kw水冷式管殼冷凝器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)熱交換器課程設(shè)計(jì)題目名稱(chēng)106kW 水冷式冷凝器學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí) 熱能與動(dòng)力工程（制冷與空調(diào)方向） 09011班學(xué) 號(hào)0學(xué)生姓名 陳桂福指導(dǎo)教師王長(zhǎng)宏2012年7月5日廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱(chēng)106KM冷式冷凝器學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)熱能與動(dòng)力工程制冷0901班姓名陳桂福學(xué)號(hào)30一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)冷庫(kù)用冷凝器。冷凝器熱負(fù)荷 Qk=106KW冷凝溫度tk=40C,制 冷劑為R22冷卻水進(jìn)出口溫度分別為：進(jìn)口溫度12=32,出口溫度t2=36C。二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1）學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。2）換熱器設(shè)計(jì)要結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)計(jì)算正確。

2、3）圖紙要求：圖面整潔、布局合理，線(xiàn)條粗細(xì)分明，符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸標(biāo)注規(guī)范，用計(jì)算機(jī)繪圖。4）說(shuō)明書(shū)要求：文字要求：文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)工整，層次分明，用計(jì)算機(jī)打印。格式要求：（1）課程設(shè)計(jì)封面；（2）任務(wù)書(shū)；（3）摘要；（4）目錄；（5）正文，包括 設(shè)計(jì)的主要參數(shù)、熱力計(jì)算、傳熱計(jì)算、換熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算布置及阻力 計(jì)算等設(shè)計(jì)過(guò)程；對(duì)所設(shè)計(jì)的換熱器總體結(jié)構(gòu)的討論分析；心得體會(huì)等；（6）參考文獻(xiàn)三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1）按照設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，編寫(xiě)詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份； 2）繪制換熱器的裝配圖1張，拆畫(huà)零件圖12張四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排廳P設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1學(xué)生分組；布置任務(wù)；根據(jù)設(shè)計(jì)任

3、務(wù)收集有關(guān)的 原始資料，并選定熱交換器的型式等。指定我至進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算（包括傳熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、 流動(dòng)阻力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算等）宿舍編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（嚴(yán)格按照廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)規(guī)范編寫(xiě)）宿舍繪制換熱器裝配圖1張；拆畫(huà)零件圖12張宿舍設(shè)計(jì)答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定指定我至五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1吳業(yè)正.制冷原理及設(shè)備（第2版）M.西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.2吳業(yè)正.小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1999.3史美中，王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)M.南京：東南大學(xué)出版社，2003.4余建祖.換熱器原理與設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.5楊世銘，陶文錠.

4、傳熱學(xué)（第四版）M.北京：高等教育出版社，2006.6中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一管殼式換熱器（GB15A1999）.7其它設(shè)計(jì)資料：包括各種換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、制冷設(shè)備手 冊(cè)、制冷機(jī)工藝等相關(guān)資料.發(fā)出任務(wù)書(shū)日期：2012年6月25日指導(dǎo)教師簽名:計(jì)劃完成日期:2012年7月6日基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章:設(shè)計(jì)總說(shuō)明本課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)熱負(fù)荷為106kW勺水冷式管殼冷凝器。本課程設(shè)計(jì)是 在給定冷凝器換熱量 Q=106KW/制冷劑為R22,冷凝溫度tk=40C,冷卻水進(jìn)口 溫度t2 = 32C,冷卻水出口溫度t2=36C,假定蒸發(fā)溫度t0 15 C、制冷劑過(guò) 熱度為tr 5 c的條件下進(jìn)

