，因此在選用法蘭時(shí)，不能只按標(biāo)準(zhǔn)選取。如圖 6 為殼體與浮頭箱的對(duì)接法蘭， DN=800mm 的是按標(biāo)準(zhǔn)選取的。 管箱接管法蘭選擇 管箱接管采用平頸對(duì)焊法蘭，如圖示： 圖 42 接管法蘭 設(shè)計(jì)尺 寸按化工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 常用的拉桿結(jié)構(gòu)有兩種，拉桿定距管結(jié)構(gòu)和拉桿折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。這里選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于或者等于 19mm 的管束。如圖所示： 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 43拉桿定距管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 拉桿的直徑和數(shù)量 拉桿的直徑和數(shù)量可以按 GB151《管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)》 表 43 和表 44 選用 因?yàn)閾Q熱管的外徑為 d=19mm 由表得拉桿直徑選擇為 nd =12mm 進(jìn)一步選擇拉桿的數(shù)目 8 Lb=60mm La=15mm d=12mm 在保證大于或者等于所給定的拉桿中截面積的前提下，拉桿的直徑和數(shù)量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于 10mm，數(shù)量不得小于 4 根。 拉桿的長(zhǎng)度按需要確定。 拉桿的布置 拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。對(duì)于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或者靠近折流板的缺口處應(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)支撐點(diǎn)。 防沖與導(dǎo)流 管程設(shè)置防沖板的條件 當(dāng)管程采用軸向入口接管或換熱管內(nèi)流體流速超過(guò) 3m/s 時(shí)，應(yīng)設(shè)置防沖板，以減少流體不均勻分布和對(duì)換 熱管端的沖蝕。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)管內(nèi)水流速為 ，所以不需要設(shè)計(jì)防沖擋板。 第 4 章 管殼式換熱器檢修、安裝、使用和維修 29 第四章 管殼式換熱器檢修、安裝、使用和維修 概述 設(shè)計(jì)確定后，制造質(zhì)量是換熱器最終建造質(zhì)量的重要組成部分。因此，換熱器制造單位必須按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（ 1999 版）的規(guī)定具備健全的質(zhì)量保證體系，并持有國(guó)家主管部門(mén)頒發(fā)的批準(zhǔn)書(shū)和許可證。在全國(guó)制造過(guò)程中接受安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)（或其授權(quán)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)）的全面監(jiān)督。如果建造主要制造監(jiān)理時(shí)（監(jiān)理內(nèi)容在合同中商定）制造單位還應(yīng)配合業(yè)主做好監(jiān)理。 制造完成后，制造單位必須向業(yè)主 提供完整的制造出廠(chǎng)資料，資料應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并附有安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢驗(yàn)報(bào)告。還應(yīng)向業(yè)主提供監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)打好鋼印的產(chǎn)品銘牌。 檢測(cè) 接接頭先經(jīng)形狀尺寸及外觀檢查合格后，再進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，所有 A、 B類(lèi)焊縫應(yīng)進(jìn)行 20%的射線(xiàn)或局部超聲檢測(cè)，檢測(cè)長(zhǎng)度不小于 250mm?？v焊縫和環(huán)焊縫相交叉部位必須進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)焊縫交叉部位及開(kāi)孔區(qū)將被其它元件覆蓋的焊縫部位必須全部檢測(cè)；對(duì)經(jīng)過(guò)局部超聲或射線(xiàn)檢測(cè)的焊接接 頭，如果在檢測(cè)部位發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行不少于該焊縫接頭長(zhǎng)度10%的補(bǔ)充局部檢測(cè)，且不少于 250mm，如仍不合格，則應(yīng)對(duì)該焊接接頭全部檢測(cè)，另外，對(duì)于公稱(chēng)直徑大于或等于 250mm的接管對(duì)接接頭的無(wú)損檢測(cè)比例及合格級(jí)別應(yīng)與殼體主體焊縫焊縫要求相同；對(duì)于公稱(chēng)直徑小于250mm，其壁厚小于 28mm時(shí)僅做表面無(wú)損檢測(cè)，合格級(jí)別為 Ⅰ 級(jí)。 安裝、使用、維修 安裝換熱器得基礎(chǔ)必須足以使換熱器不發(fā)生下沉，安裝時(shí)采用混泥土基礎(chǔ)，換熱器通過(guò)鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固的連接起來(lái)。在裝燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 換熱器之前應(yīng)嚴(yán)格地進(jìn)行基礎(chǔ)質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收工作，主要項(xiàng)目如下：基礎(chǔ)表面狀況；基礎(chǔ)標(biāo)高、表面位置、形狀和主要尺寸以及預(yù)留孔是否符合設(shè)計(jì)要 求；地腳螺栓的位置是否正確，螺紋情況是否良好，螺帽和墊圈是否齊全；放置墊圈的表面是否平整等。 基礎(chǔ)驗(yàn)收完后，需在安裝換熱器之前在基礎(chǔ)上放墊鐵，安放墊鐵處的基礎(chǔ)表面必須鏟平，以使兩者很好得接觸。 本章小結(jié) 本章主要介紹了筒體、法蘭、管束、管箱的組裝和焊接問(wèn)題，另外稍微介紹了一點(diǎn)檢測(cè)和安裝、使用和維修時(shí)注意的問(wèn)題。 結(jié)論 31 結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)首先根據(jù)所給的任務(wù)書(shū)查閱相關(guān)書(shū)籍 、 了解換熱器的背景和現(xiàn)階段的主要成果。首先查閱相關(guān)書(shū)籍資料，確定兩介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)，然后對(duì)管殼式換熱器進(jìn)行工藝計(jì)算 。 確定固定管板式換熱器為 4 管程，以及換熱管 Φ192，傳熱面積 S=184 ㎡， DN800，換熱管長(zhǎng)度 L=5500mm，初步定折流板間距為 320mm，管程接管尺寸為φ 194 9mm，殼程接管尺寸φ 194 6mm，固定管板厚為 44mm，外徑為 863mm，鉤圈厚為 44mm，外徑計(jì)算為 880mm，內(nèi)徑為 762mm。為通過(guò)壓強(qiáng)將校核和總傳熱系數(shù)校核確定所選換熱器型號(hào)符合要求。按標(biāo)準(zhǔn)選取 接管，封頭，法蘭，墊片，支座，折流板的形式和尺寸。最終確定了工藝結(jié)構(gòu)尺寸，在之后根據(jù) GB1519 GB15098等有關(guān)換熱器設(shè)計(jì)的書(shū)籍對(duì)換熱器的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè) 計(jì)和 強(qiáng)度進(jìn)行了校核， 包括筒體壁厚和標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚的計(jì)算，得出壁厚均為 8mm；水壓試驗(yàn)和殼體的強(qiáng)度校核，其都滿(mǎn)足要求；四種危險(xiǎn)工況的校核，都滿(mǎn)足要求；開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，接管不需補(bǔ)強(qiáng)。 并了解了一些管殼式換熱器的檢驗(yàn)，安裝和維修知識(shí)。最后進(jìn)行換熱器的繪圖 。 經(jīng)過(guò)計(jì)算和校核，選取此型號(hào)的固定管板式列管換熱器滿(mǎn)足工藝要求和強(qiáng)度要求，所以此換熱器合格。 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 主要參考文獻(xiàn) [1]姚玉英，陳常貴，柴誠(chéng)敬編著 .化工原理（第 2 版） [M].天津：天津大學(xué)出版社， 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