【正文】 算是根據(jù)已知的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算熱交換器的換熱面積，從而來(lái)決定這個(gè)熱交換器所需要的結(jié)構(gòu)，可以來(lái)選定已有的標(biāo)準(zhǔn)熱交換器；而校核計(jì)算則是對(duì)已經(jīng)有的熱交換器進(jìn)行一些運(yùn)行參數(shù)的核定，校核它是否滿足預(yù)定的要求。熱交換器分為管程和殼程，流經(jīng)換熱管的內(nèi)通道以及其相貫通的部分稱之為管程，流經(jīng)換熱管外通道以及與其相貫通的部分稱為殼程。在管程結(jié)構(gòu)當(dāng)中，換熱管占了整個(gè)熱交換器的大部分重量，換熱管除了光管之外還能采用各式各樣的強(qiáng)化傳熱管，比如翅片管、螺紋管、螺旋槽管等。換熱管是具有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸（外徑壁厚）的鋼管，主要分為無(wú)縫鋼管和不銹鋼管。據(jù)簡(jiǎn)單的估算，將同直徑熱交換器的換熱管尺寸由φ25mm改為φ19mm，傳熱面積便可以增加40% 左右，同時(shí)節(jié)約20% 以上的金屬。通常情況下，大直徑的管子用于黏性較大或污濁的流體，小管徑的管子則用于相對(duì)較清潔的流體。除此之外，也能夠用一些非金屬材料，如陶瓷、石墨、聚四氟乙烯等。正三角形的排列方式能夠在相同的管板上排列最多的管數(shù)，所以用的最普遍，但是管外不便于清洗。管板是管殼式熱交換器里面最重要的零部件之一，其作用是排布換熱管。管板在選材的時(shí)候不僅要考慮力學(xué)性能，還要考慮管程和殼程流體的腐蝕性，以及管板和換熱器之間存在的電位差對(duì)腐蝕的影響。當(dāng)流體的腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，管板應(yīng)采用耐腐蝕材料，如不銹鋼鈦、鋁、銅、等。在熱交換器承受高溫、高壓時(shí)，高溫、高壓對(duì)管板的要求是具有矛盾的。而且，在開(kāi)車和停車的時(shí)候，由于厚管板的溫度變化較慢，換熱管壁厚薄，溫度變化較快，所以在換熱管和管板的連接處會(huì)產(chǎn)生出較大的熱應(yīng)力，大的熱應(yīng)力往往會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管和管板連接的地方發(fā)生破壞。管板設(shè)計(jì)時(shí)的基本考慮是：把實(shí)際復(fù)雜的管板簡(jiǎn)化為承受均勻分布的載荷，置于彈性的基礎(chǔ)上并且受到在管孔有平均削弱作用的當(dāng)量圓板。管板的設(shè)計(jì)思路包括管板的彈性分析、危險(xiǎn)工況、管板應(yīng)力校核、管板應(yīng)力調(diào)整。管箱位于換熱器的兩端，其作用是將管道輸送過(guò)來(lái)的流體均勻分布到各個(gè)換熱管，把管內(nèi)的流體匯聚在一起并送出熱交換器。管程是在管內(nèi)流動(dòng)著的流體從一端流到另一端，在管殼式熱交換器中，最簡(jiǎn)單的是單管程的熱交換器。過(guò)于加長(zhǎng)換熱管的長(zhǎng)度會(huì)受到加工、運(yùn)輸、安裝及維修等多方面的限制，因此經(jīng)常用增加管數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)換熱面積的增加。主要有采用強(qiáng)度脹接、強(qiáng)度焊、脹焊并用的方法在殼程結(jié)構(gòu)中主要由殼體、折流板或折流桿、拉桿、防沖擋板、縱向隔板、防短路結(jié)構(gòu)等元件組成。折流板的設(shè)置是為了提高殼程流體的流速并增加湍動(dòng)，使殼程流體垂直地沖刷管束，改善傳熱，增加殼程流體的傳熱系數(shù)，減少結(jié)垢。折流板一般是等間距布置，管束兩端的折流板應(yīng)放置在靠近殼程進(jìn)出口接管。折流板一般采用拉桿和定距管連接在一起。上述基本設(shè)計(jì)主要在工程設(shè)計(jì)中用到的為主，當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)不斷發(fā)展和進(jìn)步的社會(huì)，能源和資源的緊缺讓人們不得不努力開(kāi)發(fā)新型的熱交換器，研究新型的高效的熱交換器元件，各工業(yè)部門都在努力發(fā)展大容量、高性能的設(shè)備，減少設(shè)備的投資和使用費(fèi)用。在這樣的世界大環(huán)境下，各國(guó)都加快了先進(jìn)熱交換技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。