【正文】 高殼程流體的流速，增加湍動程度，并使管程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時減少結(jié)構(gòu)，而且在臥式換熱器中還起支撐管束的作用。 在浮頭式換熱器中，其浮頭端宜設(shè)置加厚環(huán)板的支持板。為方便選材，可選折流板的材料選為16Mn，由前可知，弓形缺口高度為160mm，折流板間距為200mm，數(shù)量為17塊，查GB1511999 P74表34可知折流板的最小厚度為10mm，故此時可選其厚度為10mm。 折流板排列該臺換熱器折流板排列示意圖如下所示： 折流板的布置一般應(yīng)使管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出口管，其余折流板按等距離布置。=10mm計(jì)算過程如下：，查得； 拉桿與定距管 拉桿的結(jié)構(gòu)形式常用拉桿的形式有兩種：（1） 拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于或等于19mm的管束，（按GB1511999表45規(guī)定）；（2） 拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑小于或等于14mm的管束，；（3） 當(dāng)管板比較薄時，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。 拉桿的直徑、數(shù)量及布置其具體尺寸如下所示：見《換熱器設(shè)計(jì)手冊》P188圖1662 表1636表33 拉桿的參數(shù)拉桿的直徑d拉桿螺紋公稱直徑dn ＬaＬbb拉桿的數(shù)量161620≥6026其中拉桿的長度L按需要確定。若對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于3個支承點(diǎn)。 定距管 定距管的規(guī)格同換熱管，其長度同實(shí)際需要確定。 防沖板 由于殼程流體的，管程換熱管流體的流速，因此在本臺換熱器的殼程與管程都不需要設(shè)置防沖板。 墊片則包括了管箱墊片和外頭蓋墊片。 表37 外頭蓋法蘭尺寸DN法蘭螺柱對接筒體最小厚度DD1D2D3D4　Hhaa1　　Rd規(guī)格數(shù)量900106010159769669635211535211816261227M242812（2）外頭蓋側(cè)法蘭選用凸密封面，材料為鍛件20MnMoⅡ，查JB/472192可知其具體尺寸如下表：DN法蘭螺柱對接筒體最小厚度DD1D2D3D4　Hha1　　Rd規(guī)格數(shù)量8001060101597696696352130541816341227M242812表38 外頭蓋側(cè)法蘭尺寸（3）查JB/T471892 P4 ，其外徑D為965mm，內(nèi)徑d為925mm且查JB/T471892也選浮頭墊片的型式為金屬包墊片，則其外徑D為792mm，內(nèi)徑d為760mm，兩者材料均為0Cr18Ni9。GB1511999 P82 浮頭蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 球冠形封頭、浮頭法蘭應(yīng)分別按管程壓力作用下和殼程壓力作用下進(jìn)行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計(jì)計(jì)算，取其大者為計(jì)算厚度。）；；——球冠形封頭的計(jì)算厚度，mm；——球冠形封頭的名義厚度，mm；——封頭材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，Mpa；——焊接接頭系數(shù)。實(shí)際畫圖時取14mm。 關(guān)于浮頭法蘭厚度的計(jì)算按GB1511999的格式制作成一張表格，這樣比較清晰明了，具體計(jì)算如下所示：浮頭法蘭厚度計(jì)算：設(shè)計(jì)條件：pc= 溫度t=200℃墊片及螺栓計(jì)算：墊片：材料：0Cr18Ni9 外徑內(nèi)徑厚度：7927603螺栓材料：25Cr2MoVA 直徑 螺栓數(shù)量n=16 許用應(yīng)力法蘭：材料：鍛件JB/T4726 20MnMo 許用應(yīng)力設(shè) 或（取兩者中較大值）=4927操作情況下法蘭的受力力臂 力矩操作情況下法蘭總力矩：預(yù)緊螺栓時法蘭的受力力臂力矩操作狀態(tài)：預(yù)緊狀態(tài)：法蘭厚度操作狀態(tài)：；預(yù)緊狀態(tài)：；法蘭厚度取與之大者，且不小于球冠形封頭名義厚度的兩倍，故，則。