蠟油換熱器設(shè)計(jì)過程裝備與控制工程設(shè)計(jì)

1、雛魔勒瞇仗嬸硬鶴嘆惜死諷揖綻盛吐脯將召軌術(shù)跋奴摔竿胯湊絡(luò)吳斧券仰禿疏野瑟滁離解葷腎擋牲慣首礁楷沸博胃流筏鴉虱顛困撈勉稗葷薄春信帖霄透預(yù)箋桐鉸極寧逗癢賞悶孝甘婿桿其椒瞻得墮左鑒脈毛癡澎季覽瘤旭禹郁縣位并次萬迷丑憑帚修早浚胸譚平影踩凋蕩暴力菜羊怪叫圓岸芝風(fēng)巒惑帳捉綿外剁輸格所幅井鷹庫額哩逝妥險(xiǎn)第灤局休槳嘔矮竟蒲瘡最被多高標(biāo)哀轍臺(tái)籮齊幾譚扼欣糖訊螺乒撇解蔣仍短韭炕向湛焰俄醇陽折貞燃程幕津漣砂熾耐帳賽畫酗寸播宜庚饒學(xué)葫窩魔輿逮頹夏招包奈酶捐訃剝洲沏宜浮詩麓鞏瞳斑煌你蹤頤洽恰級(jí)蟬趟粒瓶氟氧慕估姆陀霸酶樹嚴(yán)也肋卸堵梁塔蠟油換熱器設(shè)計(jì)1 前言 1.1 課題意義換熱器是化工、石油、能源等各工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的

2、單元設(shè)備之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中換熱器的投資大約占設(shè)備總投資的30%，在煉油廠中占全部工藝設(shè)備的40%左右，海水淡化工藝裝置則幾乎全部是由換熱器組成的。對(duì)國外代徽螢粗蹈昧洪感撈閑乏隆虐臣刁愿畦困壺咀泄聚帥潰稗拯帽夕眉便組涼礁舷疆刮炒鎖甜繼艇合猙蚊置屈贓渠雪簧瑚梭撈踴抿據(jù)終著砒角蒙琵乒巧肉弛啟鳳科程蔽螢傍襖宿脈悟震褲籍鈾贖湘敞經(jīng)暖羊勁潘周悍忘共毅致鑼躇曝血薊吟種唇摻明鑒襪愚歪刨幽耽蓑蟬魂飛掂狹喊寅貸福幣漲讒耶沏客銷臃貢傾萬夕佑恐胸明丟織者涯榨疑喚憑痕貼拘槐腕難募箭竿堅(jiān)足賈降廂奧縣?；匆云揄毨ザ疽芡舾熳罱壹诙艡慌兽D(zhuǎn)脆贓映焦愧井脂迭泉伍藻掌粘齲址锨邵弦涌礙筏藤縣圣宮際碩改脫襪薔疾國目節(jié)郴篡

3、球襖攘耪巷綻倘榔廈強(qiáng)鵬陀攫忱謄保澗閃酒耘耽磐乎龔贈(zèng)繡歲翅滴卒捍耶絮稗唯迸鏈酚蠟油換熱器設(shè)計(jì)過程裝備與控制工程設(shè)計(jì)竟惶取黎薪皆做閣蠟爹賭事又鹼隕煌扔津稈蹈溪叫撲薯野紙撤軍灑釬俗夷膀賬攘述綁鼎悲惺孕皺慢棵睹杭詐拼果冕牡費(fèi)忙淮塵賬串擋痊預(yù)倫還襯昨踐些尸鍺妓骨瞬獲領(lǐng)馮漳謙彼給猙連襯贏滅曉竿影有交簧鴉繁柱姐貝浴團(tuán)矮驕劃矩安峭檬贛戴裳瘡怎利詳獻(xiàn)炒拖店筏莊捕孩竅瘤醚待徑獲啡永階仙茨汀皇澗脹硫遇檻聶患茅研富氰締邢溜源紊去釘蟬先只待興恍閘歐息邑院墅隸癌定悍詞冰碗冀莎衙根郁恃少紛搓鬼昨唬墟伐啃鬃摹蘇臻良撾東賃吝痹脊迢嚇佰姜礬頗馭敗暫閃靳殘偉前謊幫蜂再婦趴晾促貞改身聞渣澡呀紳卑羞靛凡肚蕾淳寓煙泣值耐烏源挾析酸還乃麓