5、行設(shè)計(jì)的。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算、水的流動(dòng)阻力計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、 配件選擇及主要配件的強(qiáng)度校核，同時(shí)結(jié)合整體設(shè)備運(yùn)行原理，對(duì)該水冷式管殼 冷凝器各性能參數(shù)進(jìn)行校正。本次設(shè)計(jì)先從傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算著手，先根據(jù)熱力循環(huán) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算，同時(shí)采用假定熱流密度及試湊法進(jìn)行計(jì)算以確定較好的工 作點(diǎn)，其中傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算相互交叉進(jìn)行，接著計(jì)算水的流動(dòng)阻力 以及零部件的選取，最后進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算與強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了換熱管的布 置排列，換熱管和流程數(shù)、管長(zhǎng)、殼體、端蓋、法蘭、螺栓和墊片等的選取。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，可以知道殼管式冷凝器的換熱面積為 =、流程數(shù)N=2總管 數(shù)N Z=68根，有效單

6、管長(zhǎng)1=,制冷劑蒸汽進(jìn)口管徑 42 ,制冷劑液體出口管 徑42 ,冷卻水進(jìn)出口管徑為 108 ,水泵最小功率為Pe=。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，得到了一個(gè)較合理的水冷式管殼冷凝器。關(guān)鍵詞：冷凝器管殼式熱交換器課程設(shè)計(jì)、冷凝器熱力、結(jié)構(gòu)計(jì)算 1冷凝器的傳熱循環(huán)的確定 1冷卻水流量qvs和平均傳熱溫差 Tm的確定 2換熱管的選型 3估算換熱管總長(zhǎng) 3確定每流程管數(shù)Z、有效單管長(zhǎng)1及流程數(shù)N 3傳熱管的布置排列及主體結(jié)構(gòu) 4傳熱計(jì)算及所需傳熱面積確定 5二、冷卻水側(cè)阻力計(jì)算 8三、冷凝器的配件及其強(qiáng)度校核 9連接管管徑計(jì)算 9防沖板 10殼體 10管板 1111端蓋支座 12支撐板 13拉桿 13法蘭類(lèi)選擇

7、13墊片 16螺栓 17分程隔板 19四、心得體會(huì) 19五、主要參考文獻(xiàn) 20一、冷凝器熱力、結(jié)構(gòu)計(jì)算冷凝器的傳熱循環(huán)的確定根據(jù)冷庫(kù)的實(shí)際工作工況：取蒸發(fā)溫度to 15 C ,過(guò)熱度tr 5 C ,即吸入溫度ti10 C ,冷凝器出口溫度t4 tk 40 C o查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第441頁(yè)圖6-7, R22在壓縮過(guò)程指示功率i=0.78查R22壓始圖得hi=405kJ/kg, h 2=443kJ/kg, h 3=418kJ/kg, h 4=250kJ/kg, 3.4= 10-3m/kg,2s=kgw=h2-h 1=(443-405)kJ/kg=38kJ/kgwt38wt48.7kJ/kgji

8、0.78yh2s % wi (405 48.7) kJ. kg 453.7 kJ . kg再查R22壓始圖得12s 800CQk106qmo 0.520kg sh2s h4453.7 250冷卻水流量qvs和平均傳熱溫差 Tm的確定1.2.1冷卻水流量qvs確定冷卻水進(jìn)出口溫度t232 C , t236 C ,平均溫度tm 34 C ,由水的物性表可得：994.3kg/m3 Cp 4174J / (kg K)0.7466 10 6m2/s62.48 10 2W/(m K)則所需水量qvsQk /cp(t2 t2 ) 0.006385m3 / s1.2.2平均傳熱溫差Tm的確定由能量平衡，有+q

9、mo(h2s 卜3)t3 t2 cpqvs360.520 (453.7 418)35.34.179 994.3 0.003915各段對(duì)數(shù)平均溫差(1)段:t3t26.20oC1nH3(2)段:tm2(t2s t2 )Ints tk(tk t3)17.57 oCt2t3整個(gè)過(guò)程的平均溫差（積分平均溫差）th2s h5m h3h4h2 stm1-7.0oC 也tm2 換熱管的選型根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第71頁(yè)表3-4 ,選用2號(hào)滾軋低翅片管為傳熱 管，有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)為：di 11mmdt 16mm t 0.35mm db 13mm sf 1.5mm單位管長(zhǎng)的各換熱面積計(jì)算如下：翅頂面積2(1dt

