【正文】 XXXVI 致謝 XXXVIIVII 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一次稱(chēng)為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體的速度,可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當(dāng)隔板,將全部管子平均分隔成若干組。這樣,流體可每次只通過(guò)部分管子而往返管束多次,稱(chēng)為多管程。同樣,為提高管外流速,可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過(guò)殼體空間,稱(chēng)多殼程。在管殼式換熱器內(nèi),由于管內(nèi)外流體溫度不同,殼體和管束的溫度也不同。如兩者溫差很大, 換熱器內(nèi)部將出現(xiàn)很大的熱應(yīng)力,可能使管子彎曲,斷裂或從管板上松脫。因此,當(dāng)管束和殼體溫度差超過(guò)50℃時(shí),應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臏夭钛a(bǔ)償措施,消除或減小熱應(yīng)力。二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的III 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減?。蝗魝鳠崦娣e不變，采用逆流時(shí)可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié)省設(shè)備費(fèi)，后者可節(jié)省操作費(fèi)，故在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)使用中應(yīng)盡量采用逆流換熱。當(dāng)冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時(shí)，由于相變時(shí)只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無(wú)變化，因此流體的進(jìn)出口溫度相等，這時(shí)兩流體的溫差就與流體的流向選擇無(wú)關(guān)了。除順流和逆流這兩種流向外，還有錯(cuò)流和折流等流向。在傳熱過(guò)程中，降低間壁式換熱器中的熱阻，以提高傳熱系數(shù)是一個(gè)重要的問(wèn)題。熱阻主要來(lái)源于間壁兩側(cè)粘滯于傳熱面上的流體薄層(稱(chēng)為邊界層)，和換熱器使用中在壁兩側(cè)形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對(duì)較小。增加流體的流速和擾動(dòng)性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱系數(shù)。但增加流體流速會(huì)使能量消耗增加，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協(xié)調(diào)。為了降低污垢的熱阻，可設(shè)法延緩污垢的形成，并定期清洗傳熱面。一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開(kāi)始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。IIIVI 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)有效厚度：de=dnC1C2=122=10mm 壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類(lèi)型：液壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力值：PT=[s]170=180。180。= [s]t170壓力試驗(yàn)允許通過(guò)的應(yīng)力水平[s]T:[s]T163。=180。180。275= 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力：sT=PT(Di+de)180。(800+10)==2de2180。10應(yīng)為sT163。[s]T所以校核結(jié)果合格 壓力及應(yīng)力計(jì)算2de[s]tf2180。10180。147180。== 最大允許工作壓力：[PW]=(Di+de)(800+10)t設(shè)計(jì)溫度下 計(jì)算應(yīng)力：s=Pc(Di+de)180。(800+10)==2de2180。10[s]tf=147180。=應(yīng)為[s]tf179。st 結(jié)論：,合格 前端管箱封頭計(jì)算 計(jì)算條件計(jì)算壓力：Pc=VII 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)溫度：t=176。C 內(nèi)徑：Di= 曲面高度：hi= 材料：Q345R板材實(shí)驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]= 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]= 鋼板負(fù)偏差C1= 腐蝕余量C2= 焊接接頭系數(shù)：f= 厚度及重量計(jì)算t1233。230。Di246。247。形狀系數(shù)：k=234。2+231。231。6234。232。2hi247。248。235。計(jì)算厚度：d=2249。1233。230。800246。2249。=234。2+231。247。=6234。235。232。2180。400248。kP1180。180。800cDi== t2[s]180。189180。180。 名義厚度：dn=C1+C2+d=，可取名義厚度為有效厚度：de=dnC1C2== 結(jié)論：此厚度滿(mǎn)足最小厚度要求 壓力計(jì)算2[s]tfde2180。189180。180。]=== 最大允許工作壓力：[PWkDi+180。800+180。：合格 殼程筒體計(jì)算 計(jì)算條件 計(jì)算壓力：Pc=VIIX 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)接管腐蝕裕量：1mm 接管厚度負(fù)偏差：Clt= 接管材料許用應(yīng)力：[s]= 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 殼體計(jì)算厚度：d=180。800==2[s]tfPc2180。140180。180。18== t2[s]fPc2180。140180。：dt=[s]t140==1 接管材料強(qiáng)度消弱系數(shù)：fr=r[s]140開(kāi)孔直徑：d=di+2C=18+2180。3=24mmd=123A=dd+2ddet(1fr)=24180。