浮頭式換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文說(shuō)明書(shū)

1、- .-. -可修編- . z.- . -可修編- .摘要本次設(shè)計(jì)為浮頭式換熱器，浮頭式換熱器主要由管箱、管板、殼體、換熱管、折流板、拉桿、定距管、鉤圈、浮頭蓋等組成。浮頭換熱器的一端管板與殼體固定，另一端為浮動(dòng)管板。因此其優(yōu)點(diǎn)為熱應(yīng)力較小，便于檢查和清洗，缺點(diǎn)為構(gòu)造較為復(fù)雜。在傳熱計(jì)算工藝中，包括傳熱量、傳熱系數(shù)確實(shí)定和換熱器徑及換熱管型號(hào)的選擇，以及傳熱系數(shù)、阻力降等問(wèn)題。在強(qiáng)度計(jì)算中主要討論的是筒體、管箱、管板厚度計(jì)算以及折流板、法蘭和接收、支座、分隔板等零部件的設(shè)計(jì)，還要進(jìn)展一些強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)是按照GB151管殼式換熱器和GB150鋼制壓力容器設(shè)計(jì)的。換熱器在工、農(nóng)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用十

2、分廣泛，在日常生活中傳熱設(shè)備也隨處見(jiàn)，是不可缺少的工藝設(shè)備之一。隨著研究的深入，工業(yè)應(yīng)用取得了令人矚目的成果。 關(guān)鍵字：換熱器，工藝計(jì)算，強(qiáng)度校核AbstractThis design is floating head heat e*changer, it is made up of tube bo* 、tube sheet、shell、heat e*change tube、baffle plate、draw bar、spacer pipe、hook circle、floating head cover and so on. One tube sheet of the e*changer is

3、 connected with shell, and the other tube sheet is floating tube sheet. So its easy to check and clean. On the other hand the structure of it ple*. In the process of heat transfer calculation, include area putation 、capacity of heat transmission 、the determine of heat transfer coefficient and the ch

4、oice of the heat e*change tube. About strength calculation, it involve the calculating of shell、tube bo*、sealing head and so on. This design is according to GB151 and GB150 to design. Heat e*changer is one of the indispensable process equipment. With the deepening of the research, industrial applica

5、tion made remarkable achievements. Keywords:heat e*changer; Process calculation ；strength check 目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc6315 摘要 PAGEREF _Toc6315 I HYPERLINK l _Toc15986 Abstract PAGEREF _Toc15986 II HYPERLINK l _Toc10647 前言 PAGEREF _Toc10647 1 HYPERLINK l _Toc16363 第一章 概述 PAGEREF _Toc16363 2

6、 HYPERLINK l _Toc28180 1.1 何為換熱器 PAGEREF _Toc28180 2 HYPERLINK l _Toc26328 1.2 換熱器的應(yīng)用 PAGEREF _Toc26328 2 HYPERLINK l _Toc11970 1.3 換熱器分類(lèi) PAGEREF _Toc11970 3 HYPERLINK l _Toc19603 1.3.1 按傳熱原理分類(lèi) PAGEREF _Toc19603 3 HYPERLINK l _Toc11745 1.3.2 按構(gòu)造分類(lèi) PAGEREF _Toc11745 3 HYPERLINK l _Toc18279 1.3.3 按傳熱種

7、類(lèi)分類(lèi) PAGEREF _Toc18279 3 HYPERLINK l _Toc14706 1.3.4 按強(qiáng)化傳熱元件分類(lèi) PAGEREF _Toc14706 3 HYPERLINK l _Toc682 1.3.5 按材料分類(lèi) PAGEREF _Toc682 3 HYPERLINK l _Toc30567 1.4 換熱器的構(gòu)造和使用特點(diǎn) PAGEREF _Toc30567 4 HYPERLINK l _Toc23728 1.4 .1 浮頭式換熱器 PAGEREF _Toc23728 4 HYPERLINK l _Toc1095 1.4.2 固定管板式換熱器 PAGEREF _Toc1095 5

8、 HYPERLINK l _Toc24928 1.4.3 U形管換熱器 PAGEREF _Toc24928 6 HYPERLINK l _Toc32747 1.5 設(shè)計(jì)的思想 PAGEREF _Toc32747 7 HYPERLINK l _Toc11892 1.5.1 首先設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足生產(chǎn)需要 PAGEREF _Toc11892 7 HYPERLINK l _Toc16714 1.5.2 設(shè)計(jì)必須平安可靠 PAGEREF _Toc16714 7 HYPERLINK l _Toc13991 1.5.3 設(shè)計(jì)必須經(jīng)濟(jì)合理 PAGEREF _Toc13991 7 HYPERLINK l _Toc2

9、9029 1.6 設(shè)計(jì)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc29029 8 HYPERLINK l _Toc17244 第二章 設(shè)計(jì)主要參數(shù) PAGEREF _Toc17244 9 HYPERLINK l _Toc3795 2.1 原始數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc3795 9 HYPERLINK l _Toc206182.2 定性溫度及物性參數(shù) PAGEREF _Toc20618 9 HYPERLINK l _Toc9859 第三章 零件構(gòu)造型式的選擇 PAGEREF _Toc9859 10 HYPERLINK l _Toc31978 3.1 前端管箱 PAGEREF _Toc31978 10 H

10、YPERLINK l _Toc13226 3.2 殼體 PAGEREF _Toc13226 11 HYPERLINK l _Toc22720 3.3 后端管箱 PAGEREF _Toc22720 11 HYPERLINK l _Toc26609 3.4 管束分程和分程隔板的布置 PAGEREF _Toc26609 11 HYPERLINK l _Toc28592 3.4.1 管束分程 PAGEREF _Toc28592 11 HYPERLINK l _Toc26220 3.4.2 分程隔板的布置 PAGEREF _Toc26220 11 HYPERLINK l _Toc3713 3.5 換熱管

