【正文】 或扁鋼制成。在換熱器直徑小于1000mm,可將旁路擋板分段焊在兩折流板之間，折流板上無需開槽，如圖214(a)所示，當換熱器直徑大于1000mm 時，可將擋板或滑板嵌入到兩邊銑床凹槽的折流板內(nèi)，并焊在每一塊折流板上，如圖214所示。圖213 滑板的布置 防沖板為了防止殼程物料進口處流體對換熱器表面的直接沖刷，引起侵蝕及振動，應在流體入口應設置防沖板，以保護換熱管。其設置條件如下。對有腐蝕或有磨蝕的氣體和蒸汽（包括飽和蒸汽及氣液混合物料）應設置防沖板。本設計中的物料是粗甲醇蒸汽，同時由于換熱管離殼體內(nèi)壁很近無方安置防沖板。所以本設計不設置防沖板。...圖214 旁路擋板或滑板的安裝形式...第三章 冷凝器機械結(jié)構設計 傳熱管與管板連接 管子與管板的固定是列管式換熱器制造中最主要的問題之一。它不但耗費大量工時，更是紅要的是這個部位是換熱器的一個薄弱環(huán)節(jié)，它的主要失效形式是連接處產(chǎn)生泄漏，在高溫下由于熱沖擊時常發(fā)生管子與管板連接處開裂。造成連接處破壞的主要原因是：高溫下應力松弛而失效，間隙腐蝕破壞，疲勞破壞，由于熱補償不好而引起的破壞等。為了防止管子與管板連接處的破壞，必須正確選擇連接形式和制造工藝，防止管束振動，對于有高溫介質(zhì)沖刷的部位，采取適當?shù)母魺岱雷o結(jié)構，對于溫差應力過大的采取有效地補償措施。管子與管板的連接形式有強度脹接、強度焊接與焊接混合結(jié)構。無論采用何種連接形式，都必須滿足以下兩個條件：連接處保證介質(zhì)無泄漏的充分氣密性；承受介質(zhì)壓力的充分結(jié)合力。 管子和管板的強度脹接連接強度脹接是為了保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉強度的脹接。脹接結(jié)構制造簡單，管子的更換和修補容易，所以應用較廣。有于脹接脹接管端處產(chǎn)生塑性變形，存在殘余應力，隨著溫度上升，殘余應力逐漸消失，這樣使管端處失去密封和結(jié)合力的作用，所以采用脹接結(jié)構，會使溫度和壓力受到一定的限制 管子與管板的強度焊接連接... 管子與管板的焊接目前采用較廣泛，由于管孔不需要開槽，而且管孔的粗糙度要求不高，管子端部不需要退火和磨光，因此制造加工較方便。也不需要像脹接那樣一定得實管子端部和管板有硬度差，在高壓、高溫條件下可考慮選用強度高的低合金管等。焊接結(jié)構強度高，抗拉脫力強，在高溫高壓下能保證連接處的緊密性和抗拉脫能力。當管子焊接處有滲漏可以補焊。管子破漏，可用專門刀具劃掉焊縫重新更換管子。強度焊適用場合如下。⑴ 溫度和壓力很高時一般原則是：對碳素鋼和普低鋼，溫度在300～400℃以上，應優(yōu)先采用焊接；壓力超過 時也多用焊接結(jié)構。⑵ 不銹鋼管與管板不論壓力大小，溫度高低，一般均采用焊接結(jié)構。⑶ 在薄管板結(jié)構中由于管板厚度小于脹接需要的最小板厚時，一直無法脹接而采用焊接。⑷ 要求接頭嚴密不漏的場合如處理易燃、易爆、毒性氣體的換熱器采用焊接。⑸ 管間距太小或換熱器直徑較小情況下比較難以脹接，采用焊接。但強度焊接結(jié)構不適用于有較大振動及有間隙腐蝕的場合。 