+0=殼體多余金屬面積：A1=(Bd)(ded)2det(ded)(1fr)=(5524)180。()0=接管多余金屬面積：XI 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)A2=2h1(detdt)fr+2h2(detC2)fr=2180。180。()180。1+0= 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)焊縫面積（）1A3=2180。180。7180。7=49mm22由于A1+A2+A3=＞Ａ＝ 所以不需要另加補(bǔ)強(qiáng)。接管：B f45180。4 接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度：156mm 接管實(shí)際內(nèi)伸度：0mm 接管焊接接頭系數(shù)：1 接管厚度負(fù)偏差：Clt=1mm 接管材料許用應(yīng)力：[s]= 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 殼體計(jì)算厚度：d=180。800== t2[s]fPc2180。140180。180。37==2[s]tfPc2180。140180。：dt=[s]t140==1 接管材料強(qiáng)度消弱系數(shù)：fr=[s]r140開(kāi)孔直徑：d=di+2C=37+6=43mm 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度：B=2d=2180。43=86mm 接管有效外伸長(zhǎng)度：h1=ddnt=43180。4= 接管有效內(nèi)伸長(zhǎng)度：h2=0mm 開(kāi)孔消弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積：XIXIV 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)所以不需要另加補(bǔ)強(qiáng)。 延長(zhǎng)部分兼作法蘭固定管板式管板 設(shè)計(jì)計(jì)算條件 ：設(shè)計(jì)壓力：PS= 設(shè)計(jì)溫度：TS=1500C平均金屬溫度：ts=150oC 裝配溫度：t0=15OC 材料名稱(chēng)：Q345R 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力：[s]=140MPat平均金屬溫度下彈性模量：ES=180。105MPa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)：as=180。105MPa 殼程圓筒內(nèi)直徑：Di=800mm 殼程圓筒名義厚度：ds=12mm 殼程圓筒有效厚度：dse=殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量：E39。f=180。105MPa殼程圓筒內(nèi)直徑橫截積：A==180。180。8002=180。104mm2 殼程圓筒金屬橫截面積：AS=pdS(Di+ds)=180。12180。(800+12)=180。105mm2：XV 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)壓力：Pt= 設(shè)計(jì)溫度：TS=110OC 材料名稱(chēng)：16Mn 設(shè)計(jì)溫度下彈性模量：En=180。105MPa 殼程圓筒名義厚度：dh=12mm 殼程圓筒有效厚度：dhe=10mm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量：E39?！癴=180。105MPa ：材料名稱(chēng)：20（GBT8163）管子平均溫度：tt=110OC設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力：[s]tt=132MPa 設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力：sst=245MPa 設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量：bn=180。105MPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量：Et=180。105MPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)：at=180。105mm/mm0C 管子外徑：d=25 mm 管子壁厚：dt= 管子根數(shù)：n=453 換熱管中心距：S=32mm 一根管子金屬橫截面積：a=pdt(ddt)=180。180。()= 換熱管長(zhǎng)度：L=3000mm 管子有效長(zhǎng)度：L=3000mm 管束模數(shù)：Ke=7680MPa管子回轉(zhuǎn)半徑：i=+(d2dt)2=+(252180。)2=XVXVIII 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)”1233。2Efbf“kf=234。12234。Di+bf235。230。2d”231。f231。D232。i3249。246?！?47。+Ehw247。248。3249。1233。2180。180。105180。32230。2180。14246。5=234。231。247。+180。10180。 12234。800+32800232。248。235。=： 材料名稱(chēng)：20II 管箱法蘭厚度：d39。f=20mm 法蘭外徑：Df=240mm法蘭寬度：bf=(DfDi)/2=(24020)/2=110mm 比值：ds/Di=5/800= 比值：d39。f/Di=20/800=系數(shù)C39。:按ds/Di，d39。f/Di，查GB1511999圖25得C”= 系數(shù)w“：按ds/Di，d39。f/Di，查GB1511999圖26得w”= 旋轉(zhuǎn)剛度：233。2E“b1ffk”f=234。12234。Di+bf235。230。2d“231。f231。D232。i3249。246?！?47。+Ehw247。248。3249。1233。2180。180。105180。110230。2180。20246。5=234。231。247。+180。10180。 12234。800+110800232。248。235。=6MPaXIX 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：法蘭外徑與內(nèi)徑之比：K=DfDi39。=240/135=殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)Y:按k查GB1501998表95得k=~180。6== 選擇剛度無(wú)量綱參數(shù)：kf=4kt4180。7680~管板第一彎矩系數(shù)：按k, kf查GB1511999圖27得m1== 系數(shù)：f=~1=180。