【正文】 支座的計(jì)算。 五、繪圖： 根據(jù)計(jì)算結(jié)果具體確定各種零部件的結(jié)構(gòu)及一些標(biāo)準(zhǔn)件的選取，（如容器法蘭、折流板與支持板、拉桿與定距管等）然后繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖和施工圖。高溫高壓介質(zhì)且溫差較大，殼程介質(zhì)為有毒的易揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)殼程需要進(jìn)行清洗。 2 、按壓力容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中的作用原理 , 可以將壓力容器分為： 、 、 、 。 三、是非題 管程數(shù)是指換熱管的根數(shù)，一般為奇數(shù)。（ ） 換熱器選型時(shí)首先要考慮的因素是安全性。 二、填空題： 殼體、管箱、管板、管束、折流板與支持板、接口管、支座等 反應(yīng)壓力容器、換熱壓力容、分離壓力容、儲(chǔ)存壓力容器 I、 II、 III類(lèi)壓力容器 三、是非題： 1錯(cuò) ； 2錯(cuò) ； 3對(duì)。 (1）殼體直徑的確定和殼體壁厚的計(jì)算 (2）換熱器封頭、容器法蘭的選擇 (3）管板尺寸的確定 (4）管子拉脫力的計(jì)算 (5)折流板的選擇與計(jì)算 (5)溫差應(yīng)力的計(jì)算 (7)接管、接管法蘭及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算等。 因此，管板的強(qiáng)度計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，其準(zhǔn)確性與否及是否合理直接 影響整臺(tái)換熱器的安全、成本及產(chǎn)品質(zhì)量。 平管板 平管板是最常見(jiàn)的一種管板形式，有兼作法蘭和不兼作法蘭兩種。（以較薄的復(fù)合層抵抗腐蝕，一般為不銹鋼、 Ni、 Ti 等；以較厚的普通鋼板承受介質(zhì)壓力） 復(fù)合鋼板制造方法：軋制復(fù)合鋼板法、堆焊法、塞焊法、焊管復(fù)合法等。德國(guó)AD 規(guī)范按固定支撐假設(shè)認(rèn)為換熱管為綱性支撐，計(jì)算得到的板厚較薄，一般小于 15mm. 其主要載荷由管壁和殼壁溫差決定。是在薄管板基 礎(chǔ)上研發(fā) 的新型管板。一般用于高 溫差情況。 雙管板 應(yīng)用于工藝條件要求絕對(duì)不允許冷熱流體互相接觸，普通管板難以滿(mǎn)足這一條件的場(chǎng)合。（要求理解間距公式各符號(hào)含義） 總結(jié)：現(xiàn)設(shè)計(jì)中一般采用平管板，橢圓形管板（包括蝶形管板）雙管板應(yīng)用于有特殊要 求的場(chǎng)合，而薄管板我國(guó)一般不采用。 開(kāi)孔位置 開(kāi)孔種類(lèi)：換熱管孔、拉桿孔、螺栓孔（兼作法蘭） Ⅰ 換熱管孔布置： 常見(jiàn)的四種排列方式 ：三角形排列、轉(zhuǎn)角三角形排列、正方形排列、轉(zhuǎn)角正方形排列。（說(shuō)明：表 41為推薦中心距，實(shí)際設(shè)計(jì)可取 S大于表中推薦值。其偏差級(jí)別不允許超過(guò)表中規(guī)定） 布管范圍 ：應(yīng)排布在布管限定園內(nèi)，即最外層換熱管表面至管板中心距不得超過(guò)布管限定園半徑。 拉桿與管板焊接時(shí)，拉桿孔深等于孔直徑；螺紋連接時(shí)，螺紋深度為螺紋孔直徑的 。 分程隔板槽的布置 管程 ：分程數(shù)量為偶數(shù)，分程時(shí)應(yīng)注意使各管程的換熱管數(shù)大致相等，隔板槽形狀簡(jiǎn)單、 密封面長(zhǎng)度較短，程數(shù)不宜過(guò)多。（按圖 413簡(jiǎn)單介紹 46管程流體走向） 殼程 ：殼程分程不常見(jiàn)，多用折流板起分程隔板作用。 四、管板與殼體、管箱的連接（按圖 41 417 介紹各種結(jié)構(gòu)） 1．焊接結(jié)構(gòu) ：兼作法蘭和不兼作法蘭兩種 2．不兼作法蘭 ：安圖 416 介紹各種連接結(jié)構(gòu)，注意焊接開(kāi)坡口。如圖 417 所示。如圖 418所示。如圖 419 所示。