管子與管板的焊脹接隨著高溫，高壓換熱器的出現(xiàn)，使接頭在操作過程中受到反復變形，熱沖擊，熱腐蝕及介質(zhì)壓力作用，工作環(huán)境極其苛刻，發(fā)生破壞的可能性很大，盡管內(nèi)孔焊接工具復雜，管板加工復雜，因此工程上大多數(shù)情況還是采用脹焊結(jié)合的形式解決上述問題。根據(jù)操作條件主要有如下幾種脹和焊接的結(jié)合形式：⑴.強度焊+貼脹；⑵.強度焊+ 重脹（強度脹） ； ⑶.強度脹+ 密度焊；⑷.強度脹+ 貼脹+密度焊；⑸.強度焊+ 強度脹 +貼脹?？倲?shù)所述，因為殼程物料是粗甲醇，有毒性與易燃性，所以選擇強度焊連接方式。并采用如圖 31 所示的強度焊接管形式，這種形式為常用的結(jié)構形式。... 管板與殼體及管箱的連接 管板與殼體的連接 管板和殼體的連接依換熱器的結(jié)構形式分為可拆連接和不可拆連接?？刹疬B接主要用于浮頭式，U 型管式和填料函式換熱器 的固定端管板，不可拆連接在圖 31 強度焊焊接形式剛性結(jié)構換熱器中采用，其兩端管板的內(nèi)側(cè)面直接焊在殼體上，而根據(jù)兩端管板的外側(cè)面連接形式又分為管板兼做法蘭和管板不兼做法蘭。前者用于管側(cè)介質(zhì)壓力計密封性能要求不高的場合即通常稱為固定管板式換熱器；后者多見于...管側(cè)壓力很高或密封性能要求也很高的高壓高溫換熱器中。本設計是固定管板式換熱器，所以其連接應采用兼做法蘭的管板與殼體的連接結(jié)構。常見的兼做法蘭的管板與殼體連接結(jié)構很多，可以根據(jù)實際情況選取合適的結(jié)構形式，主要依據(jù)其使用壓力及場合以及介質(zhì)性質(zhì)可以選取。以為介質(zhì)是有毒性和易燃的粗甲醇所以參考文獻可以選取如圖 32 所示的連接形式。 這種形式的焊接質(zhì)量比較高，能夠保證氣密性，適合壓力也較高，設備直徑也較大，管板厚度較厚。圖 32 兼做法蘭的管板與殼體連接結(jié)構 管板與管箱的連接...管板與管箱的連接多數(shù)是靠法蘭連接，形式很多，隨著溫度，壓力，及耐腐蝕情況不同。在設計中應合理選擇不同連接形式，對設備的制造，安全及節(jié)約材料有重要意義。固定管板式換熱器的管板與管箱法蘭的連接形式比較簡單，除了滿足工藝上要求選擇一定的密封面形式外，按壓力、溫度選用法蘭的結(jié)果形式。常見的固定管板式換熱器的管板與管箱法蘭連接形式有三種。其中有采用平面密封形式，這種結(jié)構適用于管程操作壓力小于 ，且對氣密性要求不高的情況下。另外一種是采用榫槽密封面形式，適合氣密性要求較高的場合，但具有制造要求較高，加工比較困難，墊片窄，安裝不便等缺點，一般在中低壓較少采用，當在較高壓下采用時，法蘭的形式應該改為長頸法蘭。最后一種如圖 33 所示的結(jié)構形式是最常用的，法蘭密封面采用凹凸面形式，試壓力高低，法蘭的形式可為平焊法蘭，更多的長頸法蘭。本設計中氣密性要求不低，壓力較小，所以選擇圖 33 所示之連接形式，管箱連接法蘭形式為平焊法蘭。由前面選型已知管箱連接法蘭為凹凸面密封的乙型平焊法蘭。 管箱結(jié)構形式管箱結(jié)構形式主要有以下幾種：⑴.A 型（平蓋管箱） 這種管箱裝有管箱平蓋（或稱盲板） ，清洗管程時只要拆開盲板即可，而不必拆卸整個管箱和與管箱相連的管路，缺點是盲板結(jié)構用材多，且尺寸較大時得用鍛件，耗費大量機加工加工時，提高制造成本，并增加一道密封的泄露可能。一般都用于 DN900mm 的浮頭式換熱器中。