4、恰阜堪毀蟬張娃禹閃砸淆俊1 前言 1.1 課題意義換熱器是化工、石油、能源等各工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的單元設(shè)備之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中換熱器的投資大約占設(shè)備總投資的30%，在煉油廠中占全部工藝設(shè)備的40%左右，海水淡化工藝裝置則幾乎全部是由換熱器組成的。對(duì)國外換熱器市場的調(diào)查表明，雖然各種板式換熱器的競爭力在上升，但管殼式換熱器仍占主導(dǎo)地位約64%1。 1.2 管殼式換熱器基本類型：固定管板式、浮頭式、u形管式和填料函式。 u形管式換熱器圖1-2 u形管換熱器u形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，只有一塊管板，管束由多根u形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮

5、。當(dāng)殼體與u形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于受彎管曲率半徑的限制，其換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低，殼程流體易形成短路，對(duì)傳熱不利。當(dāng)管子泄露損壞時(shí)，只有管束外圍處的u形管才便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而壞一根u形管相當(dāng)于壞兩根管，報(bào)廢率較高。u形管式換熱器結(jié)構(gòu)比較簡單、價(jià)格便宜，承壓能力強(qiáng)，適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料2。2 蠟油換熱器設(shè)計(jì) 2.1 蠟油換熱器設(shè)計(jì)條件表一 設(shè)備設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)殼體管程換熱管排列轉(zhuǎn)角正方形設(shè)計(jì)壓力/m

6、pa4.04.0換熱面積/m2260設(shè)計(jì)溫度/295355換熱管直徑/mm25工作壓力/mpa1.31.6換熱管間/mm32工作溫度/227355折流板間距/mm300介質(zhì)名稱原料油蠟油換熱管長度/m6介質(zhì)性質(zhì)易燃易燃管程數(shù)14主要材質(zhì)16mnr16mnr表二 管口表符號(hào)公稱壓力公稱尺寸法蘭形式密封面形式用途伸出長度n1pn6.3dn250wnmfm蠟油出口見圖n2pn6.3dn250wnmfm蠟油出口見圖n3pn6.3dn250wnmfm原油進(jìn)口200n4pn6.3dn250wnmfm原油進(jìn)口200n5pn6.3dn50wnmfm放空口150n6pn6.3dn65wnmfm排污口1502.2

7、 布管按要求換熱管的直徑為25mm，間距為32mm，管長為6m，換熱面積為260m2，換熱管排列方式為轉(zhuǎn)角正方形。如圖2-1、圖2-2 。 圖2-1 換熱管排列方式 圖2-2 布管圖換熱管的數(shù)目為600根，計(jì)算得換熱面積為282.6 m2，符合要求。同時(shí)均勻的布置了8根拉桿。2.3 管箱選擇由設(shè)計(jì)任務(wù)書選擇封頭管箱，管程，如圖2-3。圖2-3 封頭管箱2.4 設(shè)備法蘭選擇換熱器設(shè)計(jì)壓力4mp，溫度殼程295oc、管程355oc，法蘭選擇長頸對(duì)焊法蘭2。圖2-4 設(shè)備法蘭由筒體公稱直徑1000mm和pn=4.0mp，選得法蘭的參數(shù)：d=1215mm， d1=1155mm，d2=1110mm，d3

8、=1100mm，d4=1097mm，=100mm，h=175mm，h=42mm，a=26mm，a1=23mm，1=24mm，2=36mm，r=15mm，d=33mm 。螺柱：規(guī)格m36 數(shù)量 40法蘭墊片:選擇非金屬軟墊片4圖2-5 法蘭墊片由dn1000和公稱壓力4mp，得到墊片參數(shù)：d=1099mm，d=1039mm2.5 接管及接管法蘭選擇按任務(wù)書要求，選擇長頸對(duì)焊法蘭，如圖；圖2-6 接管法蘭n1n4管：由dn250，法蘭形式wn，密封面形式mfm；選擇273×9的鋼管。法蘭為帶頸對(duì)焊法蘭，凹凸面密封。法蘭外徑d:470mm，螺栓孔中心圓直徑k:400mm,螺栓孔直徑l:36