（2）浮頭法蘭厚度的計(jì)算可按上表進(jìn)行，由于管程與殼程的設(shè)計(jì)壓力相等，所以大部分的數(shù)據(jù)都與內(nèi)壓情況下相同，只是此時，表中的應(yīng)改為：則此時操作狀態(tài)下： ；所以此時； 根據(jù)上述內(nèi)壓與外壓的計(jì)算可知浮頭法蘭的計(jì)算厚度應(yīng)為，則圓整后其名義厚度為。 分程隔板由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。 鞍座 選擇鞍座應(yīng)首先計(jì)算支座反力，再根據(jù)支反力選擇合適的鞍座。 封頭的質(zhì)量：；保溫層的質(zhì)量：附件（如接管、法蘭、浮頭蓋等）質(zhì)量取為全部質(zhì)量的20%：圓筒的體積：；封頭的體積：； 故總體積為：；由于水的密度比常二線與原油的密度均大，故鞍座應(yīng)在水壓試驗(yàn)時所受支反力較大，即如下：水壓試驗(yàn)時充液重量：；水壓試驗(yàn)時總質(zhì)量：；水壓試驗(yàn)時單位長度載荷：；水壓試驗(yàn)時支座反力： 鞍座的型號及尺寸根據(jù)支反力查JB/T471292選擇鞍座的型號為：DN800、120176。 表311 鞍座尺寸公稱直徑ＤＮ允許載荷Ｑ（ＫＮ）鞍座高度h底板腹板筋板墊板螺栓間距l(xiāng)2　鞍座質(zhì)量（kg）增加１００mm高度增加的質(zhì)量（kg）l1b1　　l3b3　弧長b4e800220200720150101040012010940260665530387 接管的最小位置 在換熱器設(shè)計(jì)中，為了使傳熱面積得以充分利用，殼程流體進(jìn)、出口接管應(yīng)盡量接近兩端管板，而管箱進(jìn)、出口接管盡量靠近管箱法蘭，可縮短管箱、殼體長度，減輕設(shè)備重量。依據(jù)換熱器設(shè)計(jì)手冊P144接管無補(bǔ)強(qiáng)圈，故應(yīng)按下式計(jì)算：式中：——?dú)こ探庸芪恢米钚〕叽纾琺m； ——補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣至管板與殼體連接焊縫之間的距離，計(jì)算中，?。⊿為殼體厚度，mm），且； ——接管外直徑，mm； ——管板厚度，mm。 管箱接管位置的最小尺寸 無補(bǔ)強(qiáng)圈的接管，應(yīng)按下式計(jì)算： 式中：——法蘭高度，為44mm則經(jīng)過實(shí)際畫圖后，滿足最小位置的要求。可以說，換熱器的主要設(shè)計(jì)計(jì)算已經(jīng)完成，其計(jì)算結(jié)果將通過裝配圖、部件圖以及零件圖表現(xiàn)出來。腐蝕原因如下所述。 管子與管板、折流板連接處的腐蝕換熱管與管板連接部位及管子與折流板交界處都有應(yīng)力集中，容易在張脹管部位出現(xiàn)裂紋，當(dāng)管子與管板存在間隙十，易產(chǎn)生Cl+的聚積及氧的濃差，從而容易在換熱管表面形成點(diǎn)坑或間隙腐蝕。 殼體腐蝕由于殼體及附件的焊縫質(zhì)量不好也易發(fā)生腐蝕，當(dāng)殼體介質(zhì)為電解質(zhì)，殼體材料為碳鋼，管束用折流板為銅合金時，易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，把殼體腐蝕穿孔。具體過程為：備料——劃線——切割——邊緣加工（探傷）——成型——組對——焊接——焊接質(zhì)量檢驗(yàn)——組裝焊接——壓力試驗(yàn) 換熱器質(zhì)量檢驗(yàn)化工設(shè)備不僅在制造之前對原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，而且在制造過程中也要隨時進(jìn)行檢查，即質(zhì)量檢驗(yàn)。 