【正文】 N/mm法蘭/mm螺柱對接筒體最小厚度δ0DD1D2D3D4δHhaa1δ1δ2Rd規(guī)格數(shù)量10001215115511101100109710017542262324361533M304818結(jié)構(gòu)尺寸如圖51所示： 圖51凹面長頸對焊法蘭 管法蘭的設(shè)計查附錄四根據(jù)標準來選取。 標準法蘭的選用分設(shè)備法蘭和管法蘭兩類：表51[5]設(shè)備法蘭參數(shù)標準號名稱壓力范圍工作溫度JB/T 4701 甲型平焊法蘭～20～300℃JB/T 4702乙型平焊法蘭～4MPa20～350℃JB/T 4703長頸對焊法蘭～70～450℃ 螺栓法蘭連接設(shè)計關(guān)鍵要解決兩個問題：一是保證連接處緊密不漏；二是法蘭應(yīng)具有足夠強度，不致因受力而破壞。法蘭密封面形式：平面、凹凸面和榫槽面。根據(jù)[2]可以知道，~1,并要與管束成為一個整體?；缿?yīng)在折流板外側(cè)設(shè)置四條圓鋼，直徑6mm，對稱布置，間距500 到 600，焊接在支撐板外側(cè)，長度從第一塊折流板到浮頭法蘭，約6000mm。代入數(shù)據(jù)得： 堰板設(shè)置在液體出口前，為保證加熱管完全浸泡在沸騰的釜液中，液面的最低位置應(yīng)比加熱的最上表面高約50mm，因此取其直徑為1600mm，弦高為1030mm，厚度為10mm，材料為Q345R。 故滿足設(shè)計要求。 ,滿足條件。假設(shè)b=66mm（1）一根金屬管壁的橫截面積 兩管板間換熱管有效長度（除掉兩管板厚度）L估取6000mm（2）計算系數(shù)K K=根據(jù)規(guī)定，按管板簡支考慮，K值由查圖可得[3]。使用公式： （42） （43）式中： μ鋼板開孔削弱系數(shù)，； a一根金屬管壁的橫截面積,； C管板上管孔所占的總截面積。 U型管式換熱器和釜式再沸器管板與管箱、殼體的連接可拆，因管束經(jīng)常需要抽出清洗、維修，所以管板與殼體、可以與管箱之間不采用焊接結(jié)構(gòu)，做成可拆卸的結(jié)構(gòu)。U型管彎管段彎曲前得最小壁厚計算：使用公式： （41）式中： d換熱管外徑，mm； R彎管段的彎曲半徑，mm； δ0彎曲前換熱管的最小壁厚，mm； δ1直管段的計算壁厚，mm。通過查表42[6]U型彎管段最小彎曲半徑。綜上，分程隔板的參數(shù)如下：材料：Q345R；厚度：12mm；槽深：4mm；槽寬：12mm；倒角：450。表41分程隔板的最小厚度/mm公稱直徑DN（mm）隔板最小厚度碳素鋼及低合金鋼高合金鋼≤60086600≤120010812001410則，取隔板材料為Q345R，隔板的最小厚度為10mm。（1）容器法蘭與殼體連接處： 過渡圓筒長度： （2）容器法蘭與管箱連接處： 過渡圓筒長度： 由于筒體上兩焊縫間的距離最小為50mm,則取L5=50mm。則：，取C=50mm。使用公式： （35） （36）式中： Lgmin管箱最小長度，mm； L2接管位置尺寸，mm； L3接管至殼體與封頭連接焊縫間的距離，mm； L4—封頭高度，mm； B接管補強圈外徑，mm； C接管補強圈外邊緣至設(shè)備法蘭或管箱殼體連接焊縫間的距離，mm。由表32[5]查得橢圓封頭參數(shù)。 選擇標準DN1000橢圓封頭，材料選用 及焊接方式采用與筒體材料相同的Q345R，雙面對焊，100%無損檢測。通過表D1[2]查得364℃下材料的許用應(yīng)力[σ]=140MPa焊接方式為雙面對焊，100％無損檢測，焊接系數(shù)Φ=1，腐蝕余量C2=2mm,鋼板負偏差C1=。 設(shè)計溫度為125℃，設(shè)計壓力pc=。管箱形式選擇B型（封頭管箱）。由鋼材標準規(guī)格，取名義厚度為6mm。表31標準橢圓封頭參數(shù)公稱直徑DN（mm）總深度H（mm）直邊高度（mm）內(nèi)邊面積A（㎡）容積V（m3）160042525封頭厚度計算： 設(shè)計厚度： 對Q345R，鋼板負偏差C1=，因而可取名義厚度δn=4mm。腐蝕余量2mm。