10、t/sf 0.016 0.00035/0.0015m2 /m 0.0117m2/m翅側(cè)面積 af(dt2 d2)/(2sf)(0.0162 0.0132)/(2 0.0015)m2/m 0.0911m2/m翅間管面面積 abdb(sft)/sf 0.013 (0.0015 0.00035)/0.0015m2 /m 0.031m2 / m22.a di 0.011m / m 0.0346m / m管外總面積 aof ad af ab (0.0117 0.0911 0.031)m2/m 0.134m2 /m估算傳熱管總長(zhǎng)假定接管外面積計(jì)算的熱流密度q。5800W / m2 .則應(yīng)布置傳熱面積 22

11、F Qk/qo 106000/5800m2 18.28m2應(yīng)布置的有效總管長(zhǎng) L Fo/aof 18.28/0.134m 136.41m確定每流程管數(shù)Z、有效單管長(zhǎng)1及流程數(shù)N冷卻水進(jìn)出口溫度t232 C, t2 36 C ,平均溫度tm 34 C ,由水的物性表可得:994.3kg/m3Cp 4174J/(kg k)0.7466 10 6m2/s262.48 10 W/(m k)則所需水量 qvs Qk / cp(t2 t2 ) 0.006385m3 / s根據(jù)熱交換器原理及設(shè)計(jì)第 294頁(yè)及小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 68 頁(yè)表3-2有關(guān)年運(yùn)行小時(shí)的規(guī)定：初選冷卻水流速度 u 2m/s,則每流

12、程管數(shù) Z 4qv/ di2u 33.59根取整數(shù)Z=34根，即實(shí)際水流u Th 4 0.0063851.98m/sodi z 0.01134對(duì)流程數(shù)N,總根數(shù)NZ,有效單管長(zhǎng)l,殼體內(nèi)徑Di及長(zhǎng)徑比l/Di進(jìn)行組合 計(jì)算，組合計(jì)算結(jié)果如表1所示：流程數(shù)N總根數(shù)NZ后效單管長(zhǎng)l / m殼內(nèi)徑Di / m長(zhǎng)徑比l/Di2684136表1其中殼體內(nèi)徑的選擇根據(jù)冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第606頁(yè)對(duì)殼體的規(guī)格進(jìn)行 選擇。分析上面的組合計(jì)算結(jié)果，由熱交換器原理及設(shè)計(jì)第54頁(yè)規(guī)定，對(duì) 殼體的長(zhǎng)徑比一般在4-25之間，通常為6-10,故選擇2流程作為冷凝器結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)依據(jù)。傳熱管的布置排列及主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)采用管子成正三角

13、形的布置方案，本!據(jù)熱交換器原理及設(shè)計(jì)第 45頁(yè) 表?yè)Q熱管中心距的規(guī)定，選管距s 22mm、分程板兩側(cè)相鄰管中心距IE 35 mm 為使傳熱管排列有序及左右對(duì)稱(chēng)，共布置68根管，則每流程平均管數(shù)Z=34根，傳熱管的布置排列如圖(1)所示：圖(1)傳熱計(jì)算及所需傳熱面積確定1.7.1 水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算從水物性表及小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 78頁(yè)表3-12知：水在tm 340C時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度 0.7466 10 6m2/s物性集合系數(shù) B 1395.6 23.26tm 2186.44雷諾數(shù)Re udi/1.98 0.0116 29172.2 104,即水在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)0.7466 10 6為湍流

14、，則由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 78頁(yè)式(3-5):水側(cè)表面彳專(zhuān)熱系數(shù)awi B3 2186.44 譽(yù)89306.6W / (m2 K)di0.01101.7.2 氟利昂冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算由上面圖(1)的傳熱管的布置方式，在垂直方向上，每列管數(shù)分別為2、2、 2、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、2、2、2。由小型制冷裝置 設(shè)計(jì)指導(dǎo)第77頁(yè)式(3-4)計(jì)算管排修正系數(shù)：/ 0.8330.8330.833、，/、n (n1n2nz )/(01 n2nz)(6 20.833 14 40.833)/68 0.81 1根據(jù)所選管型，低翅片管傳熱增強(qiáng)系數(shù)由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 7

