【正文】 — 管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑與殼程內(nèi)徑之比； — 系數(shù)； — 系數(shù)； — 殼程圓筒軸向應(yīng)力， MPa； — 殼程法蘭應(yīng)力， MPa； — 管板徑 向應(yīng)力， MPa； — 管板徑向應(yīng)力系數(shù)； — 管板布管區(qū)周邊徑向應(yīng)力系數(shù)； — 換熱管軸向應(yīng)力（位于管束周邊出換熱管軸向應(yīng)力）， MPa； — 在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管程圓筒材料的許用應(yīng)力， MPa； — 換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力，按 確定， MPa； — 殼體法蘭許用應(yīng)力， MPa； — 在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管板材料的許用應(yīng)力， MPa； — 在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，換熱管材料的許用應(yīng)力， MPa； — 系數(shù)； — 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力， MPa； — 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)； — 殼程圓筒的裝配環(huán)向焊縫系數(shù)； — 系數(shù)，按和查圖 26； 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 系數(shù)，按和查圖 26； 第 3． 7 節(jié) 接管的計(jì)算 管側(cè)接管的公稱直徑分別為 DN500mm 和 DN600mm。 選 M27 的螺栓，則 =27mm， =38mm， =28mm， L=62mm。 由按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 查得墊片的基本密封寬度為 ,（ 18771837）=20mm，有效密封厚度 b===11. 3mm 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 2）墊片壓緊力作用中心圓直徑 因?yàn)?=，所以 =D2b== （ 3）墊片壓緊力 a. 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 式（ 91）計(jì)算： ==== b．操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 式（ 92）計(jì)算： ==== 螺栓的設(shè)計(jì) [25]： 螺栓的布置： 由 JB/T47032021 P52 表一知公稱直徑在該范圍內(nèi)的法蘭應(yīng)選用的螺栓公稱直徑為 M27 螺栓。 第 3． 5 節(jié) 管箱法蘭的設(shè)計(jì) 管法蘭采用整體法蘭，其基本尺寸如下： 法蘭外徑 =1995mm 法蘭內(nèi)經(jīng) =1803mm 法蘭有效厚度 =90mm 翻邊直徑 =0 錐徑高度 h=4 寬度 mm 頸部小端 寬度 =18mm 經(jīng)部大端 =26mm 法蘭材料選用 16Mn 由 GB1501998《鋼制壓力容器》表 41 查得 =150MPa =147MPa 螺栓選用 35GrMoA. 由 GB1501998《鋼制壓力容器》 P24 表 47 查得螺栓材料的 =228MPa =199MPa，螺母選用 30GrMoA. 由 GB1501998《鋼制壓力容器》 P24 表 47 查得螺母材料的 =167MPa =140MPa. 墊片選用金屬包墊片，連接面形成凹凸面形式。 代入數(shù)據(jù)知： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 應(yīng)滿足下列條件： ， 其中：換熱管材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)， MPa； 由 GB1501998《鋼制壓力容器》表 41 查得 =345MPa，有前面知 = 代入其他數(shù)據(jù)得： == 顯然 因而換熱管的厚度滿足該工藝條件的要求強(qiáng)度。 所以取管箱封頭厚度為 12mm。 代入數(shù)據(jù)知： 按 JB/T47462021《鋼制壓力容器用封頭》 [23]設(shè)計(jì)封頭時(shí)，封頭厚度取為 12mm，所以取 =12mm， 因此名義厚度： ==12mm 有效厚度 === 強(qiáng)度校核： 由液壓試驗(yàn)（ GB1511999《管殼式換熱器》 P14 公式 33 可知： 經(jīng)查 GB1501998《鋼制壓力容器》表 41 知 =170MPa =156MPa 則 壓力試驗(yàn)應(yīng)按 GB1511999《管殼式換熱器》公式 37： 校核管箱封頭應(yīng)力。 第 3． 3 節(jié) 管箱封頭的強(qiáng)度校核 管箱封頭的計(jì)算厚度按 GB1501998《鋼制壓力容器》式 71 可知： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 式中： ： 管箱封頭 的計(jì)算厚度， mm； ：計(jì)算壓力（取設(shè)計(jì)壓力）， MPa； ：管箱封頭的內(nèi)直徑， mm。 6) 因而管箱短節(jié)的厚度滿足該工藝條件的要求強(qiáng)度。 第 3． 