⑵.B 型封頭管箱型 這種管箱用于單程或多程管箱，優(yōu)點是結(jié)構簡單，便于制造，適于高壓，清潔介質(zhì)，可省掉一塊造價高的盲板、法蘭和幾十對螺栓，且橢圓形封頭受力情況要比平端蓋好的多，缺點是檢查管子和清洗管程時必須拆下連接管道管箱。但這種形式用的最多。⑶.C 型、 N 型管箱 這種形式是管箱一端與殼體及管板連成一體，或是...用于卡拆管束與管板支撐一體的管箱，另一端可采用 A 型結(jié)構，減少泄漏的可能性。一般用的很少，只在高壓情況下采用。 本冷凝器設計選擇 B 型封頭管箱型，結(jié)構如圖 33 B 型封頭管箱型管箱結(jié)構。圖 33 B 型封頭管箱型管箱結(jié)構...第四章 冷凝器機械設計 筒體強度計算 筒體材料選擇選擇壓力容器用鋼材必須考慮設備的操作條件（如設計壓力、設計溫度、介質(zhì)的特性） 。材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理性能以及容器的結(jié)構特點等。一般情況下，可按下列原則選材：⑴ 所需鋼板厚度小于 8mm 時，在碳素鋼和低合金鋼之間，應盡量采用碳素鋼鋼板（多層容器用材除外） 。⑵ 在剛度和結(jié)構設計為主的場合，應盡量選用普通碳素鋼。在強度設計為主的場合，應根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，依次選用 Q235B、20R、16MnR 等鋼板。⑶ 所需耐酸不銹鋼厚度大于 12mm 時，應盡量采用復合板或襯里、堆焊等結(jié)構形式。⑷ 耐酸不銹鋼應盡量不用作設計溫度小于或等于 500℃的耐熱用鋼。Q235B 鋼板適用范圍：容器設計壓力 P≤；鋼板使用溫度 0～350℃；用于殼體時，鋼板厚度不的大于 20mm；不得用于毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器。本設計冷凝器殼程設計壓力位 ，使用溫度小于 100℃，選擇鋼板厚度在 6～16mm 之間，毒性程度不高，所以選擇 Q235B 能夠滿足設計要求。... 筒體厚度計算 由工藝設計給定設計溫度 90℃，設計壓力 ，?板 Q235B 卷制，材料 100℃時的許用應力 。取焊縫系數(shù) ，??p1t???鋼板負偏差 C1=，腐蝕余量 ，則mC2?計算厚度 ?????????設計厚度 .??名義厚度 n1C4m??按 GB151 規(guī)定，用碳素鋼做公稱直徑為 1200mm 的固定管板式換熱器的圓筒的最小厚度是 10mm，而且規(guī)定的腐蝕余量 C2=1mm，而本設計所取之腐蝕余量C2=2mm，所以名義厚度 δn=12mm有效厚度 ????? 筒體內(nèi)壓力實驗查取 Q235B 鋼板許用應力[σ]=125MPa,屈服應力 ，s235MPa??水壓試驗壓力 ?????水壓試驗應力校核 ???? ?????因 ????故水壓強度滿足要求。氣壓試驗壓力 ?? ????...水壓試驗應力校核 ???? ???????因 ??故氣壓試驗滿足要求。 封頭強度計算 封頭厚度計算據(jù) JB/T47371995 標準，固定管板式冷凝器封頭選擇標準橢圓封頭。封頭材料同樣選擇 Q235B,已知殼程設計溫度是 Tc=60℃，設計壓力 Pc=，此條件下材料許用應力 ，其余條件與筒體計算相同。則??Mpat13??計算厚度 ??????