【正文】 換熱器的剛度，防止管子振動，實際仍然需要設(shè)置一定數(shù)量的支承板，其形狀與尺寸均按折流板一樣來處理。折流板與支承板一般均借助于長拉桿通過焊接或定距管來保持板間的距離，其結(jié)構(gòu)形式可參見圖83。 圖83 折流板安裝圖由于換熱器是功用不同，以及殼程介質(zhì)的流量、粘度等不同，折流板間距也不同，其系列為：100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。允許的最小折流板間距為殼體內(nèi)徑的20%或50mm，取其中較大值。允許的最大折流板間距與管徑和殼體直徑有關(guān)，當(dāng)換熱器內(nèi)流體無相變時，其最大折流板間距不得大于殼體內(nèi)徑，否則流體流向就會與管子平行而不是垂直于管子，從而使傳熱膜系數(shù)降低。折流板外徑與殼體之間的間隙越小， 殼程流體介質(zhì)由此泄漏的量越少，即減少了流體的短路，使傳熱系數(shù)提高，但間隙過小，給制造安裝帶來困難，增加設(shè)備成本，故此間隙要求適宜。折流板厚度與殼體直徑和折流板間距有關(guān)，見表81所列數(shù)據(jù)。表81 折流板厚度/ mm殼體公稱內(nèi)徑/mm相鄰兩折流板間距/mm≤300300～450450～600600～750＞750200～2503561010400～70056101012700～100068101216＞1000610121616支承板厚度一般不應(yīng)小于表81(左)中所列數(shù)據(jù)。 支承板允許不支承的最大間距可參考表81（右）所列數(shù)據(jù)。殼體直徑/mm＜400400～800900～1200管子外徑/mm19253857支承板厚度/mm6810最大間距/mm1500180025003400表82 支承板厚度以及支承板允許不支承的最大間距經(jīng)選擇，我們采用弓形折流板，h=, 折流板間距取600mm, 查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表77得折流板最小厚度為4 mm,查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表79折流板外徑為896 mm,材料Q235A鋼查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表710拉桿12，共10根，材料Q235AF鋼折流板開孔直徑 所以，折流板尺寸如下圖： 圖84 折流板9 開孔補強確定殼體和接管的計算厚度及開孔直徑 由已知條件得殼體計算厚度 接管計算厚度為 其中 選用20鋼 查附表9得 開孔直徑為：確定殼體和接管實際厚度，開孔有效補強面積及外側(cè)有效補強高度h 已知殼體名義厚度，補強部分厚度為 接管有效補強寬度為 B=2d= 接管外側(cè)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需要補強的金屬面積為： 可以作為補強的金屬面積為： 比較，所以殼程接管需要補強，而管程接管的公稱直徑較大，也需要補強。常用的結(jié)構(gòu)是在開孔外面焊上一塊與容器壁材料和厚度都相同即7mm厚的鋼板。綜上，得換熱器開孔補強結(jié)構(gòu)如下圖：圖91 換熱器開孔補強結(jié)構(gòu)10 支座首先粗略計算鞍座負(fù)荷，查《典型化工設(shè)備機械設(shè)計指導(dǎo)》殼體質(zhì)量:的筒體查附表5得一米高的筒體鋼板質(zhì)量：；封頭質(zhì)量 ： 直邊高度等于40mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭；查附表7 ；水的質(zhì)量： 式中； 貯罐容積查附表5得 查附表6得 附件質(zhì)量：管子質(zhì)量： 參照表715 的管子，法蘭質(zhì)量：查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》附表45得 管板質(zhì)量：查《常用化工單元設(shè)備設(shè)計》表112 管板質(zhì)量（單程，不包括襯環(huán)）為75kg設(shè)備總質(zhì)量： =+++ = kg雙鞍座筒體的軸向應(yīng)力。① 支座反力的計算：② 筒體軸向彎矩的計算：雙支座支承的臥式容器，可視為雙支點的外伸梁，在容器軸向存在兩個最大彎矩，一個在鞍座處，一個在容器兩支座間跨距的終點處?？缇嘀悬c處截面上的彎矩按下式計算：式中F=， ，支座處截面上的彎矩： = =③ 筒體軸向應(yīng)力計算：在跨距中點處橫截面上，由介質(zhì)壓力及彎矩所引起的軸向應(yīng)力之和如下： 在橫截面的最高點 在橫截面的最低點④ 筒體軸向應(yīng)力的驗算：以上算出的軸向應(yīng)力不得超過材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力【】軸向壓縮應(yīng)力不得超過材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力和軸向許用壓縮應(yīng)力[]中的較小值。