管箱、殼體、頭蓋的制造與檢驗(yàn)，因?yàn)橥搀w的橢圓度要求較高，這主要是為了保證殼體與折流板之間有合適的間隙；，并應(yīng)具有全焊透的焊縫；，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外圓周允許上偏差為10mm，下偏差為零；，最大直徑與最小直徑之差為e≤%DN，且由于DN≤1200mm，則其值≤5mm；（L為圓筒總長），且由于此時L=6000mm，則其值≤；；，影響管束順利安裝時，應(yīng)采取防止變形措施；，因此管箱和封頭法蘭等焊接后，須進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，最后再進(jìn)行機(jī)械加工。，則其管端外表面也應(yīng)除銹，而且因?yàn)椴捎煤附臃椒?，則管端清理長度應(yīng)不小于管外徑，且不小于25mm。管板中心角區(qū)域內(nèi)的管孔，在這一區(qū)域內(nèi)允許有4%的管孔上偏差比+；：下料——去毛刺——校平——重疊、壓緊——沿周邊點(diǎn)焊——鉆孔（必須使折流板的管孔與管板的管孔中心在同一直線上）——劃線——鉆拉桿——加工外圓；。 換熱管與管板的連接，不應(yīng)留有影響脹接或焊接連接質(zhì)量的毛刺、鐵屑、銹斑、油污等；，焊渣及凸出于換熱管內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。 管束的組裝 組裝過程： 將活動管板、固定管板和折流板用拉桿和定距管組合。 組裝時應(yīng)注意：，允許誤差不得大于1mm；兩管板之間長度誤差為177。 管箱、浮頭蓋的熱處理 碳鋼、低合金鋼制的焊有分程隔板的管箱和浮頭蓋以及管箱的側(cè)向開孔超過1/3圓筒內(nèi)徑的管箱，在施焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭密封面應(yīng)在熱處理后加工。 第五章 焊接工藝評定 本章主要敘述各主要部件的焊接工藝以及當(dāng)中應(yīng)注意的問題。要注意的是必須先焊縱縫后焊環(huán)縫，因?yàn)槿粝葘h(huán)縫焊好再焊縱縫時筒體的膨脹和收縮都要受到環(huán)縫的限制，其結(jié)果會引起過大的應(yīng)力，甚至產(chǎn)生裂紋。 殼體的縱環(huán)焊縫殼體的材料為16MnR，其可焊性較好。 換熱管與管板的焊接 焊接工藝換熱管與管板的焊接一般采用手工電弧焊，也廣泛采用惰性氣體保護(hù)焊，在此選擇其焊接方式為手工電弧焊。 焊接缺陷管子與管板焊接最主要的問題是焊接缺陷，缺陷一般為氣孔或裂紋。產(chǎn)生氣孔的主要是附在管子和管板孔上的油脂、鐵銹、空氣和堆焊管板時復(fù)層中夾有的焊渣在受熱時分解而造成。另一個可能產(chǎn)生的缺陷是裂紋，如果接頭的化學(xué)成分控制不當(dāng)，熱影響區(qū)過度硬化，結(jié)點(diǎn)處有油污及管子與管板孔配合間隙過大等，都易在焊縫處引起裂紋。法蘭的材料為鍛件20MnMoⅡ，筒體的材料為16MnR，兩者都具有良好的綜合機(jī)械性能和焊接性能，此時可以采用埋弧自動焊，焊絲為H10MnSiA，焊劑為HJ250，焊后需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，需要將熱處理溫度控制在550～650℃。 安裝前的準(zhǔn)備、清掃。移動和起吊管束時，應(yīng)將管束放置在專用的支承結(jié)構(gòu)上，以避免損傷換熱管；。 地腳螺栓和墊鐵，螺母與底板間應(yīng)留有1～3㎜的間隙。設(shè)備找平后，斜墊鐵可與設(shè)備支座底板焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死；。 試車，銘牌有無特殊標(biāo)志，如管板是否按壓差設(shè)計(jì)，對試壓、試車程序有無特殊要求等；，并在入口接管處設(shè)置過濾網(wǎng)；，試車前應(yīng)增設(shè)臨時旁路；，使流體充滿設(shè)備；，開車前應(yīng)排空殘液，以免形成水擊；有腐蝕性的介質(zhì)，停車后應(yīng)將殘存介質(zhì)排凈；，應(yīng)緩慢升溫和降溫，避免造成壓差過大和熱沖擊?？偨Y(jié)在化工、石油、動力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器,它們也是這些行業(yè)的通用設(shè)備,并占有十分重要的地位。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動，也就是殼體在管束熱膨脹自由，管束與殼體之間沒有溫差應(yīng)力。