15、7 頁(yè)式(3-2)計(jì)算，其中環(huán)翅當(dāng)量高度2222h(dt2 db2)/4dt(162 132)/(4 16)mm 4.27mm增強(qiáng)系數(shù)ab/aof1.1(adaf)(db/h )0.25 / aof0250.031/ 0.134 1.1 (0.0117 0.0911)(13/4.27)0.25/0.134 1.346 小 型 制 冷 裝 置 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 第 76 頁(yè) 表 3-11, R22 在 冷 凝 溫 度tk 40 C,B 1447.1由 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 76 頁(yè)式 (3-1) 計(jì)算氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)025025ako 0.725Bdb0.25 n (tk two) 0.

16、250250250.725 1447.1 0.013 0.25 1.346 0.811 (tk two) 0.251.7.3 7 o0.25W/(m2 K)其中o tk two (two是管處壁面溫度)1.7.3 傳熱系數(shù)Ko傳熱過(guò)程分成兩部分：第一部分是熱量經(jīng)過(guò)制冷劑的傳熱過(guò)程，其傳熱溫差為o tk two ；第二部分是熱量經(jīng)過(guò)管外污垢層、管壁、管內(nèi)污垢層以及冷卻水的傳熱過(guò)程，其傳熱溫差ti two tm tm o 7.0 o (其中two是管外污垢外 壁面的溫度) 。由熱交換器原理與設(shè)計(jì)第292頁(yè)附表C得：水側(cè)污垢系數(shù)ri 0.000086(m2 K)/W忽略氟利昂側(cè)油膜熱阻，由 小型制冷

17、裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 78 頁(yè)式 (3-6) 和式(3-7) 計(jì)算熱流密度q (單位為W/m2)第一部分的熱流密度0.75q1 ako o 3391.7 o第二部分的熱流密度7.0q21aof( ri) awiai%famo7.0°,10.134 0.0015 0.134(0.000086)-9306.60.03463930.03681310.4 (7.0°)(其中 是低翅片管翅管壁厚度,是紫銅管熱導(dǎo)率，取 393W/(mK),am是低翅片管每米管長(zhǎng)翅根管面平均面積，即am(di db)/2)因?yàn)閭鳠崾谴?lián)，則有q q2。選取不同的°(單位為C)進(jìn)行試湊，計(jì)算結(jié)果如表2

18、所示：o / Cq1q2表2當(dāng)° 2.2 c時(shí)，q1與q2誤差只為,小于3%,符合要求。此時(shí)two tk0 (40 2.2) C 37.8 C ,取 qo q2 q1 6208.4W / m2 5800W / m2 ,2與前面假定的5800W/m2只相差% <15%符合要求。傳熱系數(shù)：Ko ' 6208.4 886.9W/(m2 K) tm7.01.7.4 傳熱面積Fof與有效管長(zhǎng)1確定計(jì)算實(shí)際所需傳熱面積：222Fof Qk/qo 106000/6208.4m2 17.07m2 Fo 18.28m2初步結(jié)果設(shè)計(jì)中所需要的冷凝傳熱面積18.28m2較傳熱計(jì)算傳熱面積大%

19、可 作為冷凝傳熱面積富裕量。即初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所布置的冷凝傳熱面積能夠滿(mǎn)足負(fù)荷 的供熱要求，表明假設(shè)是可取的。管子的有效長(zhǎng)度l 旦 17.071.87mafoN 0.134 68適當(dāng)增加長(zhǎng)度，根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)第54頁(yè)推薦的換熱管長(zhǎng)度，選取傳熱管有效單管長(zhǎng)l 2.0m。則實(shí)際布置管外冷凝傳熱面積F 68 0.134 2.0m2 18.23m2 ,較傳熱計(jì)算 所需傳熱面積大冷凝傳熱面積有足夠的富裕量。二、冷卻水側(cè)阻力計(jì)算根據(jù)制冷原理與設(shè)備P227公式(9-78)得:水的沿程阻力系數(shù)0.31640.3164_0 25 _ _0 25Re 29172.20.0247冷卻水的流動(dòng)阻力p 1 u2 N