11、 PAGEREF _Toc3713 12 HYPERLINK l _Toc3800 3.5.1 換熱管的長(zhǎng)度 PAGEREF _Toc3800 12 HYPERLINK l _Toc3008 3.5.2 規(guī)格及尺寸偏差 PAGEREF _Toc3008 12 HYPERLINK l _Toc9264 3.5.3 布管 PAGEREF _Toc9264 12 HYPERLINK l _Toc21144 3.6 管子與管板的連接 PAGEREF _Toc21144 13 HYPERLINK l _Toc12453 3.7 管板與殼體的連接 PAGEREF _Toc12453 14 HYPERLIN

12、K l _Toc10595 3.8 折流板、支持板的選擇 PAGEREF _Toc10595 15 HYPERLINK l _Toc23147 3.9 拉桿的選擇 PAGEREF _Toc23147 15 HYPERLINK l _Toc14778 3.10 定距管的選擇 PAGEREF _Toc14778 16 HYPERLINK l _Toc14347 3.11 防沖板的選擇 PAGEREF _Toc14347 16 HYPERLINK l _Toc19982 3.12 排液口和排氣口的選擇 PAGEREF _Toc19982 16 HYPERLINK l _Toc26641 第四章 傳熱

13、工藝技術(shù) PAGEREF _Toc26641 18 HYPERLINK l _Toc6422 4.1 有效平均溫度 PAGEREF _Toc6422 18 HYPERLINK l _Toc3915 4.2 傳熱量和流量 PAGEREF _Toc3915 18 HYPERLINK l _Toc15761 4.3 管程換熱系數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc15761 19 HYPERLINK l _Toc14845 4.4 構(gòu)造初步設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc14845 19 HYPERLINK l _Toc16685 4.5 殼程換熱系數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc16685 20 HYPE

14、RLINK l _Toc16307 4.6 強(qiáng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc16307 21 HYPERLINK l _Toc11154 4.6.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc11154 21 HYPERLINK l _Toc1683 4.6.2 確定殼體徑 PAGEREF _Toc1683 21 HYPERLINK l _Toc23268 4.6.3 確定殼體壁厚 PAGEREF _Toc23268 21 HYPERLINK l _Toc10852 4.6.4 殼體液壓試驗(yàn) PAGEREF _Toc10852 22 HYPERLINK l _Toc8506

15、 4.6.5 管箱封頭厚度計(jì)算 PAGEREF _Toc8506 23 HYPERLINK l _Toc27812 4.6.6 管箱短節(jié)厚壁計(jì)算 PAGEREF _Toc27812 24 HYPERLINK l _Toc6871 4.6.7 管箱液壓試驗(yàn) PAGEREF _Toc6871 24 HYPERLINK l _Toc15961 4.6.8 管板的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15961 25 HYPERLINK l _Toc27438 4.6.9 鉤圈式浮頭 PAGEREF _Toc27438 25 HYPERLINK l _Toc31121 4.6.10 管程壓力作用下浮頭蓋的設(shè)計(jì)

16、 PAGEREF _Toc31121 26 HYPERLINK l _Toc16113 4.6.11 浮頭側(cè)封頭厚度 PAGEREF _Toc16113 26 HYPERLINK l _Toc20389 4.6.12 折流板的選擇 PAGEREF _Toc20389 27 HYPERLINK l _Toc9153 4.6.13 設(shè)備法蘭的選擇 PAGEREF _Toc9153 28 HYPERLINK l _Toc23220 4.7 換熱面積校核 PAGEREF _Toc23220 35 HYPERLINK l _Toc2618 4.8 支座強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc2618 36 H

17、YPERLINK l _Toc29692 4.8.1 反力計(jì)算 PAGEREF _Toc29692 37 HYPERLINK l _Toc11624 4.8.2 筒體軸向彎矩計(jì)算 PAGEREF _Toc11624 37 HYPERLINK l _Toc15867 4.8.3 筒體軸向彎曲應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc15867 38 HYPERLINK l _Toc13039 4.8.4 鞍座腹板強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc13039 38 HYPERLINK l _Toc2165 4.9 阻力計(jì)算 PAGEREF _Toc2165 38 HYPERLINK l _Toc12654

18、 4.9.1 管程阻力計(jì)算 PAGEREF _Toc12654 38 HYPERLINK l _Toc9686 4.9.2 殼程壓力降 PAGEREF _Toc9686 39 HYPERLINK l _Toc30424 第五章 整體尺寸布局 PAGEREF _Toc30424 42 HYPERLINK l _Toc17550 結(jié)論 PAGEREF _Toc17550 43 HYPERLINK l _Toc30440 致 PAGEREF _Toc30440 44 HYPERLINK l _Toc13396 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc13396 45- .-. -可修編- . z.前言畢業(yè)

19、設(shè)計(jì)是完成教學(xué)方案實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)；是教學(xué)方案中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它對(duì)提高學(xué)生綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生的工作作風(fēng)、工作態(tài)度和處理問(wèn)題等方面具有很重要的意義。畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是浮頭式換熱器設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)中的主要容為換熱器的工藝計(jì)算、換熱器的構(gòu)造與強(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、換熱器的選型、壓降計(jì)算等；而構(gòu)造與強(qiáng)度設(shè)計(jì)則主要包括：管板厚度計(jì)算、換熱管的分布、折流板的選型、浮頭蓋及浮頭法蘭的計(jì)算、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算以及各種零部件的材料選擇等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我盡量采用較新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，做到既滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，又使構(gòu)造優(yōu)化，降低本錢(qián)，以提

20、高經(jīng)濟(jì)效益為主，力爭(zhēng)使產(chǎn)品符合生產(chǎn)實(shí)際需要，適合市場(chǎng)劇烈的競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)為了使本次設(shè)計(jì)能夠進(jìn)展順利，我在設(shè)計(jì)前參閱了許多有關(guān)書(shū)籍和英文文獻(xiàn)，并做了一定的摘要。因?yàn)閾Q熱器設(shè)計(jì)是屬于壓力容器設(shè)計(jì)疇，與我所學(xué)的課程有嚴(yán)密的聯(lián)系，所以這次設(shè)計(jì)對(duì)我的設(shè)計(jì)能力有了很大的提高。它不僅使我貫穿幾年里所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)根底知識(shí)和專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，還培養(yǎng)和提高我們?nèi)后w合作、相互配合的工作能力。換熱器在設(shè)計(jì)過(guò)程中為技術(shù)分析與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)可以為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)廣闊的思維想象空間，還能激發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新意識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們可以很好地將所學(xué)的知識(shí)加以應(yīng)用，在自己的腦海中穩(wěn)固，這是我選擇這個(gè)課題的初衷，而事實(shí)上我也到達(dá)了預(yù)期的目的。-. z