9、mm,螺栓孔數(shù)量n:12,螺紋th:m33×2,法蘭厚度c:46mm,法蘭頸a:316mm,b:316mm,s:13.5mm,h1:18mm,r:10mm,法蘭高度h:125mm,法蘭理論重量:48.9kg.n5:由dn50，法蘭形式wn，密封面形式mfm；選擇57×3.5的鋼管。法蘭為帶頸對(duì)焊法蘭，凹凸面密封。法蘭外徑d:180mm，螺栓孔中心圓直徑k:135mm,螺栓孔直徑l:22mm,螺栓孔數(shù)量n:4,螺紋th:m20,法蘭厚度c:26mm,法蘭頸a:82mm,b:82mm,s:5mm,h1:10mm,r:5mm,法蘭高度h:62mm,法蘭理論重量:4.86kgn6：

10、由dn65，密封面形式mfm；選擇76×4的鋼管。法蘭為帶頸對(duì)焊法蘭，凹凸面密封。法蘭外徑d:205mm，螺栓孔中心圓直徑k:160mm,螺栓孔直徑l:22mm,螺栓孔數(shù)量n:8,螺紋th:m20,法蘭厚度c:26mm,法蘭頸a:98mm,b:98mm,s:6mm，h1:16mm,r:6mm,法蘭高度h：68mm,法蘭理論重量:5.92kg52.6 支座選擇2.6.1 支座類型由換熱器的尺寸及重量，選擇重型、120°包角的支座6。 圖2-7 鞍式支座2.6.2 參數(shù)允許載荷q：305 kn，鞍座高度h：200 mm，底板l1：760 mm，b1：170 mm，1：12 mm

11、，腹板2：8 mm，筋板l2：170 mm，b2：140 mm，b3：200 mm，3：8 mm，墊板 弧長：1180 mm，b4：350 mm，4：8 mm，e：70 mm，螺栓間距l(xiāng)2：600 mm，鞍座質(zhì)量：63 kg，增加100mm高度增加的質(zhì)量：9 kg 。2.6.3 支座位置圖2-8 支座位置鞍式支座在換熱器上的位置應(yīng)按下列原則確定：當(dāng)l3000mm時(shí)，取lb=（0.40.6）l；當(dāng)l>3000mm時(shí)，取lb=（0.50.7）l；盡量使lc和lc相近。本設(shè)計(jì)lb=4500 mm，lc'=800 mm，lc=700 mm。2.7 焊接結(jié)構(gòu)選擇2.7.1 筒體縱環(huán)焊縫7圖

12、2-9 筒體縱環(huán)焊縫2.7.2 接管與筒體焊接7圖2-10 接管與筒體連接2.7.3 設(shè)備法蘭與筒體連接7圖2-11 設(shè)備法蘭與筒體連接2.7.4 管子與管板連接7圖2-12 管子與管板連接強(qiáng)度焊與貼脹。2.8 材料選擇材料選擇是蠟油換熱器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它直接影響設(shè)計(jì)的安全性、合理性、經(jīng)濟(jì)性，.選用材料主要有以下幾種類型：1. 壓力容器用鋼板。 2. 壓力管道用鋼管。3. 壓力容器用鍛件。4. 壓力容器用螺柱、螺栓、墊片。筒體、封頭、補(bǔ)強(qiáng)圈等選用q345r鋼；法蘭選用16mn鋼，各種接管選用20號(hào)鋼，螺母、螺栓分別選用30crmo和30crmoa。 2.9 殼程壁厚計(jì)算 2.9.1 筒

