換熱器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書乙炔反應(yīng)器出料冷卻器設(shè)計(jì)乙炔反應(yīng)器出料冷卻器設(shè)計(jì)acetylene reactor discharging cooler design學(xué)院（部）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012 年 06 月 05 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)i乙炔反應(yīng)器出料冷卻器設(shè)計(jì)摘要合成乙炔工業(yè)中，對(duì)出料進(jìn)行冷卻是工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因而冷卻器是該工業(yè)中的必備設(shè)備。本設(shè)計(jì)從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)能力的需求，選擇合適的換熱器類型，然后根據(jù)具體生產(chǎn)工況，按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)行基于整體結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)，再對(duì)相關(guān)輔助部件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出一臺(tái)滿足要求的換熱器。浮頭式換熱器

2、是管殼式換熱器系列中的一種，它的特點(diǎn)是兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對(duì)殼體滑移，稱為浮頭。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會(huì)因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于拆卸方便，易清洗。設(shè)計(jì)的前半部分是工藝計(jì)算部分，主要設(shè)根據(jù)設(shè)計(jì)傳熱系數(shù).壓強(qiáng)校核.殼程壓降.管程壓降的計(jì)算。設(shè)計(jì)的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進(jìn)行設(shè)備內(nèi)各零部件（如殼體. 折流板.分程隔板.拉桿.進(jìn)出口管.浮頭箱.浮頭.支座.法蘭.）的設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: :工藝設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)，開孔補(bǔ)強(qiáng)工藝設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)，開孔補(bǔ)強(qiáng)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)iiacetyle

3、ne reactor discharging cooler designabstractsynthesis of ethylene industry, the discharge of cooling is an important link in the process which makes cooler be the necessary equipment in this industry. the design comes from the actual production. we will choose the proper type of heat exchanger accor

4、ding to the production environment and production needs. then complete the process design and related auxiliary parts of machinery design, according to the relevant specifications and design according to the design specification. finally, to complete the task of designing the heat exchanger, floatin

5、g head type heat exchanger is a shell and tube heat exchanger in the series, it is characterized by both ends of the tube plate and shell is fixed only at one end, the other end can be relative to the casing slip, known as the floating head. floating head type heat exchanger tube bundle from the she

6、ll due to expansion of the constraints, thus not due to differential expansion between tube bundles arising from thermal stress, the first is the process design calculation section, established according to the design of the heat transfer coefficient. shell-side pressure drop calculation of pressure

7、 drop of tube. the latter part of the design is the design of the structure and strength, are mainly based on the heat exchanger type has been selected for equipment parts (such as a casing. pipe box fixed tube plate. pass partition. pull rod. the floating head flange.) keywards：process design, mech

8、anical design, opening reinforcement安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)i目錄摘要.iabstract.ii1 緒論 .11.1 換熱器概述.11.2 浮頭式換熱器.22 換熱器設(shè)計(jì).32.1 換熱器計(jì)算方法依據(jù).32.2 換熱器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算.32.2.1 確定設(shè)計(jì)方案.32.2.2 定性溫度和物性參數(shù)計(jì)算 .32.3 初選結(jié)構(gòu) .42.3.1 管排列方式 .42.3.2 管子外徑 .52.3.3 折流板的選擇 .72.3.4 校核總換熱系數(shù) .73、換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算.103.1 換熱流程設(shè)計(jì) .103.1.1 管子和傳熱面積 .103.1.2 殼體 .103.2.前端

9、管箱筒體計(jì)算.113.2.2 前端管箱封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算 .133.2.3 外頭蓋筒體計(jì)算 .143.2.4 外頭蓋封頭計(jì)算 .153.2.5 浮頭設(shè)計(jì)計(jì)算 .163.2.6 殼程外壓作用下浮頭蓋的計(jì)算 .183.2.7 管板的設(shè)計(jì)計(jì)算 .193.2.8 接管及開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 .254 其他結(jié)構(gòu)選擇 .274.1.1 換熱器支座選擇和設(shè)計(jì) .27安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)ii4.1.2 法蘭選擇 .304.1.3 拉桿的選取 .314.1.4 防沖與導(dǎo)流 .324.1.5 安裝與拆卸 .33總結(jié).34主要參考文獻(xiàn).35致謝.40安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11 緒論1.1 換熱器概述換熱器是國民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

10、中應(yīng)用十分廣泛的熱量交換設(shè)備。 隨著現(xiàn) 代新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷開發(fā)和能源問題的日趨嚴(yán)重，世界各國已普遍 把石油化工深度加工和能源綜合利用擺到十分重要的位置。換熱器因而面臨著新 的挑戰(zhàn)。換熱器的性能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、能量利用率以及系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性 起著重要的作用，有時(shí)甚至是決定性的作用。目前在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家熱回收率已 達(dá) 96%。換熱設(shè)備在現(xiàn)代裝置中約占設(shè)備總重的 30%左右，其中管殼式換熱器仍然占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，約 70%。其余 30%為各類高效緊湊式換熱器、新型熱管熱泵和蓄熱器等設(shè)備，其中板式、螺旋板式、板翅式以及各類高效傳熱元件的發(fā)展十分迅速。1 在繼續(xù)提高設(shè)備熱效率的同時(shí)，促進(jìn)換熱