21、.第一章 概述1.1 何為換熱器換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)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。換熱器的分類(lèi)比擬廣泛：反響釜、壓力容器、冷凝器、反響鍋、螺旋板式換熱器、波紋管、換熱器、列管換熱器、板式換熱器、螺旋板換熱器、管殼式換熱器、容積式換熱器、浮頭式換熱器、管式換熱器、熱管換熱器、汽水換熱器、換熱機(jī)組、石墨換熱器、空氣換熱器、鈦換熱器、換熱設(shè)備，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、瓷、玻璃等非金屬材料以及不銹鋼、鈦、鉭、鋯等金屬材料制成。但是用石墨、瓷、玻璃等材料制成的有易碎、體積大、導(dǎo)熱差

22、等缺點(diǎn)，用鈦、鉭、鋯等稀有金屬制成的換熱器價(jià)格過(guò)于昂貴，不銹鋼則難耐許多腐蝕性介質(zhì)，并產(chǎn)生晶間腐蝕。1.2 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(jiàn)，是不可缺少的工藝設(shè)備之一。因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視，在全世界第一次能源危機(jī)爆發(fā)以來(lái),各國(guó)都在下大力量尋找新的能源及在節(jié)約能源上研究新途徑。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3O40，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

23、換熱器和強(qiáng)化沸騰的外表多孔管、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(zhuān)家的首肯，社會(huì)效益非常顯著，大大緩解了能源的緊狀況。其中管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱設(shè)備，已作為一種標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備。這種換熱器的特點(diǎn)是易于制造，生產(chǎn)本錢(qián)較低，選用的材料圍廣，換熱外表的清洗比擬方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力大，高溫和高壓下亦能應(yīng)用。與各種換熱器相比，主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳熱面積較大以及傳熱效果較好；此外，構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作彈性也較大等，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用管殼式換熱器。1.3 換熱器分類(lèi)換熱器作為傳熱設(shè)備隨處可見(jiàn)，在工業(yè)中應(yīng)用非常普遍，特別是耗能用量十分大的領(lǐng)域，隨著節(jié)

24、能技術(shù)的飛速開(kāi)展，換熱器的種類(lèi)開(kāi)發(fā)越來(lái)越多。適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，構(gòu)造和型式亦不同，以以下舉其中的幾種分類(lèi):1.3.1 按傳熱原理分類(lèi)1直接接觸式換熱器 這類(lèi)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。這類(lèi)換熱器的介質(zhì)通常是一種是氣體，另一種為液體，主要是以塔設(shè)備為主體的傳熱設(shè)備，但通常又涉及傳質(zhì)，故很難區(qū)分與塔器的關(guān)系，通常歸為塔式設(shè)備，電廠(chǎng)用涼水塔為最典型的直接接觸式換熱器。2蓄能式換熱器簡(jiǎn)稱(chēng)蓄能器這類(lèi)換熱器用量極少，原理是通過(guò)一種固體物質(zhì)，熱介質(zhì)先通過(guò)加熱固體物質(zhì)到達(dá)一定溫度后，冷介質(zhì)再通過(guò)固體物質(zhì)被加熱，使之到

25、達(dá)傳遞熱量的目的。3板、管式換熱器 這類(lèi)換熱器用量非常大，占總量的99%以上，原理是熱介質(zhì)通過(guò)金屬或非金屬將熱量傳遞給冷介質(zhì)的傳熱設(shè)備，這類(lèi)換熱器是我們通常稱(chēng)為管殼式、板式、板翅式或板殼式換熱器。換熱器的種類(lèi)繁多，每種換熱器各自適用于*一種工況。為此，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)、溫度、壓力的不同選擇不同種類(lèi)的換熱器，揚(yáng)長(zhǎng)避短，使之帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。1.3.2 按構(gòu)造分類(lèi)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。1.3.3 按傳熱種類(lèi)分類(lèi)(1)無(wú)相變傳

26、熱 一般分為加熱器和冷卻器。(2)有相變傳熱 一般分為冷凝器和重沸器。重沸器又分為釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸發(fā)器、蒸汽發(fā)生器、廢熱鍋爐。1.3.4 按強(qiáng)化傳熱元件分類(lèi)分為螺紋管換熱器、波紋管換熱器、異型管換熱器、外表多孔管換熱器、螺旋扁管換熱器、螺旋槽管換熱器、環(huán)槽管換熱器、縱槽管換熱器、翅管換熱螺旋繞管式換熱器、T 形翅片管換熱器、新構(gòu)造器、插物換熱器、鋸齒管換熱器。1.3.5 按材料分類(lèi)主要為金屬和非金屬兩大類(lèi)。金屬又可分為低合金鋼、高合金鋼、低溫鋼、稀有金屬等。1.4 換熱器的構(gòu)造和使用特點(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。換熱器的構(gòu)造決定了換熱器的性能，

27、一種性能能否發(fā)揮作用取決于設(shè)計(jì)者如何選擇合理構(gòu)造，任何一個(gè)場(chǎng)合都有適應(yīng)于這個(gè)場(chǎng)合特點(diǎn)的換熱構(gòu)造。在換熱設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的是管殼式換熱器。它具有選材圍廣，換熱外表清洗比擬方便，適用性較強(qiáng)，處理能力大，能承受高溫和高壓等特點(diǎn)。管殼式換熱器的構(gòu)造設(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。 管殼式換熱器雖然在換熱效率、設(shè)備的體積和金屬材料的消耗量等方面不如其它新型的換熱設(shè)備，但它具有構(gòu)造鞏固、操作彈性大、可靠程度高、使用圍廣等優(yōu)點(diǎn)，所以在各工程中仍得到普遍使用。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