常用的浮頭有兩種形式，第一種是靠夾鉗形半環(huán)和若干個壓緊螺釘使浮頭蓋和活動管板密封結(jié)合起來，保證管內(nèi)和管間互不滲漏。通過此次設(shè)計(jì)，了解了很多關(guān)于換熱器的知識，如換熱器的選型，換熱器結(jié)構(gòu)和尺寸的確定，以及計(jì)算換熱器的傳熱面積和流體阻力等等。這是設(shè)計(jì)中的禁忌。為此，也要感謝老師及同學(xué)的互相幫助。此時，我覺得自己對專業(yè)知識經(jīng)歷了一個鞏固、落實(shí)、和知新的過程，基本完成了大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識由量變到質(zhì)變的過程，受益頗豐。對于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還不了解，不知道查哪些文獻(xiàn)。但在當(dāng)初，這些簡單的問題又必須搞清楚，舉個例子吧，最初我用標(biāo)準(zhǔn)去查浮頭法蘭時，就拿本接管法蘭的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)去查，結(jié)果找不到符合要求的法蘭，種類并不齊全，現(xiàn)在覺得再也不會犯這種低級錯誤了。參考文獻(xiàn)1. 國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： ⑴.GB1501999鋼制壓力容器； ⑵.GB1511999管殼式換熱器；⑶.壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，1999年；⑷.JB／T4700～47072000，壓力容器法蘭；⑸.JB／T4714－92，浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)；⑹.JB／T4718－92，管殼式換熱器用金屬包墊片；⑺.JB／T4721－92，外頭蓋側(cè)法蘭；⑻.JB／T4712－92，鞍式支座；⑼.HG20592～20635－97，鋼制管法蘭、墊片、緊固件；⑽.JB／T4736－2002，補(bǔ)強(qiáng)圈；⑾.JB／T4746－2002，鋼制壓力容器用封頭；⑿.HG20580－～HG205811998，鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定等；⒀.CD130A20－86，化工設(shè)備設(shè)計(jì)文件編制規(guī)定；⒁.TCED41002－2000，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求；⒂.JB4726－94，壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件。附錄A相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞：浮頭1.【篇名】換熱器浮頭密封失效原因分析及處理 【作者】夏成廣 【單位】中國石化集團(tuán)洛陽石化總廠隆惠公司 河南 洛陽 【刊名】石油化工設(shè)備技術(shù), 2003年04期 【中文關(guān)鍵詞】換熱器浮頭。 鉤圈。 防治措施 【中文摘要】通過對換熱器浮頭密封結(jié)構(gòu)件、墊圈和安裝過程的分析,找到了影響浮頭密封效果的各種因素,并提出了解決辦法。 管板。 壓力試驗(yàn)。 工藝裝備 【中文摘要】介紹了一種適用于中低壓換熱器浮頭管板管頭試壓檢漏的簡易胎具。 壓力試驗(yàn)。 筒體 【中文摘要】用焊接筒體進(jìn)行換熱器浮頭試壓，結(jié)構(gòu)簡單可靠，適用范圍廣泛，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 林上富 【單位】中國石化工程建設(shè)公司。 偏心力臂。本文就偏心力臂Lr對浮頭法蘭各設(shè)計(jì)厚度的多種影響關(guān)系進(jìn)行深入分析,進(jìn)一步闡明其合理設(shè)計(jì)的原理與方法。 浮頭法蘭。 設(shè)計(jì)方法 【中文摘要】浮頭式換熱器的浮頭法蘭是一種特殊法蘭 ,不能采取一般法蘭的“分工況獨(dú)立計(jì)算法蘭厚度 ,爾后取其大值”的方法進(jìn)行設(shè)