【導(dǎo)讀】的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以。已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論?；驋呙璧葟?fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字。由已經(jīng)給出的數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行熱力計算，對換熱管根數(shù)和。管徑等進(jìn)行選擇，使熱交換器能滿足換熱需求。最后用AUTOCAD進(jìn)行裝配圖和各個零件圖的繪制，在。陳老師的多次審圖之后出正式圖紙。

　　

【正文】 流速為： 117 6 .8 3 6 0 0 1 .0 m / s0 .0 2 1 4vi qu A? ? ? 111 310 . 0 2 7 0 1 1R e 2 7 5 4 40 . 5 0 9 1 0du?? ???? ? ?? 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 19 普朗特數(shù)為： 3 31112 . 8 9 0 . 5 0 9 1 0P r 9 . 7100 . 1 5 1Cp ?? ?? ??? ? ? ? 0 . 8 0 . 4 21 0 0 2 3 0 .1 5 1 0 .0 2 2 7 5 4 4 9 .7 1 5 3 6 W / m? ? ? ? ? ? ? ?? . ℃ （ 3）污垢熱阻和管壁熱阻為： 管外側(cè)污垢熱阻 20 0 .0 0 0 4 m / WR ??℃ 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 20 .0 0 0 2 m / WiR ??℃ 碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率 m? 為 50W/m ，所以 : 2/ 0 . 0 0 2 5 / 5 0 0 . 0 0 0 0 5 m / Ww mbR ? ? ? ? ?℃ （ 4）傳熱系數(shù)為： 119 215odd ?? 01 1 9 1 5 1 7 m m22m ddd ??? ? ? 10112111 1 1536 795 W / mjiwo o oiomK d d dRRRd d d?? ? ? ????? ? ? ? ? ????.3℃ （ 5）傳熱面積裕度 計算傳熱面積 jiA 為 ： 23983550 2 3 0 . 3 m. 3 5 7 . 4 5 9jijiQA tK? ? ???m 該換熱器的實際傳熱面積 pA 為 : 第 2 章 熱力計算 20 23 . 1 4 3 . 1 4 0 . 0 1 9 6 7 2 6 2 5 9 . 9 mp otd lNA ? ? ? ? ? ? 該換熱器的面積裕度為： 2 5 9 . 9 2 2 4 . 3 1 5 . 8 %2 2 4 . 3p jijiAAH A? ? ? jiAA ?? 15%%25% 所以該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù) 壁溫計算 1011wwT T t tq ?????? 熱阻大的環(huán)節(jié)在傳熱過程中溫差也相對較大，金屬壁的熱阻通?？梢院雎圆挥嫞?w wtT ? 故： 1011wwTTTt? ???? 114 7. 9 1536187 .979 5. 3wwTT? ?? 解得 ? ℃ 熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)流體的流動阻力 （ 1） 管程流體阻力為： 1 21 1 11()( ) ( ) 2 SsPtrp p p NN Flp du ??? ? ? ? ?? ? ? 由 Re= ，傳熱管相對粗糙度 查得： 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 21 1 ? ? 221 1(m/s)u ? 3701kg/ m?? 1 0 .0 4 1 ( 6 0 .0 1 5 ) ( 1 7 0 1 ) 2 5 7 4 .8 Pap? ? ? ? ? ? 23 ( 7 0 1 ) 2 1 0 5 1 . 5 Pa1rp? ? ? ? ? 1( ) ( 5 7 4 . 8 1 0 5 1 . 5 ) 1 6 1 . 5 1 0 0 3 8 . 3 P aSsPtrp p p NN F? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Pa 10 kPa? 