【正文】 （332）內(nèi)側(cè)有效高度，在下式值中取較小的值 （因?yàn)榻庸軐?shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度為0）⑥ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積母管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積 (333）接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積接管的計(jì)算厚度 （334） （335）焊接金屬的截面積：補(bǔ)強(qiáng)面積 （336）所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 （337）⑦ 補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)因?yàn)锳4為負(fù)值，表示該開孔無須另行補(bǔ)強(qiáng)，不過考慮到開孔直徑較大及流體的流速，工程設(shè)計(jì)中往往也可以考慮設(shè)補(bǔ)強(qiáng)圈，在此，考慮筒體流體為氣體，在筒體接管上設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)圈，厚度可取殼體厚度。補(bǔ)強(qiáng)圈外徑Bo應(yīng)該不大于有效寬度B根據(jù)JB/T 47362002標(biāo)準(zhǔn)，取內(nèi)徑根據(jù)公式：厚度取母體厚度8mm 管板目前各國(guó)對(duì)管板的計(jì)算方法有所不同，本設(shè)計(jì)采用我國(guó)設(shè)計(jì)管板的方法，通過對(duì)管板作一定的簡(jiǎn)化和假設(shè)，其理論依據(jù)如下：將管板作為承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上的當(dāng)量圓平板，且計(jì)入管孔均勻削弱的影響。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有：1 設(shè)計(jì)條件2 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)換熱器公稱直徑，DN = 500mm；換熱管外徑d =19mm；管壁厚度t=2mm；換熱管根數(shù)n=228；換熱管采用三角形排布，管間距S = 25mm ；墊片為橡膠墊片；換熱管與管板為賬焊并用；殼程側(cè)結(jié)構(gòu)槽深；管程側(cè)隔板槽深；；換熱器材料：Q235B；查GB150表23，設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力；管板材料：不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）；查GB150表23，設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力；許用拉脫力，按GB 151表312 墊片壓緊力作用中心圓直徑（1）墊片設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)條件，采用石棉橡膠板墊片，厚度，密封面形式采用平面。（2）墊片參數(shù)：m=2，y=11MPa（3）墊片尺寸參照J(rèn)B 470492非金屬軟墊片標(biāo)準(zhǔn)，取墊片內(nèi)徑504mm，外徑539mm，墊片寬度N=20mm。（4）墊片有效厚度，（5）墊片壓緊力作用中心圓直徑=墊片接觸面積外徑2b=5392=524mm 確定管板設(shè)計(jì)壓力不能保證在任何情況下和都同時(shí)作用，并兩側(cè)均為正壓，故取兩者中的大者。 管板計(jì)算厚度和名義厚度 （338）根據(jù)GB ，管板名義厚度應(yīng)不小于下列三部分之和，即 （339）圓整得 換熱管軸向應(yīng)力換熱管金屬截面積a=mm （340）按下列三種工況分別計(jì)算：（1）只有殼程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力；（2）只有殼程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力；（3）殼程壓力和管程壓力同時(shí)作用；以上三種工況的計(jì)算值的絕對(duì)值均遠(yuǎn)小于換熱管的設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 換熱器和管板連接拉脫力 （341）式中： ——取第四項(xiàng)三種工況計(jì)算中的絕對(duì)值最大者，；——換熱管與管板連接的寒風(fēng)尺寸，；——換熱管伸出管板長(zhǎng)度，根據(jù)表318，；——管板孔倒角深度，為2mm；。