其中，傳熱強(qiáng)化和節(jié)能技術(shù)是熱交換技術(shù)研究的主體方向。目前還普遍用槽管、翅片管、螺紋管、波紋管等新型管子來(lái)擴(kuò)展表面以達(dá)到強(qiáng)化傳熱?？傊?，在這個(gè)能源緊缺的時(shí)代，對(duì)熱量的充分利用顯得尤為重要。而且我國(guó)的化工、煉油、輕工業(yè)等正處于快速發(fā)展的階段，提高熱交換器的本土效率和產(chǎn)量便可以減少大量的熱交換器進(jìn)口，并能有效的減少國(guó)內(nèi)大多數(shù)需要用到熱交換器公司的開(kāi)支，同時(shí)也能促進(jìn)我國(guó)熱交換器的大發(fā)展。祁飛，劉國(guó)振，賈曉艷在《固定管板式換熱器熱處理有關(guān)問(wèn)題的探討》一文中分析道，設(shè)備是否進(jìn)行焊后熱處理選用哪種熱處理，應(yīng)首先分析其熱處理的目的，充分理解標(biāo)準(zhǔn)中含義，再做出正確的選擇，從而才能設(shè)計(jì)且制造出合格產(chǎn)品。劉執(zhí)彬、徐勇在《固定管板換熱器傳熱效率影響因素分析》一文中，總結(jié)固定管板換熱器傳熱效率的影響因素有：流動(dòng)路線及防短路設(shè)置、折流板間距、管束在殼程接管進(jìn)口或出口處的流通面積。周蕾在《固定管板式換熱器的研究與優(yōu)化》中，對(duì)固定管板式熱交換器的固定管板厚度隨工作壓力(殼程與管程壓力)改變的變化情況和不同熱交換器公稱直徑條件下的管板布管情況進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，采用線性加權(quán)法對(duì)固定管板式熱交換器的整體進(jìn)行了優(yōu)化。而且整個(gè)分析過(guò)程簡(jiǎn)便，為其他一般化工設(shè)計(jì)方案優(yōu)選提供 了一種實(shí)用的方法。王武超，趙競(jìng)?cè)凇独淠鲃?dòng)態(tài)性能仿真研究》一文中應(yīng)用移動(dòng)邊界法（MB)對(duì)冷凝器建立了動(dòng)態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型，模型體現(xiàn)了冷凝器內(nèi)各個(gè)相區(qū)長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化，模型最終可以化為常微分線性方程組的形式，在求解上更為方便且兼顧了仿真的效率和精度，模型可提供冷凝器詳細(xì)的性能參數(shù)；研究了在系統(tǒng)不同的控制參數(shù)階躍情況下冷凝器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，獲得了冷凝器的動(dòng)態(tài)特性，冷凝器的動(dòng)態(tài)特性是冷凝器動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)和編制系統(tǒng)控制規(guī)律的基礎(chǔ)。況莉在《循環(huán)水換熱器泄漏故障分析和對(duì)策》一文中，提出了循環(huán)水換熱器泄漏故障分析和對(duì)策，使得換熱器運(yùn)行效果良好，達(dá)到了降低維修費(fèi)用，保證裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的目的，為以后類似換熱器的維護(hù)改造提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。該系統(tǒng)硬件采用了數(shù)字信號(hào)處理芯片，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，軟件采用了模糊－神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法以克服系統(tǒng)模型的不確定性。第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)條件 殼程設(shè)計(jì)壓力，液柱壓力 = 則可忽略液柱壓力， 計(jì)算壓力，取高于其一個(gè)等級(jí)的公稱等級(jí)。設(shè)計(jì)溫度指容器在正常情況下，設(shè)定的元件金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作溫度狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。殼程設(shè)計(jì)溫度的確定，由于殼程水最高操作溫度為310℃，故取設(shè)計(jì)溫度為330℃。