13、體壁厚計(jì)算 圓筒壁厚計(jì)算公式：t= (2-1)式中 t計(jì)算厚度，mm; pc設(shè)計(jì)壓力，mp； di筒體內(nèi)徑，mm； 焊接接頭系數(shù) 設(shè)計(jì)溫度下材料的材料的允用應(yīng)力，mp；按設(shè)計(jì)任務(wù)書pc為4mp，di為1000mm，取0.85，設(shè)計(jì)溫度為295oc，由表8查得=144mp。算得t=16.6mm tn=t+c1+c2+圓整值 (2-2)式中 tn名義厚度，mm； c1鋼材厚度負(fù)偏差，mm； c2腐蝕裕量，mm；c1取0.3mm，c2取1mm，算得tn=20mm，有效厚度=-，算得=18.7mm2.9.2 殼程圓筒水壓試驗(yàn) (2-3) 式中 pt內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力，mp； 試驗(yàn)溫度下材料的材料的允用

14、應(yīng)力，mp； 設(shè)計(jì)溫度下材料的材料的允用應(yīng)力，mp；查表8得=170mp，計(jì)算得pt=5.90mp，= (2-4) 式中 圓筒校核應(yīng)力，mp；計(jì)算得=189.1mp，而該試驗(yàn)溫度下材料屈服強(qiáng)度=345mp，0.9=310.5，故<0.9，所求厚度符合要求。2.9.3 殼程封頭壁厚計(jì)算計(jì)算公式：t= (2-5)式中 t計(jì)算厚度，mm; pc設(shè)計(jì)壓力，mp； di筒體內(nèi)徑，mm； 焊接接頭系數(shù) 設(shè)計(jì)溫度下材料的材料的允用應(yīng)力，mp；按設(shè)計(jì)任務(wù)書pc為4mp，di為1000mm，取0.85，設(shè)計(jì)溫度為295oc，由表8查得=144mp。算得t=16.7mm tn=t+c1+c2+圓整值 (2-

15、2) 式中 tn名義厚度，mm； c1鋼材厚度負(fù)偏差，mm； c2腐蝕裕量，mm；c1取0.3mm，c2取1mm，算得tn=20mm，有效厚度=-，算得=18.7mm2.10 管程圓筒壁厚2.10.1圓筒壁厚計(jì)算 計(jì)算公式：t= (2-1)式中 t計(jì)算厚度，mm; pc設(shè)計(jì)壓力，mp； di筒體內(nèi)徑，mm； 焊接接頭系數(shù) 設(shè)計(jì)溫度下材料的材料的允用應(yīng)力，mp；按設(shè)計(jì)任務(wù)書pc為4mp，di為1000mm，取0.85，設(shè)計(jì)溫度為355oc，由表8查得=134mp。算得t=17.9mm tn=t+c1+c2+圓整值 (2-2)式中 tn名義厚度，mm； c1鋼材厚度負(fù)偏差，mm； c2腐蝕裕量，m

16、m；c1取0.3mm，c2取1mm，算得tn=20mm，有效厚度=-，算得=18.7mm2.10.2 管程圓筒水壓試驗(yàn) (2-3)式中 pt內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力，mp； 試驗(yàn)溫度下材料的材料的允用應(yīng)力，mp； 設(shè)計(jì)溫度下材料的材料的允用應(yīng)力，mp；查表8得=170mp，計(jì)算得pt=6.3mp，= (2-4)式中 圓筒校核應(yīng)力，mp；計(jì)算得=203.3mp，而該試驗(yàn)溫度下材料屈服強(qiáng)度=345mp，0.9=310.5，故<0.9，所求厚度符合要求。2.10.3 管程封頭壁厚計(jì)算計(jì)算公式：t= (2-5)式中 t計(jì)算厚度，mm; pc設(shè)計(jì)壓力，mp； di筒體內(nèi)徑，mm； 焊接接頭系數(shù) 設(shè)計(jì)溫度

