【導(dǎo)讀】務(wù)主要是根據(jù)已知條件選擇采用浮頭式換熱器機的設(shè)計。首先根據(jù)給出的設(shè)計溫。和傳熱面積來確定換熱管的材料，尺寸，根數(shù)。排列，并根據(jù)換熱管的排列和長度來確定筒體直徑以及折流板的選擇。器的內(nèi)徑和內(nèi)外壓的計算來確定殼體和封頭的厚度并進行強度校核。法蘭的設(shè)計計算與校核和管子拉脫力的計算。還包括管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計、防沖擋板、結(jié)構(gòu)設(shè)計中的標準件可以參照國家標準根據(jù)設(shè)計。條件直接選??；非標準件，設(shè)計完結(jié)構(gòu)后必須進行相應(yīng)的應(yīng)力校核。把壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸。有蒸汽冷凝器，鍋爐用冷凝器等。冷凝器常被用于空調(diào)

　　

【正文】 （ 2104） 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力 ? ? MPab 210?? 設(shè)計溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力 ? ? MPatb 187?? 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 ? ? 261822101298227 mmWA baa ??? ? （ 2105） 操作狀態(tài)所需的螺栓面積 ? ? 277371871446872 mmWA tbpp ??? ? （ 2106） 所需螺栓面積 mA 取 aA 與 pA 的大值，所以 mA =7737mm178。 查文獻 [5]得 M24 螺栓的小徑 1d =（ mm） 實際螺栓面積 mb AA ????? 2? （ 2107） 預(yù)緊狀態(tài)螺栓的設(shè)計載荷 ? ? NAAFW bbmG 21143852102 1240077372 ??????? ? （ 2108） 操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計載荷 NWW p 1 4 4 6 8 7 2?? （ 2109） 確定法蘭材料，密封面型式及結(jié)構(gòu)尺寸 法蘭材料選用 16MnⅡ，密封面型式采用凸面密封，與外頭蓋法蘭相匹配。 法蘭力臂 ??? AD LL 由外頭蓋設(shè)計中查標準長頸對焊 法蘭的螺栓分布圓直徑 D=840. 取法蘭頸部大端有效厚度 mm801 ?? 。螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交點的徑向距離 mmL A 402/)280600840( ????? （ 2110） 螺栓中心至 DF 的作用位置處的徑向距離 mmL D ???? （ 2111） 螺栓中心至 GF 的作用位置處的徑向距離 mmDDL GbG 7498402 ????? （ 2112） . .. 螺栓中心至 TF 作用位置處的徑向距離 mmLLL GAT 1 ??????? ? （ 2113） 預(yù)緊狀態(tài)的法蘭力矩 mmNLFM GGa ????? （ 2114） 操作狀態(tài)的法蘭力矩 GGTTDDp LFLFLFM ??? NPDF ciD 22 ????? （ 2115） NDDP PDPDFFF iGc cicGDT 50 49 15)600749()( 222222??????? ???? （ 2116） mmNLFLFLFM GGTTDDp ???????? ??? 12 706 717 103 491 58090 432 0 （ 2117） 設(shè)計溫度下法蘭材料的許用應(yīng)力 ? ? MPatf 144?? 常溫下法蘭材料的許用應(yīng)力 ? ? MPaf 150?? 法蘭設(shè)計力矩 oM 取 ? ?? ? mmNMftfa ???? 5672 655 61501445906 932 9?? （ 2118） 和 NM p 127067173? 的大值 所以 oM 取 127067173N mm 側(cè)法蘭法蘭應(yīng)力 取法蘭頸部小端有效厚度 o? =40mm 2408001 ???? （ 2119） 取法蘭頸部高度 h=50mm 5000????? ?iDhhh （ 2120） 查文獻 [2]圖 97得整體法蘭頸部應(yīng)力校正系數(shù) f= 查文獻 [2]圖 93得整體法蘭系數(shù) ?IF 參數(shù) ??? hFe I （ 2121） 系數(shù) ?????? ef?? （ 2122） 式中 f? 