對(duì)于 U形管存在最小彎曲半徑問(wèn)題，一般 Rmin 不小于 2d0，一般采用對(duì)稱(chēng)于分程隔板布置，但有時(shí)為了增加布管數(shù) U形管與分程隔板成一定的傾斜角度，如圖 420所示布置。（根據(jù)圖 420 具體講述） 管子的長(zhǎng)度 長(zhǎng)度越長(zhǎng)，單位傳熱面積材料消耗量越低，制造成本也就越低，同時(shí)因流通截面減少而提 高流速，K 值增大。 一般長(zhǎng)度限制在 6m 一下，以 ~4m 最為常見(jiàn)。注意管板上排液、排氣孔的位置。常用的連接方法有三種：脹接、焊接、脹焊并用。 ⅱ 脹接 方法 常用方法為機(jī)械滾脹法，此外還有爆破脹接發(fā)、液壓脹管法、液袋脹管法等。強(qiáng)調(diào)管子發(fā)生塑性變形而管板發(fā)生彈性變形，故不能用于高溫，其他方法一帶而過(guò)，用制造方法回應(yīng)適用范圍） 機(jī)械滾脹法優(yōu)點(diǎn) ：耐反復(fù)熱循環(huán)、抗熱沖擊及軸向力、更換修補(bǔ)容易、無(wú)縫有縫均適用、操作簡(jiǎn)單成本低。 2．焊接 ⅰ 適用范圍（按 GB151要求） 范圍 ： 不適用于有較大震動(dòng)及有間隙腐蝕的場(chǎng)合；管間距小無(wú)法脹接；熱循環(huán)劇烈溫度高；有特殊要求和腐蝕危險(xiǎn)的地方；維修受限制的地方；要求接頭嚴(yán)密不漏的地方；管板過(guò)薄無(wú)法脹接時(shí)。 ⅱ 焊接 方法 焊接節(jié)點(diǎn)形式 如圖 42 428 所示。要求學(xué)生了解原因來(lái)記住次序） 第三節(jié) 折流板與支持板 一、折流板 在殼程設(shè)置折流板目的：為了延長(zhǎng)殼程介質(zhì)的流道長(zhǎng)度，增加管間流速，增加湍流程度，達(dá)到提高換熱器的傳熱效果的目的。 （ 1）弓形：分為單弓和多弓， 如圖 433所示。缺口高度為 倍的圓筒內(nèi)直徑，保證流體通過(guò)缺口時(shí)與橫過(guò)管束時(shí)的流速相近。如圖 435 所示。殼程流體在折流板間螺旋形流動(dòng)，固體顆粒不易沉淀，利于傳熱。最小厚度由筒體公稱(chēng)直徑和換熱管無(wú)支撐跨距按表 413選取。 （ 2）管孔：其大小對(duì)傳熱性能、機(jī)械性能和加工制造都有影響。 （ 3）間隙：指折流板外徑與殼體內(nèi)徑之間的間隙。故管孔應(yīng)綜合考慮， GB151給出具體尺寸。一般折流板應(yīng)在換熱管的有效長(zhǎng)度上等間距布置。 支持板的厚度、管孔、外徑等尺寸等要求與折流板一致。支持板與折流板外形一樣，支持板也起折流板作用，折流板也起支持板作用只是設(shè)置的原始目的不同而已。與 折流板相比阻力降小，無(wú)傳熱死區(qū)，換熱管不易振動(dòng)，固定效果好，加工不易。（按圖 440 簡(jiǎn)單介紹） 第四節(jié) 冷凝器結(jié)構(gòu) 冷凝器是換熱器的一種，但因在傳熱過(guò)程中發(fā)生相變，故傳熱效果與結(jié)構(gòu)有較大的關(guān)系，因此單獨(dú)介紹一些應(yīng)注意的 地方。這樣可提高傳熱系數(shù)。 因?yàn)楣茏拥某袎耗芰?qiáng)；腐蝕性介質(zhì)走管程可避免殼程筒體采用耐腐蝕材料，降低冷凝器的成本。 要求冷凝介質(zhì)壓 降小 因?qū)ο嗤橘|(zhì)，通常殼程流阻小于管程流阻，故對(duì)冷凝介質(zhì)壓降有特殊要求時(shí)可讓冷凝介質(zhì)走殼程。因?yàn)槿绻淠耗ぴ趽Q熱管表面積累變厚，將對(duì)傳熱效果有較大的影響，為防止此種情況故一般采用臥式結(jié)構(gòu)。 冷凝液需過(guò)冷 對(duì)被冷凝成液體的介質(zhì)需進(jìn)一步降低溫度可采用立式。 普朗特準(zhǔn)數(shù) Pr高的介質(zhì) 即冷凝負(fù) 荷大時(shí)，在厚液膜上形成滯流，有較高的傳熱系數(shù)。 二、冷凝器設(shè)計(jì)中的其他問(wèn)題 保證蒸汽流速 即防止隨蒸汽冷凝，蒸汽量的減少而導(dǎo)致流速降低。 排除不凝性氣體 不凝性氣體的存在對(duì)傳熱效果影響很大，故應(yīng)在上部死角處設(shè)置排氣口以排除不凝性 氣體。對(duì)臥式冷凝器， 如前所述可將管束偏轉(zhuǎn)安裝。 