【正文】 這是因為基礎水平高度有可能不一致 ， 如果使用多個支座 ， 將會造成支座反力分布不均。 接管法蘭 管箱接管采用平頸對焊法蘭 ， 如圖示 ： 圖 6 接管法蘭 設計尺寸按化工機械標準設計 ， 其尺寸大致如下： 管箱接管： DN=100 PN= 時： N=132mm， K=190mm， D=235mm， H=66mm， H1=12mm， S=6mm， 法蘭厚度 C=24mm結構設計 第 19 頁 (共 30 頁 ) 螺栓孔直徑 L=22mm， 配 M20 的螺栓 8 個 殼體接管： DN=150 PN= 時： N=132mm， K=190mm， D=285mm， H=61mm， H1=12mm， S=， 法蘭厚度 C=22mm，螺栓孔直徑 L=22mm， 配 M20 的螺栓 8 個 另外 ， 對焊時法蘭要在頸部開坡口。 DN=700mm 的法蘭 ， D=960mm， D1=915mm， D4=863mm， H=115mm， h=35mm， δ =46mm， δ 1=16， 倒圓角 R=12mm， 螺柱孔徑 r=26， 配 M24 的雙頭螺柱。 殼體法蘭 殼體接管采用平頸對焊法蘭 ， 由于管箱、殼體、浮頭箱直徑都不一樣 ， 因此在選用法蘭時 ， 不能只按標準選取。密封面的凸面部分容易破壞 ， 運輸與裝拆時都應注意。這種密封面規(guī)定不用非金屬軟墊圈 ， 可采用纏繞式金屬包墊圈 ， 易獲得良好的密封效果。 它是由一個凸面和一個凹面所組成 ， 在凹面上放置墊圈 ， 壓 緊時 ， 由于凹面的外側有擋臺 ， 墊圈不會擠出來。這種密封面結構簡單 ， 加工方便 ， 便于進行防腐襯里。 法蘭 法蘭密封面的型式 壓力容器和管道法蘭聯接中 ， 常用的密封面型式有以下三種。這里不作具體計算 ， 設定補強圈的厚度均為 15mm。 在補強圈標準中規(guī)定了補強圈的尺寸 ， 按標準尺寸 Dg100 的接管補強圈外直徑D0=210mm， Dg150 的接管補強圈外直徑 D0=300mm。 進出口管 按 3000222 ?Nw?取 smwN /2 ? 則 1 8 ???w? 進出口流通截面積為： 222 00 8636 00 34 48436 0022 mwGaNN????? ? （ 52） 進出口管內徑為： maDNN 22 ???? ?? （ 53） 取用 mm4100?? 的熱扎鋼管 按 2021211 ?Nw?取 smwN /1 ? 則 0 7 1 511 ???Nw? 進出口流通截面積為： 2111 01 7236 00 58 23136 001mwGaNN????? ? （ 54） 進出口管內徑為： 2144 0 . 0 1 5 0 8 0 . 1 3 9NND a m??? ? ? ? （ 55） 取用 ?? 的熱扎鋼管 浮頭箱 外頭蓋內直徑： mmmmDD N 8 0 01 0 01 ??? （ 56） 浮頭式換熱 器的設計 第 16 頁 (共 30 頁 ) 外頭蓋同樣采用材質為 16MnR 的標準橢圓形封頭 ， δ =12mm 曲面高度： mmDDh 2034 1280044 12 ?????? ? （ 57） 直邊高度 mmh 25?? 浮頭 如圖示為浮頭端的裝配圖 ， 包括碟形蓋 ， 鉤圈法蘭和浮動管板 ， 由于浮動管板要與管子脹接后從殼體一端伸到另一端 ， 因此管板的外直徑應小于殼體內徑 ， 其 主要尺寸如下： 圖 5 浮頭結構 浮動管板外直徑： mmD 6900 ? 浮動管板厚： mmb 50? 浮頭法蘭外徑： mmmmDD Nfo 7 8 080 ??? （ 58） 浮頭法蘭內直徑： 1 2 ( 50 13 ) 654ffDD? ? ? ? ?mm （ 59） 碟形蓋內半徑： mmDL f 1 ????? （ 60） 厚度： 0??? 