【正文】 ................................................. 34 法蘭強(qiáng)度校核（管箱法蘭） ........................................................................... 35 接管開孔補(bǔ)強(qiáng)選擇與校核 ............................................................................... 35 支座強(qiáng)度校核 ................................................................................................... 39 第六章 制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收 .................................................................................................... 46 總則 ............................................................................................................................. 46 浮頭式換熱器的制造 ................................................................................................. 46 封頭和管箱 ....................................................................................................... 46 折流板 ............................................................................................................... 46 管束的組 裝 ....................................................................................................... 47 換熱器的組裝 ................................................................................................... 47 浮頭式換熱器的檢驗(yàn)與驗(yàn)收 ..................................................................................... 47 第七章 三維造型設(shè)計(jì)及裝配仿真 ........................................................................................ 49 換熱器主要構(gòu)件的三維造型 ..................................................................................... 49 管箱的三維造型 ............................................................................................... 49 筒體的三維造型 ............................................................................................... 51 外頭蓋的三維造型 ........................................................................................... 54 浮頭蓋的三維造型 ........................................................................................... 56 管板的三維造型 ............................................................................................... 57 鉤圈的三維造型 ............................................................................................... 59 管束和拉桿的三維造型 ................................................................................... 59 支持板的三維造型 ........................................................................................... 59 防沖板、滑板的三維造型 ............................................................................... 60 換熱器的裝配仿真 ..................................................................................................... 60 結(jié) 論 ...................................................................................................................................... 61 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 62 第一章 緒論 1 第一章 緒論 何為換熱器 換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強(qiáng)的物料，因此，要求制造換熱器的材料具有抗強(qiáng)腐蝕性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金屬材料以及不銹鋼、鈦、鉭、鋯等金屬材料制成。 換熱器的應(yīng)用 換熱器在工、農(nóng)業(yè)的各領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，在日常生活中傳熱設(shè)備也隨處可見，是不可缺少的工藝設(shè)備之一。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn) 代石油化工生產(chǎn)中，換熱器的投資約占總投資的 3O％～ 40％，正因如此 設(shè)計(jì)投資省，能耗低，傳熱系數(shù)高，維修方便的換熱器是大勢(shì)所趨， 在研究投人大、人力資源配備足的情況下 ,一批具有代表性的高效換熱器和強(qiáng)化傳熱元件誕生，如板翅式換熱器、大型板殼式換熱器和強(qiáng)化沸騰的表面多孔管、 T 形翅片管、強(qiáng)化冷凝的螺紋管、鋸齒管等都得到了國(guó)際傳熱界專家的首肯，社會(huì)效益非常顯著，大大緩解了能源的緊張狀況。這種換熱器的特點(diǎn)是易于制造，生產(chǎn)成本較低，選用的材料范圍廣 ，換熱表面的清洗比較方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力大，高溫和高壓下亦能應(yīng)用。 