【正文】 平均傳熱溫度校正系數(shù)正方形排列不緊湊，但便于機(jī)械清掃，常用于殼程介質(zhì)易生污的浮頭式換熱器；采用正方形。則切去的圓缺高度h為：折流板間距B流板折數(shù) 折流板圓缺面水平裝配查的，DN=800mm，欄桿直徑為φ12mm，數(shù)量為6 根。殼程流體進(jìn)出口接管，取接管內(nèi)流速為1m/s，則接管內(nèi)徑為選用無縫鋼管，尺寸為φ1946mm。當(dāng)量直徑 流通截面積 流速 雷諾數(shù) 普朗特?cái)?shù) 殼程流通截面積 流速 當(dāng)量直徑 雷諾數(shù) 普朗特?cái)?shù) 取 取管內(nèi)污垢熱阻取管內(nèi)污垢熱阻 管壁熱阻 碳鋼在該條件下的導(dǎo)熱系為50 W/m 176。 管程阻力結(jié)構(gòu)校正系數(shù) 管程數(shù) 殼程數(shù) 單程至管阻力 有Re=23881，查莫狄圖得 。表22 換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表管 程殼 程 流 量 kg/h8382566613溫 度 ℃85/65壓力MPa物性定性溫度℃75密度kg/m3熱容kJ/kg℃粘 度Pas104104導(dǎo)熱系數(shù) w/m℃普蘭特?cái)?shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)型 式浮頭式臺(tái) 數(shù)1殼體內(nèi)徑 mm800殼程數(shù)1管 徑 mm管心距mm25管 長mm5500管子排列轉(zhuǎn)角90176。進(jìn)行傳熱計(jì)算，工藝結(jié)構(gòu)尺寸的確定，管子的規(guī)格確定，數(shù)目的計(jì)算。其他零部件的初步選定。管、殼程流體的阻力計(jì)算，以及總傳熱系數(shù)校核。水壓試驗(yàn)壓力式中耐壓試驗(yàn)壓力，；壓力容器的設(shè)計(jì)壓力， ；耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)；對(duì)于鋼和有色金屬，液壓試驗(yàn)時(shí)。 ss =試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力由于sT163。在此筒體的材料選擇Q345R設(shè)計(jì)溫度需用應(yīng)力，鋼板負(fù)偏差，腐蝕余量2mm。實(shí)驗(yàn)壓力值實(shí)驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力校核，所以、合格。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，取管箱封頭為，曲面高度h1=200mm。最大允許工作壓力：應(yīng)力校核： 為保證耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí)管器材料處于彈性狀態(tài)，在耐壓試驗(yàn)前必須按下式校核試驗(yàn)時(shí)封頭的薄膜應(yīng)力液壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足≤=345= 滿足要求。計(jì)算壓力，封頭的材料仍選擇Q345R。假設(shè)厚度，取內(nèi)壓計(jì)算值8mmA=查圖GB150圖65. B=170此時(shí)許用外壓力滿足殼程內(nèi)外壓的要求。T=100℃。因 故 N 墊片的接觸寬度，mmb0基本密封寬度，mmb 有效密封寬度，mmDG=847mm B）在布管區(qū)內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積。取n=29 C）管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt換熱管正方形排列的浮頭式換熱器，管板布管區(qū)的面積為: D）面積管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積為：一根換熱管管壁金屬橫截面積從GB151附錄J查得a=560根換熱管管壁金屬橫截面積Na=560= E）系數(shù)管束模數(shù)為 設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料的彈性模量； 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑，mm。管板的名義厚度，mm；換熱管與管板脹接長度或焊腳高度，mm。在這里換熱管和管板的連接方式選擇焊接，參考《管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)GB151》表33取。A） 只有管程設(shè)計(jì)壓力殼程為0 Pt= Ps=0PMa按A與查GB151圖24得Gwe =＜112MPa，校核通過。利用換熱管與管板強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)尺寸l換熱管與連接的焊縫尺寸，mm l=+2=校核通過(1)設(shè)計(jì)條件計(jì)算壓力：Pc=計(jì)算溫度：100℃接管實(shí)際外伸長度：200接管實(shí)際內(nèi)伸長度：0接管焊接接頭系數(shù)：接管腐蝕裕量：2接管厚度負(fù)偏差：接管材料許用應(yīng)力：189MPa（2）開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算——?dú)んw計(jì)算厚度為8；——接管計(jì)算厚度；接管直徑d=di+2C2=182+22=186mm（3）削弱金屬面積A fr=1（4）殼體多余金屬面積A1 接管計(jì)算壁厚外側(cè)有效厚度 接管多余的截面積A2故不需補(bǔ)強(qiáng)(1)設(shè)計(jì)條件計(jì)算壓力：Pc=計(jì)算溫度：100℃接管實(shí)際外伸長度：200接管實(shí)際內(nèi)伸長度：0接管焊接接頭系數(shù)：接管腐蝕裕量：2接管厚度負(fù)偏差：接管材料許用應(yīng)力：189MPa（2）開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算——?dú)んw計(jì)算厚度為8；接管直徑d=di+2C2=176+22=180mm（3）削弱金屬面積A fr=1（4）殼體多余金屬面積A1 接管計(jì)算壁厚 故不需補(bǔ)強(qiáng) 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 浮頭法蘭和鉤圈的外直浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑按中結(jié)構(gòu)尺寸選取，按照螺柱直徑及經(jīng)驗(yàn)估算，本設(shè)計(jì)取螺柱中心圓直徑1030mm。