取 15mm 補強圈 在實際設計和制造中 ， 并不是容器上所有的開孔都需要補強 ， 按規(guī)定 ， 當殼體名結構設計 第 17 頁 (共 30 頁 ) 義厚度大于 12mm 時 ， 接管 Dg80mm 就必須加開孔補強 ， 當殼體名義厚度小于或等于 12mm 時 ， 接管 Dg50mm 就必須加開孔補強 ， 。每個折流板最好由三個拉桿來定位。直徑 φ12， 共 6 根。 圖 4 折流板 按一個殼程計算 （ 計算過程見熱力學計算 ） 得： 拱高： mmh 140? 板間距： mmB 230? 板數： 33?Bn 板厚： mmB 6?? 由于考慮到實際安裝時由于第一塊折流板的位置殼體接管位置的影響 ， 在一個殼程內折流板的實際個數應為 32 個 ， 總的折流板數為 64。因此 ， 此裝置是必須要用的。 殼程分程隔板 安裝殼體的分程隔板一方面要考慮到密封問題 ， 另一方面要便于拆卸 ， 因此采用圖 3 所示的裝置來安裝隔板 ， 當轉動偏心桿手柄 ， 偏心桿的凸輪推動與其相接的端頭包有密封填料的板可使兩端夾緊也可使其松開 ， 便于拆卸。為了保證填料能起到密封作用 ， 隔板的長度要按安裝的尺寸進行計算。 分程隔板 管程分程隔板 管箱的分程在固定端管箱與浮頭端管箱內都要安裝分程隔板 ， 隔板的布置見圖1， 由于兩端管箱不是很長 ， 卸下清洗時不用拆下來 ， 因此可以將隔板直接焊接在箱體上 。 由于工作壓力和溫度都不是特別高 ， 而且管子的間距比較大 ， 管板和管子的連接采用脹接。管板材料選用 A3 鋼。 曲面高度： mmDDh 1275044 ??????? ? （ 52） D—— 封頭的平均直徑 直邊高度 mmh 250 ? 壁厚： 結構設計 第 13 頁 (共 30 頁 ) 2 [ ]1 .2 1 .6 7 5 0 2 7 .0 22 1 7 0 0 .8 5 1 .2 1 .6StpD cpmm? ???????? ? ?? ? ? ? 實取 mm12?? ， 之后要用 ANSYS 進行強度校核。 管箱 根據壓力容器設計規(guī)范采用材質為 16MnR 的標準橢圓封頭 ， 在滿足強度要求的情況下 ， 其壁厚可用以下公式計算： cppDt S ??? ][2 ??? （ 51） 已知管程設計溫度為 200℃ ， 則 tw200℃ 。 殼體內徑 Ds=700mm 殼體壁厚： cppDt S ??? ??? ][2 （ 50） 浮頭式換熱 器的設計 第 12 頁 (共 30 頁 ) t][? 為殼體工作溫度下的許用應力 ， 已知殼程設計溫度為 220℃ ， 則 tw220℃。十字形的走廊是為了裝設分程隔板 ， 故有殼程流體的泄漏和旁流的問題 ， 共有 406 個管孔 ， 其中 6 個孔為安裝拉桿用。 綜合比較以上幾種布管方式 ， 可采用組合排列形式 ， 中間 正方形 ， 其余 三角形 。用于小殼徑換熱器時比正三角形排列還緊湊 ， 靠近殼體的地方布管均勻。適用于不生污垢或可用化學清洗污垢以及允許壓降較高的工況； 轉角三角 形。 其一邊與流向垂直 ， 是最常用的形式。其傳熱面積為： 20 mLNdF t ?????? ?? 管子排列方式 管子在管板上的排列方式 ， 應力求均布、緊湊并考慮清掃和整體結構的要求。由于水、油腐蝕性不大 ， 故可采用碳鋼 ， 現選擇 20 號鋼的無縫鋼管。 圖 1 丁字形隔板 管子和傳熱面積 換熱管除要求具有足夠的強度外 ， 當采用脹管法固定時 ， 還要求管子有良好的塑性 ， 避免因脹接而產生裂縫。殼體分程采用縱向隔板。由于換熱器尺寸不大 ， 可以用一臺 ， 未考慮采用多臺組合使用。 管程換熱計算及流量計算 試選傳熱系數： k0=240 W/m2℃ （ 查表 ） 傳熱面積：由 ?? tNldF00? （ 8） 得 F0= m2 逆流平均溫差： CtttttN ??????????? 1920ln 1920)l n ( 小大 小大 （ 9） 浮頭式換熱 器的設計 第 4 頁 (共 30 頁 ) 參數： 19144175 1441632122 ???????? ????? tt ttP （ 10） 20214163 1551752211 ????????? ????? tt ttR （ 11） 溫差校正系數：按 2 殼程 4 管程查表得 ?? 