設計厚度 ??名義厚度 m51n?同筒體強度計算取 δn=12mm有效厚度 ???? 封頭內(nèi)壓力試驗 材料許用應力和屈服應力與筒體水壓實驗相同。水壓試驗壓力 ??????水壓試驗應力校核 ???? ???因 ??????...故水壓強度滿足要求氣壓試驗壓力 ?? ????水壓試驗應力校核 ???????因 P180358.. ??????故氣壓試驗滿足要求。所以，可以由 JB/T47371995 標準選擇標準橢圓封頭如圖 41 2：1 標準橢圓形封頭圖示所示。 圖hHDN41 2:1 標準橢圓形封頭圖示 其相關尺寸列于表 41 2:1 標準橢圓形封頭幾何尺寸。表 41 2:1 標準橢圓形封頭幾何尺寸公稱直徑DN/mm曲面高度/mm1h直邊高度/mm2h厚度范圍 Δ/mmn?內(nèi)表面積 A/ 2m容積 V/ 31200 300 40 10～18 ... 管箱短節(jié)強度計算 管箱短節(jié)厚度計算管箱屬于管程，管程設計溫度 Tc=60℃，設計壓力 Pc=，所以選擇Q235A 鋼板也是滿足的，所以除了取焊縫系數(shù)為 φ= 之外，材料其余屬性與封頭計算所采取的屬性相同。則計算厚度 ?? ????????設計厚度 .Cd?名義厚度 m751n?? 按 GB151 規(guī)定，用碳素鋼做公稱直徑為 1200mm 的固定管板式換熱器的圓筒的最小厚度是 10mm，而且規(guī)定的腐蝕余量 C2=1mm，而本設計所取之腐蝕余量 C2=2mm，所以名義厚度 δn=12mm，同時由前面所選管箱法蘭一直管箱短節(jié)厚度為 16mm，所以管箱短節(jié)的最終名義厚度 δn=16mm。有效厚度 ????? 管箱短節(jié)壓力試驗水壓試驗壓力 ?? ????水壓試驗應力校核 ???? ???因 Pa52109.. ??????故水壓強度滿足要求氣壓試驗壓力 ?? ????...水壓試驗應力校核 ???? ???????因 88..??故氣壓試驗滿足要求。 開孔補強校核 管箱短節(jié)開孔補強的校核 開孔補強采用等面積補強法，由前面假定已知接管尺寸為 φ3779mm，考慮實際情況選 20 號熱軋?zhí)妓劁摴躘σ] t=130MPa,φ3779mm,C 2=1mm。 ⑴開孔直徑 ???? ⑵開孔所需補強面積 m1.? ????接管有效厚度 ?????則開孔所需補強面積 ??retfdA???式中 —開孔削弱所需的補強面積，mm。A —開孔直徑，圓形孔等于接管內(nèi)直徑加 2 倍厚度附加量，mm。d —殼體開孔處的計算厚度，mm.?則 ??⑶有效補強范圍 B 的確定 ??? ?????式中 —補強有效厚度，mm。... —管箱短節(jié)開孔處的名義厚度，mm。n? —接管名義厚度，兩者中取其大值，故 ? 外側(cè)有效高度 h1 的確定 ????⑷有效補強面積 1A????rete1 f2dBA????? ??式中 —殼體開孔處的有效厚度，?接管計算厚度 ?? ????????則接管多余金屬面積 ????r2et2rtet12 fChfhA???????⑸有效補強面積 221e .3..4?????該接管補強的強度足夠，不需要另設補強結(jié)構。 殼體開孔補強校核 開孔補強采取等面積補強法，直接校核最大接管，粗甲醇入口接管...φ4789 ，接管材料為 20 號熱軋?zhí)妓劁摴?φ4789，鋼