(3)外壓計(jì)算Pt=0MPa，Ps=。(4)綜合內(nèi)壓及外壓的計(jì)算結(jié)果取大值，確定。查可知：分程隔板槽槽深，取為,槽寬為，取分程隔板的最小厚度為。鞍式支座在換熱器上的布置，因，取。這樣，可以使設(shè)備在溫度變化是自由伸縮。容器受重力作用時(shí)，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡支梁支座的安放位置也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般支座與殼體端面的距離A，L為殼體的長度。壓力容器法蘭是壓力容器的常用部件，是連接壓力容器部件的基本元件。其作用是使不同的受壓元件組合在一起，同時(shí)保證連接部位不產(chǎn)生泄露。殼體法蘭我國壓力容器行業(yè)，壓力容器法蘭分類主要按結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行劃分。殼體接管采用平頸對(duì)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(shí)，不能只按標(biāo)準(zhǔn)選取。管箱接管采用平頸對(duì)焊法蘭，如圖示： 圖42 接管法蘭設(shè)計(jì)尺寸按化工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)常用的拉桿結(jié)構(gòu)有兩種，拉桿定距管結(jié)構(gòu)和拉桿折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。如圖所示：圖43拉桿定距管結(jié)構(gòu)簡圖拉桿的直徑和數(shù)量拉桿的直徑和數(shù)量可以按GB151《管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)》表43和表44選用因?yàn)閾Q熱管的外徑為由表得拉桿直徑選擇為 進(jìn)一步選擇拉桿的數(shù)目8Lb=60mm La=15mm d=12mm在保證大于或者等于所給定的拉桿中截面積的前提下，拉桿的直徑和數(shù)量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于10mm，數(shù)量不得小于4根。拉桿的布置拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。管程設(shè)置防沖板的條件當(dāng)管程采用軸向入口接管或換熱管內(nèi)流體流速超過時(shí)，應(yīng)設(shè)置防沖板，以減少流體不均勻分布和對(duì)換熱管端的沖蝕。第4章 管殼式換熱器檢修、安裝、使用和維修第四章 管殼式換熱器檢修、安裝、使用和維修 設(shè)計(jì)確定后，制造質(zhì)量是換熱器最終建造質(zhì)量的重要組成部分。在全國制造過程中接受安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)（或其授權(quán)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)）的全面監(jiān)督。制造完成后，制造單位必須向業(yè)主提供完整的制造出廠資料，資料應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并附有安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢驗(yàn)報(bào)告。接接頭先經(jīng)形狀尺寸及外觀檢查合格后，再進(jìn)行無損檢測，所有A、B類焊縫應(yīng)進(jìn)行20%的射線或局部超聲檢測，檢測長度不小于250mm。、使用、維修安裝換熱器得基礎(chǔ)必須足以使換熱器不發(fā)生下沉，安裝時(shí)采用混泥土基礎(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。基礎(chǔ)驗(yàn)收完后，需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，以使兩者很好得接觸。結(jié)論結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)首先根據(jù)所給的任務(wù)書查閱相關(guān)書籍、了解換熱器的背景和現(xiàn)階段的主要成果。確定固定管板式換熱器為4管程，以及換熱管Φ192，傳熱面積S=184㎡，DN800，換熱管長度L=5500mm，初步定折流板間距為320mm，管程接管尺寸為φ1949mm，殼程接管尺寸φ1946mm，固定管板厚為44mm，外徑為863mm，鉤圈厚為44mm，外徑計(jì)算為880mm，內(nèi)徑為762mm。按標(biāo)準(zhǔn)選取接管，封頭，法蘭，墊片，支座，折流板的形式和尺寸。并了解了一些管殼式換熱器的檢驗(yàn)，安裝和維修知識(shí)。經(jīng)過計(jì)算和校核，選取此型號(hào)的固定管板式列管換熱器滿足工藝要求和強(qiáng)度要求，所以此換熱器合格。喬老師積極地指導(dǎo)我們，努力引導(dǎo)我們搜集相關(guān)的資料和書籍解決我們畢業(yè)設(shè)計(jì)遇到得問題。此次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西。深深地知道做設(shè)計(jì)的不易，不僅要了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)，還要了解各個(gè)部件的特殊設(shè)計(jì)，材料的選擇。