11、設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊性，產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化，并朝大型化的方向發(fā)展。浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種，換熱管束包括換熱管、管板、折流板、支持板、拉桿、定距管等。換熱管可為普通光管，也可為帶翅片的翅片管，翅片管有單金屬整體軋制翅片管、雙金屬軋制翅片管、繞片式翅片管、疊片式翅片管等，材料有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅材、鋁材、鈦材等。殼體一般為圓筒形，也可為方形。管箱有橢圓封頭管箱、球形封頭管箱和平蓋管箱等。分程隔板可將管程及殼程介質(zhì)分成多程，以滿足工藝需要。管殼式換熱器主要有固定管板式，u 型管式和浮頭式換熱器。針對(duì)固定管板式與 u 型管式的缺陷，浮頭式作了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，兩端管板只有一端與外

12、殼固定死，另一端可相對(duì)殼體滑移，稱為浮頭。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會(huì)因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于方便拆卸，清洗方便，對(duì)于管子和殼體間溫差大、殼程介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)垢的情況很能適應(yīng)。其缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、填塞式滑動(dòng)面處在高壓時(shí)易泄露，這使其應(yīng)用受到限制，適用壓力為：1.0mpa6.4mpa。 換熱器（熱交換器）是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式（混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器） 、蓄熱式（蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體（填料）表面，

13、從而進(jìn)行熱量交換的換熱器）和間壁式（隨間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應(yīng)用最廣）三類2。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2在我國換熱器的制造技術(shù)遠(yuǎn)落后于外國，由于制造工藝和科學(xué)水平的限制，早期的換熱器只能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長(zhǎng)期以來在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。 在我國隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適應(yīng)發(fā)展的需要，我國對(duì)某些

14、種類的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：（1） 合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；（2） 結(jié)構(gòu)安全可靠；（3） 便于制造、安裝、操作和維修；（4） 經(jīng)濟(jì)上合理。所謂提高換熱器性能，就是提高其傳熱性能。狹義的強(qiáng)化傳熱系數(shù)指提高流體和傳熱之間的傳熱系數(shù)。其主要方法歸結(jié)為下述兩個(gè)原理：溫度邊界層減勃和調(diào)換傳熱面附近的流體。因此最近十幾年來，強(qiáng)化傳熱技術(shù)受到了工業(yè)界的廣泛重視，得到了十分迅速的發(fā)展，凝結(jié)是工業(yè)中普遍遇到的另一種相變換熱過程，凝結(jié)換熱系數(shù)很高，但經(jīng)過強(qiáng)化措施還可以進(jìn)一步提升換熱效率。1. 管外凝結(jié)換熱的強(qiáng)化（1）冷卻表面的特殊處理（2）冷卻表面的粗

15、糙化（3）采用擴(kuò)展表面2. 管內(nèi)凝結(jié)換熱的強(qiáng)化（1）擴(kuò)展表面法（2）采用流體旋轉(zhuǎn)法（3）改變傳熱面形狀1.2 浮頭式換熱器浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定，一端的管板可在殼體內(nèi)自由浮動(dòng)，殼體和管板對(duì)熱膨脹是自由的，因此當(dāng)兩種介質(zhì)溫差較大時(shí)，管束與殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭端設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu)，使管束能容易地插入或抽出殼體，這樣方便清洗和檢修。由于此類換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且浮動(dòng)端小蓋在操作時(shí)無法得知其泄漏情況，所以在安裝時(shí)應(yīng)特別注意其密封。首先，通過換熱計(jì)算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結(jié)構(gòu)。然后按照設(shè)計(jì)的要求以及一系列國際安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮許多因素，例如

16、傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、流體性質(zhì)以及便于拆卸等等3。2 換熱器設(shè)計(jì)2.1 換熱器計(jì)算方法依據(jù)由于換熱器不僅是一種把熱量從一種流體傳遞到另一種流體的專用設(shè)備，而且還是一種壓力容器，所以在上個(gè)世紀(jì)較長(zhǎng)的時(shí)間里，換熱器各個(gè)部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算都是由壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，特別是asme標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)的，但其主要部件：管板，卻沒提供設(shè)計(jì)和計(jì)算的依據(jù)。我國的管殼式換熱器管板設(shè)計(jì)計(jì)算最早出現(xiàn)于th2-59標(biāo)準(zhǔn)中，1972年頒布的jbll45-71也包含有關(guān)管板設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容。參照tema和日本jisb8249標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)鋼制石油化工壓力容器相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定和鋼制列管式換熱器相關(guān)技術(shù)條件和我國多年來在管殼式換熱器設(shè)計(jì)、制

17、造、安裝、使用和維護(hù)等方面的經(jīng)驗(yàn)，于1989年頒布文獻(xiàn)11的前版本：gbl511989。該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)遵守文獻(xiàn)10和勞動(dòng)部頒布的壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程的有關(guān)規(guī)定42.2 換熱器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算管殼式換熱器的工藝設(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，通過各種因素的綜合考慮及比較來選擇某一種適合的結(jié)構(gòu)形式，并且按工藝特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足工藝上的需要。2.2.1 確定設(shè)計(jì)方案確定設(shè)計(jì)方案兩流體溫度變化情況：熱流體是乙炔，進(jìn)口溫度 116.7 oc，出口溫度40oc；冷流體（循環(huán)水）進(jìn)口溫度 30 oc，出口溫度 38.5oc。2.2.2 定性溫度和物性參

