【導(dǎo)讀】題目名稱(chēng)浮頭式換熱器設(shè)計(jì)。專(zhuān)業(yè)班級(jí)裝備601班

　　

【正文】 在殼體內(nèi)只有接管處會(huì)應(yīng)力集中 ， 接管的位置也會(huì)影響殼體的應(yīng)力分布 ， 而法蘭上的應(yīng)力一般不會(huì)很大 ， 因此 ， 只用建立接管處的模型 ， 分析結(jié)果如下： 結(jié)果云圖 分析及優(yōu)化 最大應(yīng)力為 ， 出現(xiàn)在管箱接管與殼體相接的地方。由于最大應(yīng)力比 許用應(yīng)力大很多 ， 原因是殼體接管的管徑較大 ， 接管處應(yīng)力比較集中 ， 即使增加加強(qiáng)圈厚度 ， 也很難使最大應(yīng)力值降到許用應(yīng)力之下 ， 因此考慮增加殼體的厚度。 1 MN MX X Y Z .06366 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.35145 SMN =.06366 SMX = 1 MN MX X Y Z .549985 NODAL SOLUTION SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX = SMN =.549985 SMX = 浮頭式換熱器的設(shè)計(jì) 將殼體厚度加到 12mm， 加強(qiáng)圈厚度加到 20mm。最大應(yīng)力為。仍高于敘用應(yīng)力 ， 還要適當(dāng)調(diào)整殼體壁厚以及加強(qiáng)圈的厚度。 將殼體體厚度增加到 13mm，加強(qiáng)圈厚度加到 25mm。最大應(yīng)力為 ， 符合要求。 1 MN MX X Y Z .908881 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX = SMN =.908881 SMX = 1 MN MX X Y Z NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX = SMN = SMX = 制造工藝及安裝 4 制造工藝及安裝 制造工藝 封頭的成形 封頭的成形方法主要有沖壓成形 ， 旋壓成形和爆炸成形 ， 其中后面兩種方法適用大型封頭的成形 ， 且爆炸成形對(duì)操作環(huán)境的要求比較高 ， 因此 ， 對(duì)于公稱(chēng)直徑不是很大的封頭通常都采用沖壓成形。 按照沖壓前毛坯是否預(yù)先加熱又分為冷沖壓和熱沖壓 ， 其選擇的主要依據(jù)如下： ① .材料的性能。對(duì)于常溫下塑性較好的材料 ， 可采用冷沖壓；對(duì)于熱塑性較好的材料可采用熱沖壓。 ② .依據(jù)毛坯的厚度 δ 與毛坯直徑 D0之比即相對(duì)厚度 δ/D0來(lái)選擇冷、熱沖壓 （ 參見(jiàn)表 1） 表 1 冷沖壓和熱沖壓選擇依 據(jù) 沖壓狀態(tài) 碳素鋼、低合金鋼 合金鋼、不銹鋼 冷沖壓 δ/D0100〈 δ/D0100〈 熱沖壓 δ/D0100≥ δ/D0100≥ 根據(jù)以上依據(jù) ， 本設(shè)計(jì)中的封頭均采用熱沖壓成形。 熱沖壓過(guò)程中 ， 加熱溫度也應(yīng)根據(jù)不同的材料的性質(zhì)來(lái)選取 ， 查常用封頭材料的加熱規(guī)范表 ， 對(duì)于 16MnR 加熱溫度應(yīng)≤ 1050℃ ， 終壓溫度應(yīng)≥ 850℃ 。 封頭的沖壓形成通常是在 50～ 8000t 的水壓機(jī)或油壓機(jī)上進(jìn)行。 筒節(jié)的彎卷成形 管箱的筒體、殼體的筒體以及浮頭箱的筒體都是在卷板機(jī)上彎卷 而成的。 根據(jù)板材的材質(zhì)、厚度、彎曲半徑、卷板機(jī)的形式和卷板能力 ， 實(shí)際生產(chǎn)中筒節(jié)的彎卷可分為冷卷和熱卷。由于熱卷可以防止冷加工硬化的產(chǎn)生、提高塑性和韌性 ，不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 ， 管箱的筒體、殼體的筒體以及浮頭箱的筒體均選用熱卷成形。熱卷成形也要注意控制加熱溫度和加熱速度。 常用的卷板機(jī)有三 輥 卷板機(jī)、 四輥 卷板機(jī)和立式卷板機(jī)。這里采用三 輥 卷板機(jī) ，與其它類(lèi)型卷板機(jī)相比 ， 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格便宜 ， 應(yīng)用很普遍。