固定管板式換熱器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1

1、 固定管板式換熱器課程設(shè)計(jì)目錄固定管板式換熱器課程設(shè)計(jì)-1前言-2設(shè)計(jì)計(jì)算-31、工藝條件-32、計(jì)算-3(1)管子數(shù)n-3(2)管間距的確定-3(3)換熱器殼體直徑的確定-4(4)換熱器殼體壁厚的計(jì)算-4(5)換熱器封頭選擇-4(6)容器法蘭的選擇-5(7)液壓試驗(yàn)校核-5(8)管板尺寸的確定-6(9)管子拉脫力計(jì)算-6(10)計(jì)算是否安裝膨脹節(jié)-7(11)折流板設(shè)計(jì)-7(12)接管法蘭的選取-8(13)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)-9(14)拉桿和定距管的選取-9(15)管箱-9(16)選擇換熱器支座并核算承載能力-9(17)殼程接管-11技術(shù)要求-13安裝制造-13參考文獻(xiàn)-16 前言換熱器是化工、石油、動(dòng)

2、力、冶金、交通、國(guó)防等工業(yè)部門(mén)重要工藝設(shè)備之一，其正確的設(shè)置，性能的改善關(guān)系各部門(mén)有關(guān)工藝的合理性、經(jīng)濟(jì)性以及能源的有效利用與節(jié)約，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著十分重要的影響。換熱器的型式繁多，不同的使用場(chǎng)合使用目的不同。其中常用結(jié)構(gòu)為管殼式，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、選材廣泛、清洗方便、適應(yīng)性強(qiáng)，在各工業(yè)部門(mén)應(yīng)用最為廣泛。固定管板式換熱器主要由殼體、換熱管束、管板、前端管箱（又稱(chēng)頂蓋或封頭）和后端結(jié)構(gòu)等部件組成。管束安裝在殼體內(nèi)，兩端固定在管板上。管箱和后端結(jié)構(gòu)分別與殼體兩端的法蘭用螺栓相連，檢修或清洗時(shí)便于拆卸。換熱器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣最終要看是否適用、經(jīng)濟(jì)、安全、運(yùn)行靈活可靠、檢修清理方便等等。一個(gè)傳熱效率高、

3、緊湊、成本低、安全可靠的換熱器的產(chǎn)生，要求在設(shè)計(jì)時(shí)精心考慮各種問(wèn)題.準(zhǔn)確的熱力設(shè)計(jì)和計(jì)算，還要進(jìn)行強(qiáng)度校核和符合要求的工藝制造水平。序號(hào)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果 一、換熱器管設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 =573.25（根） 取整數(shù)573C2 =1.0 mmC1= 0.8mm封頭校核選用的為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭根據(jù)加工和制造即K取 1橢圓形風(fēng)頭的最大允許工作壓力 =0.76P=0.495Mpa 即封頭滿(mǎn)足要求3查出相應(yīng)尺寸法蘭外徑 D=1040mm螺栓孔中心直徑 D1 =1100 mm凹面密封面外徑 D=1065mm凹面密封面內(nèi)徑 D=1055mm凸面密封面外徑 D=1052mm法蘭盤(pán)厚度 =62mm短節(jié)高 H=260mm

4、短節(jié)厚度 =12mm螺栓孔直徑 a=23mm（7）液壓試驗(yàn)校核液壓試驗(yàn)時(shí)的壓力為： =1.250.0525150150=0.066Mpa圓筒應(yīng)力校核，由于容器承受的壓力高于設(shè)計(jì)壓力,為了防止容器產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，要求在試驗(yàn)壓力下圓筒產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過(guò)圓筒材料在試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)的90%，即 =(0.066+0)（1000+4.2）24.2 =7.89Mpa 在試驗(yàn)壓力下應(yīng)滿(mǎn)足下列條件則為合格查表得=0.93450.85=263.92Mpa即所以液壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核滿(mǎn)足要求.D11100, D21065, D3997, D41052, D51000d223, 規(guī)格M20， 數(shù)量40，bf 44，b