18、數(shù)計(jì)算水的定性溫度：（1）038.530t=34.252c水的密度：2=995.7kg/m3水的比熱：cp2=4.174kj/kg水的導(dǎo)熱系數(shù)：k2=0.686w/m 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4水的粘度：2=801.510-6水的柏朗特?cái)?shù)：pr2=5.42乙炔的定性溫度：（2）0116.740t=78.352c乙炔密度：1=1.261 kg/m3乙炔比熱：cp1=1.222 kj/kg乙炔導(dǎo)熱系數(shù)：k1=1.25 w/m乙炔粘度：1=9.8510-4乙炔柏朗特?cái)?shù)：=0.9631pr2.3 初選結(jié)構(gòu)有效平均溫差計(jì)算由于逆流的傳熱效果比并流好，故在此選用逆流操作逆流平均溫差76.78.530.1237

19、6.7ln()ln8.5ntttctt 大小大小參數(shù) r: 1122116.74076.79.02438.5308.5ttrtt參數(shù) p：221238.5308.50.098116.73086.7ttptt 換熱器按照雙殼程四管程設(shè)計(jì)，查 gb151 圖 f2（b）可得溫差校正系數(shù)： ，則有效平均溫差=0.950.95 30.12328.617mnttc 在此溫度下水的密度為：3kg=995.7m水 水的比熱容：04.174.pckj kg c 查相關(guān)資料取總傳熱系數(shù)0300wm ck 化工原理 16p 表 4-7安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)52.3.1 管排列方式 ：管子在管板上的排列方式，應(yīng)力求均

20、布、緊湊并考慮清掃和整體結(jié)構(gòu)的要求?；镜呐帕蟹绞接形宸N：等邊三角形。其一邊與流向垂直，是最常用的形式。與正方形排列相比傳熱系數(shù)高，可節(jié)省 15%的管板面積。適用于不生污垢或可用化學(xué)清洗污垢以及允許壓降較高的工況；轉(zhuǎn)角三角形。三角形的一邊與流向平行，其特點(diǎn)介于等邊三角行和正方形兩種排列之間，不宜用于臥式冷凝器，因下方管子形成的厚度越來越厚的凝膜會(huì)使傳熱削弱；正方形排列最不緊湊，但便于機(jī)械清掃，常用于殼程介質(zhì)易生污的浮頭式換熱器；對(duì)于多管程換熱器常采用組合排列法，每程均屬正三角形排列，而各層面間呈正方形排列，以便于安排分程隔板5。圖圖 2-12-1，排管方式簡(jiǎn)圖，排管方式簡(jiǎn)圖綜合比較以上幾種布管

21、方式，可采用組合排列形式.采用正方形.2.3.2 管子外徑管子外徑對(duì)一定的傳熱面積而言，傳熱管徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。對(duì)清潔的流體，管徑可取小些，而對(duì)黏度較大或易結(jié)垢的流體，考慮管束的清洗方便或避免管子堵塞，管徑可取大些。由已知設(shè)計(jì)條件知冷卻水走管程，急冷油走殼程，故可取較小的管徑。在此選取的無縫鋼管 d0=0.019m作為換熱管。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)6熱管中心距選擇表熱管中心距選擇表 2-12-110.gb150鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)管子內(nèi)徑： =d0-（22/1000）=0.015m（4）id由已知設(shè)計(jì)條件知換熱面積，則總傳熱量21052.1ma 60300 1052.1 28

22、.6179.0324 10mqk atw列管式換熱器內(nèi)常用流速氣體為 530m/s取管內(nèi)水的流速 u=1m/s則單根管子的傳熱量23mpipq=qt=dt=4.2739 10 w4cc aaa aaa水所需換熱管根數(shù)639.0324 10n=2113.39q4.2739 10q則取換熱管根數(shù)n=2114根則管子的長(zhǎng)度為01052.1=8.342md21143.140.019alna經(jīng)查換熱管長(zhǎng)度的系列標(biāo)準(zhǔn)取換熱管長(zhǎng)8lm管長(zhǎng)：l=8 m換熱管中心距宜不小于 1.25 倍的換熱管外徑，根據(jù)換熱管外徑查管殼式換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè) gb151 表 12 可得換熱管中心距 s=25mm；分程隔板槽兩側(cè)相鄰管

23、中心距。38mmns 則管束中心換熱管數(shù)：1.11.1211454cnn安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7取=54 根cn故殼體內(nèi)徑：12255412 1.5 191379icds nbmm式中管束中心線上最外層管的中心到殼體內(nèi)壁的距離，一般取b ，在此取，mm。011.5bd01.5bd圖圖 2-22-2 折流板簡(jiǎn)圖折流板簡(jiǎn)圖查標(biāo)準(zhǔn)取筒體公稱直徑=1600mmid長(zhǎng)徑比 設(shè)計(jì)合理851.5ild2.3.3 折流板的選擇常用的折流板和支撐板有弓形和圓盤兩種。弓形折流板又可以分為單弓形、雙弓形、三弓形。這里選用單弓形。折流板的作用是可以提高殼程流體的流速，增加湍動(dòng)程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，

24、增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)垢。常用的折流板形式有弓形和圓盤-圓環(huán)形兩種，在這里選用弓形折流板。即弓形折流板弓高：0.250.25 1600400ihdmm折流板的最小間距宜不小于殼體內(nèi)直徑的，且不小于 50mm；最大間距1 5應(yīng)不大于殼體內(nèi)直徑。在這里取折流板間距：111.60.53333ibdm折流板數(shù)量：81114.0090.533blnb 取=14bn2.3.4 校核總換熱系數(shù)（1）管程對(duì)流傳熱系數(shù)0.80.40.023repriiid式中管子的內(nèi)徑，m；id管程雷諾數(shù)41-40.015 1 1000re2.1 107.274 10id u 水水安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)8管程普朗特準(zhǔn)