由此可得：滿足要求 支座 計(jì)算鞍座反力（1）計(jì)算質(zhì)量① 圓筒質(zhì)量 （342）式中：圓筒材料密度。② 單個(gè)封頭質(zhì)量：（查JB 115473）③ 附件質(zhì)量（包括人孔、接管、液面計(jì)、平臺(tái)等質(zhì)量）：④ 充液質(zhì)量因物料密度不如水的密度，故按充滿水考慮，設(shè)備充裝系數(shù) （343）式中：（查JB115473）。⑤ 保溫層質(zhì)量因?yàn)樵O(shè)備部保溫，故=0。⑥ 設(shè)備最大質(zhì)量m （344）（2）計(jì)算鞍座反力按下式計(jì)算： 計(jì)算圓筒軸向彎矩（1）圓筒中間處截面的彎矩按下式計(jì)算： （345）（2）鞍座處截面上的彎矩按下式計(jì)算： （346） 計(jì)算圓筒軸向應(yīng)力（1） 由于彎矩引起的軸向應(yīng)力① 在圓筒中間截面上最高點(diǎn)處： （347）式中： ；；。最低點(diǎn)處：② 在鞍座出圓筒截面上最高點(diǎn)處： （348）式中：，由GB 15189表（83）查得。最低點(diǎn)處： （349）式中：，由GB 15189表（83）查得。（2）由于設(shè)計(jì)壓力引起的軸向壓力 （350）（3）軸向應(yīng)力組合與校核軸向拉應(yīng)力最大軸向拉應(yīng)力軸向壓應(yīng)力最大軸向壓應(yīng)力軸向應(yīng)力校核：許用軸向拉應(yīng)力 ；許用軸向壓應(yīng)力 ；許用軸向壓應(yīng)力按GB 15189第1章和第4章確定。 （351）根據(jù)A值和材料，查第四章圖44，得B=108 計(jì)算圓筒、封頭切向應(yīng)力因，故圓筒和封頭中切向剪應(yīng)力分別按下列公式計(jì)算。（1）圓筒切向剪應(yīng)力按下式計(jì)算 （355）式中：，由GB 15089表83查得。（2）封頭切向剪應(yīng)力按下式計(jì)算 （353）式中：；。式中：為封頭沖壓減薄量。（3）切向剪應(yīng)力校核式中：為圓筒許用切向剪應(yīng)力。 （354）式中：K=，由GB 15189查得。 計(jì)算圓筒周向應(yīng)力（1）在鞍座處橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力，按下式計(jì)算 （355）式中：k=，考慮容器焊在鞍座上； ，有GB 15189表83查得；；b=186mm，鞍座寬度。（2） 在鞍座邊角的周向應(yīng)力因，故按下式計(jì)算 （256）式中：，由GB 150表83查得。（3） 周向應(yīng)力校核校核結(jié)果，合格。 計(jì)算鞍座有效斷面平均應(yīng)力（1）鞍座承受的水平分力 按下式計(jì)算式中：，由GB 15189表83查得。（2）鞍座有效面積平均應(yīng)力 按下式計(jì)算 （357）式中： ，鞍座實(shí)際高度和兩者中的較小值；，腹板名義厚度。（3）鞍座有效斷面平均應(yīng)力校核式中：，鞍座材料Q235BF的許用應(yīng)力。4換熱器的制造、檢驗(yàn)、安裝與維修、檢驗(yàn)與驗(yàn)收換熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收，應(yīng)遵守GB1511999和GB1501998的有關(guān)規(guī)定。a 圓筒內(nèi)直徑允許偏差：用板材卷制時(shí)，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長(zhǎng)加以控制，其外圓周長(zhǎng)允許上偏差為10mm，下偏差為0。b 圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為e≤%DN，DN=%500=c 圓筒直線度偏差為L(zhǎng)/1000，且當(dāng)L≤6000mm時(shí)。L=6000mm 。進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)通過中心線和垂直面即沿圓周0176。、90176。、180176。、270176。四個(gè)部位測(cè)量。d 殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均應(yīng)磨至與母材表面齊平。e 插入式接管不應(yīng)伸出管箱、殼體和頭蓋的內(nèi)表面。 換熱管a 換熱管管端外表面應(yīng)除銹，用于焊接時(shí)，管端清理長(zhǎng)度應(yīng)不小于管外徑，且不小于25mm。b 管端坡口應(yīng)采用機(jī)械方法加工，焊前應(yīng)清洗干凈。