20、上 1.5(N 1) 2di1o2 01.5(2 1)26276.4Pa-994.3 1.982 0.0247 2 20.011(其中l(wèi)t是左右兩管板外側(cè)端面間的距離，此處lt =)考慮到外部管路損失，冷卻水泵總壓頭約為p 0.1 p (0.1 0.0262764) MPa 0.1263MPa取離心水泵的效率0.6,則水泵所需的功率為:水泵所需的功率Pe qvsP'6.385 10 3 0.1263 1060.61344.0W三、冷凝器的配件及其強(qiáng)度校核連接管管徑計(jì)算3.1.1 冷卻水進(jìn)出口連接管冷卻水的流量qvs 6.385 10 3m3/s,根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 75 頁(yè)關(guān)于

21、進(jìn)出水管冷卻水流速的規(guī)定，取冷卻水流速度 u 1.0m/s ,故冷卻水進(jìn)出 口連接管的直徑di J典、戶(hù)江 go.。,u 3.14 1.0查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第 604頁(yè)得，選取無(wú)縫鋼管108 4.0,內(nèi)徑為100mm3.1.2 制冷劑連接管根據(jù)傳熱循環(huán)查R22的lgP h圖（見(jiàn)上面“系統(tǒng)循環(huán)圖”）得:冷凝器入口 h2s 453.7kJ/kg, 2s 0.02m3/kg冷凝器出口 h4 250kJ /kg ,4 0.886 10 3m3/kg制冷劑的質(zhì)量流量qmo-QJ 1060.5201kg. sh2s h5453.7 250制冷劑蒸氣的體積流量qv2s qmo 2s 0.5201 0.02

22、1.04 10 2m3/s343制冷劑減體的體積流量qv5 qmo 5 0.5201 0.886 104.61 10 m /s根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第75頁(yè)規(guī)定：初取蒸氣氣流速度U2 14m/s, 則進(jìn)氣接管的內(nèi)徑:di 24 1.04 10 2 30.75mm3.14 14查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第603頁(yè)，選取無(wú)縫鋼管 42 2.5,內(nèi)徑di2 37 mm則實(shí)際蒸氣氣流速度u2生等 9.67m/s di21 91990.i止匕時(shí) 2suf -u2 9.672 4675kg/(ms2) 5950kg / (m s2),根據(jù) 2s 0.02GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè)5.11.3的規(guī)定

23、，選擇符合要求。根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 75頁(yè)規(guī)定：初選制冷劑液體速度山0.5m/s,則出液管的內(nèi)徑：34.3mmd4q774 4.61 10i4 u4 3.14 0.5查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)得，選取無(wú)縫鋼管 42 3.0,內(nèi)徑di4 36mm則實(shí)際制冷劑液體流速 山 與 0.453m/s di 421 21222 一止匕時(shí) 4u4 u4 0.453231.6kg/(m s ) 5950kg/(m s ),根40.000886據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè)5.11.3的規(guī)定，選擇符合要求。防沖板根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)第53頁(yè)及GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè)5.11.2.1

24、的關(guān)于安裝防沖板的要求，因氟利昂蒸氣進(jìn)口處22sU212U22s10.029.672 4675kg/(m s2) 2230kg / (m s2),故需安裝防沖板。根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè)5.11.4規(guī)定，取厚度為3mmi不銹 鋼作為防沖板，規(guī)格為：a a 92mm 92mm ,直接焊與拉桿上。殼體根據(jù)先前設(shè)計(jì)布管情況，由(冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第605頁(yè)無(wú)縫鋼管規(guī)格選擇用 273mm 7.0mm(內(nèi)徑Di 259mm，外徑Do=273mm厚度s=7.0mm)的無(wú)縫鋼管作為殼體材料。管板根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第29頁(yè)圖18,選用e型管板。為達(dá)密封 效果，管子與管板連接

