【正文】 ... 40 拉桿設(shè)計 .......................................... 40 分程隔板設(shè)計 ...................................... 41 定距管設(shè)計 ........................................ 41 滑道設(shè)計 .......................................... 41 折流板的設(shè)計計算 .................................. 41 . 防沖板設(shè)計 (GB151 1999, 76P ) ..................... 43 . 內(nèi)導(dǎo)流筒的選用 ................................... 43 . 防短路結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................... 43 . 鞍式支座的選用 [11]................................. 44 . 預(yù)防管束發(fā)生振動破壞的措施 ...................... 45 第 三 章 浮頭式換熱器的制造、檢驗與驗收 .......................... 46 、檢驗與驗收要求 ........................ 46 [4] ................................ 46 主要零部件的加工工藝 .............................. 46 浮頭式換熱器的焊接工藝 ............................ 49 浮頭式換熱器的涂漆工藝 ............................ 51 ................................ 51 換熱器常見的試驗工藝及要求 ........................ 52 浮頭式換熱器的檢驗工藝 ............................ 52 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明 書 V 第 四 章 浮頭式換熱器的安裝、使用與維修 .......................... 54 .................................. 54 [4] .............................. 54 浮頭式換熱器使用時常見的幾種破壞形式 ............................. 54 浮頭式換熱器的 維修 ................................................................. 55 第 五 章 分析與總結(jié) .......................................................................................... 56 設(shè)計小結(jié) .............................................................................................................. 57 參考文獻 .............................................................................................................. 58 致 謝 ................................................................................................................ 59 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明 書 1 緒 論 過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，是化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、能源、紡織、宇航、城建、國防、海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備。 關(guān)鍵詞 ： 傳熱系數(shù) 內(nèi)導(dǎo)流筒 浮頭法蘭 弓形折流板 浮頭式換熱器 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明 書 II Abstract This design specifications introduces the design process of DN500 cooler, and expounds briefly the utilization situation、 characteristic and manufacture process. Firstly, It is based on physical technical characteristic and technology parameter given in the production that the technology calculation is done by making use of fundamentals about heat transfer process in order to define the model of floatinghead type cooler with inner diversion tube, which is BES 500— — — 3/25— 2Ⅱ . Then, the structural design and intensity examination about most of ponents in heat exchanger are carried out by means of standards, such as GB150— 1998Steel pressure vessels and GB151— 1999shell and tube heat exchanger， including tube body、 tube box、 floating head flange、 floating head cover、 the tube plate as well as reinforcement for opening and so on. Finally, it is also related to inspection、installation、 operation and maintenance about floatinghead type heat exchanger with inner diversion tube. Key word: heat transfer coefficient ； inner diversion tube 。Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明 書 I 摘 要 本設(shè)計說明書介紹了題目為 冷卻器的設(shè)計過程， 并簡要論述了它的 運用場合、特點和 制造加工工藝。本文首先以給出的技術(shù)特性與工藝參數(shù)為基礎(chǔ)，利用傳熱原理等理論進行工藝計算，確定了 內(nèi)導(dǎo)流 浮頭式冷卻器 的基本型號 BES 500— — 55— 3/19— 2Ⅱ ； 再 依據(jù) GB150— 1998《鋼制壓力容器》和GB151— 1999《管殼式換熱器》等標準 著重 對浮頭式換熱器各零部件進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度校核，包括筒體、管箱、浮頭法蘭、浮頭蓋、管板以及開孔補強等部件及元件；最后，介紹了 內(nèi)導(dǎo)流 浮頭式 換熱器的 檢驗、安裝、使用與維修等內(nèi)容。 