有效厚度： 水壓試驗壓力： 材料的屈服應(yīng)力：ReL=345MPa水壓試驗應(yīng)力：最大液壓： 水壓試驗校核： 強度校核： 最大允許工作壓力 故強度要求滿足，則壁厚滿足要求。但對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕余量的最小厚度應(yīng)不小于3mm，若加上腐蝕余量名義厚度至少取5mm。通過表D1[2]查得125℃下材料的許用應(yīng)力[σ]=189MPa焊接方式為雙面對焊，100％無損檢測，焊接系數(shù)Φ=1，腐蝕余量C2=2mm,鋼板負偏差C1=。設(shè)計溫度為125℃，設(shè)計壓力pc=。受內(nèi)壓偏心錐殼的厚度按下式計算： （34）式中：δ計算厚度，mm； pc計算壓力，MPa； Dc錐殼計算內(nèi)直徑，mm； [σ]t設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa； Φ焊接接頭系數(shù)； 偏心錐殼與筒體間夾角。則壁厚滿足要求。由鋼材標準規(guī)格，取名義厚度為6mm。代入數(shù)據(jù)得： 設(shè)計厚度： 對Q345R，鋼板負偏差C1=，因而可取名義厚度δn=4mm。材料選用Q345R。則壁厚滿足要求。 材料的屈服應(yīng)力：ReL=345MPa水壓試驗應(yīng)力：最大液壓為 （33）式中： pT試驗最大壓力，MPa； σT試驗壓力下圓筒的應(yīng)力，MPa； Di大端圓筒的直徑，mm； 圓筒的有效厚度，mm。由鋼材標準規(guī)格，取名義厚度為6mm。代入數(shù)據(jù)得： 設(shè)計厚度： 對Q345R，鋼板負偏差C1=，因而可取名義厚度δn=4mm。計算厚度： （31）式中：δ計算厚度，mm； pc計算壓力，MPa； [σ]t設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa。材料選用Q345R。表24釜式再沸器參數(shù)[堰上面積（m2）/緩沖能力（m3/m）]管束直徑/mm殼徑/mm8009501100125014001550170018502000215023002450860查得大端直徑為：Di=1550mm，圓整后Di=1600mm。對于正三角形排列，管程=2，η=，代入數(shù)據(jù)得： 圓整為D=1000mm 殼體大端直徑是由管束直徑和堰上空間蒸汽的水平流速決定的。代入數(shù)據(jù)得： 圓整為：Db=860㎜ 殼體內(nèi)徑取決于換熱管數(shù)﹑管心距和換熱管的排列方式。如下圖22換熱管排列方式。查表23[1]常用管心距參數(shù)如下表。(6)管心距 管板上兩傳熱管中心距稱為管心距。表22排管數(shù)目正六角形的數(shù)目a正三角型排列六角形對角線上的管數(shù)b六角形內(nèi)的管數(shù)每個弓形部分的管數(shù)第一列第二列第三列弓形部分的管 數(shù)管子總數(shù)13275479266613換熱面積校核 換熱管總數(shù)：613根 規(guī)格：Φ25㎜ 長度：6m則： （22）式中：A1換熱面積㎡； n換熱管總數(shù)； R換熱管半徑㎜； l換熱管長度m。（5）管數(shù)計算 （21）式中：NT換熱管數(shù)目； AP換熱面積㎡； 無縫鋼管直徑㎜； l 無縫鋼管長度mm。列管式換熱器的長徑比可在425范圍內(nèi)，對于臥式設(shè)備，管長與殼徑之比應(yīng)在610范圍內(nèi)，本設(shè)計采用標準管長6m。一般大直徑管子用于粘性大或污濁的流體，而再生氣成分未定，選用Φ25㎜㎜的無縫鋼管。小管徑可使單位體積的傳熱面積增大，結(jié)構(gòu)緊湊，金屬耗量減少，傳熱系數(shù)提高。隨著節(jié)約材料，節(jié)約能源的強化傳熱技術(shù)研究的發(fā)展，光管不斷受到?jīng)_擊，但是依據(jù)本設(shè)計的技術(shù)參數(shù)和考慮制造成本，依然選用光管。圖21釜式再沸器(1)換熱管的形式 換熱管形式有光管、各種翅片管、螺紋管、異形管等。釜式換熱器由前端管箱﹑小端殼體﹑斜錐殼體﹑大端殼體﹑管板﹑換熱管等零部件組成。 