25、采用脹接法。選擇管板兼做法蘭，根據(jù)制冷機(jī)工藝第111頁(yè)表6-6 ,查得與管子連接方式有關(guān)的系數(shù)f1 15,與管板兼做法蘭有關(guān)的系數(shù)f2 1.300由制冷機(jī)工藝P111經(jīng)驗(yàn)公式（6-4）得管板厚度：t f1 f2 （17 0.0083Di） 1.15 1.30 （17 0.0083 259）mm 28.6mm實(shí)際可取t=30mm端蓋根據(jù)制冷機(jī)工藝第112頁(yè)關(guān)于封頭的規(guī)定（結(jié)構(gòu)如下圖）：Di 259-選用 S 7mm, R 259mm, hi - mm 64.75mm,44ho hi S 64.75 7 71.75mm,L 10% Di 0.10 259 25.9mm3.6.1支座選型根據(jù)小型制冷

26、裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第75頁(yè)，選用如下支座（相關(guān)尺寸如下）。查表 3-9 得，K 160mm, L 240mm.3.6.2支座定位:根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第89頁(yè)5.20.1的規(guī)定:取 LB 1000mm, LC LC 500mm（其中 L=2000mm支撐板由換熱管長(zhǎng)l=2m 得，需安裝至少一塊支持板（根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)第50頁(yè)表，對(duì)換熱管外徑為16mm勺最大無(wú)支撐跨距是1100mm故需至少一塊支撐 板），考慮到GB151-1999管殼式換熱器第75頁(yè)5.9.5.1關(guān)于支撐板安裝的需求， 取 4 塊支撐板缺口左右方向交替排列均勻布置，此時(shí)換熱管無(wú)支撐跨距為400mm根據(jù)熱交換器原理

27、與設(shè)計(jì)第51頁(yè)表：取支撐板厚度為6mm直接焊 接在拉桿上。拉桿根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第77頁(yè)5.10.2表43、表44,拉桿直徑 為12mm考慮到支撐板的固定與布置，取桿數(shù)為5卞g（布置如上圖（1）所示）。法蘭類(lèi)選擇3.9.1 連接管法蘭根據(jù)GB/T 9119-2000第 2頁(yè) 5.3.2 的規(guī)定（結(jié)構(gòu)如下），由上面連接管外徑與工作壓力（管程設(shè)計(jì)工作壓力為，殼程設(shè)計(jì)工作壓力為）查第4 頁(yè)表 2 及第 6頁(yè)表 4 及第 8 頁(yè)表 6 得：冷卻水進(jìn)出口連接管法蘭（A=108m）m：n 4,K 170mm, D 210mm,L 18mm, B 110mm,C 18mm, f 2mm,d

28、 144mm.制冷劑進(jìn)氣連接管法蘭（A=42mm） ：n 4,K 100mm, D 130mm, L 14mm, B 46mm, C 16mm, f 2mm, d 78mm.制冷劑出液連接管法蘭（A=42mm） ：n 4,K 100mm, D 130mm, L 14mm, B 46mm, C 16mm, f 2mm, d 78mm.3.9.2 管板法蘭根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)表9-3及GB151-1999管殼式換熱器第144頁(yè)圖G1的規(guī)定：管板兼做法蘭,取LA 24mm, Le 18mm法蘭外徑 Df Do (La Le s) 2 273 (24 18 7) 2 371mm

29、法蘭厚度f(wàn) t 3 2 30 3 2 24mm螺栓所在圓的直徑Da Do 2( La s) 273 2 (24 7) 335mm螺栓所在圓周長(zhǎng) CaDa 3.14 335mm 1052.43mm3.9.3 端蓋法蘭根據(jù)JB/T4702-2000規(guī)定，選用平密封面型平焊法蘭(結(jié)構(gòu)如下)：墊片3.10.1 材料的選取根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第147頁(yè)表H1的規(guī)定，墊片的材料可選 XB-200橡膠石棉板，再根據(jù) GB150-1998鋼制壓力容器第95頁(yè)表9-2 ,取厚 度 1.5mm,得墊片系數(shù)m 2.75,比壓力y 25.5MPa。再根據(jù)以上法蘭的結(jié) 構(gòu)，由GB150-1998鋼制壓力