2 節(jié) 管箱短節(jié)的設(shè)計(jì)及校核 選管箱短節(jié)材料為 16MnR，假設(shè)其壁厚為 616mm，由 GB1501998《鋼制壓力容器》表 41 查得在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力為 =170MPa，由 GB1501998《鋼制壓力容器》 P26 式 51 可知： 代入數(shù)據(jù)得： 而設(shè)計(jì)厚度： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ==+= 圓整后取 ： =8mm 由 GB1511999《管殼式換熱器》 P19 表 8 可知最小取為 14mm。 ：試驗(yàn)壓力， MPa； ：圓筒的有效厚度， mm； 代入數(shù)據(jù)知： 應(yīng)滿足下列條件： ，其中：圓筒材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)， MPa； 由 GB1501998《鋼制壓力容器》表 41 查得 =345MPa，有前面知 = 代入其他數(shù)據(jù)得： == 顯然： 因而 筒體的厚度滿足該工藝條件的要求強(qiáng)度。故筒體的設(shè)計(jì)厚度為： 考慮到筒體的腐蝕，設(shè)計(jì)厚度為 =δ== 根據(jù) GB1501998《鋼制壓力容器》表 8 可知內(nèi)徑在 15002021mm的筒體的最小厚度為 12mm，所以在這里取為 14mm。 ：設(shè)計(jì)溫度下材料的需用應(yīng)力， MPa； ：焊接接頭系數(shù)。 第 3 章 強(qiáng)度校核 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 節(jié) 筒體 由 GB1501998《鋼制壓力容器》 P26 的內(nèi)壓圓筒的計(jì)算可知：設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算厚度按下式 3178。吊耳支座有 JB/《容器支座》選擇 B7 型支座。 DN150mm的接管：蘭外徑 D 為 285mm，螺栓孔中心圓直徑 K 為 240mm，法螺北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 栓孔直徑 L 為 22mm，螺栓孔數(shù)量為 8 個(gè)，螺栓選 M20，法蘭厚度為 22mm，法 蘭內(nèi)徑為 184mm，法蘭高度 55mm； DN25mm的接管：蘭外徑 D 為 115mm，螺栓孔中心圓直徑 K 為 85mm，法螺栓孔直徑 L 為 14mm，螺栓孔數(shù)量為 4 個(gè)，螺栓選 M12，法蘭厚度為 18mm，法蘭內(nèi)徑為 46mm，法蘭高為 40mm. （ 7）封頭 管箱封頭：由 JB/T47262021《補(bǔ)強(qiáng)圈、鋼制壓力容器用封頭》由筒體直徑 1800m選直邊高度 h=25mm，曲面高度為 450mm，厚度為 12mm， 內(nèi)表面積為 ，容積為 ，橢圓形封頭的總深度為 475mm，質(zhì)量為 。 （ 6）管法蘭的選用 [15] 根據(jù) HG/T20592206352021《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》選用制管法蘭。 殼側(cè)入口接管公稱直徑為 400，有表 56 可知最小接管壁厚為 10mm，接管外徑為 ，殼側(cè)出口公稱直徑為 150，由表 56 知最小壁厚為 ，接管外徑為。 3 拉桿定距管 此時(shí) =20mm， 60mm,b=, 拉桿長度 L 按需要確定，拉桿應(yīng)盡量均勻布置。 2 再沸器中換熱管的排列方式 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》表 12 知，換熱管中心距為 S=32mm,布管限定直徑有下式確定： =2 式中： ：布管限定圓直徑， mm； ：圓筒內(nèi)直徑， mm； 最外層換熱管外表面至殼體內(nèi)壁的最短距離， =，一般不小于 8mm所以在這里取 10mm； 所以 =1800210=1780mm （ 3）換熱管長度 有布管分布圖可知，管子的根數(shù)為 2740 根，所以： dL=，所以 L= 所以取管長為 L=. （ 4）拉桿定距管 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》表 43 可知，拉桿直徑為 =16mm，根據(jù)表 44可知，拉桿的數(shù)量為 12 根，拉桿的連接尺寸按 GB1511999《管殼式換熱器》圖 42和表 45 確定，拉桿直徑 =16mm，拉桿螺紋公稱直徑 =16mm，拉桿簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)如下圖 2178。 （ 2）布管：換熱管的排列方式為正三角形排列，如下圖 2178。 1 再沸器設(shè)備簡(jiǎn)圖 2． 1． 殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）換熱管 現(xiàn)取換熱管的外徑 d=25mm，管壁厚為 δ =，由 GB1511999《管殼式換熱器表 10 可查得外徑偏差為177。殼程材料 16MnR，殼體內(nèi)經(jīng)為 1800，總體結(jié)構(gòu)的設(shè)備簡(jiǎn)圖如下圖 2178。管程設(shè)計(jì)壓力為 ，設(shè)計(jì)溫度為 150，殼程設(shè)計(jì)壓力位，設(shè)計(jì)溫度為 300。 用于冷熱流體 溫度差不大 ,且殼程 流動(dòng)的是蒸汽 不需機(jī)械清 洗，所以選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的管殼式固定管板換熱器。換熱器壓力試驗(yàn)的順序如下： 固定管板換熱器先進(jìn)行殼程試壓，同時(shí)檢查換熱管與管板連接接頭，然后進(jìn)行管程試壓； U形管式換熱器、釜式重沸器（ U 形管束）及填料函式換熱器先用試驗(yàn) 壓環(huán)進(jìn)行殼程試壓，同時(shí)檢查接頭，然后進(jìn)行管程試壓； 浮頭式換熱器、釜式重沸器（浮頭式管束）先用試驗(yàn)壓環(huán)和浮頭專用工具進(jìn)行管頭試壓，對(duì)于釜式重沸器尚應(yīng)配備管頭試壓專用殼體，然后進(jìn)行管程試壓，最后進(jìn)行殼程試壓； 重疊換熱器接頭試壓可單臺(tái)進(jìn)行，當(dāng)各臺(tái)換熱器程間連通時(shí)，管程和殼程試壓應(yīng)在重疊組裝后進(jìn)行。