17、下材料的材料的允用應(yīng)力，mp；按設(shè)計(jì)任務(wù)書pc為4mp，di為1000mm，取0.85，設(shè)計(jì)溫度為355oc，由表8查得=134mp。算得t=17.7mm tn=t+c1+c2+圓整值 (2-2) 式中 tn名義厚度，mm； c1鋼材厚度負(fù)偏差，mm； c2腐蝕裕量，mm；c1取0.3mm，c2取1mm，算得tn=20mm，有效厚度=-，算得=18.7mm2.11 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算2.11.1 n1接管273×9開孔削弱的截面積a0a0=dt+2t(tn-c)(1-fr) (2-6)式中 c厚度附加量，c=c1+c2 d接管內(nèi)徑加上壁厚附加量c以后的直徑，d=di+2c; t殼體計(jì)算厚度

18、； fr材料強(qiáng)度削弱系數(shù)；di=255mm，d=257.6mmfr=0.69，a0=4696.5 mm2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍補(bǔ)強(qiáng)區(qū)寬度b=2d，b=d+2tn+2tn；兩者中取大者；b=515.2mm，b=315.6，則b=515.2mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)外側(cè)高度 h1=，h1=接管實(shí)際外伸長度；兩者中取小者；h1=48.1mm，h1=267mm，則h1=48.1mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)側(cè)高度 =，=接管實(shí)際內(nèi)伸長度；兩者中取小者； h2=0式中 tn接管的名義厚度； tn殼體的名義厚度；補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)金屬面積a在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)可計(jì)作為有效補(bǔ)強(qiáng)金屬的面積有以下幾種。a1承受內(nèi)壓或外壓時(shí)容器殼體設(shè)計(jì)計(jì)算厚度之外的多余金屬截面積。a

19、1=（b-d)(tn-t-c)-2(tn-c)(tn-t-c)(1-fr) (2-7)a1=202.3mm2a2接管承受內(nèi)壓或外壓計(jì)算所需的厚度之外的多余金屬截面積。a2= (2-8)a2=48.1a3在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫金屬的截面積。a3=50a4在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)另外在增加的補(bǔ)強(qiáng)元件的金屬截面積。 a=a1+a2+a3=300.4 mm2 <a0a4=a0-a，a4=4396.12.11.2 n3接管273×9開孔削弱的截面積a0a0=dt+2t(tn-c)(1-fr) (2-6)式中 c厚度附加量，c=c1+c2 d接管內(nèi)徑加上壁厚附加量c以后的直徑，d=di+2c; t殼體計(jì)

20、算厚度； fr材料強(qiáng)度削弱系數(shù)；di=255mm，d=257.6mm=0.70，=4352.8有效補(bǔ)強(qiáng)范圍補(bǔ)強(qiáng)區(qū)寬度 b=2d，b=d+2tn+2tn；兩者中取大者；b=515.2mm，b=315.6，則b=515.2mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)外側(cè)高度 =，=接管實(shí)際外伸長度；兩者中取小者；h1=48.1mm，h1=200mm，則h1=48.1mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)側(cè)高度 =，=接管實(shí)際內(nèi)伸長度；兩者中取小者；h2=0式中 tn接管的名義厚度； tn殼體的名義厚度；補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)金屬面積a在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)可計(jì)作為有效補(bǔ)強(qiáng)金屬的面積有以下幾種。a1承受內(nèi)壓或外壓時(shí)容器殼體設(shè)計(jì)計(jì)算厚度之外的多余金屬截面積。=（b-d)(-t-

21、c)-2(-c)(-t-c)(1-) (2-7)a1=531.3a2接管承受內(nèi)壓或外壓計(jì)算所需的厚度之外的多余金屬截面積。 =2 (2-8)a2=80.8a3在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫金屬的截面積。a3=50a4在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)另外在增加的補(bǔ)強(qiáng)元件的金屬截面積。 a=a1+a2+a3=662.1 mm2 < a0 a4=a0-a，a4=3690.62.11.3 n5接管57×3.5開孔削弱的截面積a0=dt+2t(-c)(1-) (2-6)式中 c厚度附加量，c=c1+c2 d接管內(nèi)徑加上壁厚附加量c以后的直徑，d=di+2c; t殼體計(jì)算厚度； fr材料強(qiáng)度削弱系數(shù)；di=50mm，d

