非標(biāo)自鎖式換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、工藝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.確定物性數(shù)據(jù) 2.確定總傳熱系數(shù) 3.工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.流動(dòng)阻力計(jì)算 1.殼體設(shè)計(jì) 2.管板設(shè)計(jì) 3.換熱管設(shè)計(jì) 4.折流板設(shè)計(jì) 5.支持板設(shè)計(jì) 6.分程箱設(shè)計(jì) 7.內(nèi)套筒設(shè)計(jì) 8.殼程隔板設(shè)計(jì) 9.接管設(shè)計(jì)10.支座設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核Ansys分析1.圓筒 2.封頭 3.管箱筒體 4.管箱法蘭 5.平蓋 6.管板 7.開孔及補(bǔ)強(qiáng)8.鞍座 換熱器（換熱器（heat exchangerheat exchanger） 是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸

2、發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用更加廣泛。工藝設(shè)計(jì)管程物料是：反應(yīng)產(chǎn)物（汽柴油）、H2、H2S ；入口溫度為278 ，出口溫度為171 ，工作壓力為7.86MPa； 殼程物料是：混氫原料油；入口溫度為87.7，出口溫度為219.8，工作壓力為8.60MPa。兩流體溫差：75.25mQKS t20230W/ mK 2m620.198 10 WQ 20.228mS 20.2moS 0.395m/siu 0.425m/sou 3270W/ mK 2994.1mQSK t1167994.117%994.1SSHS工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19 2mm220.0912910.785 0.0150.3954siVnd u根1167

3、15.2m3.14 0.019 1291osSLd n鑒于換熱管過長，故采用雙管程結(jié)構(gòu)，U型管形式，來設(shè)計(jì)換熱器0.663P 0.878R 0.86t0.86 124106.64mt換熱管采用正方形排列，管心距25mm筒體內(nèi)徑：1.05 2525820.71594mmD 弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%切去圓缺高400mm，折流板間距520mm根據(jù)流速確定接管直徑1110 182.61.5 2 27755.3PaiP 51205727271.15 20.34 10 PaoP 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)封頭、殼程殼體、管箱殼體 、管箱法蘭 四部分焊接連接2 citcPDP 管箱筒體涉及開孔問題，

4、故實(shí)際厚度必然大于50mm內(nèi)徑1690mm 管板是管殼式換熱器的一個(gè)重要元件，它除了與管子和殼體等連接外，還是換熱器中的一個(gè)重要受壓元件。設(shè)計(jì)板厚為175mm管板直徑1683mm布管限定圓直徑1560mm序號(hào)序號(hào)數(shù)量數(shù)量R（mm）展開長度展開長度序號(hào)序號(hào)數(shù)量數(shù)量R（mm）展開長度展開長度156401562613573401656826165157041455365166473619015783155339016725461115159611653415168045611401594017514401688266116516018184946516961759190160971949490170

5、398592151617520475151711895924016254214554017196105926516333224356017275115929016411234159017354125731516490243561517432 折流擋板的主要作用是引導(dǎo)殼程流體反復(fù)的改變方向作錯(cuò)流流動(dòng)，以加大殼程流體流速和湍流速度，致使殼程傳熱系數(shù)提高，另外折流擋板還起了支撐管子的作用，防止管束振動(dòng)和彎曲。16mm 一般列管式換熱器均設(shè)有折流板，管子比較細(xì)而長時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置一定數(shù)量的支持板，以便于安裝和防止變形過大。22mm 分程箱的作用是將管程流體及殼程流體分隔開。（1）分程隔板 采用20mm的鋼

6、板，長1605mm，寬798mm，在位于板中心位置開6mm的淚孔，插入管板長度為15mm。（2）支承板 采用60mm的鋼板，長1604mm，板上螺栓23個(gè)，兩螺栓孔間距70mm。（3）分程箱蓋板 采用30mm的鋼板，板下邊緣間隔70mm開螺栓孔直徑為18mm，上圓弧邊緣間隔6開螺栓孔29個(gè)，直徑18mm。內(nèi)套筒的作用是鎖緊管板，防止其發(fā)生滑動(dòng)。采用34mm的鋼板，總長1360mm，外徑1677mm雙殼程是用縱向隔板將殼程分為雙程采用18mm的鋼板，長7467mm，寬1595mm。 在換熱器殼程，由于管束邊緣和分程部位都不能排滿換熱管，所以在這些部位形成旁路。為防止殼程物料從這些旁路大量短路，降

7、低換熱效率，可在管束邊緣的適當(dāng)位置安裝旁路擋板和在分程部位的適當(dāng)?shù)胤桨惭b假管或帶定距管的拉桿來增大旁路的阻力，以迫使殼側(cè)介質(zhì)通過管束與換熱管內(nèi)流體進(jìn)行換熱。16mm進(jìn)出口接管均采用材料12Cr2Mo1殼程進(jìn)出口的管內(nèi)徑354mm， 長度為298.5mm；管程進(jìn)料口的管內(nèi)徑364mm， 長度為273.5mm；管程出料口的管徑334mm， 長度為273.5mm。 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，從而引起設(shè)備的局部應(yīng)力增大，因此采用兩個(gè)支座強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)溫度240，計(jì)算壓力8.60Mpa，筒體材料選用12Cr2Mo1R許用應(yīng)力為