換熱器一般進(jìn)行水壓試驗(yàn)，但由于結(jié)構(gòu)或支撐原因，不能充灌液體或運(yùn)行條件不允許殘留試驗(yàn)液體時(shí)，可采用氣壓試驗(yàn)。 第 1． 4 節(jié) 質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容和方法 設(shè)備制造過程中的檢驗(yàn)，包括原材料的檢驗(yàn)、工序間的檢驗(yàn)及壓力試驗(yàn)，具體內(nèi)容如下： （ 1） 原材料和設(shè)備零件尺寸和幾何形狀的檢驗(yàn)； （ 2） 原材料和焊縫的化學(xué)成分分析、力學(xué)性能分析試驗(yàn)、金相組織檢驗(yàn)，總稱為破壞試驗(yàn)； （ 3） 原材料和焊縫內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法是無損檢測(cè)，它包括：射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等； （ 4） 設(shè)備試壓，包括：水壓試驗(yàn)、介質(zhì)試驗(yàn)、 氣密試驗(yàn)等。 由于制造工藝和科學(xué)水平的限制，早期的換熱器只能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式 換熱器等。它的主要功能是保證工藝過程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。 換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。因此必須經(jīng)過清洗來改善換熱器的性能。冷卻水經(jīng)常循環(huán)使用，由于水的蒸發(fā)，使鹽類濃縮，產(chǎn)生沉積北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 或污垢。應(yīng)經(jīng)常對(duì)管，殼程介質(zhì)的溫度及壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱管的泄漏和結(jié)垢情況。 U形管式換熱器的固定頭蓋應(yīng)留出足夠的空間以便抽出管束，也可在其相對(duì)的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。并且，用機(jī)械法清洗管內(nèi)時(shí)。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應(yīng)留有足夠的空間以便能從殼體內(nèi)抽出管束，外頭蓋端必須也留出一 米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。移動(dòng)和起吊管束時(shí)應(yīng)將管束放置在專用的支承結(jié)構(gòu)上，以避免損傷換熱管。當(dāng)兩個(gè)以上重疊式換熱器安裝時(shí)，應(yīng)在下部換熱器找正完畢，并且地腳螺栓充分固定后，再安裝上部換熱器。 換熱器就位后需用水平儀對(duì)換熱器找 平，這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。其中，斜墊鐵必須成對(duì)使用。墊鐵放置后可增加換熱器在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性，并將其重量通過墊鐵均勻地傳遞到基礎(chǔ)上去。 基礎(chǔ)驗(yàn)收完畢后，在安裝換熱器之前在基礎(chǔ)上放墊鐵，安放墊鐵處的基礎(chǔ)表面必須鏟平，使兩者能很好的接觸。另一種為混凝土基礎(chǔ)，換熱器通過鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固的連接起來。 第 1． 3 節(jié) 安裝方法 安裝換熱器的基礎(chǔ)必須滿足以使換熱器不發(fā)生下沉，或使管道把過大的變形傳到傳熱器的接管上。也用于化學(xué)工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃 燒室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時(shí)，冷氣體進(jìn)入另一器。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱量。 (4)混合式冷凝器 這種設(shè)備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。但是，它也有對(duì)水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn)：所以，目前在一般建筑中，噴淋室已不常使用或僅作為加濕設(shè)備使用?？照{(diào)工程中廣泛使用的噴淋室，可以認(rèn)為是它的一種特殊形式。 (2)氣體洗滌塔 (或稱洗滌塔 ) 在工業(yè)上用這種設(shè)備來洗滌氣體有各種目的，例如用液體吸收氣體混合物中的某些組分，除凈氣體中的灰塵，氣體的增濕或干燥等。 按照用途的 不同，可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類型： (1)冷卻塔 (或稱冷水塔 ) 在這種設(shè)備中，用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。故凡允許流體相互混合的場(chǎng)合，都可以采用混合式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽 水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。因此 ,當(dāng)管束和殼體溫度差超過