25、數(shù)3-4114.174 107.274 10pr4.850.6265cp水水故管程對(duì)流傳0.80.440.80.40.62650.023repr=0.023(2.1 10 )4.855183.60.015iiid0w/(m. c)（2）殼程對(duì)流傳熱系數(shù)殼程流通截面積201910.533 1.610.204725idshdmt式中 h折流擋板間距，m； t管中心距，mm。乙炔流量6232219.0324 1028.2134.174 1076.7mpqkgqsctt乙炔流速22228.21310.931.261 0.2047msmusq管子正三角形排列時(shí)當(dāng)量直徑20023424edtdd式中 t相

26、鄰兩管中心距，m； 管外徑，m。0d所以22200231.7323.14440.0250.0193.14 0.0190.01732424edtdmd32230.0173 10.93 1.261re0.298 100.8 10ed u22查化工原理圖 4-53 得0.141 3222pr17wunuu332221.222 100.8 10pr1.8340.533pc安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9乙炔被冷卻，取=0.950.142wuu則總傳熱系數(shù) 總傳熱熱阻： 2222121111=b1+ddmkdddrrddd計(jì)式中00.0190.0150.01722imdddmm計(jì)算得0=342.34w/(m. c

27、)k計(jì)傳熱面積 629.032 10921.9t342.3428.617mqamk計(jì)計(jì) 1052.11.141921.9aa計(jì)即傳熱面積有 14.1%的裕量0.141103223220.53317pr1714.40.951200w/(m. c)0.0173weuud安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)103、換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 換熱流程設(shè)計(jì)采用 2 殼程 4 管程的 2-4 型換熱器。由于換熱器尺寸較大，可以用一臺(tái)，未考慮采用多臺(tái)組合使用。管程分程隔板采用十字型結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是布管緊密。殼體分程采用縱向隔板。圖圖 3-13-1 換熱器隔板簡(jiǎn)圖換熱器隔板簡(jiǎn)圖3.1.1 管子和傳熱面積換熱管除要求具有足

28、夠的強(qiáng)度外，當(dāng)采用脹管法固定時(shí)，還要求管子有良好的塑性，避免因脹接而產(chǎn)生裂縫。焊接固定時(shí)，要求管子可焊性好，一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，以保證管子質(zhì)量，一般對(duì)于無腐蝕性或腐蝕性不大的流體可采用10 號(hào)鋼和 20 號(hào)鋼管，在強(qiáng)腐蝕性流體的情況下，可采用不銹鋼（189） 、鋼、鋁等無縫管石墨管、聚四氟乙炔管等。由于水、油腐蝕rc1init性不大，故可采用碳鋼，現(xiàn)選擇 20 號(hào)鋼的無縫鋼管。根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用的無縫鋼管192管子總數(shù)為 2114 根。其傳熱面積為：200.019 821141008.96tfd lnm 3.1.2 殼體殼體材料除要滿足一定的強(qiáng)度外，由于制造過程中經(jīng)過卷板、沖壓和焊接，故要求材料有

29、一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量較低的 q345r、等，nr16現(xiàn)選用鋼。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11殼體內(nèi)徑 ds=1600mm 殼體壁厚：（50）cppdts 2為殼體工作溫度下的許用應(yīng)力，已知?dú)こ淘O(shè)計(jì)溫度為 415，根據(jù)碳鋼t板許用應(yīng)力，表查得=99.4t為焊縫系數(shù)，取=1，p1為工作壓力，p1=3.46mpa11.25ppc=3mm則1.25 3.46 1600340.06299.4 1 1.25 3.46mm 液壓試驗(yàn)對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。水壓試驗(yàn)壓力 7.76ttppmpa式中耐壓試

30、驗(yàn)壓力，；tp mpa壓力容器的設(shè)計(jì)壓力， ；pmpa耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)；對(duì)于鋼和有色金屬，液壓試驗(yàn)時(shí)。1.25的應(yīng)力水平 t 0.90 s =274.54mpa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力t = =148.32mpapdtiee.().2由于t t所以滿足條件3.2.前端管箱筒體計(jì)算.由給定條件知、管程的設(shè)計(jì)壓力；焊接接頭系數(shù)； 13.46pmpa0.85壓力試驗(yàn)允許通過安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)12設(shè)計(jì)溫度；腐蝕裕量。在此筒體的材料選擇 q345r 設(shè)計(jì)溫065tc23.0cmm度需用應(yīng)力 =163patm 鋼板負(fù)偏差1=0.3mmc腐蝕余量2=3.00mmc筒體簡(jiǎn)圖如下：圖圖 3-23-2 通體簡(jiǎn)圖通體

31、簡(jiǎn)圖計(jì)算厚度 3.46 160020.232 163 0.853.462citcp dmmp可知筒體內(nèi)徑查化工壓力容器設(shè)計(jì)方法、問題和要點(diǎn)1600idmm時(shí)浮頭式換熱器筒體的名義厚度26.0nmm所以有效厚度12100.336.7enccmm液壓實(shí)驗(yàn) 2對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。實(shí)驗(yàn)壓力值 3251.251.25=4.33163ttppmpa壓力試驗(yàn)下允許通過的應(yīng)力水平 t s=0.9=293tmpa實(shí)驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力t7.76160022.7181.92222.70.85tietepdmpa