,kf查GB1511998圖29得G2= 換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼剛度之比：180。105180。453180。===180。105180。180。104管板第二彎矩系數(shù)：按K,Q查GB1511999圖28（a）得m2=4 系數(shù)：M1===2k(Q+G2)2180。180。(+)系數(shù)：按K,Q查圖30得G3= 法蘭力矩折減系數(shù)：x=~== ~(kf+G3)+180。~~法蘭力矩變化系數(shù)：DMf=DMkf/k“f==10~DM=其中11== 39。6kx+”+：管板開(kāi)孔后面積：A1== 180。180。453180。180。252=180。105mm2 管板布管區(qū)面積：At=ns2+Ad=453180。322+180。105=180。105mm2XIXXXII 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1(1+V)G11(1+)180。~== 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：sr=4(Q+G2)4(+)~=1(1+V)G1=1()180。= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：sr4(Q+G2)4(+)：~39。=不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：sr3(1+V)m3(1+)180。==4(Q+G2)k4(+)180。~39。=3(1+V)m=3()180。= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：sr4(Q+G2)k4(+)180。：~=不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：tp1(1+V)11+==4(Q+G2)+~=1(1+V)== 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：tp4(Q+G2)+：不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： ~~Mws=xMmDMfM1=180。180。= ()計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： ~~Mws=xMmDMfM1=180。()180。= ()： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：~Pl230。計(jì)算值：sr=s=180。180。180。231。231。247。247。= ：[s]tr=180。189=22XXIII 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：~Pl230。sr=s=180。()180。180。231。231。247。247。= ：3[s]tr=3180。189=567MPa ： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： 計(jì)算值：249。Palt39。230。Di246。233。kk239。sr=sr231。247。234。1+(2m)180。=180。180。231。247。=+180。()許用值：[s]tr=180。189= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： 計(jì)算值：Plt230。D246。sr39。=asr39。231。i247。m232。d248。2233。kk2249。1+(2m)234。235。m2m2()180。=180。()180。231。247。=+180。()(249。2+)許用值：3[s]tr=3180。189=567MPa ： 計(jì)算值：tp=Pal~180。=180。180。= ：[s]tr=180。189= 計(jì)算值：tp=XXIII Pal~180。=180。180。= XXVI 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)許用值：3[q]=3180。=（焊接） 僅有殼程壓力作用Pt下的危險(xiǎn)組合工況（Ps=0）： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：r=at(ttt0)as(tst0)=180。105(11815)180。105180。(13815)=：不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：Pc=Pt(1+b)=(1+)= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：Pc=Pt(1+b)=(1+)= ： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：Pa=229。tpt+bgEt=180。+180。0180。180。105=計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：Pa=229。tpt+bgEt=180。+180。()180。180。105=：4Mm4180。180。107== 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：Mp=180。180。800180。180。180。107== 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：Mp=180。180。8003180。：~~不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：M=Mp=XXVII 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)~~計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：M=Mp=：~不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：V=fM=180。= ~計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：V=fM=180。=： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：m=m1++4180。==1+V1+ ：m=m1++4180。==1+V1+0時(shí)G1e=3mm/k：不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：G1e=3mm/k=3180。180。：G1e=3mm/k=3180。180。