釜式再沸器管束選擇U型與U型換熱器有相同的特性，結(jié)構(gòu)上不同之處在于殼體上部設(shè)置了一個蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸汽品質(zhì)所決定。(2)在真空下或接近臨界壓力下操作時，設(shè)計比較可靠。根據(jù)設(shè)計條件和制造使用等因素，選用釜式再沸器。強制流動再沸器既可以為立式結(jié)構(gòu)，也可以為水平結(jié)構(gòu)。最常用的軸向流再沸器為立式熱虹吸再沸器。最常用交叉流再沸器的有釜式再沸器、內(nèi)置式再沸器和水平熱虹吸再沸器。再沸器就其形式而言，可分為交叉流和軸向流兩種類型。設(shè)計條件如表21所示。522 再沸器結(jié)構(gòu)設(shè)計 進行設(shè)備的參數(shù)設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，要設(shè)計MDEA貧液再沸器合理的結(jié)構(gòu)形式，并完成設(shè)備的機械設(shè)計計算，主要包括確定設(shè)備的殼體、封頭、換熱管、管箱、法蘭以及其它零部件的結(jié)構(gòu)尺寸和材料，對設(shè)備進行強度和穩(wěn)定性校核，完成標準件的選型，最后繪制設(shè)備裝配圖和零部件圖，借助圖形對其有更加充分的認識，最后使之成為一個可用的實際設(shè)備設(shè)計，達到實踐和理論相結(jié)合的目標。 本設(shè)計使我對所學的專業(yè)知識有了更深刻地認識，并從中學到了很多課本上無法得到的東西，通過自身的努力學習和導師的細心指導，不僅使我在知識水平上和解決實際問題的能力上有了很大的提高，而且讓我深刻體會到要把所學的知識理論變成可實際應(yīng)用的設(shè)備時，所面對的種種難題。對于低雷諾數(shù)下(Re 1 000) 的傳熱螺旋折流板效果更為突出。在相同流速時殼程流動壓降小。在氣一水換熱的情況下傳遞相同熱量時該換熱器可減少30 %40 %的傳熱面積節(jié)省材料20 %30 %。相鄰折流板的周邊相接與外圓處成連續(xù)螺旋狀。螺旋折流板換熱器是最新發(fā)展起來的一種管殼式換熱器是由美國ABB 公司提出的。隨著動力、石油化工工業(yè)的發(fā)展，其設(shè)備也繼續(xù)向著高溫、高壓、大型化方向發(fā)展。 對國外換熱器市場的調(diào)查表明，管殼式換熱器占64%。由此可見，換熱器的合理設(shè)計和良好運行對企業(yè)節(jié)約資金、能源和空間都十分重要。未來，國內(nèi)市場需求將呈現(xiàn)以下特點：對產(chǎn)品質(zhì)量水平提出了更高的要求，如環(huán)保、節(jié)能型產(chǎn)品將是今后發(fā)展的重點；要求產(chǎn)品性價比提高；對產(chǎn)品的個性化、多樣化的需求趨勢強烈；逐漸注意品牌產(chǎn)品的選用；大工程項目青睞大企業(yè)或企業(yè)集團產(chǎn)品。而石化及鋼鐵作為支柱型產(chǎn)業(yè)，將繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭，預(yù)計2010年鋼鐵工業(yè)總產(chǎn)值將超過5000億元，化工行業(yè)總產(chǎn)值將突破4000億元。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導熱性，價格比鈦材便宜，應(yīng)予注意。鈦對海水、氯堿、醋酸等有較好的抗腐蝕能力，如再強化傳熱，效果將更好，目前一些制造單位已較好的掌握了鈦材的加工制造技術(shù)。 管殼式換熱器是一個量大而品種繁多的產(chǎn)品，由于國防工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，換熱器操作條件日趨苛刻，迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強度材料。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。