[]=B ；而 B=AE；式中B的求取方式如下： 根據(jù)R和值按下式計算A值A(chǔ)=查圖5～8 B=138MPa()查表615得應(yīng)選用重型BⅠ型包角，焊制雙筋 帶墊板的鞍座查附表164知鞍座尺寸：公稱直徑DN/mm允許載荷Q/kN鞍座高度h/mm底板腹板筋板600mm1652005501501083001208 墊板螺栓間距鞍座質(zhì)量/kg增加100mm高度的質(zhì)量/mm弧長e帶墊板不帶墊板71020063640024185主要符號說明tt——操作狀態(tài)下管壁溫度，176。C。ts——操作狀態(tài)下殼壁溫度，176。C；F——換熱面積，㎡；Ф——焊接接頭系數(shù)，無量綱；Lｎ——換熱管長度，ｍｍ； d均——管子的平均直徑，mm；a——管間距，mm；b——正六邊形對角線上的管子數(shù)，個；di——殼體內(nèi)徑，mm；do——殼體外徑，mm；——①脹接長度，mm ②最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，mm；Pc——計算壓力，MPa。Pw——工作壓力，MPa。P——設(shè)計壓力，MPa。PT——水壓試驗壓力，MPa。δ——計算壁厚，mm；δd——設(shè)計壁厚，mm；δn——名義壁厚，mm；δe——有效壁厚，mm；C——厚度附加量，mm；C1——鋼板的負(fù)偏差，mm；C2——腐蝕欲量，mm；σs——屈服點，MPa；h1——曲面高度，mm；ho——短圓筒長度，mm；h2——直邊長度，mm；［Pｗ］——最大允許工作壓力，MPa；DN——直徑（公稱），ｍｍ；ＰＮ——公稱壓力，MPa；Ｐｔ——管子的工作壓力，MPa；Ｐｓ——殼體的工作壓力，MPa；△ｔ——管殼壁溫度，176。Ｃ。［ｑ］——許用拉脫力，MPa。ａ——線膨脹系數(shù)，１／176。C。E——彈性模量，ＭＰａ；ｆ——每四根管子之間的面積，mm２；ｑｐ——在操作壓力下，每平方米脹接周邊受到的力，ＭＰａ；ｑｔ——溫差應(yīng)力，ＭＰａ；Aｔ——換熱管截面面積，mm２；Aｓ——殼壁橫截面面積，mm２；F１——管、殼壁溫差所產(chǎn)生的軸向力，N；F2——壓力作用于殼體上的軸向力，N；F3——壓力作用于管子上的軸向力，N；參考文獻(xiàn) ［1］匡國柱 史啟才 ：《化工單元過程與設(shè)備設(shè)計》； ［2］秦叔經(jīng)、葉文邦等：《換熱器》［M］ ，化學(xué)工業(yè)出版社,2003年版； ［3］譚天恩、竇梅、周明華等：《化工原理（第三版）上、下冊》［M］，化學(xué)工業(yè)出版社,2006年版； ［4］《化工過程及設(shè)備設(shè)計》［M］華南工學(xué)院化工原理教研室,1987； ［5］賈紹義等：《 化工原理課程設(shè)計》［M］，天津大學(xué)出版社,2003年版； ［6］刁玉瑋、王立業(yè)、喻健良等：《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》［M］，大理理工大學(xué)出版社,2006年版； ［7］錢頌文：《換熱器手冊》［M］，化學(xué)工業(yè)出版社； ［8］蔡紀(jì)寧、張莉彥：《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》［M］，化學(xué)工業(yè)出版社2011年版； ［9］，1989出版； ［10］時均等：化學(xué)工程手冊(第二版，上卷).化學(xué)工業(yè)出版社； ［11］《鋼制壓力容器》GB1501998； ［12］《鋼制塔式容器》JB47101992； ［13］ GB1511999 《管殼式換熱器》1999年； ［14］《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 1999年。謝辭通過這次課程設(shè)計，讓我對《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》這門課有了進(jìn)一步的認(rèn)識。這次課程設(shè)計設(shè)是對這門課程的一個總結(jié)，對化工機械知識的應(yīng)用。 設(shè)計時要有一個明確的思路，要考慮多種因素包括環(huán)境條件和介質(zhì)的性質(zhì)等再選擇合適的設(shè)計參數(shù)，對換熱器的材料和結(jié)構(gòu)確定之后還要進(jìn)行一系列校核計算，包括管子直徑、殼體厚度，管板選擇等。校核合格之后才能確定所選設(shè)備型符合要求。 通過這次設(shè)計對我們獨自解決問題的能力也有所提高。在整個過程中，我查閱了相關(guān)書籍及文獻(xiàn)，取其相關(guān)知識要點應(yīng)用到課設(shè)中，而且其中有很多相關(guān)設(shè)備選取標(biāo)準(zhǔn)可以直接選取，這樣設(shè)計出來的設(shè)備更加符合要求。在設(shè)計的最后附管試換熱器的圖，在繪圖的整個過程中，我對化工制圖更加熟悉。 這次課設(shè)的書寫中對格式的要求也很嚴(yán)格，在老師的指導(dǎo)下我們按照畢業(yè)設(shè)計的格式要求完成課設(shè)。這就為我們做畢業(yè)設(shè)計打下了基礎(chǔ)。 在此感謝我們的唐小勇老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設(shè)計的每個實驗細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計。 因為我的知識有限，所做出的設(shè)計存在許多缺點和不足，請老師做出批評和指正。最后感謝老師對這次課設(shè)的評閱。36