換熱器分類 換熱器作為傳熱設(shè)備隨處可見，在工業(yè)中應(yīng)用非常普遍，特別是耗能用量十分大的 浮頭式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)及三維 造型 2 領(lǐng)域，隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類開發(fā)越來(lái)越多。金屬又可分為低合金鋼、高合金鋼、低溫鋼、稀有金屬等。 (2)有相變傳熱 一般分為冷凝器和重沸器。 按結(jié)構(gòu)分類 分為浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、填料函換熱器、 U 形管式換熱器、蛇管式換熱器、雙殼程換熱器、單套管換熱器、多套管換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器、折流桿式換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動(dòng)管板式換熱器。 按傳熱原理分類 1） 直接接觸式換熱器 這類換熱器的主要工作原理是兩種介質(zhì)經(jīng)接觸而相互傳遞熱量，實(shí)現(xiàn)傳熱，接觸面積直接影響到傳熱量。 2） 蓄能式換熱器（簡(jiǎn)稱蓄能器）這類換熱器用量極少，原理是通過一種固體物質(zhì)，熱介質(zhì)先通過加熱固體物質(zhì)達(dá)到一定溫度后，冷介質(zhì)再通過固體物質(zhì)被加熱，使之達(dá)到傳遞熱量的目的。 換熱器的種類繁多，每 種換熱器各自適用于某一種工況。 換熱器的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn) 換熱器作為節(jié)能設(shè)備之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起到非常重要的作用。 在換熱設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的是管殼式換熱器。管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須考慮諸多因素 ，如：材料、壓力、溫度、壁溫差、結(jié)垢情況、流體性質(zhì)以及檢修與清理等。 管殼式換熱器在煉油、石油化工、醫(yī)藥、化工以及其它工業(yè)中使用廣泛，它適用于冷卻、冷凝、加熱、蒸發(fā)和廢熱回收等各個(gè)方面。 對(duì)同一種形式的換熱器，由于各種條件不同，往往采用的結(jié)構(gòu)亦不相同。 管殼式換熱器把換熱管與管板連接，再用殼體固定。根據(jù)介質(zhì)的種類、壓力、溫度、污垢和其它條件，管板與殼體的連接方式，換熱管的形式與傳熱條件，造價(jià)，維修檢查方便等情況，根據(jù)各種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)來(lái)選擇設(shè)計(jì)制造各種管殼式換熱器。下面著重介紹典型的管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn)。它的最大的特點(diǎn)是管板一端的管束可以自由浮動(dòng)，在使用過程中由溫差膨脹而不受殼體約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，即其不受溫差應(yīng)力的困擾，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)浮頭密封困難，鍛件多，造價(jià)高。它在相同的殼體直徑下，布管數(shù)越多，換熱面積越大。 缺點(diǎn)： 浮頭式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)及三維 造型 4 ① 小浮頭易發(fā)生內(nèi)漏； ② 金屬材料耗量大，成本高 20%； ③ 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同直徑情況下面積較大，制造較簡(jiǎn)單，但最后一道殼體與管板的焊縫無(wú)法用無(wú)損檢測(cè)。它適用于管、殼程溫差不大或管、殼程溫差大，但壓力不高，殼程介質(zhì)干凈或雖結(jié)垢但通過化學(xué)清洗能清除的場(chǎng)合。 其優(yōu)點(diǎn)是： ① 傳熱面積比浮頭式換熱器大 20%30%； ② 旁路漏流 較小； ③ 鍛件使用較少，成本低 20％ 以上； ④ 沒有內(nèi)漏。 第一章 緒論 5 防沖板 拉桿 弓形折流板 分流割板 旁路擋板 帶法蘭管板 換熱管 殼體 圖 固定管板式換熱器 形管換熱器 U 形管換熱器（見圖 ）是由管箱、殼體、管束等零部件組成。由于殼體與換熱管分開，管束可自由伸縮，可以不考慮熱膨脹。管束可以從殼體內(nèi)抽出，換熱管外壁便于清洗。由于換熱管的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系，換熱管的更換除外側(cè)一層外，內(nèi)部換熱管大部分不可能更換。而且管板上排列的換熱管較少，結(jié)構(gòu)不緊湊。換熱管因滲漏而堵死后，將造成傳熱面積的損失。殼程里需要清洗的管束，則要求采用正方形排列，管程為偶數(shù)程。折流板用于提高換熱器的傳熱效率。 其優(yōu)點(diǎn)是： ① 管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗； ② 殼體與管壁不受溫差限制； ③ 可在高溫、 高壓下工作，一般適用于溫度，壓力 （ 10MPa） ； ④ 可用于殼程結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合； ⑤ 可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。 中間擋板 U 型換熱管 內(nèi)導(dǎo)流筒 圖 U 形管換熱器 填料函式換熱器 填料函式換熱器（見圖 ）的管束可自由伸縮，殼程和管程都可以拆開清洗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用管、殼程溫差大 的工況。 圖 填料函式換熱器 釜式重沸器 釜式重沸器（見圖 ）的殼體上部作為蒸汽空間，相當(dāng)于 1 塊理論塔盤，熱源由浮頭或 Ｕ 形管束提供，適用場(chǎng)合為管殼程溫差大，壓力不受限制，塔底空間較小，汽化率 30%~80%，重沸器工藝介質(zhì)的液相作為產(chǎn)品或用于分離，但要求高，安裝空間受限制。 第一章 緒論 7 圖 釜式重沸器（Ｕ形） 設(shè)計(jì)的思想 設(shè)計(jì) 是為生產(chǎn)服務(wù)，要設(shè)計(jì)出一臺(tái)能夠滿足生產(chǎn)需要的換熱器，必須做到設(shè)計(jì)要滿足生產(chǎn)需要，滿足換熱器安全可靠運(yùn)行，滿足經(jīng)濟(jì)合理等基本要求。另外，設(shè)備與部件應(yīng)便于運(yùn)輸與裝拆，確保檢修和更換零件的便利。因此，根據(jù)壓力容器可能的失效形式，設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、密封性和耐蝕性等基本要求。 要想設(shè)計(jì)一臺(tái)既 滿足要求又經(jīng)濟(jì)合理的換熱器，不僅僅是必須嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和制造條件進(jìn)行簡(jiǎn)單的常規(guī)設(shè)計(jì)，同時(shí)還必須要綜合考慮生產(chǎn)條件、安全要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理等因素，這樣才能選擇一個(gè)最佳設(shè)計(jì)。 第二章 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 9 第二章 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確 定