選用的卷板機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)下表： 浮頭式換熱器的設(shè)計(jì) 表 2 卷板機(jī)規(guī)格 規(guī)格 最大板厚最大寬度 /mm 上輥直徑 /mm 下輥直徑/mm 下 輥中心距 /mm 卷板速度/m?s1 下輥升降速度 / m?s1 主電動(dòng)機(jī)功率/kW 下輥升降機(jī)功率 /kW 40 4000 550 530 610 100 80 40 2 卷板機(jī)可卷制的最小筒直徑 Dmin=650mm。 其它 其它零部件的制造和加工均按圖紙要求 ， 在此不一一列舉。 安裝與拆卸 設(shè)計(jì)中要考慮到安裝問(wèn)題 ， 各零部件的結(jié)構(gòu)不能影響整個(gè)裝配體的安裝 ， 對(duì)于浮頭式換熱器 ， 設(shè)計(jì)的初衷是可以拆下管束進(jìn)行清洗。因此也要考慮到拆卸的問(wèn)題 ， 其安裝步驟可概述如下： 第一步：焊接部件 將所有 的焊接部件進(jìn)行焊接 ， 包括管箱 ， 殼體 ， 浮頭箱 ， 碟形蓋 ， 支座等； 第二步：安放折流板 將拉桿的一個(gè)螺紋端擰入固定管板的螺紋孔 ， 6 根拉桿都裝好 ， 然后每套入一組定距桿再裝一組折流板 ， 依次把折流板裝在拉桿上 ， 直到最后兩塊折流板裝上后用螺母套在拉桿的另一個(gè)螺紋端擰緊固定； 第三步：安裝管子將管子沿折流板的孔一根根穿入 ， 并在固定管板上進(jìn)行脹接。另一端裝上浮動(dòng)管板并進(jìn)行脹接； 第四步：安裝殼程隔板 先將殼程隔板兩側(cè)的偏心桿機(jī)構(gòu)裝好 ， 將殼程隔板從管束側(cè)面裝入并將一頭插入固定管板上安裝隔板的槽中； 圖 7 安裝示意圖 制造工藝及安裝 第五步 ：安裝殼體 將焊接好的殼體從浮動(dòng)管板的那一端套入 ， 使之前裝好的組件 （ 如圖 7 示 ） 完全裝入殼體內(nèi) ， 在殼程隔板的伸出端扭動(dòng)偏心桿的搖柄使隔板兩側(cè)的密封填料擠緊 ， 從而達(dá)到殼程的分程密封； 第六步：安裝管箱 在固定管板端接已焊接好的管箱 ， 將管箱法蘭與殼體法蘭對(duì)接用雙頭螺柱連接。在浮頭端裝上鉤圈法蘭和碟形蓋 ， （ 鉤圈法蘭由兩個(gè)半圓形構(gòu)成 ，使其安裝方便 ） 用雙頭螺柱連接； 第七步：安裝浮頭箱 將浮頭箱法蘭與殼體法蘭對(duì)接用雙頭螺柱連接； 第八步：安裝支座 將支座焊接到 殼體 上。 如果要拆下管束進(jìn)行清洗 ， 將第四、五、六步反過(guò)來(lái)操作 即可。 折流板是不能拆下的。 浮頭式換熱器的設(shè)計(jì) 5 Solidworks 繪出的實(shí)體模型 參考文獻(xiàn) 總 結(jié) 通過(guò) 六 個(gè)月的辛苦努力 ， 我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 終于圓滿(mǎn) 完成。雖然做的過(guò)程很辛苦 ， 但是看到自己的成果 ， 我感到很欣慰。作為大學(xué)四年的最后一道大作業(yè) —— 畢業(yè)設(shè)計(jì) ，使我在各個(gè)方面都有了很大的提高 ， 收獲很大。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 一、計(jì)算機(jī)繪圖能力得到大大提高 ， 能較熟練的運(yùn)用繪圖軟件 Solidworks 的一些基本功能； 二、 基本 學(xué)會(huì)了運(yùn)用有限元分析軟件 ANSYS 進(jìn)行強(qiáng)度分析； 三、通過(guò)在設(shè)計(jì)中經(jīng)常查資料提高了我們檢索和查閱資料 的能力； 四、進(jìn)一步扎實(shí)了所學(xué)的理論知識(shí) ， 對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行了一次綜合應(yīng)用和系統(tǒng)復(fù)習(xí)； 五、思維方式和設(shè)計(jì)思想更加全面化和系統(tǒng)化。 六、養(yǎng)成了勤學(xué)好問(wèn)的習(xí)慣 ， 敢于面對(duì)困難 ， 能夠獨(dú)立的查找和解決問(wèn)題 ， 也提高了自己的創(chuàng)新能力。 七、將理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合 ， 為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了很好的基礎(chǔ)。 