28、發(fā)和廢熱回收等各個(gè)方面。管殼式換熱器的構(gòu)造設(shè)計(jì)，必須考慮很多因素，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，通過(guò)各種因素的綜合考慮及比擬來(lái)選擇*一種適合的構(gòu)造形式。對(duì)同一種形式的換熱器，由于各種條件不同，往往采用的構(gòu)造亦不一樣。在工程設(shè)計(jì)中，按工藝特定的條件進(jìn)展設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足工藝上的需要。管殼式換熱器把換熱管與管板連接，再用殼體固定。它的形式大致分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U 形管殼式換熱器、外填料函式換熱器、填料函滑動(dòng)管板式換熱器、釜式重沸器等幾種。根據(jù)介質(zhì)的種類(lèi)、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，

29、根據(jù)各種構(gòu)造形式的特點(diǎn)來(lái)選擇設(shè)計(jì)制造各種管殼式換熱器。為了要使傳熱效率提高、能耗下降，就必須了解管殼式換熱器的構(gòu)造特點(diǎn)。下面著重介紹典型的管殼式換熱器的構(gòu)造及使用特點(diǎn)。1.4 .1 浮頭式換熱器浮頭式換熱器見(jiàn)圖1.1是由管箱、殼體、管束、浮頭蓋、外頭蓋等零部件組成。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(guò)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，但其構(gòu)造復(fù)雜，浮頭密封困難，鍛件多，造價(jià)高。維修時(shí)可只更換管束，適用于管、殼程溫差大但工作壓力不超過(guò)10MPa的工況。它在一樣的殼體直徑下，布管數(shù)越多，換熱面積越大。 其優(yōu)點(diǎn)是： 管束可以抽出，以方便清洗管、殼

30、程； 介質(zhì)間溫差不受限制； 可在高溫、高壓下工作，一般溫度 450 oC ，壓力 6.4 MPa； 可用于結(jié)垢比擬嚴(yán)重的場(chǎng)合； 可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。 缺點(diǎn)： 小浮頭易發(fā)生漏； 金屬材料耗量大，本錢(qián)高20%； 構(gòu)造復(fù)雜。1.4.2 固定管板式換熱器固定管板式換熱器見(jiàn)圖1.2是由管箱、殼體、管板、管子等零部件組成。其構(gòu)造較緊湊，排管較多，在一樣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)。其兩端管板，采用焊接方式與殼體連接固定，管程可分成多程，殼程也可分成雙程，規(guī)格圍廣，故在工程中廣泛應(yīng)用。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

31、過(guò)化學(xué)清洗能去除的場(chǎng)合。在熱膨脹之差較大時(shí)，可在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，以減少因管、殼程溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 其優(yōu)點(diǎn)是： 傳熱面積比浮頭式換熱器大20%-30%； 旁路漏流較?。?鍛件使用較少，本錢(qián)低20以上； 沒(méi)有漏。 缺點(diǎn)： 殼體和管子壁溫差一般易小于等于50，大于50 時(shí)應(yīng)在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)； 管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞； 殼程無(wú)法機(jī)械清洗； 管子腐蝕后造成連同殼體報(bào)廢，殼體部件壽命決定于管子壽命，故設(shè)備壽命相對(duì)較低； 不適用于殼程易結(jié)垢場(chǎng)合。1.4.3 U形管換熱器 U 形管換熱器見(jiàn)圖1.3是由管箱、殼體、管束等零部件組成。它是將換熱管彎成U 形，并將換熱管兩端固定在同一塊管板上，因

32、此密封面較少。由于殼體與換熱管分開(kāi)，管束可自由伸縮，可以不考慮熱膨脹。因U 形管式換熱器僅有一塊管板，且無(wú)浮頭，所以構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)比其它換熱器低。管束可以從殼體抽出，換熱管外壁便于清洗。但換熱管清洗困難，所以換熱管的介質(zhì)必須是清潔且不易結(jié)垢的物料。由于換熱管的構(gòu)造形式關(guān)系，換熱管的更換除外側(cè)一層外，部換熱管大局部不可能更換。管束中心局部存在空隙，所以流體易短路，影響傳熱效率。而且管板上排列的換熱管較少，構(gòu)造不緊湊。U 形管的彎管局部曲率不同，換熱管長(zhǎng)度不一致，因而物料分布不如固定管板式換熱器均勻。換熱管因滲漏而堵死后，將造成傳熱面積的損失。U 形管式換熱器一般用于高溫高壓的情況下。殼程里需要清

33、洗的管束，則要求采用正方形排列，管程為偶數(shù)程。 殼程一般可按工藝要求設(shè)置折流板和縱向隔板等。折流板用于提高換熱器的傳熱效率?？v向隔板是安裝在平行于換熱管方向的矩形平板上，以增加殼側(cè)介質(zhì)流速。 其優(yōu)點(diǎn)是： 管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗； 殼體與管壁不受溫差限制； 可在高溫、高壓下工作，一般適用于溫度，壓力10MPa； 可用于殼程結(jié)垢比擬嚴(yán)重的場(chǎng)合； 可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。 缺點(diǎn)： 在管子的U 形處易沖蝕，應(yīng)控制管流速； 管程不適用結(jié)垢較重的場(chǎng)合； 單管程換熱器不適用； 不適用于導(dǎo)流筒，故死區(qū)較大。1.5 設(shè)計(jì)的思想設(shè)計(jì)是為生產(chǎn)效勞，要設(shè)計(jì)出一臺(tái)能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的換熱器，必須做到設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，滿(mǎn)足換

34、熱器平安可靠運(yùn)行，滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)合理等根本要求。1.5.1 首先設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足生產(chǎn)需要所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠進(jìn)展穩(wěn)定可靠得操作，從而滿(mǎn)足正常的生產(chǎn)需要，此外，還能夠適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷以及操作參數(shù)在一定圍的波動(dòng)，所以產(chǎn)品的可操作性和可控制性是設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的重要問(wèn)題。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。1.5.2 設(shè)計(jì)必須平安可靠一般來(lái)講,換熱器的失事,不僅僅使容器和設(shè)備本身遭到破壞,而往往會(huì)破壞周?chē)钠渌O(shè)備及建筑,甚至造成人身傷亡事故,而由于部介質(zhì)向外擴(kuò)散帶來(lái)的化學(xué)爆炸、著火燃燒或惡性中毒等連鎖反響更會(huì)造成不可估量的災(zāi)難性破壞。因此，根據(jù)壓力容器可能的失效形式，設(shè)計(jì)上應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)