0時(shí),（b）得: 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：m0時(shí),G1= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：m0時(shí), G1= ：1(1+V)G11(1+)180。~== 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：sr=4(Q+G2)+~=1(1+V)G1=1(1+)180。= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：sr4(Q+G2)+：~39。=不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：sr3(1+V)m3(1+)180。==4(Q+G2)k4(+)180。~39。=3(1+V)m=3(1+)180。= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí) ：sr4(Q+G2)k4(+)180。：XXVIIXXX 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)230。Dip~39。sf=UMwsPal231。231。d39。4232。f246。247。247。=180。180。180。180。180。231。247。 4232。20248。=：[s]tr=180。132=198MPa 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： 計(jì)算值：230。Dip~39。sf=UMwsPal231。231。d39。4232。f246。247。247。=180。180。()180。180。180。231。247。 420232。248。=116MPa2許用值：3[s]tr=3180。132=396MPa ： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： 計(jì)算值：sr=G2QV249。1233。PPa cb234。Q+180。180。+==許用值：[s]tr=132MPa [s]cr= 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：XXXI 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)G2QV249。1233。Pa 計(jì)算值：sr=234。Pcb235。Q+180。180。 +==許用值：3180。[s]tr=396MPa [s]cr= ： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： 計(jì)算值：Asc=As233。l(1+V)180。105Pa=234。Pt+(Q+G2)180。180。(1+)+180。=+：f[s]tl=1180。132=132MPa 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)： 計(jì)算值：Asc=As233。l(1+V)180。105Pa=234。Pt+4(Q+G)180。180。(1+)+180。= +：3[s]tr=396MPa ： 不計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：180。180。109== 計(jì)算值：q=dlp25180。3000180。：[q]=180。180。109== 計(jì)溫差應(yīng)力時(shí)：q=dlp25180。3000180。：3[q]=3180。=（焊接）XXXIXXXIV 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)地角螺栓兩側(cè)均有墊鐵，設(shè)備招平后，斜墊鐵，可與設(shè)備支座底板悍牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。試車(chē)前應(yīng)查閱圖紙有無(wú)特殊要求和說(shuō)明。名牌有無(wú)特殊標(biāo)志。試車(chē)前應(yīng)清洗整個(gè)系統(tǒng)，并在入口接管處設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，系統(tǒng)中如無(wú)旁路，試車(chē)時(shí)應(yīng)增設(shè)臨時(shí)旁路。試車(chē)開(kāi)始后，開(kāi)啟放氣門(mén)，使流體充滿(mǎn)設(shè)備，此設(shè)備的物料為蒸汽，開(kāi)車(chē)前應(yīng)排空殘液，以免形成水擊，因?yàn)榇嗽O(shè)備的介質(zhì)有腐蝕性，停車(chē)后應(yīng)降參與介質(zhì)排凈，開(kāi)車(chē)和停車(chē)過(guò)程中，應(yīng)逐漸升溫和降溫，以免造成壓差過(guò)大和熱沖擊。換熱器不得在超過(guò)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，分析換熱器的泄露和結(jié)構(gòu)情況。在壓降增大和傳熱系數(shù)降低超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)和換熱器的結(jié)構(gòu)，選擇有效地方法進(jìn)行清洗，應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視管束的震動(dòng)情況。XXXV 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)結(jié)論近年來(lái)，隨著我國(guó)石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平大幅上漲，但國(guó)內(nèi)企業(yè)的供給能力有限，導(dǎo)致?lián)Q熱器行業(yè)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的市場(chǎng)狀態(tài)，巨大的供給缺口需要進(jìn)口來(lái)彌補(bǔ)。換熱器是一種高效緊湊的換熱設(shè)備，它的應(yīng)用幾乎涉及到所有的工業(yè)領(lǐng)域，而且其類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和使用范圍還在不斷發(fā)展。再沸器作為換熱器的一種，在工業(yè)生產(chǎn)中的作用也越來(lái)越重要，其發(fā)展和改進(jìn)必定引起工業(yè)生產(chǎn)效率的大幅度提高。XXXVXXXVIII 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)為以后走上工作的崗位奠定良好的基礎(chǔ)。在最后，我要感謝我的指導(dǎo)教師王海波在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間里，給我的指導(dǎo)和幫助，讓我少走了很多彎路，學(xué)會(huì)了許多知識(shí)，掌握了新的技能。