在允許范圍內(nèi) （ 2） 殼程阻力為： 02() SSsp p p N F? ? ? ? ? 流體流經(jīng)管束的阻力為： 20xx ( 1 ) ( ) / 2tc BFpf N N u ?? ? ? 0 .5 0 .51 .1 1 .1 7 2 6 3 0tc tNN ? ? ? ? 0 . 2 2 8 0 . 2 2 800 5 . 0 R e 5 . 0 1 2 2 9 . 5 0 . 9 8 7f ??? ? ? ? 11BN ? ? 20 0 . 5 0 . 9 8 7 3 0 ( 1 9 1 ) ( 0 . 6 9 7 9 8 ) / 2 5 6 2 4 . 3 P ap? ? ? ? ? ? ? ? ? 流體經(jīng)過折流板缺口的阻力為： 202 2 2 0 . 3 1 2 1 0 . 6 9( 3 . 5 ) ( 3 . 5 ) 1 9 = 9 9 2 . 5 P a2 0 . 8 2BtD up Nd ? ??? ? ? ? ? ? ? 總阻力為： = ( 5 6 2 4 . 3 + 9 9 2 . 5 ) 1 . 1 5 = 7 6 0 9 . 4 P asp?? 7609 Pa 10 kPa在允許范圍內(nèi) 所以所選固定管板式換熱器滿足生產(chǎn)需要第 3 章 強(qiáng)度計算 22 第 3 章 強(qiáng)度計算 基本零部件 接管法蘭 依據(jù)管箱和殼程圓筒的材料，管法蘭的材料定為 S30408II。 根據(jù)設(shè)計條件中管口表中給出的連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)，查 HG/T2061520xx[21]中WN/RF（ 帶頸對焊法蘭凹凸密封面）部分表 ，得到各個法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸見表 ，圖 。 表 帶頸對焊剛制管法蘭（ WN）尺寸 Table steel pipe flanges (WN) size 工稱尺寸 鋼管外徑（法蘭焊端外徑） A 連接尺寸 DN DPS 法蘭外徑 D 螺栓孔中心圓直徑K 螺栓孔直徑 L 螺栓Th 螺栓孔數(shù)量n(個 ) 法蘭厚度（ C） 法蘭頸大端（ N） 法蘭內(nèi)徑 法蘭高度（ H） 20 3/4 100 16 M14 4 38 21 51 40 11/2 125 16 M14 4 65 41 60 50 2 150 120.7 18 M16 4 78 52 62 80 3 190 18 M16 4 108 68 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 23 圖 帶頸對焊剛制管法蘭（ WN） Fig steel pipe flanges（ WN） 接管 尺寸設(shè)計以其中管箱法蘭 T1（ DN50）處接管為例： 根據(jù)表 ,鋼管外徑 1d =A=。查 HG/T2061520xx[4]中表 得到DN50 對應(yīng)接管最小壁厚為 4mm，確定接管壁厚 ?? ，計算接管內(nèi)徑21 2 60 .3 2 5. 6 49 .1dd ?? ? ? ? ? ?mm。根據(jù)設(shè)計說明書，查 HG/T2061520xx[4]中表，接管采用與內(nèi)壁平齊結(jié)構(gòu)，無保溫層時， DN50 的接管及其連接法蘭的伸出長度可設(shè) L=150mm。除去法蘭高度 H=62，計算接管長度 l=LH=88mm。布置詳圖見裝配圖。 各個無縫鋼管的材料和尺寸如表 ， 表 無縫鋼管材料和尺寸 Table Seamless steel pipe materials and dimensions 序號 接管外徑/mm 接管壁厚/mm 伸出高度/mm 接管長度/mm 材料 T1 150 88 0Cr18Ni9 T2 150 88 0Cr18Ni9 S1 150 82 0Cr18Ni9 S2 150 90 0Cr18Ni9 D1 150 99 0Cr18Ni9 V1 150 99 0Cr18Ni9 第 3 章 強(qiáng)度計算 24 支座 化工壓力容器及設(shè)備都是通過支座固定在工藝流程中的某一位置上的。支座的形式主要分三大類：立式容器支座、臥式容器支座、球式容器支座。臥式容器支座又可分為鞍式支座、圈式支座和支腿式支座，尤以鞍式支座使用最為廣泛。 鞍式支座的結(jié)構(gòu)特征： 1．鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)分輕型（代號 A）和重型（代號 B）兩種。