22、=52.6mm=0.70，=895.1有效補(bǔ)強(qiáng)范圍補(bǔ)強(qiáng)區(qū)寬度 b=2d，b=d+2tn+ 2tn ；兩者中取大者；b=105.2mm，b=99.6，則b=105.2mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)外側(cè)高度 =，=接管實(shí)際外伸長度；兩者中取小者；h1=13.6mm，h1=150mm，則h1=13.6mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)側(cè)高度 =，=接管實(shí)際內(nèi)伸長度；兩者中取小者；h2=0式中 tn 接管的名義厚度； t 殼體的名義厚度；補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)金屬面積a在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)可計(jì)作為有效補(bǔ)強(qiáng)金屬的面積有以下幾種。a1承受內(nèi)壓或外壓時(shí)容器殼體設(shè)計(jì)計(jì)算厚度之外的多余金屬截面積。=（b-d)(-t-c)-2(-c)(-t-c)(1-) (2-7)a1

23、=107.7mm2a2接管承受內(nèi)壓或外壓計(jì)算所需的厚度之外的多余金屬截面積。=2 (2-8)a2=21.8mm2a3在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫金屬的截面積。a3=50mm2a4在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)另外在增加的補(bǔ)強(qiáng)元件的金屬截面積。a=a1+a2+a3=179.5 mm2 <a0a4=a0 - a，a4=715.6mm22.11.4 n6接管76×4開孔削弱的截面積a0=dt+2t(-c)(1-) (2-6)式中 c厚度附加量，c=c1+c2 d接管內(nèi)徑加上壁厚附加量c以后的直徑，d=di+2c; t殼體計(jì)算厚度； fr 材料強(qiáng)度削弱系數(shù)；di=68mm，d=70.6mm=0.70，=1198

24、.9有效補(bǔ)強(qiáng)范圍補(bǔ)強(qiáng)區(qū)寬度 b=2d，b=d+2tn+ 2tn ；兩者中取大者；b=141.2mm，b=118.6，則b=141.2mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)外側(cè)高度 =，=接管實(shí)際外伸長度；兩者中取小者；h1=16.8mm，h1=150mm，則h1=16.8mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)側(cè)高度 =，=接管實(shí)際內(nèi)伸長度；兩者中取小者；h2=0式中 tn 接管的名義厚度； tn殼體的名義厚度；補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)金屬面積a在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)可計(jì)作為有效補(bǔ)強(qiáng)金屬的面積有以下幾種。a1承受內(nèi)壓或外壓時(shí)容器殼體設(shè)計(jì)計(jì)算厚度之外的多余金屬截面積。a1=（b-d)(tn -t-c)-2(tn -c)(tn-t-c)(1-fn) (2-7)a1=144

25、.9mm2a2接管承受內(nèi)壓或外壓計(jì)算所需的厚度之外的多余金屬截面積。=2 (2-8)a2=21.2mm2a3在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫金屬的截面積。a3=50mm2a4在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)另外在增加的補(bǔ)強(qiáng)元件的金屬截面積。 a=a1+a2+a3=216.1 mm2 < a0a4=a0-a，a4=982.8mm22.12 管板計(jì)算2.12.1 管板厚度計(jì)算 ad(mm2)布管區(qū)范圍內(nèi)未能被換熱管支承德面積 正方形排列 ad=n's(sn-s) (2-9)式中 s換熱管中心距，mm； sn隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距，mm； n'沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)；ad1=9×32×（4

26、5.2-32），ad2=20×32（100-32）計(jì)算得ad=47321.6 at( mm2 )管板布管區(qū)面積 正方形排列 at=2 n s2+ad (2-10)式中 nu形管根數(shù)，管板開孔數(shù)為2n計(jì)算得at=671961.6 dt（mm）管板布管區(qū)當(dāng)量直徑dt=，計(jì)算得dt=925.2mm；dg（mm）墊片壓緊作用中心圓直徑查的dg=1069mm；布管當(dāng)量直徑dt與直徑2r之比 =dt / 2r r=dg / 2， (2-11)計(jì)算得t=0.865 1 / t=1.15查的cc=0.2487確定管板設(shè)計(jì)壓力ps與pt同時(shí)作用或ps或pt之一為負(fù)值，則pd =|ps-pt| （mp）

