【導(dǎo)讀】本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)的。研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他。個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本論文屬于原創(chuàng)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)。權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；能源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。全國(guó)燃煤電廠排放的煙塵達(dá)1680萬(wàn)。噸，排入大氣的SO2達(dá)1310萬(wàn)噸，發(fā)生酸雨的頻率不斷增加。近幾年，國(guó)際社會(huì)中。高，再加上城市用地緊張，在這些情況下促進(jìn)了燃?xì)忮仩t的研究、生產(chǎn)發(fā)展。燃?xì)忮仩t具有許多燃煤鍋爐難以具備的優(yōu)點(diǎn)，如氣體燃料容易著火，燃燒迅速，燃煤時(shí)所需要的運(yùn)煤、儲(chǔ)煤、除灰等設(shè)施，大大降低了鍋爐房的占地面積和基建投資；據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家供暖鍋爐中，燃油、燃?xì)忮仩t已占相當(dāng)大的比例，

　　

【正文】 t mm 爐膽取用厚度 設(shè)計(jì)給定 10 14 校核 取用厚度 10mm，滿足波形爐膽厚度 =8mm 且 =22mm 的要求 前管板強(qiáng)度計(jì)算 選用材料 20g,GB713 1 p MPa 計(jì)算壓力 同鍋殼 2 tbi oC 計(jì)算壁溫 與溫度低于 600oC 的煙氣接觸的管板計(jì)算壁溫， tbi=tj+25 3 當(dāng)計(jì)算壁溫低于 250oC 時(shí)， tbi取 250 4 [q]j MPa 基本許用壓力 按表 1 125 5 x 基本許用壓力修正系數(shù) 按表 3 6 [q] MPa 確定許用壓力 按式 1,[q]=x? [q]j 7 dj mm 假想圓直徑 設(shè)計(jì)給定 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 續(xù)表 28 8 K1 支點(diǎn)線系數(shù) 表 15 9 K2 斜拉桿系數(shù) 表 15 10 K3 煙管系數(shù) 表 15 11 K 拉撐系數(shù) (K1+K2+K3） /3 12 tmin mm 最小需要厚度 Kdj? (P[q])+1 13 t mm 取用厚度 設(shè)計(jì)給定 14 14 校核 前 管板內(nèi)徑 1300，滿足厚度不應(yīng)小于 10mm 的要求 15 扳邊內(nèi)半徑 r=40mm，滿足要求 16 鍋殼內(nèi)壁到煙管外壁的最小距離滿足要求 鍋殼后管板強(qiáng)度計(jì)算 選用材料 20g,GB713 1 p MPa 計(jì)算壓力 同鍋殼 2 tbi oC 計(jì)算壁溫 與溫度低于 600oC 以上煙氣接觸的管板計(jì)算壁溫， tbi=tj+25 3 當(dāng)計(jì)算壁溫低于 250oC 時(shí)， tbi取 250 4 [q]j MPa 基本許用壓力 按表 1 125 5 x 基本許用壓力修正系數(shù) 按表 3 6 [q] MPa 確定許用壓力 按式 1,[q]=x? [q]j 7 dj mm 假想圓直徑 設(shè)計(jì)給定 8 K1 直拉桿系數(shù) 表 15 9 K2 斜拉桿系數(shù) 表 15 10 K3 焊接煙管系數(shù) 表 15 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 續(xù)表 28 11 K 拉撐系數(shù) (K1+K2+K3） /3 12 tmin mm 最小需要厚度 Kdj? (P/[q])+1 13 t mm 取用厚度 設(shè)計(jì)給定 14 14 校核 后 管板內(nèi)徑 2704，滿足厚度不應(yīng)小于 10mm 的要求 扳邊內(nèi)半徑 r=40mm，滿足要求 鍋殼內(nèi)壁到煙管外壁的最小距離滿足要求 斜拉桿強(qiáng)度計(jì)算 選用材料圓鋼 