32、安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13校核 tt所以、合格。壓力和應(yīng)力計(jì)算 3筒體的最大允許工作壓力wp 2222.7 163 0.853.88m1600+22.7tewieppad筒體設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力t3.46160022.7123.72222.7cietepdmpa 163 0.85138.6tmpampa校核、 tt所以滿足要求3.2.2 前端管箱封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算前端封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭原因如下：根據(jù)工藝條件的要求、和制作的難易程度和材料的消耗情況采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最合理。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭如圖圖圖 3-33-3 橢圓封頭簡(jiǎn)圖橢圓封頭簡(jiǎn)圖橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連

33、接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14一。在此選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭見127p 封頭設(shè)計(jì)過程設(shè)備設(shè)計(jì)已知條件：計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度 65 度、內(nèi)徑 1600 毫米、板材 q345r.c=3.46papm設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 163mpa焊接接頭系數(shù) 0.85標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的形狀系數(shù)公式：k2ii1k = 2 = 1.062dh求封頭的曲面高度hi11600h=400mm44iid則封頭的計(jì)算厚度 1 3.46 160020.

34、32 163 0.850.5 3.4620.5citckp dmmp封頭的有效厚度en12=23.6mmncc允許最大工作壓力 2223.6 163 0.853.9630.51 16000.523.3tewiepmpakd比較可知:合格3.2.3 外頭蓋筒體計(jì)算已知條件：計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度 t=65 度、內(nèi)徑 d=1600 毫米、板材 q345r.c=3.46papm設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 99.4mpa焊接接頭系數(shù) 1.0鋼板負(fù)偏差=0.3mm 1c安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)15腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不小于 3mm 取腐蝕余量=3.0mm2c計(jì)算厚度封頭的有效厚度en12=43.8mmncc液壓實(shí)驗(yàn) 2對(duì)于

35、內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。實(shí)驗(yàn)壓力值 1571.251.25=7.799ttppmpa壓力試驗(yàn)下允許通過的應(yīng)力水平 t s=0.9=274.5tmpa實(shí)驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力t7.76160043.81632243.8 1tietepdmpa 校核 tt所以、合格。壓力和應(yīng)力計(jì)算 3筒體的最大允許工作壓力wp 2243.8 99 14.75m1600+43.8tewieppad筒體設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力t4.5160043.894.52243.8cietepdmpa 99 199tmpampa校核、 tt所

36、以滿足要求安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)163.2.4 外頭蓋封頭計(jì)算橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。6由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。在此選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。曲面高度1h4iid式中，封頭內(nèi)徑，即封頭直邊段內(nèi)徑，mm。id 所以11h170042544iidmmmm對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，形狀系數(shù)1k 封頭的材料仍選 q345r。封頭的焊接形式采用雙面全焊透，100%無損檢測(cè)，即焊接接頭系數(shù)。1.00

37、假設(shè)材料的許用應(yīng)力，則封頭的計(jì)算厚度為： 99tmpa 4.5 170039.08299 10.54.520.5citcp dmmp 所以封頭的有效厚度e12=42.38mmcc考慮到封頭與管箱筒體焊接的整體強(qiáng)度，故將封頭的名義厚度也圓整為。51nmm當(dāng)時(shí)，沒有發(fā)生變化，故合適。51nmm t51nmm滿足最小厚度要求壓力試驗(yàn):最大允許工作壓力 2242.38 99 14.650.51 17000.542.38tewiepmpakd因?yàn)橛?jì)算壓力小于最大允許工作壓力所以合格安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)173.2.5 浮頭設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù) gb151-1999管殼式換熱器7選用鉤圈式浮頭，浮頭端蓋選用球冠形封

38、頭，根據(jù)換熱器筒體內(nèi)徑查 gb151-1999管殼式換熱1600idmm器表 46 可得封頭球面內(nèi)半徑.1300irmm浮頭簡(jiǎn)圖圖圖 3-43-4 浮頭簡(jiǎn)圖浮頭簡(jiǎn)圖布管限定圓參數(shù)表布管限定圓參數(shù)表 3-13-1換熱器形式固定管板式/u 形式浮頭形式布管限定圓直徑32bid 122idbbb10.gb150鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)布管限定圓參數(shù)總表布管限定圓參數(shù)總表 3-23-210.gb150鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇所用參數(shù)并繪制表格布管限定圓參數(shù)表布管限定圓參數(shù)表 3-33-3安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)18序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1bmm85布管限定圓直徑ld1531mm21bmm56墊片壓緊

39、力作用中心圓直徑cdmm3nbmm207封頭球面內(nèi)半徑ir1300mm42bmm21.58螺栓中心圓直徑bdmm10.gb150鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)布管限定圓直徑ldld12=2=1600-2 5+21.5+8 =1531mmidbbb浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑fid12160028201544fiinddbbmm浮頭法蘭和鉤圈的外直徑801600801680foiddmm外頭蓋內(nèi)直徑d10016001001700iddmm浮動(dòng)管板外徑0d0121600251590iddbmm3.2.6 殼程外壓作用下浮頭蓋的計(jì)算用圖算法設(shè)計(jì)球冠形封頭:計(jì)算壓力，封頭的材料仍選擇 q345r。3.46cpmpa封