由于經(jīng)驗(yàn)以及所學(xué)知識(shí)的有限，對(duì)一些知識(shí)和問題理解不夠深刻，設(shè)計(jì)中有很多不足之處，這需要我更努力學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，不斷提高自己的能力。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的不是很好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重大收獲和財(cái)富。我深深地感受到老師們的兢兢業(yè)業(yè)的精神，以及他們平易近人的性格。再次真心的感謝。目前,在換熱設(shè)備中,管殼式換熱器使用量最大。它的工藝設(shè)計(jì)一般是指傳熱設(shè)計(jì)和壓降（或流動(dòng)）設(shè)計(jì)，傳熱尤為復(fù)雜。因此對(duì)其進(jìn)行研究就具有很大的意義。這種換熱器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，處理能力大、選材范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)，易于制造，生產(chǎn)成本較低，清洗較方便，在高溫高壓下也能適用。 管殼式換熱器管程結(jié)構(gòu)發(fā)展 管程強(qiáng)化傳熱可歸結(jié)為兩個(gè)方面:改變傳熱面的形狀和在傳熱面上或傳熱流路徑內(nèi)設(shè)置各種形狀的物體。試驗(yàn)研究表明,管內(nèi)插入紐帶之后,層流換熱,則對(duì)流傳熱系數(shù)可增大2~3倍,最大可達(dá)10倍,壓降增加3倍以上。5倍,而強(qiáng)化紊流區(qū)換熱時(shí),傳熱系數(shù)只提高30%~50%。根據(jù)不同的管束支承結(jié)構(gòu)可分為板式支承、桿式支承、管子自支承等幾種形式。新近又由瑞士Allares公司技術(shù)，后經(jīng)Brown Fintube Ltd改進(jìn)的高效傳熱元件偏置折邊翅邊管和螺旋扁管。最近，江楠等提出了一種新型的管束自支承結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)將太陽棒針翅管或釘頭管與變截面混合管束支承有機(jī)結(jié)合在一起。換熱器的選材也要綜合考慮，既要考慮材料的抗腐蝕性，強(qiáng)度，韌度，又要考慮其經(jīng)濟(jì)性。綜合考慮各方面因素，要制造出低成本，高能效的換熱器，在推動(dòng)生產(chǎn)發(fā)展因素的同時(shí)，也會(huì)獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 研究基本內(nèi)容：熟悉和掌握相關(guān)理論知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照國際壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范完成所有設(shè)計(jì)內(nèi)容，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。2擬解決的主要問題： (1)．工藝計(jì)算：殼程:混合石腦油，流量66613kg/h，℃，出口溫度為60℃；管測：急冷水，初始溫度為85℃，流量為82835kg/h。 (2)．進(jìn)行換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行各主要構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算； (3)．編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，字?jǐn)?shù)20千字以上，外文資料翻譯5千字以上，設(shè)計(jì)圖紙繪圖量6A1以上。4 — 7周：完成初步方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行工藝計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算，完成外文資料翻譯。12 —14周：繪制設(shè)備的零部件圖。五、主要參考文獻(xiàn) [1]鄧頌九,提高管殼式換熱器傳熱性能的途徑[M].化學(xué)工程,1992,20（2）:3036. [2]棚澤一郎, [日],1995,37（7）:5156. [3]化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書《換熱器》. [4]柴誠敬,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000. [5]王元文,管殼式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 江蘇:廣東化工 2005,（3）:4344. [6]秦叔經(jīng)，葉文邦等編管殼式換熱器[J].化學(xué)工業(yè)出版社,. [7]董其伍,劉敏珊,蘇立建 .管殼式換熱器研究進(jìn)展 [D].上海. . [8]董其伍,[J].化工設(shè)備與管道,2006,43(6):1822. [9]鄧先河,鄧頌九化學(xué)工程,1991,(1):1214. [10]程俊國,馮俊,等,螺旋管的傳熱及流阻性能[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),1980,(3):8194. [11][J].化工進(jìn)展,2006,25(增刊):204207. [12][J].制冷，2002,2(1):26. [13][J].甘肅石油和化工, 2009,3(3):34. [14][J].化工裝備技術(shù),1997,(2):2528. [15] 吳金星,董其武,劉敏珊,鄭州大學(xué)。566571. [18] Aurioules with ASME code during early design stage[J].Cemical engineering progress 1998,94(6):4