浮頭換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)(適用)

活動(dòng)管板換熱器目錄摘要2抽象3序言4第一章熱交換器概述51.1熱交換器的應(yīng)用51.2熱交換器的主要分類61.3管殼式換熱器的特殊結(jié)構(gòu)111.4換熱管的介紹12第二章過程計(jì)算132.1設(shè)計(jì)條件132.2換熱器13傳熱面積的計(jì)算2.3壓降的計(jì)算182.4換熱器21壁溫的計(jì)算第三章?lián)Q熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算243.1管殼厚度的測(cè)定243.2開孔鋼筋的計(jì)算263.3液壓測(cè)試323.4換熱管333.5管板設(shè)計(jì)353.6擋板413.7拉桿和距離管433.8沖擊板443.9絕緣443.10法蘭和墊圈443.11鉤環(huán)浮頭483.12分割隔板543.13鞍座543.14噴嘴56的最小位置第四章?lián)Q熱器的腐蝕、制造和檢驗(yàn)584.1熱交換器的腐蝕584.2熱交換器的制造和檢查58第五章焊接工藝評(píng)定625.1外殼焊接工藝625.2熱交換管和管板的焊接625.3法蘭和氣缸63的焊接第六章熱交換器的安裝、調(diào)試和維護(hù)646.1安裝646.2調(diào)試646.3維護(hù)65摘要66致謝68參考文獻(xiàn)69附錄一浮頭法蘭厚度計(jì)算程序70附錄二相關(guān)文件7481摘要本設(shè)計(jì)規(guī)范是關(guān)于PN2.5DN600浮頭換熱器的設(shè)計(jì)，主要包括換熱器的工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的前半部分是工藝計(jì)算部分，主要是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件估算換熱面積，從而選擇換熱器，檢查傳熱系數(shù)，計(jì)算實(shí)際換熱面積，最后計(jì)算壓降和壁溫。設(shè)計(jì)的后半部分是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。它主要是關(guān)于設(shè)備中各部分的設(shè)計(jì)(如噴嘴、擋板、定距管、鉤環(huán)、管箱等)。)根據(jù)選定的換熱器類型，包括材料的選擇、具體尺寸的確定、具體位置的確定、管板厚度的計(jì)算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算等。最后，設(shè)計(jì)結(jié)果可以用6張圖片展示。設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)浮頭式換熱器設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)都有詳細(xì)的說明。關(guān)鍵詞：管殼式換熱器管板浮頭蓋浮頭法蘭摘要設(shè)計(jì)手冊(cè)是關(guān)于PN2.5DN600浮頭換熱器的，包括換熱器的工藝計(jì)算，換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。設(shè)計(jì)的第一部分是工藝計(jì)算過程。主要是工藝計(jì)算的過程是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件來估算換熱器的面積，然后選擇合適的換熱器來校核傳熱系數(shù)，只求實(shí)際的傳熱面積。同時(shí)上述過程還包括壓降和壁溫計(jì)算。設(shè)計(jì)的后半部分是關(guān)于設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。這一部分只是對(duì)所選換熱器類型進(jìn)行設(shè)計(jì)的換熱器的部件和零件，如前庭、折流板、距離控制管、圓鉤、管箱。這部分設(shè)計(jì)主要包括：選材、確定具體尺寸、確定具體位置、管板厚度計(jì)算、浮頭種植和浮頭法蘭厚度計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等。最后，最終的設(shè)計(jì)結(jié)果通過六張地圖來展示。浮頭換熱器的各個(gè)方面在設(shè)計(jì)手冊(cè)中都有詳細(xì)說明。管殼式換熱器、浮頭換熱器、管板、浮頭種植、浮頭法蘭。前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。它是教學(xué)計(jì)劃中最全面的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工作作風(fēng)、工作態(tài)度和問題處理能力，意義重大。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主題是浮頭換熱器設(shè)計(jì)。浮頭換熱器是長(zhǎng)嶺煉油廠的典型設(shè)備，主要用于原油和油品等的換熱。設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)都來自工廠的運(yùn)行設(shè)備。