【導(dǎo)讀】換熱器是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的熱量交換設(shè)備。工深度加工和能源綜合利用擺到十分重要的位置。換熱器因而面臨著新的挑戰(zhàn)。器的性能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、能量利用率以及系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性起著重要的作用，目前在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家熱回收率已達(dá)96%。代裝置中約占設(shè)備總重的30%左右，其中管殼式換熱器仍然占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，約70%。板翅式以及各類(lèi)高效傳熱元件的發(fā)展十分迅速。在繼續(xù)提高設(shè)備熱效率的同時(shí)，促進(jìn)。換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊性，產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和專(zhuān)業(yè)化，并朝大型化的方向發(fā)展。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(mǎn)足。管殼式換熱器主要有固定管板式，U型管式和浮頭式換熱器。一端可相對(duì)殼體滑移，稱(chēng)為浮頭。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此。不會(huì)因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于方便拆卸，清洗。標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。

　　

【正文】 會(huì)比的，因?yàn)樗黾拥暮割i法蘭少。 搭接法蘭盤(pán)：在搭接法蘭實(shí)際上是完全相同的滑動(dòng)法蘭，除非它在孔和法蘭種族之間的一個(gè)半徑。這是必要的半徑有法蘭容納搭接存根結(jié)束。通常，搭接法蘭和搭接存根月底交配一起將裝配系統(tǒng)。 該插座焊法蘭是一個(gè)類(lèi)似的滑動(dòng)法蘭，除非它有一個(gè)孔和反孔尺寸。計(jì)數(shù)器孔稍啤酒比 ，使管道插入到法蘭類(lèi)似的滑動(dòng)法蘭。在較小的孔的直徑是一樣的ID相同管道的匹配。限制是內(nèi)置的孔，作為一個(gè)專(zhuān)為管道肩套停留在底部。這消除了任何流量限制在使用插座焊法蘭。 殼體接管采用帶頸平焊法蘭（ SO），根據(jù)接管公稱(chēng)直徑確定法蘭參數(shù)，如圖 34： 圖 34 帶頸平焊法蘭的尺寸 /mm 法蘭外徑 D=670mm，螺栓孔中心圓直徑 K=620，法蘭內(nèi)徑 B=535mm,頸根直徑 N=581mm，焊縫坡口寬度 b=12mm，螺孔直徑 L=26，螺栓規(guī)格為 M24，數(shù)量為 20個(gè)， 法蘭與法蘭蓋厚度 C=28mm。 管箱 接管法蘭 管箱接管采用帶頸平焊法蘭，如圖 35所示： 圖 35 接管法蘭 /mm 查 [4]，其尺寸如下： 管箱接管： DN=350 PN= 時(shí)： N=412mm， K=490mm， D=555mm， H=100mm， S=8mm，法蘭厚度 C=38mm 螺栓孔直徑 L=332mm，配 M30 的螺栓 16個(gè)。 15 殼體法蘭 殼體法蘭長(zhǎng)頸對(duì)頸法蘭，結(jié)構(gòu)如下圖 35： 圖 36 法蘭尺寸 /mm 查 [7]得 D2=1276mm， D3=1256mm， ? =56mm， H=125mm， h=35mm，螺柱規(guī)格為 M24，數(shù)量為 36。其它的法蘭裝配尺寸見(jiàn)實(shí)體圖。 支座設(shè)計(jì) 臥式設(shè)備一般采用兩個(gè)鞍座。這是因?yàn)榛A(chǔ)水平高度有可能不一致，如果使用多個(gè)支座，將會(huì)造成支座反力分布不均勻，從而引起設(shè)備的局部應(yīng)力增大，因此采用兩個(gè)支座，重型，代號(hào)為 BI ，結(jié)構(gòu)特征為 焊制， 120176。包角，帶墊片，四個(gè)筋板。 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。 支座尺寸 如圖 36 所示： 圖 37 支座尺寸 /mm 16 具體 尺寸如表 38： 表 38 支座尺寸 /mm DN/mm 允許載荷 Q/MPa h/mm 底板 /mm 腹板 /mm 筋板 /mm 1200 560 200 1l 1b 1? 