35、定性、密封性和耐蝕性等根本要求。1.5.3 設(shè)計(jì)必須經(jīng)濟(jì)合理在競(jìng)爭(zhēng)劇烈的當(dāng)代社會(huì)中，經(jīng)濟(jì)合理的消費(fèi)理念已成為了生產(chǎn)者的共識(shí)，一般情況下，生產(chǎn)者都追求所設(shè)計(jì)的設(shè)備總是以較少的投資獲取最大的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，要求其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)具有競(jìng)爭(zhēng)性，因此，在各種方案的分析比照過(guò)程中，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)往往是最重要的決策因素之一。要想設(shè)計(jì)一臺(tái)既滿(mǎn)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)展簡(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、平安要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理等因素，這樣才能選擇一個(gè)最正確設(shè)計(jì)。1.6 設(shè)計(jì)的特點(diǎn)構(gòu)造鞏固、可靠性高、適應(yīng)性廣、易于制造、處理能力大、生產(chǎn)本錢(qián)較低、選用的材料圍廣、換

36、熱外表的清洗比擬方便；設(shè)備的體積和金屬材料的消耗量少；機(jī)械加工和制造安裝合理方便；檢修容易；設(shè)備的使用壽命長(zhǎng)；有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；操作費(fèi)用低。-. -可修編- . z.第二章 設(shè)計(jì)主要參數(shù)2.1 原始數(shù)據(jù)管程 殼程介質(zhì)：減三線(xiàn)油 初底油設(shè)計(jì)壓力：=2.5MPa =2.8MPa設(shè)計(jì)溫度：335 300入口溫度：=315=255出口溫度：=270=275地震等級(jí)：7級(jí) 場(chǎng)土類(lèi)別：二級(jí)焊縫系數(shù)：=0.85 碳鋼腐蝕余量：=4mm容器類(lèi)別：二級(jí) 換熱面積：=2502.2 定性溫度及物性參數(shù)密度：=927 =903.8比熱容：=1.9 =2.0粘度Pa.S：=導(dǎo)熱系數(shù)：=0.12 =0.13定性溫度：=2

37、92.5 =265普朗特常數(shù)：-. -可修編- . z.第三章 零件構(gòu)造型式的選擇3.1 前端管箱A 型平蓋管箱 前端管箱形式中A，裝有管箱平蓋或稱(chēng)盲板，清洗管程時(shí)只要拆開(kāi)盲板即可，而不必拆卸整個(gè)管箱和與管箱相連的管路，缺點(diǎn)是盲板構(gòu)造用材多，且尺寸較大時(shí)得用鍛件，消耗大量機(jī)加工工時(shí)，提高制造本錢(qián)，增加一道密封的泄漏可能。一般多用于DN900mm 的浮頭式換熱器中。B 型封頭管箱型。用于單程或多程管箱，優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于制造，適于高壓，清潔介質(zhì)，可省掉一塊造價(jià)高的盲板、法蘭和幾十對(duì)螺栓，且橢圓封頭受力情況要比平端蓋好得多，缺點(diǎn)是檢查管子和清洗管程時(shí)必須拆下連接收道和管箱，但這種形式用的最多。本

38、設(shè)計(jì)在考慮了操作的方便，且考慮B 型管箱的優(yōu)點(diǎn)后，選取B 型封頭管箱型為前端管箱。圖3-1 前端管箱-. -可修編- . z.3.2 殼體一般換熱器上使用單程殼體，由于選取的換熱管根數(shù)不多，因此可以選取單程殼體，代號(hào)為E。3.3 后端管箱由于所設(shè)計(jì)是浮頭式換熱器，一般都會(huì)采用帶鉤圈的浮頭構(gòu)造，所以此處選用代號(hào)為S 的鉤圈式浮頭管箱。3.4 管束分程和分程隔板的布置3.4.1 管束分程在設(shè)計(jì)中，如采用多管程，則需要在管箱中安裝分程隔板。分程時(shí)，應(yīng)使各程管子數(shù)目大致相等，隔板形式要簡(jiǎn)單，密封長(zhǎng)度要短。為使制造、維修和操作方便，一般采用偶數(shù)管程。但程數(shù)不宜太多，否則隔板本身將占去相當(dāng)大的布管用的面積

39、，而且在殼程中形成許多旁路，影響傳熱。隨著程數(shù)的增加，換熱器的傳熱效率下降且與錯(cuò)流傳熱接近。應(yīng)選用雙管層就可以滿(mǎn)足要求，其中管束分程方法常采用平行方式。3.4.2 分程隔板的布置在換熱器中，不管是管外還是管的流體，要提高它們的傳熱系數(shù)，通常是采用設(shè)置隔板的方法來(lái)增加程數(shù)以提高流體流速實(shí)現(xiàn)其目的。在設(shè)計(jì)時(shí)要求管箱隔板的密封面與管箱法蘭密封面，管板密封面與分程槽面必須處于同一基面，如以下圖所示：圖3-2 分程隔板本設(shè)計(jì)管程隔板形式采用上圖中最常用的構(gòu)造形式a。3.5 換熱管3.5.1 換熱管的長(zhǎng)度根據(jù)鋼制管殼式換熱器GB151-1999 1 規(guī)定，換熱管的長(zhǎng)度推薦采用：1.0、1.5、2.0、2.

