【正文】 考慮焊接問題及經濟性問題，選取法蘭材料為 16MnR，根據操作情況，又考慮螺栓材料的硬度一般要比螺母材料的硬度大一些以及經濟性問題，螺栓材料選用 35 鋼，螺母材料選用 15 鋼，選用標準均為 GB699，正火處理，工作適應溫度為20 ℃ ~350℃。 結構尺寸根據使用介質，設計壓力、設計溫度、公稱直徑等條件，本換熱器的設計壓力僅為 ，工作介質對密封要求不高，本設計按 《列管式固定管板換熱器設計手冊》表 41（設備法蘭選用表）選用 JB470012022 標準，選用甲型平焊法蘭，采用凸面密封。表 31 管箱法蘭參數m/DN/m/1D/2m/b/d螺栓規(guī)格 螺栓數量500 630 590 542 34 23 M20 20 結構型式如圖 34 所示圖 34 管箱法蘭 接管 換熱器的接管是連接容器與工藝管線的附件，接管的管徑大小是由輸送流體的能力確定的，一般按流體流速估算。 材料接管材料選用 20 號鋼的無縫鋼管，選用標準為 GB/T81631999。MPaaMPatsb 130][245390?????， 結構尺寸由于接管的最大公稱直徑為 ，根據????mDdNg ~25~4max?《列管式固定管板換熱器設計手冊》表 25 查得 ，綜合考慮工藝dg0max計算中的流速，根據《HGT205531993 》選取殼程接管： ，管程接管：75??7108??接管高度，按設計壓力 PN ，查[3]P142 表 166 得：?殼程接管伸出長度 l=150mm；管程接管伸出長度 l=150mm。 結構型式 圖 35 接管位置 接管法蘭選取 材料根據設計壓力 ，選用板式平焊鋼制法蘭，采用全平面形式密封，?材料選用 16MnR，選用標準為（ HG2059297） 。 結構尺寸管箱接管公稱直徑為 100mm 所選管箱接管法蘭參數如表 32：表 32 管箱接管法蘭參數m/DN/m/K/Lm/hT/nm/C/1B100 210 170 18 M16 8 18 110筒體接管公稱直徑為 50mm所選用筒體接管法蘭參數如表 33：表 33 筒體接管法蘭參數m/DN/m/K/Lm/hT/nm/C/1B50 165 125 18 M16 4 20 59 結構型式圖 36 板式平焊法蘭 墊片選取換熱器墊片的選擇，應根據溫度，壓力及介質腐蝕性來確定。本設計管程和殼程設計壓力均為 ，溫度不高，法蘭密封形式為凹凸面密封，管程介質屬于較強腐蝕性介質，綜合考慮可選用塑料墊，參數見表 34表 34 墊片參數內徑/mm 墊片寬度/mm 墊片系數/m 比壓力y/MPa硬度 材料 墊片厚度/mm504 18 75 塑料墊 3 管板管板是管殼式換熱器的一個重要元件，它除了與管子和殼體等連接外，還是換熱器中一個主要受壓元件。對管板的設計，除滿足強度要求外，同時應合理考慮其結構設計。管板的結構比較復雜，一臺列管式換熱器無論從設計的復雜程度，制造的成本，還是使用的可靠性來講，都與管板的設計有關。在管板的設計中主要是選定合適的結構形式后進行結構尺寸的強度確定。 材料材料選用低合金鋼，因為它具有優(yōu)良的綜合力學性能，其強度、韌性、耐腐蝕性、低溫和高溫性能等均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼。采用低合金鋼，不僅可以減少筒體的厚度，減輕重量，節(jié)約鋼材，且能解決像這次設計的比較大的換熱器在制造、檢驗、運輸、安裝中因厚度太大所帶來的困難。查相關標準得：。??MPaaMPatsb 153305470?????， 結構尺寸選擇管板兼做法蘭的結構，依據所選管箱法蘭尺寸，如下表 35：表 35 管板參數 （mm）DN12D345Dc2d螺栓 fb500 630 590 542 597 637 600 18 M16 24 30 40 結構形式圖 37 帶法蘭管板 換熱管 材料管子選防腐性的鈦管。 結構尺寸表 36 管子相關系數壁厚公差規(guī)格 材料 外徑公差上偏差 下偏差216。19 TA2 177。 ＋ 10% － 10% 排列型式按正三角形排列，間距 t=32mm，排管總數為 144；六角形的層數為 4，不計弓形部分的管子數為 129，在弓形的第一排的管子數為 6，弓形部分管子總數為 圖 38 排管形式 防沖板為了防止殼程物料進口處，流體對換熱管表面的直接沖刷，應在殼程進口管處設置防沖板。而在立式換熱器中，為了使氣、液介質更均勻地流入管間，防止流體對進口處的沖刷，并減少遠離接管處的死區(qū)，提高傳熱效果，可考慮在殼程進口處設置導流筒。設置防沖板和導流筒的條件為：對有腐蝕或者磨蝕的氣體、蒸汽及氣液混合物，應設置防沖板；對液體物料，當殼程進口處流體的 為下列數值時，應在殼程進口處設置防沖板或導流筒。2u?非腐蝕、非磨蝕性的單相流體， 2300 者；2u????2/smkg?其他液體，包括沸點下的液體， 740 者。本設計中殼程流體為循環(huán)水，是非腐蝕性的單相液體，其= ，2u?????222 /30/ skgsmkg?????故不需設置防沖板。 拉桿和定管距 材料 拉桿材料為 20 號鋼，選用標準為 GB8163。??MPaaMPatsb 130245390?????， 結構尺寸拉桿直徑和數量，如表 37 所示表 37 拉桿的直徑和數量 單位（mm）公稱直徑 ND500拉桿直徑 d10拉桿數量 n6拉桿尺寸和重量，如表 38 所示：表 38 拉桿尺寸和重量 單位（mm）公稱直徑 NDdLabMLed重量 kg16 10 60 10注：表中 為管板上拉桿螺孔深度Ld 結構型式圖 39 拉桿 定管距 定距管的規(guī)格，一般與所在換熱器的換熱管規(guī)格相同。對管程是不銹鋼，殼程是碳鋼或者低合金鋼的換熱器，可選用與不銹鋼換熱管外徑相同的碳鋼作為定距管，所以選定距管的尺寸為 。25?? 折流板選取及布置折流板的結構設計主要根據工藝過程及要求來確定，設置折流板的主要目的是為了增加殼體流體的流速，提高殼程的傳熱系數，從而達到提高總傳熱系數的目的。同時，設置折流板對于臥式換熱器具有一定的支撐作用，當換熱管過長，而管子承受的壓應力過大時，在滿足換熱殼程允許壓降的情況下，增加折流板的數量，減少折流板的間距，對緩解換熱管的受力狀況和防止流體流動誘發(fā)振動有一定的作用。而且，設置折流板也有利于換熱管的安裝。 材料 由工藝計算得所需折流板 29 選取折流板材料為 Q235B。??MPaaMPatsb 105235375?????， 結構尺寸 折流板缺邊切去部分的高度，一般為取 ；當用于無相變??~的換熱器時，取 ；當用于殼程沸騰的再沸騰時，取 ；? ?用于冷卻器時，取 。此外，換熱器排列盡量使折流板缺邊通??i4.~過換熱管排或程間通道的中心線。由以上原則，本換熱器中介質均無相變，故 ?m1250.??折流板厚度與殼體直徑、換熱管無支撐長度（即折流板間距）有關，其值由《列管式固定管板換熱器結構設計手冊》表 48 查得 。折流板的外m6??圓直徑和公差，影響到折流板與殼體內壁間隙的大小，而間隙的大小影響換熱器的傳熱、制造。其值按 JB114780 的規(guī)定：表 39 折流板外圓直徑和下偏差 單位（mm）殼程公稱直徑 ND換熱器折流板外徑 oD冷卻器支承板外徑 oD折流板支承板下偏差500 則折流板的外圓直徑和公差為 。??折流板尺寸表圖 310 折流板尺寸表 310 上、下缺邊折流板尺寸 單位（mm）NDo管程數 換 熱 管25?1d1nd2nbh500 497 4 11 5 結構型式折流板有圓缺形、圓盤圓環(huán)形式。其中圓缺形使用較多。圓缺形折流板按缺邊的位置分為上、下和左、右缺邊折流板（對于立式換熱器，上下是指殼程物料進口管與折流板缺邊垂直者，左右是指平行者） 。左、右缺邊折流板有單缺邊和雙缺邊。對于臥式換熱器上、下是指殼程物料進口管折流板缺邊平行。臥式換熱器，當殼程全是氣相或者全是液相的清潔物料時，宜用上、下缺邊折流板。若氣體中少量液體，則應在上缺邊折流板的下部最低處開小槽；若液體中有少量氣體，則應在下缺邊折流板的上部最高處開小槽。綜上所述，本設計由于殼程全是液相物料（循環(huán)水） ，宜用上、下缺邊折流板。為排除循環(huán)水中可能含有的氣體，應在下缺邊折流板的上部最高處開小槽。圖 311 折流板 鞍座選用及安裝位置確定 支座結構類型和材料 臥式換熱器，采用固定型和滑動型鞍式支座各一個。