2? 3l 3b 3? 880 170 12 10 200 200 10 (a) 墊板 /mm 螺栓間距 弧長(zhǎng) 4b 4? e 2l 1410 350 8 70 660 (b) 支座的安裝尺寸 臥式支座在換熱器上的位置尺寸 安裝位置條件： 查文獻(xiàn) [1]知： ①當(dāng) L3000mm ， ( )BL = L,取 BL == 7000=4900mm，且 39。CCL=L ② 39。CCL=L 必須滿(mǎn)足殼程接管焊縫與支座地腳螺栓孔中心線(xiàn)至支座點(diǎn)半邊遠(yuǎn)距離要求，即 Lc＞ L1+d/2+ba+C （ ba=b1 /2） 式中， C=80mm， ba 為地腳螺栓孔中心線(xiàn)至支座墊板邊緣的距離 ,d 為接管直徑 L1=275mm, 則 Lc＞ 510mm。 圓整，取 39。CCL=L =800mm。 補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) 在實(shí)際設(shè)計(jì)和制造中，并不是容器上所有的開(kāi)孔都需要補(bǔ)強(qiáng)，按規(guī)定，當(dāng)殼體名義厚度大于 12mm 時(shí)，接管 Dg80mm 就必須加開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)， 當(dāng)殼體名義厚度小于或等于 12mm時(shí)，接管 Dg50mm 就必須加開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。因此，對(duì)于本設(shè)計(jì)的管箱和殼體接管都必須進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。 在補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了補(bǔ)強(qiáng)圈的尺寸，按標(biāo)準(zhǔn)尺寸 500mm 的接管補(bǔ)強(qiáng)圈外直徑DH=840mm，內(nèi)徑 dh=534mm,350mm 的接管補(bǔ)強(qiáng)圈外直徑 DH=620,內(nèi)徑 dh=381，厚度均為3mm。設(shè)定補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度均為 16mm。 墊片選擇 墊片的 分類(lèi) 非金屬墊片 用石棉、橡膠、合成樹(shù)脂、聚四氟乙烯等非金屬制成的墊片。 半金屬墊片 用金屬和非金屬材料制成的墊片， 如纏繞式墊片、金屬包覆墊片。 a 纏繞式墊片 由 V 形或 W 形斷面的金屬帶夾非金屬帶，螺旋纏繞而成的墊片。 1) 內(nèi)環(huán) 設(shè)置在纏繞式墊片內(nèi)圈的金屬環(huán)。 2) 外環(huán) 設(shè)置在纏繞式墊片外圈的金屬環(huán)。 金屬墊片 用鋼、鋁、銅、鎳或 蒙乃爾合金 等金屬制成的墊片。 纏繞墊片是指用金屬帶 (一般是 v 型鋼帶 )與非金屬帶纏繞成環(huán)形的墊片 ,金屬帶與非金屬帶交替纏繞 ,由于其具有較好的彈性 ,廣泛用于石化、化工、電力等行業(yè)的 法蘭 密 17 封結(jié)構(gòu)中，根據(jù)具體部位，可在墊片的內(nèi)層或外層加上鋼環(huán)來(lái)定位或加強(qiáng)。 管箱、殼體接管和筒體法蘭連接墊片 本設(shè)計(jì)采用均 采用非金屬墊片，材料為耐油石棉橡膠板，管箱墊片具體尺寸查 [5]如圖 37： 圖 38 管箱墊片 /mm 殼體接管法蘭尺寸如圖 38所示： 圖 39 殼體接管法蘭尺寸 /mm 筒體法蘭墊片尺寸如圖 39所示： 圖 310 筒體法蘭墊片 /mm 焊接 焊接接頭，指兩個(gè)或兩個(gè)以上零件要用焊接組合的接點(diǎn)?；蛑竷蓚€(gè)或兩個(gè)以上零件用焊接方法連接的接頭，包括焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)。 焊接的分類(lèi) ： 對(duì)接接頭 兩焊件相對(duì) 平行的接頭稱(chēng)為對(duì)接接頭，這種接頭從力學(xué)角度看是較理想的接頭型式，受力狀況較好，應(yīng)力集中較小，能承受較大的靜載荷或動(dòng)載荷，是焊接結(jié)構(gòu)中采用最多的一種接頭型式。 根據(jù)焊件厚度、焊接方法和坡口準(zhǔn)備的不同，對(duì)接接頭可分為不開(kāi)坡口對(duì)接接頭和開(kāi)坡口對(duì)接接頭兩種 T形接頭 一焊件的端面與另一焊件表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭，稱(chēng)為 T 形接頭。 