40、5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m。本設(shè)計(jì)中選取換熱管長(zhǎng)度為6m。3.5.2 規(guī)格及尺寸偏差本設(shè)計(jì)換熱管采用16Mn，根據(jù)鋼制管殼式換熱器GB151-1999 規(guī)定，可選取其規(guī)格為的無(wú)縫鋼管，則管子外徑，管子徑。3.5.3 布管傳熱管在管板上的排列有：圖3-3 換熱器的排列方式三角形排列最為普遍，其在同一直徑管板面積上可排最多的換熱管數(shù)。其用于殼程介質(zhì)較清潔，換熱管外不需清洗。當(dāng)需對(duì)換熱管外清洗時(shí)，則需采用正方形排列，其最小清洗通道應(yīng)不小于6 毫米。正三角形排列和轉(zhuǎn)角正方形排列時(shí)，流體在垂直流向折流板缺口時(shí)正對(duì)換熱管，沖刷換熱管外外表，提高換熱效果。正方形排列法在一定的管板

41、面積上可排列的管子數(shù)量少。此排列法在浮頭式和填料函式換熱器中用得較多。假設(shè)將正方形排列的管束旋轉(zhuǎn)45安裝，可適當(dāng)提高殼程對(duì)流傳熱系數(shù)。本課題采用轉(zhuǎn)角正方形排列。3.6 管子與管板的連接換熱管與管板連接是管殼式換熱器設(shè)計(jì)、制造最關(guān)鍵的技術(shù)之一，是換熱器事故率最多的部位。所以換熱管與管板連接質(zhì)量的好壞，直接影響換熱器的使用壽命。換熱管與管板的連接方法主要有強(qiáng)度脹接、強(qiáng)度焊、脹焊并用。而其連接構(gòu)造如以下圖所示： 圖3-4 管子與管板的連接方式強(qiáng)度脹接是為了保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的脹接。脹接構(gòu)造制造簡(jiǎn)單，管子的更換和修補(bǔ)容易，所以應(yīng)用較廣。一般使用的管板為碳素鋼，低合金鋼，管子為碳

42、鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)4.0MPa。管子和管板的強(qiáng)度焊目前采用廣泛，由于管孔不需開(kāi)槽，而且管孔的粗糙度要求不高，管子端不需要退火和磨光，因此制造加工較方便。也不需要像脹接那樣一定得使管子端部和管板有硬度差，在高壓、高溫條件下可考慮選用強(qiáng)度高的低合金管等。強(qiáng)度焊的構(gòu)造強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，在高溫高壓下能保證連接處的嚴(yán)密性和抗拉脫能力。隨著高溫、高壓換熱器的出現(xiàn)，使接頭在操作過(guò)程中，受到反復(fù)變形，熱沖擊，熱腐蝕及介質(zhì)壓力作用，工作環(huán)境極其苛刻，發(fā)生破壞的可能性很大，盡管孔焊較理想的解決了這些問(wèn)題，但因焊接工具復(fù)雜，管板加工困難，因此工程上多數(shù)情況下還是采用脹焊結(jié)合的形式來(lái)解決上述問(wèn)題。在本設(shè)計(jì)中考慮到焊

43、接與脹接的各自的優(yōu)缺點(diǎn)，所以采用脹焊并用中的強(qiáng)度焊貼脹的方法來(lái)作為換熱管與管板的連接方式，此方法主要的優(yōu)點(diǎn)是既保證換熱管與管板連接的密封形，又保證了換熱管與管孔之間縫隙的拉脫力?？偟膩?lái)說(shuō)此方法保證了較高的密封性能、能承振動(dòng)和疲勞載荷。3.7 管板與殼體的連接管板與殼體的連接形式，分為兩類(lèi)：一是不可拆式的，如固定式管板換熱器，管板與殼體是用焊接連接；一是可拆式的，如U 形管式、浮頭式及填料函式和滑動(dòng)管板式的換熱器，一般采用管板本身不直接與殼體焊接，而通過(guò)殼體上法蘭和管箱法蘭夾持固定，如以下圖示：圖3-5 管板與殼體的連接方式考慮到本設(shè)計(jì)為浮頭式換熱器，管束要拆卸進(jìn)展清洗，使用可拆式管板，如上圖示

44、，選用a 形連接方式。此連接在制造上較其它5 種形式要簡(jiǎn)單，裝卸也比擬方便，構(gòu)造省材，質(zhì)量輕。3.8 折流板、支持板的選擇在本設(shè)計(jì)中換熱管長(zhǎng)6m，根據(jù)工藝可不設(shè)置折流板，查GB151-1999表42折流板最大間距，可知在一些換熱器中當(dāng)不需設(shè)置折流板，其最大無(wú)支撐跨距的大小，而本設(shè)計(jì)采用直徑為19mm 的換熱管，據(jù)表中查得其最大無(wú)支撐跨距為1.5m，故應(yīng)設(shè)置支持板，來(lái)支撐換熱管，以防止換熱管發(fā)生較大的撓度。同時(shí)支持板的形狀和尺寸與折流板一致，所以可根據(jù)折流板的種類(lèi)選取。常用的折流板和支持板的形式有弓形和圓盤(pán)-圓環(huán)形兩種，弓形折流板有單弓形、雙弓形和三弓形三種。大局部換熱器采用弓形折流板，其中單弓

45、形折流板用的最多，而雙弓形和三弓形多用于大直徑和大流量場(chǎng)合，根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要只需選用單弓形就滿(mǎn)足要求，應(yīng)選取單弓形的支持板。3.9 拉桿的選擇因換熱管外徑為19mm，殼體公稱(chēng)直徑為700mm，查鋼制管殼式換熱器GB151-1999 中的表 43 和表 44 可知，拉桿直徑為 12mm，使用 8根拉桿。其各參數(shù)如以下圖和下表所示：圖3-6 拉桿圖3-7 拉桿直徑類(lèi)型根據(jù)拉桿直徑16mm，可選3.10 定距管的選擇當(dāng)換熱管外徑大于等于19mm時(shí)，定距管外經(jīng)與換熱管一樣，所以其尺寸選擇193.11 防沖板的選擇由于殼程流體的，管程換熱管流體的流速，因此在本臺(tái)換熱器的殼程與管程都不需要設(shè)置防沖板。3.