40、頭材料的許用應(yīng)力 99tmpa焊接接頭系數(shù)1.0取腐蝕裕量，厚度負(fù)偏差。23.0cmm10.3cmm安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19假設(shè)浮頭蓋的名義厚度，則有效厚度51nsmm則 12510.3347.7esnsccmm130027.2547.7iesr計(jì)算系數(shù)0.1250.1250.004527.25iesar由，設(shè)計(jì)溫度用溫度內(nèi)插法查圖過程設(shè)備設(shè)計(jì)圖0.0045a 0415tc4-8 可得系數(shù)110bmpa則許用外壓力 1104.0327.25iesbpmpar且兩者相差不多，所以名義厚度合適。 cpp51nsmm設(shè)計(jì)厚度下封頭的計(jì)算應(yīng)力 3.4616005128.0994451tcieepdmp

41、ampa 滿足強(qiáng)度要求。3.2.7 管板的設(shè)計(jì)計(jì)算管板是管殼式換熱器的主要部件。管板的設(shè)計(jì)是否合理對(duì)確保換熱器的安全運(yùn)行、節(jié)約金屬材料，降低制造成本是至關(guān)重要的。由于管板受力情況復(fù)雜，影響管板強(qiáng)度因素很多，有管內(nèi)、外壓力，溫度產(chǎn)生的力，法蘭力矩和換熱管的支撐力等影響，因此正確地進(jìn)行管板分析是比較復(fù)雜的。在不同的假定下，可得到各種不同計(jì)算方法各計(jì)算結(jié)果，在此采用 gb151 標(biāo)準(zhǔn)中管板計(jì)算方法來設(shè)計(jì)計(jì)算管板。（1）結(jié)構(gòu)如圖所示，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)20圖圖 3-53-5 管板簡(jiǎn)圖管板簡(jiǎn)圖圖圖 4-64-6 布管簡(jiǎn)圖布管簡(jiǎn)圖本設(shè)計(jì)選擇不帶法蘭的管板，管板通過墊片與殼體法蘭和管箱法蘭連接。結(jié)構(gòu)如 g

42、b151-1999 圖 18 a 型管板所示。在布管區(qū)內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面da 積，。對(duì)于正方形排列mmdanns ss式中：換熱管中心距, ；s 2mm安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)21 隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距，；ns mm 沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)。n 取59n 則2da5925382519175nn s ssmm換熱管正方形排列的浮頭式換熱器，管板布管區(qū)的面積為:222211425191751340425tdansamm換熱管根數(shù)，根。n管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積為：22213.14 1913404252114741349.1144tdaanmm一根換熱管管壁金屬橫

43、截面積為：23.14 2192106.76ttadmm 式中換熱管壁厚，mm。t管板布管區(qū)當(dāng)量直徑td44733.14ttadmm換熱管的有效長(zhǎng)度為：l222tnlll式中換熱管長(zhǎng)，mm。tl 管板的名義厚度，mm；n換熱管與管板脹接長(zhǎng)度或焊腳高度，mm。2l 根據(jù)換熱管外徑查管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè) gb151知管板最019dmm小厚度，在這里取。min00.750.75 1914.52dmm200nmm在這里換熱管和管板的連接方式選擇焊接，參考管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)22gb151表 33 取。23.5lmm換熱管最小伸出長(zhǎng)度表換熱管最小伸出長(zhǎng)度表

44、 3-43-4資料來源：11.gb151管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)則222800025223.57889tnlllmm管束模數(shù)為：ttte nakl d式中管束模數(shù)，；tk mpa 設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料的彈性模量；te 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑，mm。td 換熱管的材料選擇 10 號(hào)鋼（熱軋?zhí)幚恚?，由于換熱管既受管程溫度作用，受殼程溫度作用，取兩者中較大的作為換熱管的設(shè)計(jì)溫度。查 gb150-1998 表f5 得180600tempa則1806002114 106.763953.877889 1306.73tttenakmpal d管束無量綱剛度tpktek式中管板剛度削弱系數(shù)，一般可?。ㄒ话憧扇。?

45、；0.4設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管板材料的彈性模量，。pe mpa同理查 gb150-1998 表 f5 可得166400pempa則3953.870.05940.4 166400tpktek安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)23無量綱壓力 p1.5datrp 式中管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，可??；0.4管板設(shè)計(jì)壓力，；dp mpa設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管板材料的許用應(yīng)力，。 trmpa管程設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度3.46tpmpa065ttc殼程設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度4.5spmpa0415stc管板材料選擇 16mn 鋼。管板既受管程溫度的作用也受殼程溫度的作用，取兩者中的較大者作為管板的設(shè)計(jì)溫度。 過程設(shè)備設(shè)計(jì)表 d-5 得 99trmpa參

46、考 gb151-1999管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)取管程和殼程設(shè)計(jì)壓力較大者作為管板的設(shè)計(jì)壓力，即。4.5dsppmpa則 4.5p0.07581.50.4991.51.5dsattrrpp 系數(shù)1306.730.7691700ttgdd1 31 31 21 20.05941.4170.0758ptak111.300.769t根據(jù) ，1 31 31 21 20.05941.4170.0758ptak111.300.769t系數(shù) 12114 106.760.3044741349.11naa系數(shù)2trtsec安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)24式中設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料的屈服點(diǎn)，；tsmpa設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料的彈