20g,GB699 1 p MPa 計(jì)算壓力 同鍋殼 2 tbi oC 計(jì)算壁溫 不直接受煙氣或火焰加熱的元件的計(jì)算壁溫 ,tbi=tj 3 當(dāng)計(jì)算壁溫低于 250oC 時(shí)， tbi取 250 4 [q]j MPa 基本許用壓力 按表 1 125 5 x 基本許用壓力修正系數(shù) 按表 3 6 [q] MPa 確定許用壓力 [q]=x? [q]j 7 A cm2 被拉撐面積 設(shè)計(jì)給定 233 8 Fmin cm2 斜拉撐最小需要截面積 PA/[q]/SinA 9 dmin cm 最小需要直徑 (4? Fmin/)^ 10 d mm 取用直徑 設(shè)計(jì)給定 32 11 校核 滿足斜拉桿直徑不小于 25mm 要求 12 dh mm 焊縫計(jì)算厚度 dh=d/4 8 13 dh mm 焊縫取用厚度 設(shè)計(jì)給定 6 14 Lh mm 焊縫長(zhǎng)度 設(shè)計(jì)給定 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 續(xù)表 28 15 mm 校核 250? Fmin/d 滿要求 煙管強(qiáng)度計(jì)算 選用材料圓鋼 20g,GB816387 序號(hào) 符號(hào) 單位 名稱 計(jì)算公式或數(shù)據(jù)來(lái)源 結(jié)果 1 p MPa 計(jì)算壓力 同鍋殼 2 tbi oC 計(jì)算壁溫 拉撐桿的計(jì)算壁溫 ,tbi=tj+25 3 當(dāng)計(jì)算壁溫低于 250oC 時(shí)， tbi取 250 4 [q]j MPa 基本許用壓力 按表 1 125 5 x 基本許用壓力修正系數(shù) 按表 3 6 [q] MPa 確定許用壓力 [q]=x? [q]j 7 A cm2 被拉撐面積 設(shè)計(jì)給定 134 8 Fmin cm2 斜拉撐最小需要截面積 PA/[q] 9 dw mm 取用直徑（外） 設(shè)計(jì)給定 51 10 t mm 取用厚度 設(shè)計(jì)給定 3 11 dn mm 煙管內(nèi)直徑 45 12 F cm2 煙管截面積 ? (dw2dn2) 13 校核 F=Fmin=,滿足要求 14 tmin mm 最小需要厚度 p? dw/70+ 15 校核 t=3tmin= 16 h mm 煙管焊角高與管端超焊縫的長(zhǎng) 設(shè)計(jì)給定 6 17 校核 滿足要求 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 續(xù)表 28 18 管端超出焊縫的長(zhǎng)度 600oC 時(shí)， =； 600oC 時(shí)， =5 19 校核 滿足要求 直拉桿強(qiáng)度計(jì)算 選用材料圓鋼 20g,GB699 1 p MPa 計(jì)算壓力 同鍋殼 2 tbi oC 計(jì)算壁溫 不直接受煙氣或火焰加熱的元件的計(jì)算壁溫 ,tbi=tj 3 當(dāng)計(jì)算壁溫低于 250oC 時(shí)， tbi取 250 4 [q]j MPa 基本許用壓力 按表 1 125 5 x 基本許用壓力修正系數(shù) 按表 3 6 [q] MPa 確定許用壓力 [q]=x? [q]j 7 A cm2 被拉撐面積 設(shè)計(jì)給定 341 8 Fmin cm2 斜拉撐最小需要截面積 PA/[q] 9 dmin cm 最小需要直徑 (4? Fmin/)^ 10 d mm 取用直徑 設(shè)計(jì)給定 32 11 校核 滿足直拉桿直徑不小于 25mm 要求 人孔蓋強(qiáng)度計(jì)算 選用材料 Q235 1 p Mpa 計(jì)算壓力 按相連鍋殼計(jì)算壓 力 2 tbi oC 計(jì)算壁溫 按相連鍋殼計(jì)算壓力 250 3 [q]j Mpa 基本許用壓力 按表 1 113 4 x 基本許用壓力修正系數(shù) 按表 3 1 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 表 29 安全閥 校核表 5 [q] MPa 確定許用壓力 [q]=x? [q]j 113 6 2a mm 橢圓孔長(zhǎng)軸 設(shè)計(jì)給定， a=190 380 7 2b mm 橢圓孔短軸 設(shè)計(jì)給定， b=140 280 8 l1 mm 孔蓋的計(jì)算尺寸 設(shè)計(jì) 給定 280 9 k1 系數(shù) K1 b/a=140/190= 10 tmin mm 人孔蓋最小需要壁厚取用壁 厚 tmin=? K1? l1? (P/[q]) 11 t mm 取用壁厚 設(shè)計(jì)給定 20 12 校核 t=20tmin,滿足要求 13 t1 mm 人孔圈厚度 設(shè)計(jì)給定 25 14 校核 t1=257/8? 