磷、硫含量略低于低合金高強(qiáng)度鋼板Q345鋼，除抗拉強(qiáng)度、延伸率要求比Q345R鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性，對(duì)鋼材的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求比較較高。 式中— 計(jì)算厚度，；— 計(jì)算壓力，； — 焊接接頭系數(shù)。==故校核其滿足強(qiáng)度要求。磷、硫含量略低于低合金高強(qiáng)度鋼板Q345鋼，除抗拉強(qiáng)度、延伸率要求比Q345R鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性，對(duì)鋼材的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求比較較高。 管箱筒體厚度計(jì)算 。 式中 — 有效厚度, =C， ；— 名義厚度， ； — 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力， ； C —厚度附加量。因此，圓筒的最大工作壓力[]為 ，溫度為200℃，參考GB1502011，材料20屬于優(yōu)質(zhì)低速鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼。塑性和焊接性均好。 法蘭材料及其質(zhì)量列表如下： JB/T 47032000表21長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭公稱直徑DN，法蘭，螺柱規(guī)格數(shù)量11001350128012291220120610419528262339M36400表22長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭質(zhì)量公稱直徑DN 法蘭質(zhì)量，kg平面凸面凹面榫面槽面PN=1100 根據(jù)公稱壓力等級(jí)以及介質(zhì)性質(zhì)選擇法蘭型式為WN型。 墊片結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)裝配圖。JB/T47072000 本次選用等長(zhǎng)雙頭螺柱。磷、硫含量略低于低合金高強(qiáng)度鋼板Q345鋼，除抗拉強(qiáng)度、延伸率要求比Q345R鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性，對(duì)鋼材的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求比較較高，而且它是目前我國(guó)用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。 式中— 計(jì)算厚度, 。 —焊接接頭系數(shù)。為考核缺陷對(duì)壓力安全性的影響，壓力容器制造完畢后或是定期檢驗(yàn)時(shí)，都要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。本次設(shè)備壓力試驗(yàn)采用水壓試驗(yàn)。（1）水壓試驗(yàn)對(duì)于內(nèi)壓容器 在小于20℃,100℃時(shí)的應(yīng)力都為133. ===5(2) 應(yīng)力校核為使液壓試驗(yàn)時(shí)容器材料處于彈性狀態(tài),在壓力試驗(yàn)前必須校核試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜應(yīng)力 === == 拉桿要求有足夠的強(qiáng)度和良好的焊接性，定距管要求有足夠的強(qiáng)度和良好的焊接性，考慮到設(shè)計(jì)要求，選擇拉桿材料為Q235A，定距管材料為10。 16Mn它的特點(diǎn)是：高的強(qiáng)度和屈服比，高韌度，良好的焊接性能和冷、熱加工性能，一定的腐蝕性能。 選擇e型的連接方式即：管板與殼程圓筒連接為整體，其延長(zhǎng)部分兼做法與管箱用螺柱連接。正三角形排列最為普遍，其在同一直徑管板面積上可排最多的換熱管數(shù)。當(dāng)需對(duì)換熱管外清洗時(shí)，則需采用正方形排列，其最小清洗通道應(yīng)不小于6毫米。 對(duì)固定管板式換熱器,布管限定圓的直徑為 圓筒內(nèi)徑,固定管板式換熱器管束最外層管束外表面至殼體內(nèi)表面的最短距離, ,一般不小于8，為換熱管外徑。 表211 I級(jí)管束折流板和支持板管孔直徑及允許偏差表?yè)Q熱管外徑或無(wú)支撐跨或且管孔直徑允許偏差 + 0 拉桿孔直徑 ,為拉