鞍式支座分為輕型（代號 A）、重型（代號 B）兩種。該換熱器選用重型支座（代號 B），選用標準為 JB/，其結構特征如表 311 所示：表 311 重型支座結構特征型式 包角 墊板 筋板 適用公稱直徑 mmND重型 焊制 B1 120176。有 2 500~900鞍式支座材料為 Q235A，墊板材料與筒體相同為 16MnR。鞍式支座結構如圖 317 所示：圖 312 鞍式支座 支座的尺寸根據 JB/ 表 6 可查得鞍式支座的尺寸如表 312 所示：表 312 鞍式支座尺寸 單位（mm）底板 腹板筋板 墊板 螺栓間距鞍座質量公稱直徑DN允許載荷Q,KN鞍座高度h l1 b1 ?2b3 ?弧長b4 ?e l2 帶墊板500 159 200 460 150 10 8 250 8 590 200 6 36 330 24 支座在換熱器上的位置尺寸臥式支座在換熱器上的位置尺寸，如圖 318 所示：圖 313 支座位置尺寸 分程隔板在換熱器中，不論是管外還是管內的流體，要提高它們的傳熱系數，通常采用設置隔板的方法來增加程數以提高流體流速達到目的。這種分程隔板對管程而言習慣稱為分程隔板，對殼程習慣稱為縱向隔板。該換熱器為單殼程、四管程結構，所以必須設置分程隔板。 分程隔板的厚度殼體的公稱直徑 為 500mm，根據 GB1511999 表 6 選取隔板厚度為ND8mm。 分程隔板的布置 分程隔板的布置應根據換熱管的排列圖來確定，根據換熱管排列圖 314，其分程隔板的布置如圖 314 所示：圖 314 分程隔板的布置其中，由《列管式固定管板換熱器結構設計手冊》表 437 查得E=500mm。 吊耳管箱或者管箱蓋重量超過 30kgf，應設置吊耳。 符號說明A，B，C ，d ，S ，R—— 吊耳尺寸。 吊耳的材料和結構尺寸 吊耳 21X：吊耳公稱吊重：吊耳材料：Q235A2吊耳結構形式及尺寸如圖：圖 315 吊耳結構形式表 313 吊耳尺寸 單位（mm）每個吊耳的公稱吊重（t） A B C d S R 質量 120 10 50 35 16 45 頂絲為了便于拆卸管箱、管箱蓋，應在換熱器管板、管箱蓋上設置頂絲。 符號說明T、L、D、Dt ——頂絲尺寸， mm。 頂絲的結構尺寸頂絲的結構如圖 316 所示，尺寸如表 314 所示：圖 316 頂絲及螺孔的結構尺寸表 314 頂絲尺寸 單位（mm）D D1 LM16 18 25 頂絲直徑和個數頂絲直徑和個數如表 315 所示：表 315 頂絲直徑和個數DN D 個數500 M16 4參考文獻[1] GB1501998，鋼制壓力容器[S]．[2] 夏清，陳常貴．化工原理，上冊[M]．天津：天津大學出版社，2022．1[3] 秦叔經，葉文邦．化工設備設計全書，換熱器[M]．北京：化工工業(yè)出版社，2022[4] 毛希讕．換熱器設計[M]．上海：上?？茖W技術出版社，1988[5] 錢頌文．換熱器設計手冊[M]．北京：北京化學工業(yè)出版社，2022[6] 燕山石油化學總公司設計院等編．鋼制列管式固定管板換熱器結構設計手冊[M]．北京：化工部設備設計技術中心站，1985．5[7] 鄭津洋，董其伍，桑芝富．過程設備設計[M]．北京：化學工業(yè)出版，2022．5[8] 陳敏，劉曉敘．AutoCAD 2022 機械設計繪圖應用教程[M]．成都：西南交通大學出版社，2022[9] JB/T 4746—2022，鋼制壓力容器用封頭[S][10] ASME —2022，管法蘭和法蘭管件（NPS1/2 至 NPS 24）[S]設計總結通過這次課程設計，讓我對換熱器設計這門課程有了進一步的認識，這次課程設計是對這門課程的總結，對換熱器各方面知識的應用。設計時要有一個明確的設計思路要考慮多種因素包括環(huán)境條件和介質的性質等再選擇合適的設計參數，對容器的材料和結構確定之后，還要進行一系列的校核計算，包括傳熱系數校核，以及應力校核。校核合格之后才能確定所選設備型符合要求。通過這次設計對我們獨立解決問題的能力是個很大的提高，在整個過程中我查閱了相關書籍及文獻，取其相關知識要點應用到課程設計中，而且其中有很多相關設備