20=,滿足要求 15 h mm 人孔圈高度 設(shè)計(jì)給定 90 16 校核 h=90(t? l） =，滿足要求 表八安全閥 序號(hào) 符號(hào) 單位 名稱 計(jì)算公式或數(shù)據(jù)來(lái)源 結(jié)果 1 D Kg/h 額定蒸發(fā)量 設(shè)計(jì)給定 4000 2 Pe MPa 額定工作壓力 設(shè)計(jì)給定 1 3 P MPa 安全閥入口蒸汽壓力 設(shè)計(jì)給定 1 4 Dn mm 安全閥排汽公稱直徑 設(shè)計(jì)給定 50 5 d mm 安全閥流道直徑 設(shè)計(jì)已知 32 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 續(xù)表 29 6 A cm2 安全閥排汽面積 A=? d2/4 7 安全閥選用 A48Y16C DN50 8 n 安全閥數(shù)量 選用 2 9 K 蒸汽比容修正系數(shù) 飽和蒸汽 1 10 E Kg/h 安全閥排放量 E=? (+1)? K 11 校核 2ED=1000，滿足使用要求 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 3 其他設(shè)計(jì)尺寸的計(jì)算及標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 螺紋管的作用及選擇 工程上主要采用加裝擾流子和螺紋管的方法提高熱效率，加裝擾流子的方法： 借助于各 種形式的擾流子（如孔板、圓伴、螺紋線）增加流體流動(dòng)的紊流度，以減少流動(dòng)邊界對(duì)傳熱產(chǎn)生的熱阻，以達(dá)到強(qiáng)化傳熱的效果。在同一情形下，其出口溫度比無(wú)擾流子的燃油鍋爐的出口溫度低很多，由于在煙管中裝擾流子的方法并不增加受熱面，所用的擾流子本身也不參加換熱反應(yīng)，而且對(duì)這些煙管的檢驗(yàn)無(wú)特別的技術(shù)要求 [10]。 因?yàn)榫邆鋬?yōu)良的品質(zhì)，許多工業(yè)研究得出了螺紋煙管的價(jià)值。其工作機(jī)能是：利用滾壓或旋壓的方法使管子產(chǎn)生凹槽，煙管里出現(xiàn)凸起。對(duì)于單相流體來(lái)說(shuō)，由于螺旋凹槽和凸起部分的存在，使流體的流速不斷發(fā)生變化，從而導(dǎo)致了 紊流度和放熱量的增加，使管內(nèi)外的表面的對(duì)流換熱都得到了強(qiáng)化。由于螺紋管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，因而目前在我國(guó)工業(yè)鍋爐制造業(yè)中廣泛采用螺紋管以提高熱效率，節(jié)約鋼板。另外，為了保證管子的機(jī)械性能，設(shè)計(jì)時(shí)，確定螺紋管的槽 深 ? 與節(jié)距 P 的比值應(yīng)小于或等于 。 單頭 及 多頭螺紋管的 對(duì)比 它 是一種高效的傳熱元件，它是將鋼管按 相應(yīng) 的 數(shù)據(jù)得出的管束 。螺紋管有單頭和多頭之分。重慶大學(xué)強(qiáng)化傳熱教研組和重慶鍋爐廠曾 用多 頭及單頭螺紋管 的性能進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)用的管子規(guī)格為 351?? 的鋼管，實(shí)驗(yàn)用的單頭 管和三頭 管 的槽深均為 5mm,單頭 的 管節(jié)距為 100 mm,三頭螺紋管的節(jié)距 為 300mm,管 子長(zhǎng)度均為1990mm， 同時(shí)也對(duì)光管作了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，空氣在管子中被冷卻，管外 為 沸騰水 。在相同壓降 ? P 下， 其 K 值比單頭的 K 值還小。說(shuō) 明這種情 況下，采用三頭螺紋管的結(jié)構(gòu)不適當(dāng) [11]。 螺紋 管參數(shù) ? 