為法蘭有效厚度 0 08 9 5 ??? iO DDK （ 2123） . .. 由 K= 查文獻 [2]表 9— 5 得 T=， Z=， Y=， U= 系數(shù) ??? T?? （ 2124） 查文獻 [2]圖 9— 4 得 ?V 參數(shù) 594 34 4840155 220211 ????? ?hVUd （ 2125） 參數(shù) ? ? 13 ????d? （ 2126） ????? ??? （ 2127） （ 1） 軸向應(yīng)力 MP aDfM iH 12 7067 17 32 221 0 ?????? ??? （ 2128） （ 2） 徑向應(yīng)力 ? ?M P aMDeiffR531 2 7 0 6 7 1 7 202???? ?????????? （ 2129） （ 3） 環(huán)向 應(yīng)力 MP aZDYM RifOT 22 ??????? ??? （ 2130） （ 4） 剪切力 預(yù)緊狀態(tài)的剪切載荷 W=2114385N 操作狀態(tài)的剪切載荷 W=1446872N 剪切面積 22 0 4 8 2 mmlDA ????? ?? （ 2131） 式中 ??D 剪切面計算直徑 ?l 剪切面計算高度 預(yù)緊狀態(tài)剪應(yīng)力 MP aAW ??? ?? （ 3132） 操作狀態(tài)剪應(yīng)力 MP aAW p 712048 81446 872 ??? ?? （ 3133） 應(yīng)力校核 ? ? M P atf ???? 設(shè)計溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力 ? ? MPatn 170?? . .. ? ? M P atn ???? （ 1）允許軸向應(yīng)力取 ? ? Htf M P a ?? ???? （ 2）環(huán)向 應(yīng)力 M P aM P a tfT 144][18 ??? ?? （ 3）徑向應(yīng)力 M P aM P a tfR 144][53 ??? ?? （ 4）組合應(yīng)力 ? ? MP aMP a tfRH ?????? ??? （ 3134） ? ? MP aMP a tfTH ?????? ??? （ 3135） （ 5）剪應(yīng)力 預(yù)緊狀態(tài)下，許用的剪應(yīng)力為 [ ] 170 136n M Pa? ? ? ? 由前面的計算得 ? ?tnM P a ?? ??? 操作狀態(tài)下，許用的剪應(yīng)力為 [ ] 170 136n M Pa? ? ? ? 由前面的計算得 ? ?tnM Pa ?? ??? 結(jié)論：設(shè)計的法蘭在軸向應(yīng)力，徑向應(yīng)力，環(huán)向應(yīng)力，組合應(yīng)力及剪應(yīng)力均滿足要求，所假設(shè)的法蘭名義厚度 n? =85mm 合理。因此，取側(cè)法蘭的名義厚度為 85mm。 支座的設(shè)計與選擇 支座的選擇 根據(jù)設(shè)計溫度和設(shè)計載荷以及臥式容器的特點選用鞍式支座，材料為Q235B，墊板的材料選用與筒體相同的 Q345R。 根據(jù)筒體內(nèi)徑，按文獻 [4]，對于 mmDN 900? 選用重型鞍座，帶墊板，因為筒體內(nèi)徑為 600mm，所以采用 BI 焊制， 120176。 包角，采用兩個鞍座，一個為固定鞍座 BI600F，一個為滑動鞍座 BI600S。 h=300mm，質(zhì)量為 29KG，允許載荷為 165kN。 經(jīng)計算，得到設(shè)備的充水質(zhì)量為 3710KG，即 37100N= 遠小于鞍座的允許載荷 165kN，所以滿足要求。 支座的布置 根據(jù)文獻 [1]中的 對于 mmL 3000? ，兩支座的間距 LLB )~(? 所以選用 mmLL B 1 5 0 03 0 0 ???? ，支座到筒體兩端的距離盡量等距。 吊環(huán)螺釘?shù)脑O(shè)計 為了便于裝拆管束，應(yīng)在浮頭式換熱器的固定管板上設(shè)置吊環(huán)螺釘，根據(jù)筒體身本的結(jié)構(gòu)和尺寸，采用一個 M20， L=180mm的螺釘，材料選用 20 號鋼。 . .. 圖 6 吊環(huán)螺釘管板連接圖 防沖板的設(shè)計 在殼程的進口處設(shè)置一個防沖板，材料用 Q235A，防沖板的邊長應(yīng)大于接管外徑 50mm 以上，所以取防沖板的邊長為 200mm。 防沖板的最小厚度，對于碳鋼，不得小于 ， 因此取 ? =6mm。防沖板焊接在定距管上 圖 7 防沖板布置簡圖 滑道的設(shè)計 滑道焊在折流板或支持板的槽內(nèi)，在直徑方向高出折流板 ，并與管束成一體。