47、性模量，。te mpa已查得，查 gb150-1998 表得180600tempa99tsmpa則22 1806003.14189.6699trtsec換熱管的回轉(zhuǎn)半徑i22220.2520.2519192 26.05tiddmm 根據(jù) gb151-1999 圖 32，圖圖 4-74-7 換熱管失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度簡(jiǎn)圖換熱管失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度簡(jiǎn)圖換熱管失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度，320crlmm32052.89189.666.05crrlci故換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力為： 9752.661141.762222 189.66tscrcrrlimpac由上述計(jì)算過程知，max,4.5dstsppppmpa 。0.0758ap 管

48、板的計(jì)算厚度p0.49 1306.730.0758176.30atcdmm管程的腐蝕裕量等于殼程的腐蝕裕量即；tcsc3tsccmm安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)25查 gb151-1999管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)知隔板槽的深度宜不小于 4mm。所以在此取管板的管程側(cè)隔板槽深，殼程側(cè)結(jié)構(gòu)槽深。26hmm16hmm則12max,max,176.3066188.30200dstnh ch cmmmm所以管板名義厚度取合格200nmm（2）換熱管軸向應(yīng)力計(jì)算及校核對(duì)于浮頭式換熱器，換熱管軸向應(yīng)力為:11ttcstweapppga式中1cstppp只有殼程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力時(shí)，。sp0tp cspp則1112

49、918504.54.502.243.540.2833166593.83ttcstweapppgmpaa 43.54tcrmpa所以管板軸向應(yīng)力校核合格換熱管與管板連接拉脫力 17.24taqmpaqdl所以管板滿足強(qiáng)度要求3.2.8 接管及開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算由于各種工藝和結(jié)構(gòu)上的要求，不可避免地要在容器上開孔并安裝接管。開孔以后，除削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，給容器的安全操作帶來隱患，因此壓力容器設(shè)計(jì)必須充分考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)問題。接管宜與殼體內(nèi)表面平齊；對(duì)于不能利用接管（或接口）進(jìn)行放氣和排液的換熱器，就在管程和殼程的最高點(diǎn)設(shè)置放氣口，最低點(diǎn)設(shè)置

50、排液口，其最小安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)26公稱直徑為 20mm；立式換熱器可設(shè)置溢流口。接管直徑計(jì)算當(dāng)圓筒內(nèi)徑時(shí)，開孔最大直徑，且。1500idmm13idd1000mmd 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)變換氣流速為 u=10.93m/s,則接管內(nèi)徑為 444273371.893.14 10.93 3600oqdumm查 gb/t17395-2008 取管子541 70mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u=1.0 m/s,則接管內(nèi)徑為 428iqdumm查 gb/t17395-2008 取管子 71 25mm外殼接管開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算(1)設(shè)計(jì)條件計(jì)算壓力：4.5mpacp 計(jì)算溫度：415接管

51、實(shí)際外伸長(zhǎng)度：200mm接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度：0mm接管焊接接頭系數(shù)：1接管腐蝕裕量：3mm接管厚度負(fù)偏差：10mmc 接管材料許用應(yīng)力： 99mpat（2）開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算殼體計(jì)算厚度，；mm39mm接管計(jì)算厚度，；tmm 4.5 3718.628mm299 14.52cittcpdp 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)rf接管與母材材料相同、所以接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)為 0安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)27開孔直徑，；dmm1222()371.892 82(30)361.89mmintddcc 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度，；bmm22361.89723.78mmbd接管有效外伸長(zhǎng)度，；1hmm1361.89 853.8mmnthd接管

52、有效內(nèi)伸長(zhǎng)度，；2hmm02h開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積，；a2mm221361.89392395.21014271mmetradf殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，；1a2mm 1221723.78361.89513925.25139102156mmeeterabdf接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，；2a2mm221222211326mmettretrahfhcf補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積，；3a2mm23128 864mm2a 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)截面積，；ea2mm212364215611271=13491mmeaaaa因?yàn)?，所以不需另加補(bǔ)強(qiáng)。eaa結(jié)論：補(bǔ)強(qiáng)滿足要求，不需另加補(bǔ)強(qiáng)

53、。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)284 其他結(jié)構(gòu)選擇4.1.1 換熱器支座選擇和設(shè)計(jì)鞍式支座如圖 2-9 所示。鞍式支座在換熱器上的布置，因，取3000mml 。(0.5 0.7)bll圖圖 4-14-1 鞍式支座圖鞍式支座圖在本換熱器設(shè)計(jì)過程中，令且令7000mmbl 1000mmccll查 jb/t4712.1-2007 標(biāo)準(zhǔn)，在、120o包角重型帶墊dn1500mm 2000mm板或不帶墊板鞍式支座結(jié)構(gòu)：鞍式支座結(jié)構(gòu)表鞍式支座結(jié)構(gòu)表 4-14-112.jb/t4712.1-2007 標(biāo)準(zhǔn)臥式設(shè)備一般采用兩個(gè)鞍座。這是因?yàn)榛A(chǔ)水平高度有可能不一致，如果使用多個(gè)支座，將會(huì)造成支座反力分布不均勻，從而引