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是換熱器的工藝計(jì)算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。其中，工藝計(jì)算主要是確定換熱器的換熱面積、換熱器選型、壓降計(jì)算、壁溫計(jì)算等。結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要包括：管板厚度的計(jì)算、換熱管的分布、擋板的選擇、浮頭蓋和浮頭法蘭的計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算以及各部件的材料選擇。在設(shè)計(jì)過程中，我盡量采用更新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以滿足設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益為重點(diǎn)，努力使產(chǎn)品滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要，滿足市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)，為了使設(shè)計(jì)順利進(jìn)行，我在設(shè)計(jì)之前查閱了許多書籍和英文文獻(xiàn)，并做了一定的總結(jié)。由于換熱器設(shè)計(jì)屬于壓力容器設(shè)計(jì)的范疇，與我所學(xué)的課程密切相關(guān)，這種設(shè)計(jì)大大提高了我的設(shè)計(jì)能力。它不僅使我能夠?qū)⑦^去幾年所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)理論知識(shí)聯(lián)系起來，而且還培養(yǎng)和提高了我們團(tuán)隊(duì)相互合作的工作能力。在換熱器的設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)分析和產(chǎn)品開發(fā)可以為設(shè)計(jì)者提供廣闊的思考和想象空間，也可以激發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新意識(shí)。在設(shè)計(jì)過程中，我們可以將我們所學(xué)的應(yīng)用到自己的頭腦中。這是我選擇這個(gè)話題的初衷，事實(shí)上我已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的目的。由于水平有限，在設(shè)計(jì)過程中必然會(huì)有許多疏漏和不合理之處。我敦促所有的老師和學(xué)生批評(píng)和糾正我。謝謝你！第一章?lián)Q熱器概述工藝設(shè)備廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。它是化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、紡織、城建、海洋工程等傳統(tǒng)部門必備的關(guān)鍵設(shè)備。換熱設(shè)備是一種普遍使用的工藝設(shè)備。在化工廠，換熱設(shè)備的投資約占總投資的10% 20%。在煉油廠，它占總投資的35% 40%。1.1熱交換器的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，熱交換器的主要功能是將能量從溫度較高的流體傳遞到溫度較低的流體。達(dá)到工藝流程中規(guī)定的指標(biāo)以滿足工藝流程需求的流體溫度。此外，換熱器也是回收余熱、廢熱，特別是低水平熱能的有效裝置。例如，高爐煤氣余熱(約1500)可通過余熱鍋爐產(chǎn)生壓力蒸汽，作為蒸汽供應(yīng)和供熱的輔助能源，從而提高熱能的綜合利用率，降低燃料消耗，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求越來越高，對(duì)換熱器的要求也越來越高。換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)和傳熱研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。1.2熱交換器的主要分類在工業(yè)生產(chǎn)中，由于不同的用途、工作條件和材料特性，出現(xiàn)了不同形式和結(jié)構(gòu)的熱交換器。1.2.1熱交換器的分類和特性根據(jù)不同的傳熱方式，換熱器可分為三種類型：1.直接接觸式換熱器也稱為混合熱交換器，它利用冷、熱流體的直接接觸和混合來交換熱量。這種類型的熱交換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，通常制成塔狀，但它僅適用于兩種流體在技術(shù)上允許混合的場(chǎng)合。2.交流換熱器在這種類型的熱交換器中，實(shí)現(xiàn)了熱傳遞蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，單位體積傳熱面積大，更適合氣-氣換熱。3.壁熱交換器這是工業(yè)上使用最廣泛的熱交換器。冷熱流體被固體壁面隔開，熱量通過該壁面?zhèn)鬟f。根據(jù)傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為：(1)管式換熱器：如套管式、螺旋管式、管殼式、熱管式等。(2)板式換熱器：如板式、螺旋板式、板殼式等。