滑板的尺寸可根據(jù)換熱器直徑、長度和管束重量確定。具體數(shù)據(jù)如下圖 圖 8 滑道示意圖 . .. 3 設(shè)備的維護與檢修 設(shè)備的檢查 打開換熱器，拆去兩端封頭，裝上試驗環(huán)，然后向殼體內(nèi)打水壓。根據(jù)漏水情況即可檢查管子穿孔、波裂以及管子和管板泄露的位置，需要注意的是，試壓用水應(yīng)使用常溫。 換熱器的 清理和維護 換熱器長期工作后換熱管的內(nèi)外都會有不同程度的污垢，甚至是阻塞。因此必須在停工維修時對其進行清掃。冷凝器的結(jié)垢中含有大量的鈣、鎂物質(zhì)。用一般的簡單方法很難完全把它清洗掉，所以要用酸洗的方法。酸洗結(jié)束后進行檢查，如果合格可再次循環(huán)清洗酸洗用的酸。各廠應(yīng)根據(jù)需要可設(shè)置機動式酸洗設(shè)備輪流到各車間進行清洗。 換熱器的運轉(zhuǎn)周期應(yīng)和裝置的生產(chǎn)周期一致。但有時因為換熱器積垢滿足不了生產(chǎn)周期要求，或操作不當引起不正常運轉(zhuǎn)，還有由于墊片質(zhì)量不好和螺栓緊固不好。所以換熱器要時常進行維護，保證生產(chǎn)正常進行。日常維護要保 證壓力穩(wěn)定，絕不超壓運行。換熱器的檢修要按照正規(guī)步驟進行，對于損壞的管子要就地更換。 . .. 結(jié) 論 通過一個多月的努力，我終于在張志文老師和同學(xué)的幫助下完成了本次畢業(yè)設(shè)計 —— 蒸汽冷凝器的設(shè)計。通過對已知條件的分析，采用了浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)。本次蒸汽冷凝器是利用冷卻水對氫氣進行冷凝。換熱器通過換熱管使管內(nèi)外介質(zhì)進行熱力交換達到冷凝效果。由換熱管數(shù)量和排布通過計算確定了換熱器的筒體內(nèi)徑選取 600mm。由筒體內(nèi)徑和材料得出筒體的厚度 14mm。通過對筒體和封頭的校核來保證換熱器的安全性。由 于需要介質(zhì)的進出，所以殼體上有很多開孔，必須對開孔進行補強計算，通過計算確定筒體上的開孔需要另行補強，選擇了補強圈補強法。換熱管需要利用折流板和支撐板對其起支撐作用，我確定了間隔250mm 的弓形折流板。本次的換熱器設(shè)計主要的難點在于浮頭蓋那邊的浮頭法蘭的設(shè)計以及與浮頭外頭蓋連接的側(cè)法蘭的設(shè)計，兩個非標法蘭的設(shè)計與校核對我是很大的考驗。 這次設(shè)計，用到了大學(xué)四年來所學(xué)的很多知識，幾乎是把大學(xué)所學(xué)復(fù)習(xí)了一遍。通過這次設(shè)計，我提高了分析查閱的技巧，提高了理論計算和繪圖能力。由于畢業(yè)設(shè)計比較重要和嚴格。培養(yǎng)了我嚴肅認 真的科學(xué)態(tài)度和嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)作風(fēng)。今后我會繼續(xù)努力，為我們這個換熱器行業(yè)貢獻自己的一份力量。 . .. 致 謝 本次設(shè)計我得到了很多同學(xué)和老師的幫助，特別是張志文老師。作為我的畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師，在各方面給我提供了很大的幫助，讓我克服了很多困難，順利的完成了本次畢業(yè)設(shè)計。同時我也要感謝在本次設(shè)計中對我提供幫助的其他裝備系的老師和我的同學(xué)們，最后要感謝關(guān)心和幫助我們畢業(yè)設(shè)計的院系領(lǐng)導(dǎo)們。 . .. 參考文獻 [1] 國家技術(shù)監(jiān)督局 .GB1511999 管殼式換熱器 .北京：中國標準出版社， 1999 [2] 國家技術(shù)監(jiān)督局 .GB1502021 鋼制壓力容器 .北京：中國標準出版社， 2021 [3] 柴誠敬，王軍，張纓 .化工原理課程設(shè)計 .天津大學(xué)化工學(xué)院， 2021 [4]曲文海，董大勤，袁鳳隱 . 壓力容器與化工設(shè)備實用手冊（上、下冊） .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021， 3 [5]楊可楨，程光蘊，李仲生 .機械設(shè)計基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社 [6]國家技術(shù)監(jiān)督局 .容器支座壓力容器法蘭 .北京：中國標準出版社， 1998， 5 [7] 鄭津洋 .過程設(shè)備設(shè)計 .北京： 化學(xué)工業(yè) 出版社， 2021