30、容器第93頁(yè)表9-1 ,選1a型壓緊面。本次設(shè)計(jì)殼體內(nèi)徑 Di=259mm<700m瓶墊片寬度N=20mm根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第96頁(yè)9.5.1.1 得：墊片基本密封寬度Nbo 10mm 6.4mm。2墊片的有效密封寬度b 2.53, bo 2.53 ;而mm 8.00mm3.10.2 墊片壓緊力作用中心圓直徑因?yàn)閎o N 10mm 6.4mm,取墊片接觸面外徑Df。309mm,根據(jù)2GB150-1998鋼制壓力容器第96頁(yè)9.5.1.2，墊片壓緊力作用中心圓直徑即墊片接觸面外徑減去2b,即Dg Dfo 2b 309 2 8.00 293mm3.10.3 所需要的最小壓緊

31、力根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第96頁(yè)式（9-1 ）及（9-2）得A）預(yù)緊狀態(tài)下所需要的最小壓緊力FG 3.14DGby 3.14 293 8.00 25.5 187684NB）操作狀態(tài)下所需要的最小壓緊力（其中pc 1.6MPa為冷凝壓力）FP 6.28DGbmpc 6.28 293 8.00 2.75 1.6 64769N3.10.4 墊片寬度校核墊片在預(yù)緊狀態(tài)下受到最大螺栓載荷的作用,可能因壓緊過(guò)度而失去密封性能，為此墊片須有足夠的寬度Nmin。根據(jù)后面所選螺栓的計(jì)算，常溫下35號(hào)鋼的b315105MPa3,螺栓實(shí)際面積：A 2405.29 mm2 。zAb b2405.29 1

32、05 10620mmNmi - -mm 5.38mm6.28DGy 6.28 293 25.5 106故所選的墊片寬度符合要求。螺栓3.11.1螺栓的選取根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)第110頁(yè)表，選取螺栓 GB/T5780-2000M16 80 ,由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第137頁(yè)表10-1 得：小徑 di 13.835mm,根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第25頁(yè)表4-7 ,螺栓材料選用35號(hào)鋼3.11.2螺栓的布置根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第6 fLmax 2d 2 16m 0.5由GB150-1998鋼制壓力容器第Lmin 38mm由此可取螺栓間距L 60mm。Ca 1052.43

33、mm,故所需的螺栓數(shù)最少n栓，取n=18o3.11.3螺栓載荷97頁(yè)式（9-3）得：螺栓的最大間距6 24 76.31mm 2.75 0.597頁(yè)表9-3可知螺栓的最小間距由前面可知螺栓所在圓的周長(zhǎng)竺52空17.54個(gè)，為了便于布置螺 60根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)式（9-4）及（9-5）得A）預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa 3.14DGby 3.14 0.293 0.008 25.5 106 187684 NB）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷2WP F FP 0.785DG pc 6.28DGbmpc0.785 0.2932 1.6 106 6.28 0.293 0.008

34、 2.75 1.6 106172596N3.11.4螺栓面積根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第25頁(yè)表4-7 ,常溫下35號(hào)鋼M161栓材料 的b 530MPa , s 315Mpa ,設(shè)計(jì)溫度下螺栓的許用應(yīng)力：105MPa,據(jù)b," 105MPa機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第148頁(yè)表10-6 ,取安全系數(shù)S 3, S 30根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)式（9-6）及（9-7）得：A）預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 A W 187684 1787.47mm2b 105B）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 A W 172596 1643.77mm2b105需要的螺栓面積 Am max（A

35、a,Ap） Aa 1787.47mm2實(shí)際螺栓面積121222Ab 16 - di 16 - 3.14 13.8352405.29mm1787.47mm ,符合要44求。3.11.5螺栓設(shè)計(jì)載荷根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)式（9-8）及（9-9）得A）預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷A A t 1Wm_2b b（2405.29 1787.47） 105 220119.9 N22B）操作狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷W Wp分程隔板根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第28頁(yè)5.6.6.2的規(guī)定，取分程隔板槽深4mm寬12mm由GB151-1999管殼式換熱器第20頁(yè)表6規(guī)定，分程隔板厚度選10mm。四、