(3)擴(kuò)展表面換熱器：如板翅式、管翅式、強(qiáng)化傳熱管等。1.2.2管殼式換熱器的分類和特性由于設(shè)計(jì)主題是管殼式換熱器中的浮頭式換熱器的設(shè)計(jì)，因此介紹了管殼式換熱器的主要類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。管殼式換熱器是目前應(yīng)用最廣泛的換熱器類型。它主要由殼體、傳熱管束、管板、擋板和管箱組成。其具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。殼體大部分是圓柱形的，并且由多個(gè)管組成的管束放置在內(nèi)部。管子的兩端固定在管板上，管子的軸線平行于殼體的軸線。用于熱交換的熱流體和冷流體，其中一種在管中流動(dòng)，稱為管側(cè)流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為了提高殼程流體的速度以改善傳熱，在殼內(nèi)安裝了擋板。擋板可以提高殼程流體的速度，并迫使流體按照規(guī)定的距離多次穿過管束，從而提高流體的湍流水平。每次流體通過管束時(shí)，就被稱為管程。每一次通過殼程稱為殼程，而圖1-2-1顯示了最簡(jiǎn)單的單殼程單管程換熱器。為了提高管道中的流體速度，可以在兩端的管箱中設(shè)置擋板，以將所有管道分成幾組。通過這種方式，流體一次僅通過部分管，從而在管束中進(jìn)行多次循環(huán)，這被稱為多管通過。同樣。為了增加管外的流速，還可以在殼體中安裝縱向擋板，以迫使流體多次通過殼體空間，這稱為多次殼體通道。多管程和多殼程可以一起使用。這種熱交換器的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，成本也不高?？梢赃x擇多種結(jié)構(gòu)材料。換熱器易于管內(nèi)清洗，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量大。它也可以在高溫高壓條件下使用。然而，傳熱效率、結(jié)構(gòu)的緊湊性和單位傳熱表面的金屬消耗需要提高。由于管內(nèi)和管外流體的溫度不同，熱交換器的殼體和管束的溫度也不同。如果兩種流體之間的溫差很大，熱交換器中將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管板彎曲、斷裂或脫落。因此，當(dāng)管束與殼體之間的溫差超過50時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施來消除或降低熱應(yīng)力。根據(jù)所采取的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可分為以下主要類型：(1)固定管板換熱器：其結(jié)構(gòu)如圖1所示。熱交換器的管端通過焊接或膨脹固定到兩個(gè)管板上，而管板通過焊接連接到殼體上。與其他類型的管殼式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在殼體直徑相同的情況下，可以布置更多的管，分離方便，制造成本較低。由于沒有彎管部分，所以污垢不容易積聚在管道中，并且即使產(chǎn)生污垢也易于清潔。如果管道泄漏或損壞，堵塞或更換管道也很方便，但不可能對(duì)管道的外表面進(jìn)行機(jī)械清洗，而且很難檢查，不適合處理臟的或腐蝕性的介質(zhì)。主要缺點(diǎn)是當(dāng)殼體和管的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差很大時(shí)，兩者之間會(huì)產(chǎn)生很大的溫差應(yīng)力(2)浮頭換熱器：其結(jié)構(gòu)如圖2所示。管子的一端固定在固定管板上，管板夾在殼體法蘭和管箱法蘭之間，并用螺栓連接；管子的另一端固定在浮頭管板上，浮頭管板夾在由螺柱連接的浮頭蓋和鉤環(huán)之間，形成可在殼體內(nèi)自由移動(dòng)的浮頭。因此，當(dāng)管束和殼體被加熱和拉伸時(shí)，兩者不相互包含，因此不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭部分通過浮頭管板、鉤環(huán)和浮頭端蓋可拆卸地連接，使得管束可以很容易地抽出，從而可以清潔管的內(nèi)外，便于維護(hù)。從以上特點(diǎn)可以看出，浮頭式換熱器大多用于溫度波動(dòng)和溫差較大的場(chǎng)合，雖然與固定管板換熱器相比，其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，成本更高。(3) U型管換熱器：其結(jié)構(gòu)見圖3。將一束管子彎曲成曲率半徑不同的U形管，并將U形管的兩端固定在同一管板上，形成管束，從而省去了管板和管箱。因?yàn)楣苁蜌んw是分開的，所以在加熱和膨脹時(shí)它們不會(huì)相互束縛，因此消除了溫差應(yīng)力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。管束可以從殼體中拉出。管外清洗方便，但管內(nèi)清洗困難。因此，最好讓不易結(jié)垢的材料通過管子。由于彎頭的外管壁較薄，管束中部的間隙較大，所以U型管換熱器的承壓能力差，傳熱能力差。(4)雙管熱交換器：通過將一組管插入另一組相應(yīng)的管中而形成的熱交換器，其結(jié)構(gòu)可以在圖4中看到。管程流體(B流體)從管箱入口管流入，通過內(nèi)套管