a 管板由低合金鋼鍛件16MnR制成，加工前表面不平度不得大于2mm，如超過此值，應(yīng)先進(jìn)行校平，然后進(jìn)行加工。b 拼接管板的對(duì)接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)，按JB473094進(jìn)行表面檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果不低于Ⅲ級(jí)，或超聲檢測(cè)中的Ⅰ級(jí)為合格。c 換熱管與管板的連接：二者采用焊接的形式連接，連接部位的換熱管和管板孔表面，應(yīng)清理干凈，不得有毛刺、鐵屑、銹斑、油污等。焊渣及凸出于換熱器內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。 d 管板與換熱管焊接時(shí)，管孔表面粗糙度Ra值≤25181。m。 折流板、支持板a 折流板、：，%。b 折流板、支持板外圓表面粗糙度Ra值不得大于25181。m，外圓面兩側(cè)的尖角應(yīng)倒鈍。還應(yīng)取出折流板、支持板上的任何毛刺。 管束的組裝a 拉桿上的螺母應(yīng)擰緊，以免在裝入或抽出管束時(shí)，因折流板竄動(dòng)而損傷換熱管。b 穿管時(shí)不應(yīng)強(qiáng)行敲打，換熱管表面不應(yīng)出現(xiàn)凹癟或劃傷。 c 除換熱管與管板間以焊接連接外，其他任何零件均不準(zhǔn)與換熱管相焊。d 管箱應(yīng)在補(bǔ)焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭應(yīng)在熱處理后加工。e 換熱器的密封面應(yīng)予以保護(hù)，不得因磕碰劃傷、電弧損傷、焊瘤、飛濺等二損壞密封面。a 換熱器零、部件在組裝前應(yīng)認(rèn)真檢查和清掃，不應(yīng)留有焊疤、焊接飛濺物、浮銹及其他雜物等。b 吊裝管束時(shí)，應(yīng)防止管束變形和損傷換熱管。c 螺栓的緊固至少應(yīng)分三遍進(jìn)行，每遍的起點(diǎn)應(yīng)相互錯(cuò)開120176。角。 壓力試驗(yàn)壓力試驗(yàn)的方法及要求應(yīng)符合GB1501998《鋼制壓力容器》。U型管換熱氣的壓力試驗(yàn)的順序：先用試驗(yàn)壓環(huán)進(jìn)行殼程試驗(yàn)，同時(shí)檢查接頭，水壓試驗(yàn)壓力1Mpa（表壓）在進(jìn)行殼程試驗(yàn)，合格后，（表壓）進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。 換熱器的安裝與維護(hù)：根據(jù)該換熱器的結(jié)構(gòu)形式，在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足拆裝、維修的需要。：必須使換熱器不發(fā)生下沉。在活動(dòng)支座的一端應(yīng)予埋滑板。（1）活動(dòng)支座的地腳螺栓應(yīng)裝有兩個(gè)緊鎖的螺母，螺母與底板間應(yīng)留有1～3mm的間隙。（2）地腳螺栓兩側(cè)均有墊鐵。設(shè)備找平后，斜墊鐵，可與設(shè)備支座底板焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。（3）墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。 維護(hù)換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下進(jìn)行。要經(jīng)常對(duì)管殼程介質(zhì)的溫度和壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱器的泄漏和結(jié)構(gòu)情況。在壓降增大和傳熱系數(shù)降低超過一定數(shù)值時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)和換熱器的結(jié)構(gòu)，選擇有效的方法進(jìn)行清洗。應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視管束的振動(dòng)情況。結(jié) 論首先很高興我按時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。此次高效冷卻器的設(shè)計(jì)，選用的是管殼式換熱器中的U型管式換熱器。選用U型管換熱器的主要原因是考慮到兩介質(zhì)的溫差較大這個(gè)因素。依照U型管換熱器的特點(diǎn)，只有一塊管板，管束由很多根U型換熱管組成，管的兩端固定在同一個(gè)管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。