36、心得體會(huì)經(jīng)過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，個(gè)人感覺(jué)較好完成此次課程設(shè)計(jì)的要求。在這過(guò) 程中，感觸良多，受益匪淺。總結(jié)如下：一、學(xué)習(xí)能力、團(tuán)結(jié)精神、提高效率，重中之重。此次課程設(shè)計(jì) ，面對(duì)幾個(gè)數(shù) 據(jù)，能夠做出N種組合，但每種組合是否合適與實(shí)用，得用實(shí)際結(jié)果來(lái)證明，在這N 種組合之中找到一個(gè)最佳的結(jié)合點(diǎn)。這就是課程設(shè)計(jì)的難題所在。在這個(gè)過(guò)程之 中，需查的資料很多，這就需要對(duì)并資料進(jìn)行整合，這對(duì)于分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能 力有很大的提高。加之，課程設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，一個(gè)人在兩周的時(shí)間內(nèi)是很難獨(dú)立 完成的，得與同學(xué)一起學(xué)習(xí)、一起討論、研究，這對(duì)團(tuán)隊(duì)精神有很大的提高，學(xué)會(huì)如 何與別人交流，聽(tīng)取別人的意見(jiàn)，與自己的觀點(diǎn)

37、進(jìn)行整合，提高學(xué)習(xí)效率。二、凡事沒(méi)有困難與容易之分，關(guān)鍵是我們的態(tài)度。在剛開(kāi)始接觸這個(gè)設(shè)計(jì)師，以為應(yīng)該不是很難, 因?yàn)橹坝羞M(jìn)行過(guò)課程設(shè)計(jì)，加上自己的努力，都以為很快就能解決。但經(jīng)過(guò)實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)每一個(gè)零件，每一個(gè)小墊片等都有它的規(guī)格, 都得按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做, 而且特別是剛開(kāi)始在試湊的過(guò)程，是非常痛苦與令人心煩的， 但是自己知道只有堅(jiān)持才勝利。這次課程設(shè)計(jì), 可說(shuō)是一次很好的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn) , 也讓我深深明白: 無(wú)論是事大事小，都要認(rèn)真應(yīng)對(duì)，細(xì)心思考, 不能想當(dāng)然, 當(dāng)出現(xiàn)多種選擇與心煩時(shí), 要理性, 保持良好的心態(tài), 運(yùn)用所有資源細(xì)心對(duì)比, 才能得到最理想的設(shè)計(jì)方案。三、這次課程設(shè)計(jì)繪圖老師提倡運(yùn)用 AUOTOCA驪實(shí)在現(xiàn)在社會(huì)，計(jì)算機(jī)能 力也成為我們必不可少的部分了，經(jīng)過(guò)此次的運(yùn)用，提高了個(gè)人用計(jì)算機(jī)繪圖的能力 , 這對(duì)于以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)上了很好的一課, 當(dāng)我發(fā)現(xiàn)我對(duì)那部分繪圖不清楚的時(shí)候, 我就會(huì)找資料學(xué)習(xí), 并將之用于實(shí)際設(shè)計(jì)之中, 而且時(shí)間的緊迫，也迫使自己全力應(yīng)對(duì)，大大加強(qiáng)了自學(xué)的能力。四、此次課程設(shè)計(jì)很花時(shí)間，有時(shí)得加班，讓自己深深感受到了要作為一名設(shè)計(jì)師，其過(guò)程是漫長(zhǎng)的, 得經(jīng)過(guò)時(shí)間的磨煉、經(jīng)驗(yàn)的積累、知識(shí)的豐富, 其中最重要的一點(diǎn)：要有良好的心態(tài)?？傊松鸁o(wú)小事，細(xì)節(jié)決定成??！五、主要參考文獻(xiàn)1 史美中 , 王中