但是 ， 設(shè)計(jì)過(guò) 程中仍然存在不足之處 ， 有的問(wèn)題還需要進(jìn)一步展開(kāi)研究。具體如下： 1. 管子的脹接沒(méi)有進(jìn)行分析計(jì)算； ， 故存在旁流與側(cè)流的問(wèn)題 ， 此問(wèn)題尚未進(jìn)行分析； 常在進(jìn)液管口有擋板控制流速和引流 ， 此結(jié)構(gòu)尚未設(shè)計(jì) 。 浮頭式換熱器的設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) [1]朱聘冠 .換熱器原理及計(jì)算 [M].北京 ： 清華大學(xué)出版社 ， 1987 [2]史美中 ， 王中錚 .熱交換器原理與設(shè)計(jì) [M].北京：東南大學(xué)出版社 ， 1996 [3]錢(qián)頌文 .換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020 [4]莊俊 ， 徐通明 ， 石壽椿 .熱管與熱管換熱器 [M].上海：上海交通大學(xué)出版社 ， 1987 [5]董大勤 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 1990 [6]化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)編寫(xiě)組 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M].北京：石油化學(xué) 工業(yè)出版社 ， 1978 [7]趙克勤 ， 王秀珍 ， 王正 .石油化工容器及設(shè)備 [M].武漢：華中理工大學(xué)出版社 ， 1990 [8][美 ]賈瓦特 [M].北京：中國(guó)石化出版社 ， 2020 [9]顧芳珍 ， 陳國(guó)桓 .化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M].天津：天津大學(xué)出版社 ， 1997 [10]黃振仁 ， 魏新利 .過(guò)程裝備成套技術(shù) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020 [11]黃振仁 ， 魏新利 .過(guò)程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020 [12]鄭津洋 ， 董其伍 ， 桑芝富 .過(guò)程裝備設(shè)計(jì) [M].北京：化學(xué)工業(yè) 出版社 ， 2020 [13]鄒廣華 ， 劉強(qiáng) .過(guò)程裝備制造與檢測(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020 [14] [美 ]James Maan ， ASME壓力容器設(shè)計(jì)指南第二版 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020 [15]濮良貴 ， 紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)第八版 [M].北京：高等教育出版社 ， 2020 參考文獻(xiàn) 致謝 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 我的導(dǎo)師 周 教授給了我很大的幫助和支持 。在設(shè)計(jì)中 ， 我經(jīng)常遇到一些問(wèn)題難以解決 ， 當(dāng)我?guī)е鴨?wèn)題去請(qǐng)教時(shí) ， 他都不是直接給出答案 ， 而是旁敲側(cè)擊的給我一些指引 ， 讓我充分發(fā)揮自己的思維 ， 一步步地將問(wèn)題慢慢的解決。每次遇到做得不好的地方 ， 老師都給我耐心的講解和分析。他告訴我們考慮問(wèn)題要從多方面考慮 ， 每次同他討論一些問(wèn)題都讓我受益 匪 淺。他 一絲不茍的作風(fēng) 是 我學(xué) 習(xí)中的榜樣； 他 循循善誘的教導(dǎo)思路給予我無(wú)盡的啟迪 。在此我 衷心的 感謝指導(dǎo)老師周志宏教授 ， 謝謝！ 在設(shè)計(jì)過(guò)程中還得到了其他老師及同學(xué)的大力幫助在此一并表示最衷心的感謝！