46、12 排液口和排氣口的選擇為了提高傳熱效率，排除或回收工作殘液氣，凡不能借助其他接收排氣，排液的換熱器應(yīng)在其殼程的最高，最低點(diǎn)分別設(shè)置排氣、排液接收，排氣、排液接收的端部必須與殼體或管箱殼體壁平齊。排氣口和排液口的大小一般不小于f 15mm。臥式換熱器排氣、排液口多采用以下圖的形式，設(shè)置的位置分別在筒體的上部和底部。圖3-8 排液口-. z.第四章 傳熱工藝技術(shù)4.1 有效平均溫度由于，所以逆流時(shí) (4-1)參數(shù) ， (4-2)GB151-1999圖F2 (4-3)由于設(shè)計(jì)換熱器為單殼程雙管程，查GB151-19991圖2-6a得溫度校正系數(shù)， (4-4)4.2 傳熱量和流量參考管殼式換熱器原

47、理與設(shè)計(jì)9表2-7，選轉(zhuǎn)熱系數(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)熱量： (4-5)取換熱器效率，則：減三線(xiàn)油流量： (4-6)初底油流量： (4-7)4.3 管程換熱系數(shù)計(jì)算所需換熱管根數(shù)：根 (4-8)則管程換熱面積： (4-9)管程流速： (4-10)管程雷諾數(shù)： (4-11)管程換熱系數(shù)： (4-12)4.4 構(gòu)造初步設(shè)計(jì)布管為轉(zhuǎn)角正方形布管，查GB151-1999表12知，分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距管束中心排管數(shù)：根 (4-13)則殼體徑：， (4-14)實(shí)取， 則長(zhǎng)徑比，合理布管限定圓，由GB1511999得 (4-15)其中選擇單弓形折流板，則弓高 (4-16)折流板間距： (4-17)折流板數(shù)量： (4-18

48、) 實(shí)際塊。4.5 殼程換熱系數(shù)計(jì)算殼程流通面積： (4-19)殼程流速： (4-20)殼程當(dāng)量直徑： (4-21)殼程雷諾準(zhǔn)數(shù)： (4-22)殼程傳熱系數(shù)： (4-23)其中殼程被加熱，故: (4-24)4.6 強(qiáng)度計(jì)算4.6.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)確實(shí)定表4-1 換熱管的選擇和根數(shù)確定序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管外徑mmGB151-19991192換熱管長(zhǎng)度LmmGB151-199960003傳熱面積給定2504換熱管數(shù)6995換熱管材料GB151-1999表4-316Mn6排管方式GB151-1999轉(zhuǎn)角正方形4.6.2 確定殼體徑表4-2 殼體徑序號(hào)工程符號(hào)

49、單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管中心距SmmGB151-1999表42252分隔板兩側(cè)相鄰管中心距mmGB151-1999表42383分程隔板厚度mmGB151-1999表6124殼體直徑mm7005mmGB151-1999表14、155、5、156布管限定圓直徑mm6507管板直徑Dmm7634.6.3 確定殼體壁厚表4-3殼體厚度序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1材料GB150-19982第四章16MnR2材料許用應(yīng)力MPaGB150-1998表4-11443焊接接頭系數(shù)給定0.854殼程設(shè)計(jì)壓力MPa給定2.85殼體計(jì)算厚度mm6.876殼體設(shè)計(jì)厚度mm10.877殼體名義厚度m

50、m128實(shí)取名義厚度mmGB151-1999表8129厚度負(fù)偏差mm過(guò)程裝備設(shè)計(jì)0.810腐蝕余量mm過(guò)程裝備設(shè)計(jì)411殼體有效厚度mm7.212設(shè)計(jì)厚度下圓筒的許用應(yīng)力MPa97.513校核 故合格14設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大許用應(yīng)力MPa2.4915材料的屈服應(yīng)力MPaGB150-1998表4-13454.6.4 殼體液壓試驗(yàn)表4-4 殼體液壓試驗(yàn)序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1試驗(yàn)壓力MPa2.492圓筒薄膜壓力MPa122.33校核 合格4.6.5 管箱封頭厚度計(jì)算表4-5 封頭的厚度計(jì)算序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1材料GB150-1998第四章20R2材料許用應(yīng)力MP

51、aGB150-1998表4-1923焊接接頭系數(shù)給定0.854管程設(shè)計(jì)壓力MPa給定2.55筒體計(jì)算厚度mm11.286筒體設(shè)計(jì)厚度mm15.287筒體名義厚度mm168實(shí)取名義厚度mmGB151-1999表8169厚度負(fù)偏差mm過(guò)程裝備設(shè)計(jì)0.810腐蝕余量mm過(guò)程裝備設(shè)計(jì)411筒體有效厚度mm11.712設(shè)計(jì)厚度下筒體的許用應(yīng)力MPa76.0413校核 故合格14封頭尺寸：公稱(chēng)直徑700mm，曲面高度175mm，直邊高度30mm4.6.6 管箱短節(jié)厚壁計(jì)算表4-6 短節(jié)厚壁計(jì)算序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa給定2.52計(jì)算厚度mm6.743設(shè)計(jì)厚度mm10.744名

52、義厚度mm165有效厚度mm8.26選材GB150-1998第三章16MnR4.6.7 管箱液壓試驗(yàn)表4-7 管箱液壓試驗(yàn)序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1試驗(yàn)溫度下許用應(yīng)力MPaGB150-1998表4-11562材料許用應(yīng)力MPaGB150-1998表4-11443水壓試驗(yàn)壓力MPa3.7914水壓試驗(yàn)校核MPa163.715屈服強(qiáng)度MPaGB150-1998表4-13456校核，合理4.6.8 管板的設(shè)計(jì)管板材料為鍛件16Mn表4-8 管板設(shè)計(jì)序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1管板設(shè)計(jì)壓力MPa給定2.82管板強(qiáng)度削弱系數(shù)GB151-19990.43設(shè)計(jì)溫度下管板許用應(yīng)力MP

53、aGB150-1998表4-11164無(wú)量綱壓力PaMPa0.045系數(shù)CGB151-1999圖-230.476管板計(jì)算厚度mm64.867實(shí)取名義厚度mm654.6.9 鉤圈式浮頭表4-9 鉤圈式浮頭序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1bmmGB151-1999表1452mmGB151-1999表1553mmGB151-1999表1513.54mm155浮頭式法蘭和鉤圈的直徑mm6646浮頭式法蘭和鉤圈的外直徑mm7807布管限定圓直徑mm6508外頭蓋直徑Dmm7809浮動(dòng)管板外直徑mm69010球面封頭直徑mmGB151-1999表466004.6.10 管程壓力作用下浮頭蓋的設(shè)計(jì)表