有效平均溫差： Ctt Nm ???????? ? （ 12） 設計傳熱量： WtkFQ m 7 8 6 2 4 ???????? （ 13） 換熱效率：取 η = 油流量： hkgttCpQG /58 78 624 43600)(11101 ???? ??????? ? （ 14） 水流量： 02 2 2 2 3 6 0 0 7 8 6 2 4 4 3 4 4 8 4 /( ) 4 .3 2 1 9 1 0 0 0QG k g hC p t t ?? ? ??? ?? ? ? （ 15） 管程流通截面 （ 按 4 管程 ） ： 2222 )4400(4)4( mdNa it ???? ?? （ 16） 管程流速： 22 22 34484 0 . 7 8 9 /3 6 0 0 9 1 3 0 . 0 1 3 3 3 6 0 0Gw m sa?? ? ?? ? ? （ 17） 管程雷諾數： 5547810168 62222 ?? ???? ??? idw （ 18） 管程換熱系數： 熱力計算 第 5 頁 (共 30 頁 ) CmWdth i??????????/)()(3605)100/()(3605222 ? （ 19） 殼程換熱計算 折流板的設計：縱向折流板中間分程 ， 橫向安置弓形折流板 弓形折流板弓高： mDh s ???? （ 20） 折流板間距： mDB s 2 3 ??? （ 21） 殼程流通截面： 201 ) ()1(21 msdBDa s ???????? （ 22） 殼程流速： smaGw / )360058231()3600( 1111 ???? ? （ 23） 殼程量流速 smkgwW 2111 / ???? ? （ 24） 殼程當量直徑： mdN dNDd t tse 220202 ?? ????? （ 25） 殼程雷諾數： 411 ????? ?? ef dW （ 26） 切去弓形面積所占比例：查圖得 ?Tf aa （ 27） 殼程傳熱因子：查圖得 96?sj 管外壁溫度： ?1Wt假定后再復核 ， 設 ?1Wt=160℃ 浮頭式換熱 器的設計 第 6 頁 (共 30 頁 ) 壁溫下的粘度： sPaW ??? ?? （ 28） 粘度修正系數： )()( 1???W??? （ 29） 殼程換熱系數： CmWjdkh s ????????? 231131011 / ? （ 30） 傳熱系數 水側污垢熱阻： 51 17 .2 10r ??? m2℃ /W 油側污垢熱阻： 52 52 .0 10r ??? m2℃ /W 管壁熱阻： r 忽略 總傳熱熱阻： 0012122111 1 /iiddr r rh d h dm C W? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? （ 31） 傳熱系數： ??? ?rk j （ 32） 傳熱系數的比值： 4 0/ 0 6/ 0 ??kk j （ 33） 合適 管外壁熱流密度： 786244001 ????? ?? ldN Qq t=4118W/m2℃ （ 34） 管外壁溫度： 熱力計算 第 7 頁 (共 30 頁 ) )1(11111 rhqttW ???? 11 7 5 4 1 1 8 ( 0 .0 0 0 1 7 2 )5 8 3 .5? ? ? ?=℃ （ 35） 誤差校核： ????11 WWW ttt==℃ （ 36） 誤差不太大 ， 不再重算。由于時間和資料有限 ， 本人的認識也不夠全面 ， 在設計過程中可能還存在許多問題 ， 望老師們給予批評和指正。然后按照設計的要求以及一系列國際標準進行結構設計 ， 在結構設計時 ， 要 考慮許多因素 ， 例如傳熱條件、材料、介質壓力、溫度、流體性質以及 便于拆卸 等等 。