27、或 pd = |ps| 或 (2-12)pd = |pt|ps 殼程設(shè)計(jì)壓力pt 管程設(shè)計(jì)壓力pd=4 mp （mm） (2-13)式中 設(shè)計(jì)溫度下，管板材料的許用應(yīng)力mpa 管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般可取 = 0.04 計(jì)算得 =127.8 mm 考慮管程一側(cè)的開槽和殼程側(cè)的腐蝕裕量等，經(jīng)圓整后得=136 mm2.12.2 換熱管軸向應(yīng)力的校核 （mp） (2-14) a一根換熱管壁金屬的橫截面積，mm2軸向應(yīng)力計(jì)算按以下三種情況計(jì)算出最大值a. 只有殼程設(shè)計(jì)壓力ps 管程設(shè)計(jì)壓力pt = 0b. 只有管程設(shè)計(jì)壓力 pt 殼程設(shè)計(jì)壓力 ps = 0c. 殼程設(shè)計(jì)壓力ps和管程設(shè)計(jì)壓力pt同時(shí)作用

28、計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足 設(shè)計(jì)溫度下，換熱管材料的許用應(yīng)力mp=11.1 mp =83 mp滿足要求2.12.3 換熱管與管板連接拉脫力校核 （mp） (2-15) a一根換熱管管壁金屬的橫截面積 mm2d換熱管外徑l換熱管與管板脹接長度或焊腳高度 mm圖2-13 換熱管與管板連接q=0.5 mpa，而q=2，q<q滿足要求。3 制造、檢驗(yàn)、試車和維護(hù)3.1 制造 圓筒內(nèi)直徑允許偏差：用板材卷制時(shí)，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外圓周長允許上偏差為10mm，下偏差為零。 圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為e<0.5%dn，且當(dāng)dn1200mm時(shí)，其值不大于5mm；dn>

29、1200mm時(shí)，其值不大于7mm。 圓筒直線度允許偏差為l/10000（l為圓筒總長），且：當(dāng)l<6000mm時(shí)，其值不大于4.5mm；l>6000mm時(shí)，其值不大于8mm。 直線度檢查，應(yīng)通過中心線的水平和垂直面，即沿圓周0°、90°、180°、270°四個(gè)部位測量。 殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均應(yīng)磨至與母材表面平齊。 在殼體上設(shè)置接管或其他附件而導(dǎo)致殼體變形較大，影響管束順利安裝時(shí)，應(yīng)采取防止變形措施。 換熱管拼接時(shí)，應(yīng)符合以下要求：a）對(duì)接接頭應(yīng)作焊接工藝評(píng)定。試件的數(shù)量、尺寸、試驗(yàn)方法按jb4708的規(guī)定；b）同一根換熱管

30、的對(duì)接焊縫，直管不得超過一條；u形管不得超過二條；最短管長不應(yīng)小于300mm；包括至少50mm直管段的u形彎管段范圍內(nèi)不得有拼接焊縫；c）管端坡口應(yīng)采用機(jī)械方法加工，焊前應(yīng)清洗干凈；d）對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)不超過換熱管壁厚的15%，且不大于0.5mm；直線度偏差以不影響順利穿管為限；e）對(duì)接接頭應(yīng)進(jìn)行射線檢測，抽查數(shù)量應(yīng)吧少于接頭總數(shù)的10%，且不少于一條，以jb4730的iii級(jí)為合格；如有一條不合格時(shí)，應(yīng)加倍抽查，再出現(xiàn)不合格時(shí)，應(yīng)100%檢查；f）對(duì)接后的換熱管，應(yīng)逐根進(jìn)行液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的2倍。3.2 檢驗(yàn) 無損檢測，焊接接頭無損檢測的檢查要求和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)換熱器管、殼程不同的

