【正文】 構形式：插入式接管焊縫金屬截面積：32mm 計 算 方 法 : GB1501998 等 面 積 補 強 法, 單 孔 開孔直徑 d：補強區(qū)有效寬度 B：接管材料強度削弱系數(shù) fr ：1接管有效外伸長度 h1: 接管有效內(nèi)伸長度 h2：開孔削弱所需的補強面積A：1039mm殼體多余金屬面積 A1 ：接管多余金屬面積 A2 ：1818mm補強區(qū)內(nèi)的焊接面積A3 :32mmA1+A2+A3=1965 mm2大于A，不需另加補強。大于A，不需另加補強。 結(jié)論: 補強滿足要求,不需另加補強。 ss = 壓力試驗下圓筒的應力：sT = （）校核條件：sT163。 ss = 試驗壓力下圓筒的應力：sT = （）校核條件：sT163。 [s]T 校核結(jié)果：合格壓力及應力計算：[Pw]= 最大允許工作壓力： （）st = 設計溫度下計算應力：（）[s]tf=校核條件：[s]tf ≥st結(jié)論：合格 圖222 前端管箱封頭封頭材料類型：板材選用材料：20R封頭形式：標準橢圓封頭選形狀系數(shù)為K=1封頭曲面高度h：125mm封頭直邊高度c：25mm試驗溫度許用應力：133Mpa設計溫度許用應力：K = 形狀系數(shù)： （）d = 計算厚度：（）最小厚度：dmin = 名義厚度：dn = 結(jié)論：滿足最小厚度要求重量：=Kg[Pw]= 最大允許工作壓力：= （）結(jié)論：合格圖231 后端管箱筒體選用材料：20R設計溫度下許用應力： MPa常溫下許用應力：133 MPa MPa常溫下屈服點：245平均溫度下彈性模量：191650 MPa平均溫度下線脹系數(shù)：111100 1/指定板材負偏差為零計算厚度：d = （）有效厚度：de =dn C1 C2= 名義厚度：dn = 重量：m=密度為7850Kg/m179。壓力試驗：液壓試驗PT = 試驗壓力值：（）壓力試驗允許通過的應力水平：[s]T163。圖221 前端管箱筒體選用材料：20R（20號壓力容器用鋼材，這種鋼材一方面在國家規(guī)范上滿足要求，一方面有害元素較少，綜合性能好些。水壓試驗壓力：。腐蝕裕量：。金屬壁溫：℃（冬季），℃（夏季）；管程28℃（冬季），44℃（夏季）。進/出口工作溫度：℃（冬季），℃（夏季）；℃（冬季），℃（夏季）。臥式固定管板式換熱器：封頭管箱，公稱直徑500mm，管程設計壓力4MPa，殼程設計壓力4MPa，㎡，Ⅰ級管束為碳素鋼較高冷拔換熱管，換熱管外徑19mm,，兩管程，兩殼程。 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換熱器；鎳合金則用于高溫條件下；。但增加流體流速會使能量消耗增加，故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協(xié)調(diào)。熱阻主要來源于間壁兩側(cè)粘滯于傳熱面上的流體薄層(稱為邊界層)，和換熱器使用中在壁兩側(cè)形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對較小。除順流和逆流這兩種流向外，還有錯流和折流等流向。前者可節(jié)省設備費，后者可節(jié)省操作費，故在設計或生產(chǎn)使用中應盡量采用逆流換熱。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下，當兩種流體都無相變時，以逆流的平均溫差最大順流最小。順流時，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設計的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換熱器和空氣冷卻器等。 　　間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應用最廣。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。 混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。 　　60年代左右，由于空間技術和尖端科學的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應用。30年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。二十世紀20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應用于食品工業(yè)。本課題所設計的冷卻器屬于固定管板換熱器，是針對給定的設計參數(shù)，按照相關規(guī)定的要求，通過壁厚計算和強度校核等，設計固定管板式換熱器產(chǎn)品。殼程清洗困難，對于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。 　　固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成。當殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。換熱器的基建投資在一般化工、石化企業(yè)中約占設備總投資的20%,其中固定管板式換熱器約占換熱器的70%。當冷熱兩種流體的平均溫差較大，或殼體和傳熱管材料膨脹系數(shù)相差較大，熱應力超過材料的許用應力時，在殼體上需設膨脹節(jié)，由于膨脹節(jié)強度的限制，殼程壓力不能太高。它的特點是結(jié)構簡單，沒有殼側(cè)密封連接，相同的殼體內(nèi)徑排管最多，在有折流板的流動中旁路最小，管程可以分成任何管程數(shù)，因兩個管板由管子互相支撐，故在各種管殼式換熱器中它的管板最薄，造價最低，因而得到廣泛應用。 　　固定管板式換熱器主要特點 　　固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、頂蓋（又稱封頭）等部件構成。換熱管可為光管或低翅管。按傳熱表面結(jié)構特點分類（1）管式:套管式、殼管式、蛇管式（2）板式（3）擴展表面式：板翅式、翅片管式及管帶式（4）蓄熱式按流程又可以分為單流程和多流程。（4）中間載熱體式換熱器這類換熱器是把兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器。、（3）間壁式換熱器這類換熱器又稱表面式換熱器。蓄熱式換熱器結(jié)構緊湊、價格便宜、單位體積傳熱面大，故較適用于氣氣熱交換的場合。這類換熱器具有傳熱效率高、單位容積提供的傳熱面積大、設備結(jié)構簡單、價格便宜等優(yōu)點，但僅適用于工藝上允許兩種流體混合的場合。按換熱設備熱傳遞原理或換熱方式分類，可分為以下幾種主要形式。換熱器還廣泛應用于化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門。此外，換熱設備也是回收余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。通過設計過程達到熟悉了解換熱器各部分結(jié)構特點及工作原理的目的。繪制符合設計要求的固定管板式換熱器的圖紙，給出相關的技術要求；在固定管板換熱器的結(jié)構設計過程中，要參考相關的標準進行設計，比如GB150、GB151……，使設計能夠符合相關標準。對固定管板式換熱器筒體、封頭、管板等部件的材料選擇、壁厚計算和強度校核。摘要本課題研究的目的主要是針對給定的固定管板式換熱器設計要求，通過查閱資料、分析設計條件，以及換熱器的傳熱計算、壁厚設計和強度校核等設計，基本確定固定管板式換熱器的結(jié)構。通過分析固定管板式換熱器的設計條件，確定設計步驟。對固定管板式換熱器前端管箱、后端管箱、傳熱管和管板等結(jié)構進行設計，對換熱器進行開孔補強校核。同時要是設計的結(jié)構滿足生產(chǎn)的需要，達到安全生產(chǎn)的要求。關鍵詞：換熱器；固定管板；設計；強度目錄摘要 I1緒論 1 2 3 42產(chǎn)品冷卻器結(jié)構設計的總體計算 6 產(chǎn)品冷卻器設計條件 6 8 8 10 11 11 13 133各部分強度校核 15 15 18 19