floating head flange； flow resistance； segmental baffle； floatinghead type heat exchanger 。它不僅關(guān)系到人類的生活和生產(chǎn)，而且 直接創(chuàng)造著社會財富，對一個國家的經(jīng)濟起著至關(guān)重要的作用。因此， 換熱器不僅是保證工藝流程順利進行所廣泛使用的通用設(shè)備，也是開發(fā)利用工業(yè)二次能源、實現(xiàn)熱回收和節(jié)約能源的重要設(shè)備。 但隨著能源綜合利用和經(jīng)濟效益快速提高的日趨重要，換熱器結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計面臨著新的挑戰(zhàn)。 目前在 過程工業(yè) 中，應(yīng)用最廣泛的的換熱設(shè)備是管殼式換熱器 ， 尤其是在石油化工、能源等部門。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性，傳熱強度和單位傳熱面積金屬消耗量方面無法與緊湊式換熱器相比，但它的經(jīng)濟性和可靠性，特別是在高參數(shù)的工況條件下，更顯示出其獨有的長處，仍然是當今應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備，約占換熱設(shè)備總重的 70%。 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明 書 2 （ 1） 固定管板式換熱器 固定管板式換熱器 是管殼式換熱器中最基本的一種 ，其是不同溫度的兩種流體分別從管外、管內(nèi)流過，通過間壁進行熱交換。在傳熱面大的情況下，管外管間的截面很大，當流體流量較小時，為了提高載熱體的流速及攪動性以改善給熱條件，可在殼程中裝折流擋板。 其結(jié)構(gòu)缺點是由于管板焊在殼體上，因此在冷、熱流體溫差較大時，管束與殼體熱膨脹伸長量不同，易造成管子與管板連接處因溫差應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，甚至被拉脫，使換熱器發(fā)生泄漏。但在殼體上增加膨脹節(jié)，可以解決換熱器管束與殼體熱膨脹伸長量不同的問題，從而使其結(jié)構(gòu)能夠在冷、熱流體平均溫差較大或高壓的 場合下使用， 因為可將接頭拆下來進行清洗 ，所以可處理易結(jié)垢流體 ， 而對低壓氣體則不適宜 ,但其缺點就是制造復(fù)雜 ，僅適用于殼程流體壓強小于 ,管殼溫差小于 700C 且管間只能通過清潔流體的場合 。其管程至少有兩程，板上管束可因冷熱變化而自由伸縮，而不會造成溫差應(yīng)力。 當壓力較高時，在彎管段壁厚要加厚，以彌補彎管后管壁的減薄。殼體和管束對熱膨脹是自由的，故當兩種介質(zhì)的溫差較大時，管束與殼體之間不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。這種形式的換熱器特別適用于 高壓、 殼體與換熱管溫差應(yīng)力較大，而且要求殼程與管程都要進行清洗的工況。 浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)見下圖： 圖 浮頭式換熱器示意圖 目前國內(nèi)浮頭管殼式換熱器結(jié)構(gòu)不宜隨便拆卸 ,拆下管箱后管程內(nèi)介質(zhì)就會大量從松動的密封面泄漏。 因此 ，通過上述常用的幾種換熱器的比較分析可以知道， 無論是從工業(yè)的發(fā)展 ， 還是從能源的有效利用 ， 換熱器的合理設(shè)計、制造、選型和運行都具有非常重要的意義。 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明 書 5 第一章 方案論證 換熱器是化工、石油、食品、動力等許多部門 實現(xiàn)物料之間熱量傳遞 的通用設(shè)備。流體的種類、流體的運動、設(shè)備的壓力和溫度等也都必須滿足生產(chǎn)過程的要求。在 設(shè)計和選用時可根據(jù)生產(chǎn)要求進行選擇。而往往影響因素很多且相互影響，從真正意義上實現(xiàn)“最佳化”是不可能的。 B 采用傳熱速率大、流體流動壓力將小、傳熱面積小的換熱設(shè)備，以取得最佳效益。 在滿足上述基本要求的同時，也要從技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和結(jié)構(gòu)可操作性等方面加以考慮。這就必然要求在設(shè)計和選型 時充分考慮到強化換熱器的傳熱過程。 盡可能增大傳熱平均溫度差 tm 傳熱平均溫差與生產(chǎn)工藝所確定的冷熱流體溫度條件有關(guān)，且其中的加熱或冷卻介質(zhì)的溫度因所選介質(zhì)不同而存在很大差異。 然而，傳熱溫差的增大將使整個系統(tǒng)的熱力學(xué)不可逆性增加。 盡可能增大單位體積的總傳熱面積 擴展傳熱面積的方法應(yīng)以合理地提高設(shè)備單位體積的傳熱面積 。 盡可能增大傳熱系數(shù) K 提高傳熱系數(shù)是強化傳熱過程的積極措施。由于各項熱阻所占份額不同，故應(yīng)設(shè)法減小傳熱過程中的主要熱阻。而 污垢熱阻是一個可變因素 ， 在換熱器投入使用的初期，污垢熱阻很小。因此，應(yīng)通過增大流體流速等措施減弱污垢的形成和發(fā)展，并注意及時清除傳熱面上的污垢。當間壁兩側(cè)流體的對流傳熱系數(shù)相差較大時，應(yīng)設(shè)法強化對流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的對流傳熱。 2．當兩流體的 ?值相差較大時，設(shè)法提高較小一側(cè)流體的 ?值。 目前，這些措施和方法在工業(yè)生產(chǎn)中以得到過應(yīng)用，本設(shè)計選用浮頭式換熱器在技術(shù)上是可行的。 經(jīng)濟合理性 在考慮到工藝條件和公稱直徑的前提下，相比而言，選用內(nèi)導(dǎo)流浮頭式換熱器，可以在管、殼程數(shù)比較少的情況下以較少的換熱面積來滿足工藝要求和實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效益。 結(jié)構(gòu)可操作性 為了從結(jié)構(gòu)上保證并符合設(shè)計的冷卻器熱傳導(dǎo)技術(shù)性能 , 目前在大多數(shù)浮頭式換熱器設(shè)計中已經(jīng)進行了一些改進，如：對浮 動隔板部分結(jié)構(gòu)改進 。具體說明如下： 1）在多管程冷卻器 (或換熱器 )管箱中 , 普通的隔板結(jié)構(gòu)形式都為固定隔板結(jié)構(gòu)。但實際實踐中 , 由于焊接應(yīng)力無法徹底消除 , 隔板在使用過程中應(yīng)力釋放產(chǎn)生隔板變形 , 介質(zhì)的冷熱循環(huán)作用也導(dǎo)致隔板變形 , 結(jié)果形成隔板兩側(cè)冷熱介質(zhì)串混 , 換熱效果顯著下降。 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明 書 8 2）浮頭管殼式冷卻器在使用一段時間后 , 需要對管程進行雜質(zhì)清理和對換熱管內(nèi)外壁進行清垢處理。在本次浮頭管殼式冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計中 , 對此進行了改進而采用帶肩式緊固螺栓， 如圖 5所示連接結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅防止管程清理時殼程內(nèi)潤滑油的損耗 , 同時使設(shè)備周圍的生產(chǎn)環(huán)境得到很大改 善。 . 筒體厚度計算