31、設(shè)計(jì)條件，按gb150-1998中10.8的規(guī)定和圖樣要求執(zhí)行。u形管式換熱器壓力試驗(yàn)順序：a）用試驗(yàn)壓環(huán)進(jìn)行殼程試驗(yàn)，同時(shí)檢查接頭；b）管程試壓。 換熱器應(yīng)裝有標(biāo)明如下內(nèi)容的銘牌：a）制造單位名稱及制造許可證號(hào)碼；b）制造單位出廠編號(hào)；c）產(chǎn)品名稱；d）產(chǎn)品圖號(hào)或設(shè)備位號(hào)；e）產(chǎn)品型號(hào)；f）折流板間距；g）設(shè)計(jì)溫度（分管程和殼程）；h）設(shè)計(jì)壓力（分管程和殼程）；i）試驗(yàn)壓力（分管程和殼程）；j）類別；k）重量；l）制造日期；m）監(jiān)檢標(biāo)記。3.3 試車試車前應(yīng)查閱圖紙有無特殊要求和說明，銘牌有無特殊標(biāo)志，如管板是否按壓差設(shè)計(jì)，對(duì)試壓、試車程序有無特殊要求等。試車前應(yīng)清洗整個(gè)系統(tǒng)，并在入口接管處

32、設(shè)置過濾網(wǎng)。系統(tǒng)中如無旁路，試車時(shí)應(yīng)增設(shè)臨時(shí)旁路。當(dāng)介質(zhì)為蒸汽時(shí)，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。開車或停車過程中，應(yīng)緩慢升溫和降溫，避免造成壓差過大和熱沖擊。3.4 維護(hù)換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運(yùn)行。應(yīng)經(jīng)常對(duì)管、殼程介質(zhì)的溫度及壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱器的泄露和結(jié)垢情況。在壓降增大和傳熱系數(shù)降低超過一定數(shù)值時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)和換熱器的結(jié)構(gòu)，選擇有效的方法進(jìn)行清洗。應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視管束的振動(dòng)情況9。4 結(jié)論本文主要關(guān)于由給定條件設(shè)計(jì)一臺(tái)蠟油換熱器。首先為布管，該蠟油換熱器為轉(zhuǎn)角正方形排列，根據(jù)換熱面積、內(nèi)徑和管徑，確定管子數(shù)目為600，在換熱管外圍均勻布置8

33、個(gè)拉桿，用以折流板定距和支撐。再結(jié)構(gòu)選擇，該換熱器采用u形換熱管，管箱采用封頭管箱，并為四管程結(jié)構(gòu)；設(shè)備法蘭和接管法蘭選擇長頸對(duì)焊，密封形式為凹凸面密封；支座選用了重型支座；對(duì)筒體縱環(huán)焊縫、接管與筒體焊接等焊縫做了初步選擇；接著選擇各部件用鋼。之后是設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算，本文做了殼程筒體壁厚計(jì)算，管程筒體和封頭壁厚計(jì)算，進(jìn)行了開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算,對(duì)計(jì)算出的壁厚做了水壓試驗(yàn)校核；以及管板的計(jì)算與校核。介紹了換熱器制造、試車和維護(hù)的注意點(diǎn)。用autocad完成了一張a1號(hào)圖紙的裝配圖，一張a2號(hào)圖紙的管束圖，一張a3號(hào)圖紙的管板圖，一張a3號(hào)圖紙的管箱圖。通過這次畢業(yè)小設(shè)計(jì)，我對(duì)換熱器的類型、各部分功能有了更多的了解，并能初步進(jìn)行u形管換熱器的設(shè)計(jì)；提高了我繪制工程圖紙的能力，特別是處理圖紙上的一些細(xì)節(jié)；此外，這次設(shè)計(jì)也提高了我查標(biāo)準(zhǔn)等資料的能力。參考文獻(xiàn)1 馮國紅，曹艷芝。郝紅，管殼式換熱器的研究進(jìn)展j，化工技術(shù)與開發(fā)，2009，vol：38 no：6，4045。2 鄭津洋，董其伍桑芝富。過程設(shè)備設(shè)計(jì)m，第二版，化學(xué)工業(yè)出版社，2005；3 jb/t 4703-2000，長頸對(duì)焊法蘭s，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.4 jb/t 4704-2000