、 P 的選取 螺紋管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有 ? 、 P，合理選取螺紋管結(jié)構(gòu)參數(shù)，特別是 合 理選擇 ? 和P 值的大小，對(duì)傳熱性能和流動(dòng)阻力會(huì)產(chǎn)生很大的影響。 當(dāng) ? 較 高 ，會(huì)產(chǎn)生 很強(qiáng) 渦流 現(xiàn)象 ， 其加 強(qiáng)了流體 中間 的紊流運(yùn)動(dòng)， 然而 由于 中間的紊流運(yùn)動(dòng)已經(jīng) 相當(dāng)激烈了 ， 可以得出 這種 現(xiàn)象 對(duì)于 中間 的 換熱左右 不會(huì)產(chǎn)生 很強(qiáng)的提高，而且對(duì)邊界層的擾動(dòng)效果較小，同時(shí)由于流動(dòng)的中心部分揣流的增強(qiáng)和邊界層中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 的脫離而形成的壓降阻力，從而使流動(dòng)阻力大大地增加，因而，槽深 ? 的值不能選取過(guò)大。 槽深 ? 較小時(shí)， 這樣的 小渦流引起的湍流 相當(dāng)微妙 ，因此阻力的大幅度增加 不會(huì)產(chǎn) 生 。當(dāng)螺紋管的節(jié)距 P 提升時(shí) ， 因?yàn)?揣流沿壁面 流動(dòng) 時(shí)也要消耗一部分的能量， 可以看出 渦流是 越來(lái)越小 ，因而對(duì)傳熱能力的影響也就不會(huì)太大。 圖 31 螺紋管 當(dāng)螺紋管的節(jié)距較小時(shí)， 其 就會(huì)從 凸起處 上 “滑 ”過(guò)去的 現(xiàn)象。 槽間的 流動(dòng)微小，可能 會(huì)停下來(lái)，這樣也不利于提髙壁面的傳熱 效果。真正 選用中，還應(yīng) 思考 如下 改善 ： （ 1） 實(shí)驗(yàn)在 ? /P 的基礎(chǔ)上減去一個(gè)修正系數(shù)，這是由于制造工藝而造成的。 （ 2） 實(shí)驗(yàn) ? 6mm 時(shí)， 工藝較麻煩 ， 我們因該盡少運(yùn)用最后的兩條 。 本次設(shè)計(jì)取用的螺紋管的 ? 為 3mm[12]。 壓力表的選擇 壓力表的分類 首先我們要 壓力表 的定義是： 測(cè)量介質(zhì)壓力大小的儀表。壓力表的 類型非常繁多 ， 依照 結(jié)構(gòu) 及 原理的可以分為 下面幾種： 液柱、 彈性元件式 和電量式 。 （ 1） 液柱式壓力表 它是根據(jù)液 柱的 高度差 ，根據(jù)此原理從而 確定壓力 的大小 。 它的優(yōu)點(diǎn)很多： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單是第一條，還有 使用 方便、 以及 測(cè)量 正確率 。但因?yàn)槭芤褐叨鹊南拗?，只使用于較低的壓力，在壓力容器中一般不適用這類壓力表。 （ 2） 彈性元件式壓力表 它是 運(yùn)用 元件的彈力與被測(cè)壓力的平衡，根據(jù)元件 形變 度來(lái) 得出最終的 壓力 大小 。有單圈彈簧管式、多圈彈簧管式、薄膜式、波紋筒式和遠(yuǎn)距離傳送式等多種形式。這類壓力表結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，不易泄露，具有較高的準(zhǔn)確度，對(duì)使用條件的要求也不高。 我中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 們要注意在使用期間不定期檢查，不推薦使用 測(cè)定頻率 很 高的脈動(dòng)壓。 （ 3） 電量式壓力表 其原理為： 物體在 每個(gè) 壓力下產(chǎn)生物理量的變化來(lái) 得出需要的 壓力 大小 。 有電阻式、電容 式、壓電式、電磁式等多種形式。 對(duì)于這些 壓力表 ，它 可以測(cè)量 很快 的壓力 變化 和超高壓力，應(yīng)用逐漸廣泛 [13]。 （ 4） 彈簧管壓力表 彈簧管壓力表 的原理為：中 空的彈簧彎管在壓力作用下 發(fā)生 變形 的原理 。 壓力表的選用 選擇壓力表和普通壓力表的選擇 類似 ， 包括 精度等級(jí) 以及 量程選擇的選擇， 不相同的地方已下： （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)表的量程選擇 標(biāo)準(zhǔn)表的量程和普通壓力表