8、170MPa，屈服強(qiáng)度310MPa。11.91MPaTP 208.7MPaT10MPawp0.90.9 310279MPaTs 150Mpa170Mpatt10MPawp殼程最高工作壓力為8.19Mpa，滿足壓力要求。設(shè)計(jì)溫度415，計(jì)算壓力7.86Mpa，筒體材料選用12Cr2Mo1，許用應(yīng)力為160MPa，屈服強(qiáng)度310MPa。11.74MPaTP 217MPaT8.7MPawp145MPat管箱平蓋材料在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量，186MPa3003297mmep有效厚度經(jīng)計(jì)算可得撓度 0.97mm=2yY強(qiáng)度校核墊片的材料：S31603，厚度為20mm，可知墊片壓緊力作用中心圓直徑1923

9、mm 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力3.14 1923 20 60.77330400NaF 操作狀態(tài)下需要的最小墊片預(yù)緊力6.28 1923 204.0 7.867593665.5NpF 螺栓的材料：25Cr2MoVA 數(shù)量40個(gè) 規(guī)格 中心圓直徑2080mmM90 3 680 實(shí)際螺栓面積223.1440 90254340mm4bA螺栓實(shí)際間距163.28mm端部法蘭材料12Cr2Mo1，內(nèi)徑1690mm，外徑2270mm，端部法蘭總高度550mm縱向截面的彎曲應(yīng)力80MPa158MPam強(qiáng)度校核換熱管最大軸向應(yīng)力22.8MPat管板布管區(qū)面積21696250mmtA 1470mmtD 管板

10、布置區(qū)當(dāng)量直徑管板中心處 徑向應(yīng)力70MPar布管區(qū)周邊處 徑向應(yīng)力81MPar邊緣處 徑向應(yīng)力42MPar強(qiáng)度校核圓筒與接管中面直徑1690472 31743mmD 50061.5438.5mmd 確定開孔參數(shù)0.3=1.8/1.2ete 267MPa2.2 170374MPa2tmepDSKn 2702.6 170442MPa2tepDSKn圓筒與接管設(shè)定初始厚度(0)50mme(0)60mmet經(jīng)計(jì)算，可知設(shè)計(jì)滿足要求強(qiáng)度校核設(shè)備自重012345678+68589kgmmmmmmmmm充水后總質(zhì)量685892103689625kgbm 支座反力/ 2 9.8896252 9.844586

11、0.8NbFm 圓筒的彎矩鞍座間界面處的軸向彎矩鞍座平面內(nèi)的軸向彎矩812.35 10 N mmM 821.69 10 N mmM 圓筒軸向應(yīng)力 橫截面最低點(diǎn)處取得最大4112.64MPa圓筒切向剪應(yīng)力7.8MPa圓筒周向應(yīng)力橫截面的最低點(diǎn)取得最大59.07MPa 強(qiáng)度校核鞍座包角取120，鋼制鞍座寬度 450mm，墊板寬度 550mm11min,min 250,825250mm33saHHR鞍座高度腹板水平拉應(yīng)力93.98MPa地震引起的腹板與筋板組合截面應(yīng)力6.35MPasa溫差引起的腹板與筋板組合截面應(yīng)力82.35MPasa地震引起的地腳螺栓應(yīng)力傾覆力矩0 085.04 10 N mmE

12、vM 每個(gè)地腳螺栓的橫截面積22122.64mmbtA 承受傾覆力矩的地腳螺栓個(gè)數(shù)4n 筒體軸線兩側(cè)的螺栓距離1550mml 地腳螺栓拉應(yīng)力38.3MPabt鞍座ansys分析定義單元類型Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete 在Element Type列表框中選擇Solid-Brick 8node 45，即定義的單元類型，單元為三維的彈性材料，單擊OK按鈕后退出該對(duì)話框定義材料屬性Main Menu-Preprocessor-Material Props-Material Models 在Define Material Mode

13、l Behavior對(duì)話框中選擇Structural-Linear-Elastic-Isotropic各向同性材料。在對(duì)話框中輸入材料的楊氏模量EX為2.09e5，材料的泊松比為0.3，單擊OK按鈕后便完成定義 定義完楊氏模量與泊松比后，雙擊Density命令，定義材料的密度，在彈出的對(duì)話框中輸入7.85e-6，單擊OK按鈕完成設(shè)置，然后退出Define Material Model Behavior對(duì)話框，完成材料屬性定義鞍座ansys分析 施加載荷：Main Menu-Solution-Defin Loads-Apply-Structural-Pressure -On Areas單擊On Areas命令欄后，便可以選擇需要加載的面進(jìn)行加載，利用拾取對(duì)話框拾取面后，單擊拾