54、4-10 浮頭蓋設(shè)計(jì)序號(hào)工程符號(hào)單位根據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力2.52材料GB150-1998鋼制壓力容器Q235-C3材料許用應(yīng)力GB150-1998鋼制壓力容器924焊接接頭系數(shù)過(guò)程裝備設(shè)計(jì)表4-30.855封頭計(jì)算厚度9.36設(shè)計(jì)厚度10.17名義厚度138腐蝕裕度過(guò)程裝備設(shè)計(jì)0.89厚度負(fù)偏差過(guò)程裝備設(shè)計(jì)210實(shí)取名義厚度GB151-1999管殼式換熱器10.211有效厚度10.24.6.11 浮頭側(cè)封頭厚度表4-11 浮頭側(cè)封頭厚度序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1材料GB150-1998第四章20R2材料許用應(yīng)力MPaGB150-1998表4-1923筒體計(jì)算厚度mm1

55、1.284筒體設(shè)計(jì)厚度mm15.285筒體名義厚度mm166實(shí)取名義厚度mmGB151-1999表8167厚度負(fù)偏差mm過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)0.88腐蝕余量mm給定49筒體有效厚度mm11.710設(shè)計(jì)厚度下許用應(yīng)力MPa76.03611校核，故合理12封頭尺寸：公稱(chēng)直徑800mm，曲面高度200mm，直邊高度30mm4.6.12 折流板的選擇表4-12 折流板的選擇序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1折流板厚度GB151-1999表34102折流板的直徑GB151-1999表416923折流板直徑的允許偏差GB151-1999表414折流板的材料GB151-1999表4-1Q235-A5折流板缺口

56、高度GB151-1999圖39206折流板弦高1407折流板間距B=0.41Di2818折流板數(shù)量209換熱管支撐跨距GB151-1999表42150010折流板管孔直徑及偏差GB151-1999表36折流板排列該臺(tái)換熱器折流板排列示意圖如下所示：圖4-1 折流板4.6.13 設(shè)備法蘭的選擇4.6.13.1.管箱側(cè)法蘭的選擇按其條件，設(shè)計(jì)壓力,由/T4703-20005選擇長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，相關(guān)參數(shù)如下：?jiǎn)挝槐?-13 管箱側(cè)法蘭參數(shù)7008608157767667635012035螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量21181016261227M2428圖4-2 法蘭凸面圖4-3 法蘭凹面根據(jù)GB/T29463.3

57、-2000管殼式換熱器用墊片5選用墊片：非金屬軟墊片，其尺寸如下表圖4-5圖4-6 墊片4.6.13.2.浮頭側(cè)法蘭的選擇其公稱(chēng)直徑,設(shè)計(jì)壓力，由/T4703-2000選擇長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，相關(guān)參數(shù)如下：?jiǎn)挝?)表4-13 浮頭側(cè)法蘭參數(shù)8009609158768668635812535螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量21181216261227M2432由壓力容器法蘭5選擇相關(guān)墊片：非金屬軟墊片1600-2.50/T4704-2000 ，其相關(guān)尺寸為:。4.6.13.3殼體上與浮頭側(cè)連接的法蘭其公稱(chēng)直徑,設(shè)計(jì)壓力，由4721-92選擇長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，相關(guān)參數(shù)如下：?jiǎn)挝?)表4-14浮頭側(cè)法蘭參數(shù)700960915

58、8768668635215572螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量21181016401227M2432由壓力容器法蘭5選擇相關(guān)墊片：非金屬軟墊片1600-2.50/T4704-2000 ，其相關(guān)尺寸為:a,b接收a為減三線(xiàn)油入口，b為減三線(xiàn)油出口，選擇型號(hào)一樣，設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，由于流體流速為0.17m/s,則: (4-25)取選帶頸平焊法蘭SO300-2.5RF,尺寸如表4-15：表4-15公稱(chēng)直徑DN管子外徑Al法蘭外徑D中心孔螺栓K螺紋孔直徑L螺栓孔數(shù)n螺紋Th坡口寬b法蘭厚度C法蘭徑B1法蘭重量3003254854303016M27113432828.8d,h接收d為初底油入口，h為初底油出口，

59、應(yīng)選擇型號(hào)一樣，設(shè)計(jì)壓力為2.8MPa，由于流體流速為0.557m/s,則，則實(shí)取d=250mm,選擇帶頸平焊法蘭SO250-4.0RF。表4-16帶頸平焊法蘭SO250-4.0RF參數(shù)公稱(chēng)直徑DN管子外徑Al法蘭外徑D中心孔螺栓K螺紋孔直徑L螺栓孔數(shù)n螺紋Th坡口寬b法蘭厚度C法蘭徑B1法蘭重量2502734503853312M30113827630.54.6.14 接收及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)a,b孔補(bǔ)強(qiáng)其公稱(chēng)直徑DN=300mm，設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，接收材料為Q235-C3表4-17 開(kāi)孔補(bǔ)償參數(shù)序號(hào)工程符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1接收徑mmHG20592-973002接收外徑mmHG2059

60、2-973253接收厚度mm12.54開(kāi)孔直徑dmm3025殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度mm6.66殼體開(kāi)孔處的有效厚度mm7.27殼體開(kāi)孔處的名義厚度mm108接收的名義厚度mm69接收的有效厚度mm510設(shè)計(jì)溫度下接收材料許用應(yīng)力MPaGB150-1998表49211設(shè)計(jì)溫度下殼體材料許用應(yīng)力MPaGB150-1998表413412強(qiáng)度削弱系數(shù)fr0.6913圓筒開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積Amm2013.714補(bǔ)強(qiáng)有效面積Bmm60415殼體外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)面積mm42.616接收外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)面積mm017殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積mm57418接收有效厚度減去技術(shù)厚度之外的多余面積mm398.71