T 形接頭在鋼結(jié)構(gòu)件中應(yīng)用較多，作為一種聯(lián)系焊縫，它能承受各方向的力和力矩。在選用時(shí)盡量避免單面角焊縫，因其根部有較深的缺口，承載能力很低。對(duì)于要求較高的焊件可采用 K形坡口，根據(jù)受力狀況 決定是否根部焊透，這樣比不開(kāi)坡口而用大焊腳的焊縫經(jīng)濟(jì)，而且接頭疲勞強(qiáng)度高。 18 焊接坡口形式 為了保證焊接接頭的焊接質(zhì)量，根據(jù)實(shí)施焊接工藝的需要，經(jīng)常將接頭的熔化面加工成各種形式的坡口，有五種基本形式： I 型、 V型、單邊 V 型、 U型、 J型。 本設(shè)計(jì)在筒體和封頭焊接時(shí)選擇對(duì)接接頭、 V型焊接坡口、對(duì)接焊縫形式， 其他采用角接接頭、 V型焊接坡口、角接焊縫形式。 焊接材料 焊接材料包括手工電弧焊焊條和埋弧焊用的焊絲和焊劑。本設(shè)計(jì)選用焊條。 焊條就是涂有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。它是由藥皮和焊芯兩 部分組成。 （ l）焊芯。焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱(chēng)為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長(zhǎng)度及直徑的鋼絲。焊接時(shí)，焊芯有兩個(gè)作用：一是傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧把電能轉(zhuǎn)換成熱能；二是焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。 用于焊接的專(zhuān)用鋼絲可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼絲、合金結(jié)構(gòu)鋼鋼絲和不銹鋼鋼絲三類(lèi)。 （ 2）藥皮。壓涂在焊芯表面的涂層稱(chēng)為藥皮。在光焊條外面涂一層由各種礦物等組成的藥皮，能使電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量得到提高。 藥皮中要加入一些還原劑，使氧化物還原，以保證焊縫質(zhì)量。 選用低合金鋼焊條，代號(hào)為 E5018— A1。 19 第 4 章 水壓試驗(yàn)和受壓元件校核 封頭 水壓試驗(yàn) 設(shè)試驗(yàn)溫度為常溫，由文獻(xiàn) [3]得代入公式 31 tT PP ][ ][ ??? （ 41） 封頭材料為 16MnR， 則 ][? =170MPa， t][? =125Mpa，代入得 ? ?? ? 1701 . 2 5 1 . 2 5 2 . 5 4 . 2 5125T tP P M p a??? ? ? ? ? 則校核水壓試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜壓力 T? ： () 5 ( 600 8 )2 8 2161 .5 1 345 310 .5T i eTesPD ?????? ?????? ? ? ? ? ? Mpa。 （ 1） 壓力容器水壓試驗(yàn)后，無(wú)滲漏、無(wú)可見(jiàn)的異常變形，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)異常的響聲，水壓試驗(yàn)合格。 （ 2） 水壓試驗(yàn)時(shí)，在受壓元件金屬壁和焊縫上沒(méi)有水珠和水霧；脹口處，在降到工作壓力后不滴水珠；水壓試驗(yàn)后，沒(méi)有發(fā)生 殘余變形。符合上述情況 ， 水壓試驗(yàn)合格 。 殼體 水壓試驗(yàn) 設(shè)試驗(yàn)溫度為常溫，則有 ? ?? ? 1701 . 2 5 1 . 2 5 2 . 5 4 . 2 5125T tP P M p a??? ? ? ? ?，材料為 16MnR 則校核水壓試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜壓力 T? () 5 ( 600 8 )2 8 2161 .5 1 345 310 .5T i eTesPD ?????? ?????? ? ? ? ? ? Mpa。 （ 1） 壓力容器水壓試驗(yàn)后，無(wú)滲漏、無(wú)可見(jiàn)的異常變形，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)異常的響聲，水壓試驗(yàn)合格。 （ 2） 水壓試驗(yàn)時(shí)，在受壓元件金屬壁和焊縫上沒(méi)有水珠和水霧；脹口處，在降到工作壓力后不滴水珠；水壓試驗(yàn)后 ，沒(méi)有發(fā)生殘余變形。符合上述情況 ， 水壓試驗(yàn)合格 。 管箱封頭計(jì)算強(qiáng)度校核 計(jì)算條件： 操作壓力 P= 設(shè)計(jì)溫度 T=65℃ 內(nèi)徑 Di=1200mm，材料 16MnR（正火、板材） 實(shí)驗(yàn)許用應(yīng)力 ][? =170MPa,設(shè)計(jì)應(yīng)力 t][? = 鋼板負(fù)偏差 C1=0，腐蝕裕量 C2=，焊接接頭系數(shù) ? = 由于是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形法蘭，則 形狀系數(shù)由文獻(xiàn) [3]公式 42 所得 20 ])2(2[61 2ihDiK ?? （ 42） 代入得 ])2(2[61 2 ??? ihDiK 計(jì)算厚度 由 文獻(xiàn) [3]公式 43 所得 ctic PDKP ][2 ?? ??? （ 43） 代入得 mmPDKP ct ic ][2 ??? ??? 有效厚度 mmCCne 521 ???? ?? ，最小厚度為 5mm，成形后的厚度為 14mm，滿(mǎn)足要求， 合格。 壓力計(jì)算 由由文獻(xiàn) [3]公式 44所得 eietn KDP ???? ][2][ ?? （ 44） 代入得eietn KDP ???? ][2][ ?? ≥ 1MPa，合格。 筒體計(jì)算強(qiáng)度校核 計(jì)算條件 操作壓力 P= 設(shè)計(jì)溫度 T=65℃ 內(nèi)徑 Di=1200mm，材料 16MnR（正火、板材） 實(shí)驗(yàn)許用應(yīng) ][? =170MPa,設(shè)計(jì)應(yīng)力 t][? = 鋼板負(fù)偏差 C1=0，腐蝕裕量 C2=，焊接接頭系數(shù) ? = 計(jì)算厚度 ? = PDPc it c2[ ]? ??= 名義厚度 n? =7mm＜ 18mm，合格。 壓力及應(yīng)力計(jì)算 ： [Pw]= 2? ? ??e ti e[ ]( )D? = ＞ ，大于最大工作壓力，合格。 21 結(jié)論與展望 本課題參考有關(guān)資料，整體設(shè)計(jì)了浮頭式冷凝器的結(jié)構(gòu)及其零部件。是在現(xiàn)階段我國(guó)制糖工業(yè)不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝比較落后，機(jī)械設(shè)備需要不斷升級(jí)的情況下，進(jìn)行的研究設(shè)計(jì)。在熟練掌握浮頭式換熱器的有關(guān)知識(shí)的前提下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型與改進(jìn)，以求創(chuàng)新，博采眾長(zhǎng)，并結(jié)合所學(xué)知識(shí)創(chuàng)新出新的有助于實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)與技術(shù)。 本設(shè)計(jì)的主要成果是參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)換熱器的整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，并依照生產(chǎn)需求對(duì) 換熱器一些參數(shù)做了一些改變，使之更符合實(shí)際生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。 參考的有關(guān)資料是國(guó)內(nèi)外以前的文獻(xiàn)、期刊，并未達(dá)到先進(jìn)發(fā)達(dá)多家的水平，有待提升。 .對(duì)該方面的研究 ,為解決一些實(shí)際問(wèn)題 ,積累一些理論知識(shí) ,對(duì)以后設(shè)備的改進(jìn)具有一定的意義 . 本課題是針對(duì)換熱器的整體及其零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于了解換熱器零部件和工作原理的熟悉有很大幫助，在做本課題的過(guò)程中遇到了很多困惑，針對(duì)這種情況，我積極向老師請(qǐng)教并查閱相關(guān)資料，積極解決問(wèn)題并對(duì)問(wèn)題和只是有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，這對(duì)本課題和自身發(fā)展都有很大的幫