輕型用于滿足一般臥式容器使用要求；重型用以滿足臥式換熱器、盛裝液體重度大和 L/D 大的臥式容器使用要求。 2．根據(jù)安裝形式，鞍式支座分固定式（代號 F）和滑動式（代號 S）兩種。 3．鞍式支座適用于臥式容器直徑 DN159～ 426（用無縫管件筒體）、 300～ 4000（用卷制筒體）的范圍內(nèi)。 根據(jù) JBT4712[6]，選擇的支座為重型焊制 B，包角為 120176。，有墊板，筋板數(shù)為 2。 圖 支座 Support 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 25 表 支座基本參數(shù) Table Basic parameters of support 公稱直徑DN 允許載荷 Q KN 鞍座高度 h 底板 腹板 筋板 1l 1b 1? 2? 3l 3b 3? 800 220 200 720 50 10 10 400 120 10 殼程圓筒 根據(jù)工作條件選擇殼程圓筒的材料為 16MnR 鋼板。在常溫時許用應(yīng)力為170Mpa，在設(shè)計溫度 220℃ 的許用應(yīng)力為 152MPa，屈服限為 275Mpa。 按 GB15120xx[2]計算殼程圓筒厚度為 。 ? ?2 cit cpD P? ??? ? （ 31） 式中： 計算壓力 1 .1 1 .0 1 .1 M P acP ? ? ? ； 內(nèi)直徑 800mmiD ? 材料許用應(yīng)力 ? ? 152 MPat? ? 焊縫系數(shù) φ=（采用雙面焊、局部無損探傷） 以上數(shù)值代入式（ 31）得 : 1 . 1 8 0 0 3 . 4 2 m m2 1 5 2 0 . 8 5 1 . 1? ???? ? ? 按 GB15020xx[3]碳素鋼或低合金鋼容器的最小厚度不小于 3mm，該厚度值不包括 鋼 板 負(fù)偏差 1 2mmC? 和腐蝕裕度 2 2mmC ? 即 8mm? ?e ， 符合 GB15120xx[2] 第 3 章 強(qiáng)度計算 26 厚度標(biāo)準(zhǔn) 殼程圓筒的液壓試驗及壓力試驗時應(yīng)力校核。 試驗液體為水，試驗壓力 PT 按下式 : ? ?? ? 1701. 25 1. 25 1. 1 1. 54 MPa152T tP ??? ? ? ? 壓力試驗時，圓筒的總體薄膜應(yīng)力按下式 : ? ? ? ?1 . 5 4 8 0 0 8 1 2 1 . 7 0 . 9 0 . 9 2 7 5 2 4 7 . 5 M P a2 2 6 0 . 8 5T i eT ePD ????? ??? ? ? ? ? ? ??? ts 管箱 封頭 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其封頭壁厚近似等于筒體壁厚，這樣筒體和封頭就可采用同樣厚度的鋼板來制造。這不僅可以給選材帶來方便，也便于筒體和封頭的焊接。蝶形封頭的主要優(yōu)點是便于手工加工成型，且可以安裝現(xiàn)場制造。它的主要缺點即受力情況不如橢圓形封頭好。 錐形封頭在同樣條件下與半球形、橢圓形和碟形封頭比較，其受力情況比較差，其中一個主要原因是因為錐形封頭與圓筒連接處的轉(zhuǎn)折較為厲害，故曲率半徑發(fā)生突變而產(chǎn)生邊緣力的緣故。故本次設(shè)計采用 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 ，根據(jù)工作條件選擇 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 材料為 15CrMoR（正火加回火）鋼板。在常溫時許用應(yīng)力為 150MPa，在設(shè)計溫度 220℃ 時的許用應(yīng)力為 ，屈服限為 。 橢圓封頭厚度計算 根據(jù) GB15120xx 中式（ 56） ? ?39。 2 t ckP D P? ??? ? （ 32） 式中有： 計算壓力 Pc== MPa 內(nèi)直徑 Di=800 mm 材料許用應(yīng)力 [σ]t= MPa 焊縫系數(shù) φ=（采用雙面焊、局部無損探傷） 系數(shù) K=（采用標(biāo)準(zhǔn)封頭 r/Di=, α=30℃ ） 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 27 K 值由 GB15020xx[3]表 64 查得。 以上數(shù)值代入式（ 32）、式（ 33）得： 39。 0 . 6 8 2 0 . 8 8 8 0 0 3 . 5 6 m m2 1 3 0 . 8 0 . 8 5 0 . 5 0 . 8 8h? ????? ? ? ?