這次換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，選擇了U型管式，管子與管板的連接采用焊接，不設(shè)置膨脹節(jié)等等。其它零部件結(jié)構(gòu)詳見設(shè)計(jì)圖紙。通過強(qiáng)度計(jì)算，校核了殼程圓筒、封頭、法蘭、開孔接管、管板和支座并進(jìn)行了開口補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算?？偟膩碚f，通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的收獲是很大的。各方面的知識(shí)都有涉及，如手工畫圖就概括了整個(gè)制圖課程的知識(shí)。電腦制圖有進(jìn)一步熟練了CAD軟件操作?？傊舜卧O(shè)計(jì)是整個(gè)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的整理與應(yīng)用，大大提高了我的設(shè)計(jì)能力。致 謝通過做這個(gè)高效冷卻器的設(shè)計(jì)，我懂得了很多換熱器相關(guān)知識(shí)及其由理論向?qū)嶋H轉(zhuǎn)變的過程。我非常感謝我的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師徐舒老師。徐老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博理論知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及細(xì)心的教導(dǎo)讓我體會(huì)頗深，在這一個(gè)學(xué)期里，我學(xué)會(huì)了很多很多，所有這些將引導(dǎo)我不斷前進(jìn)，并是我終身受益，所有這些我將銘記在心。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程自始至終都得到徐老師的細(xì)心教導(dǎo)，從設(shè)計(jì)的選題的確定，到設(shè)計(jì)計(jì)算及論文的整理審稿、最后定稿，無不傾注了徐老師辛勤的汗水！衷心感謝機(jī)械工程學(xué)院，為我們這次設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)畫圖教室，畫板等等硬件方面的幫助。衷心感謝本設(shè)計(jì)小組的每一位同學(xué)，他們?yōu)槲姨峁┝税駱?，幫我解決了無數(shù)疑難問題，讓我學(xué)到了很多東西。我之所以能按時(shí)順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是與老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助分不開的，在本次設(shè)計(jì)過程中，得到了過程機(jī)械系各位老師的指導(dǎo)和幫助。在此，我對(duì)那些指導(dǎo)和幫助過的老師、同學(xué)及朋友表示衷心的感謝。參 考 文 獻(xiàn)[1] ：化學(xué)工業(yè)出版社，2003[2] ：：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。2000[3] ：化學(xué)工業(yè)出版社，[4] ：化學(xué)工業(yè)出版社，1993[5] ：化學(xué)工業(yè)出版社，2000[6] ：化學(xué)工業(yè)出版社，2005[7] ：化學(xué)工業(yè)出版社，1993[8] ：華南理工大學(xué)出版社，1993附錄：本設(shè)計(jì)符號(hào)說明英文字母B——折流板間距，m；C——系數(shù)，無量綱；d——管徑，m；D——換熱器外殼內(nèi)徑，m；f——摩擦系數(shù)；F——系數(shù)；h——圓缺高度，m；K——總傳熱系數(shù)，；L——管長(zhǎng)，m；m——程數(shù)；n——指數(shù)； 管數(shù)； 程數(shù)；N——管數(shù)； 程效；NB——折流板數(shù)；Nu——努塞爾特準(zhǔn)數(shù)；P——壓力，Pa；Pr——普蘭特準(zhǔn)數(shù)；q——熱通量，；Q—一傳熱速率，W；r——半徑，m； 汽化潛熱Kj/kg；R一一熱組，； 因數(shù)；Re——雷諾準(zhǔn)數(shù)；S——傳熱面積，m2；t一—冷流體溫度，℃； 管心距，m；T——熱流體溫度，℃；u——流速，m/s；W——質(zhì)量流量，kg/s；希臘字母——對(duì)流傳熱系數(shù)，；——有限差值；——導(dǎo)熱系數(shù)，；——粘度，；——密度，；——校正系數(shù)；下標(biāo)c——冷流體；h——熱流體；i——管內(nèi)；m——介平均；o——管外；s——污垢。