54、起設(shè)備的局部應(yīng)力增大，因此采用兩個(gè)支座。采用雙支座時(shí)，一個(gè)鞍座為固定支座，地腳螺栓為圓孔；另一個(gè)鞍座為活動(dòng)支座，地腳螺栓為長(zhǎng)圓孔，配合兩個(gè)螺母，第一個(gè)螺母擰緊后，倒退一圈，然后再用第二個(gè)螺母鎖緊。這樣，可以使設(shè)備在溫度變化是自由伸縮。如圖示：安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)294型型圖圖 4-24-2 鞍式支座鞍式支座jb/t4712.1-2007,鞍座 bi 600-s 材料 q345r置于對(duì)稱分布的鞍座上臥式容器所受的外力包括載荷和支座反力。容器受重力作用時(shí)，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡(jiǎn)支梁支座的安放位置也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般支座與殼體端面的距離a0.2l，l為殼體的長(zhǎng)度

55、。置于對(duì)稱分布的鞍座上臥式容器所受的外力包括載荷和支座反力。容器受重力作用時(shí)，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡(jiǎn)支梁。在此次設(shè)計(jì)中我們對(duì)注滿水時(shí)的靜重情況進(jìn)行校核計(jì)算。14鞍式支座結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表鞍式支座結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表 4-24-210.gb150鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)30根據(jù) gb150 鋼制壓力容器鞍座設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、公稱直徑為 1600mm 的容器、其鞍座的尺寸結(jié)構(gòu)見表最后一條。將鞍座的尺寸結(jié)構(gòu)用表列出。鞍座的尺寸結(jié)構(gòu)表鞍座的尺寸結(jié)構(gòu)表 4-34-3底 板腹板筋 板墊 板螺栓間距鞍座質(zhì)量kg公稱直徑dn允許載荷qkn鞍座高度h1l1b123l3b3弧長(zhǎng)4b4e

56、2l帶墊板增加100mm高度增加的質(zhì)量,kg16007962501120200161225723012187032010409601461810.gb150鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4.1.2 法蘭選擇壓力容器法蘭是壓力容器的常用部件，是連接壓力容器部件的基本元件。法蘭應(yīng)該是個(gè)組件，包括法蘭墊片和連接螺栓或螺柱以及螺母。其作用是使不同的受壓元件組合在一起，同時(shí)保證連接部位不產(chǎn)生泄露。8我國的壓力容器法蘭自成體系、目前最新的標(biāo)準(zhǔn)為 jb/t4700-4707-2000壓力容器法蘭分類表壓力容器法蘭分類表 4-44-413.jb/t4700-4707-2000安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)31本次設(shè)計(jì)的換熱器公稱

57、直徑為 1600mm，設(shè)計(jì)壓力為 4.5mpa,參考設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)選擇對(duì)焊法蘭。 法蘭分類壓力容器的法蘭分類種類很多。按法蘭的材料可分為：鋼制法蘭、有色金屬法蘭。其他還有按制造工藝分類和按結(jié)構(gòu)形式分類。13.jb/t4700-4707-2000一、殼體法蘭我國壓力容器行業(yè)，壓力容器法蘭分類主要按結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行劃分。本設(shè)計(jì)采用對(duì)焊法蘭。殼體接管采用平頸對(duì)焊法蘭，由于管箱、殼體、浮頭箱直徑都不一樣，因此在選用法蘭時(shí)，不能只按標(biāo)準(zhǔn)選取。如圖 6 為殼體與浮頭箱的對(duì)接法蘭，dn=1600mm 的是按標(biāo)準(zhǔn)選取的。二、接管法蘭管箱接管采用平頸對(duì)焊法蘭，如圖示：圖圖 4-34-3 接管法蘭接管法蘭設(shè)計(jì)尺寸按化工

58、機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)324.1.3 拉桿的選取常用的拉桿結(jié)構(gòu)有兩種，拉桿定距管結(jié)構(gòu)和拉桿折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。這里選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于或者等于 19mm 的管束。如圖所示：圖圖 4-44-4 拉桿定距管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖拉桿定距管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖拉桿的直徑和數(shù)量拉桿的直徑和數(shù)量可以按表 43 和表 44 選用拉桿的直徑和數(shù)量表拉桿的直徑和數(shù)量表 4-54-511.gb151管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)因?yàn)閾Q熱管的外徑為d =19mm由表得拉桿直徑選擇為 進(jìn)一步選擇拉桿的數(shù)目nd =12mmln =14安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)33在保證大于或者等于表 44 所給定的拉桿中截面積的前提下，拉桿的直徑

59、和數(shù)量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于，數(shù)量不得小于 4 根。10mm拉桿的長(zhǎng)度按需要確定。在此設(shè)計(jì)中拉桿的長(zhǎng)度為l=8ml拉桿的布置拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。對(duì)于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或者靠近折流板的缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于 3 個(gè)支撐點(diǎn)。圖圖 4-54-5 拉桿簡(jiǎn)圖拉桿簡(jiǎn)圖4.1.4 防沖與導(dǎo)流管程設(shè)置防沖板的條件當(dāng)管程采用軸向入口接管或換熱管內(nèi)流體流速超過時(shí)，應(yīng)設(shè)置防沖板，3m/s以減少流體不均勻分布和對(duì)換熱管端的沖蝕。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)管內(nèi)水流速為，u=1m/s所以不需要設(shè)計(jì)防沖擋板。4.1.5 安裝與拆卸設(shè)計(jì)中要考慮到安裝問題，各零部件的結(jié)構(gòu)不能影響整個(gè)裝配體的安裝，對(duì)于浮頭式換熱器，設(shè)計(jì)