冷凝液的排出 一般冷凝液的堆積會(huì)降低傳熱效率并可能會(huì)形成腐蝕，應(yīng)盡快排出，在排除過(guò)程中要 注意防止帶走蒸汽（圖 442 a、 b 結(jié)構(gòu)）和排凈（圖 442 c 結(jié)構(gòu)） 第五節(jié) 管箱及其它結(jié)構(gòu) 一、 管箱 管箱按其結(jié)構(gòu)可分為固定端管箱、 滑動(dòng)管箱、浮頭管箱。（填料函式、浮頭式換熱器物料進(jìn)口也為固定端管箱） 組成： 容器法蘭、圓筒短節(jié)、封頭、及進(jìn)出口的接管與法蘭組成．有時(shí)還設(shè)有放空口、放凈口、儀表接口、分程隔板等。分為外填料函浮頭式、單填料函滑動(dòng)管板式和 雙填料函滑動(dòng)管板式三種。 填料函在管板外，填料箱在殼體法蘭內(nèi)。（整 個(gè)管箱滑動(dòng)） （ 2）單填料函滑動(dòng)管板式： 如圖 445 所示。（僅管板滑動(dòng)） （ 3）雙填料函滑動(dòng)管板式： 如圖 446 所示。（僅管板滑動(dòng)） 3．浮頭管箱 浮頭管箱指浮頭式換熱器浮頭端管箱。 4．高壓管箱 對(duì)高壓換熱器，一般高壓介質(zhì)均走管程，高壓管箱既要承受高壓，又要防止泄露，選擇合理的管箱結(jié)構(gòu)對(duì)降低制造成本，便于拆裝及安全性等均有重大意義。（與圖 448對(duì)應(yīng)介紹） 5．分程隔板 設(shè)計(jì)要求 ：承受脈動(dòng)流體或隔板兩側(cè)壓差很大時(shí)，隔板的厚度應(yīng)適當(dāng)增厚，或改變隔板結(jié)構(gòu)；大直徑換熱器隔板設(shè)計(jì)成雙層結(jié)構(gòu)；分程隔板上可設(shè)排凈孔；厚度大于 10mm 的分程隔板，密封面處應(yīng)削邊至 10mm。 （ 1）拉桿形式： 螺紋連接 ：拉桿與管板采用螺紋連接，折流板靠定距管固定間距，適用于外經(jīng)大于等于 19 mm的管束。 （ 2）拉桿的直徑和數(shù)量： （由筒體公稱(chēng)直徑和換熱管直徑確定） 由表 42 425 選取。 （ 3）拉桿的布置與尺寸 ： 拉 桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，以便于較好地固定折流板。 2．防沖板和導(dǎo)流筒 （ 1）設(shè)置防沖板的條件： 管程軸向接管或管內(nèi)流速大于 3m/s 時(shí)，管程設(shè)置防沖板；殼程進(jìn)口管流體的 ρν2超過(guò)一定值時(shí)，在殼程進(jìn)口管處設(shè)置防沖板或?qū)Я魍玻粚?duì)有腐蝕或磨蝕的氣體、蒸汽及氣液混合物應(yīng)設(shè)置防沖板。以焊在筒體較為常見(jiàn)，簡(jiǎn)介其常見(jiàn)形狀。分為內(nèi)外導(dǎo)流筒兩種形式。以滑板最為常見(jiàn)，對(duì)于可拆管束結(jié)構(gòu)，必須設(shè)計(jì)滑道以便管束拆裝。 （簡(jiǎn)單介紹公式的意義） 第五章 管殼式換熱器的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 第一節(jié) 壓力容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基本概念 一、壓力 P—— 除注明外，壓力均指表壓力 ，單位用 Mpa 表示。 設(shè)計(jì)壓力 Pd—— 指設(shè)定的容器頂部的最高壓力。一般在裝有安全閥時(shí)， wd Pp )~(? ，當(dāng)無(wú)安全閥時(shí)， wd Pp )~(? 計(jì)算壓力 Pc—— 在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，包括液柱的靜壓力。 試驗(yàn)壓力 PT—— 進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)容器頂部的壓力。 設(shè)計(jì)溫度 —— 容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度。 （標(biāo)志在設(shè)備銘牌上的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)是殼體設(shè)計(jì)溫度） 三、厚度 （單位為 mm） 1．計(jì)算厚度 c? —— 按公式計(jì)算得到的厚度。 3．名義厚度 n? —— 設(shè)計(jì)厚度 d? +鋼材厚度負(fù)偏差 C1+向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度的差 ? ,即： ????????? 211 CCC cdn ??? 。 4．有效厚度 e? —— ???????? ne CCC ???? 21 5．厚度附加量 C—— 鋼材厚度負(fù)偏差 C1+腐蝕裕量 C2，即： 21 CCC ?? 6．最 小厚度 min? —— 為了滿(mǎn)足制造工藝要求以及運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的剛度要求，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所規(guī)定的不包括腐蝕裕量 C2的最小元件厚度值。 四、耐壓試驗(yàn)及氣密性試驗(yàn) 耐壓試驗(yàn)?zāi)康?—— 檢驗(yàn)容器在超設(shè)計(jì)壓力情況下的宏觀強(qiáng)度以 及焊縫和其它連接部位的致密性。 耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力 1．液壓試驗(yàn)：tdT pp ][ ][ ??? 2．氣壓試驗(yàn)：tdT pp ][ ][ ??? 注意：以公式計(jì)算的試驗(yàn)壓力 Tp 是指試驗(yàn)壓力的下限值（最低值）。氣密性試驗(yàn)的壓力可取為 dp ，介質(zhì)一般為 NH3等滲透力強(qiáng)的氣體。 焊接接頭系數(shù) ? 的選擇，一般規(guī)則為： （ 1）雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭系數(shù)： 100%無(wú)損檢測(cè)時(shí)取 ?? ； 局部無(wú)損檢測(cè)時(shí)取 ? =。 六、內(nèi)壓圓筒的薄膜應(yīng)力理論 薄膜應(yīng)力理論又稱(chēng)為無(wú)力矩理論。在僅考慮介質(zhì)壓力情況下對(duì)圓筒的應(yīng)力，其結(jié)論簡(jiǎn)化為： 環(huán)向應(yīng)力 ： ???? pRpD ?? 2 軸向應(yīng)力： ???? 24 pRpD ?? 從上面的計(jì)算公式可以看出：內(nèi)壓圓筒殼體的應(yīng)力只與幾何尺寸有關(guān)，而與所用材料無(wú)關(guān)。 一、 內(nèi)壓圓筒 其計(jì)算公式為： 計(jì)算厚度： )][2( PDP ti ???? ??? mm (515) *（要求掌握） 名義厚度： ???? ?? mm (516) 式中： P──設(shè)計(jì)壓力，計(jì)算短節(jié)厚度時(shí) P=Pt； 計(jì)算筒體厚度時(shí) P=Ps； t][? ──材料在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)用， MPa ； 二、 外壓圓筒 其計(jì)算步驟為： 1．當(dāng) 20/ ?eoD ? 時(shí) （ 1）設(shè) n? ，令 e ???? ，定出 L/ oD 和 eoD?/ （ L 為圓筒計(jì)算長(zhǎng)度）； （ 2）由 L/ oD 及 eoD?/ 的值在幾何圖上查得系數(shù) A； （ 3）用 A在厚度算圖上查得系數(shù) B； 若 A 值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線(xiàn)的右方，則過(guò)此點(diǎn)垂直上移，與設(shè)計(jì)溫度下的材料線(xiàn)相交（遇中間溫度值用內(nèi)插法），再過(guò)此交點(diǎn)水平方向右移，在圖的右方得到系數(shù) B，并按式（ 517）計(jì)算許用外壓力 [P]： eoDBP ??][ (517) 若所得 A 值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線(xiàn)的左方，則用式（ 518）計(jì)算許用外壓力 [P]： )(3