5、54 脹接是的最少脹接長(zhǎng)度取下列三者最少a. 管板的名義厚度減少3mmb. 50mmc. 兩倍的的換熱管直徑mm. 綜上所述，脹接長(zhǎng)度取50mm 管板兼作法蘭：此結(jié)構(gòu)對(duì)脹接或焊接接口進(jìn)行檢查和修理。以及清洗管子都比較方便。 MPa) =N N=(3000/600)-1=4（12）接管法蘭的選取根據(jù)工藝要求對(duì)換熱器開(kāi)兩個(gè)進(jìn)口，兩個(gè)出口和一個(gè)排污口，大小型號(hào)一致，接管材料為20R，接管的外徑為 mm1 確定管法蘭的公稱(chēng)直徑因管子的外徑為159mm，查表31-34 得公稱(chēng)直徑為150mm2. 確定管法蘭的公稱(chēng)壓力 根據(jù)管道的設(shè)計(jì)壓力不得高于設(shè)計(jì)溫度下管法蘭的最大允許工作壓力的原則，選擇法蘭材料為20

6、R3. 選擇管法蘭及密封的形式 根據(jù)法蘭的公稱(chēng)直徑和公稱(chēng)壓力可知合適的法蘭為帶頸平焊法蘭、合適的密封面形式為凹凸面。4查取相關(guān)尺寸 法蘭的連接尺寸與特征尺寸如下 法蘭外徑 D=285mm 螺栓孔中心圓直徑 K=240mm 螺栓孔直徑 L=22mm 螺紋公稱(chēng)直徑 螺栓孔數(shù)量 n=85. 法蘭標(biāo)記 HG20594-1997 法蘭 SO150-4 MFM150-41 墊片選用非金屬M(fèi)FM型墊片標(biāo)記為 HG20606-1997 MFM150-4墊片內(nèi)徑 墊片外徑 墊片厚度 （14）拉桿和定距管的選取根據(jù)換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)，定距管的尺寸同換熱管的尺寸相同，材料選用20號(hào)鋼。外徑為25。拉桿的連接尺寸拉桿直徑

7、d拉桿螺紋公稱(chēng)直徑dnLaLbb161620602.0（15）管箱（16）選擇換熱器支座并核算承載能力固定管板式換熱器選用鞍式支座（JB/T4712-1992）按照殼體公稱(chēng)直徑DN=1000選用A型（輕型）帶加強(qiáng)墊板的鞍座一對(duì)（其中F型和S型各一個(gè)），支座高度H=200mm，標(biāo)記為：JB/T4712-1992鞍座A1000-FJB/T4712-1992鞍座A1000-S殼體總重包括筒體內(nèi)的料重、水壓試驗(yàn)的水重、筒體、封頭、換熱管重量和附件的重量。根據(jù)化工設(shè)備概論課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)查附錄1,可查得：公稱(chēng)直徑的DN=1000mm的筒體每立方米的容積VT=0.785m3；查附錄2，可查得：公稱(chēng)直徑為10

8、00mm的橢圓形封頭的容積Vf=0.163 m3。由上換熱器的容積為：V=VT+Vf=0.7858.578+0.1632=6.9985 m3 水壓試驗(yàn)是筒體內(nèi)的水重W1=1000查附錄1，可查得：公稱(chēng)直徑DN=1000mm,壁厚=6mm的筒體每立方長(zhǎng)的重量為199；查附錄3,可查得：封頭的重量為74.1?？伤愠鰵んw重量為：W2=1998.5+74.12=1839.7由附表10，可查得：人孔的重量為210，估計(jì)其他附件的重量為800，故總計(jì)附件的重量為W3=1010。換熱器的總重量W總=WI+W2+W3=1000+1839.7+1010=3909.7,其總重Q為390.97KN。根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械

9、基礎(chǔ)由表13-4，可查得：鞍座的允許載荷=307KNQ/2,所以鞍座的承載能力足夠。綜上所訴所選擇的鞍座的標(biāo)記為：JB/T 4712-1992,鞍座 BV1000-F,h=200mm,=8mm.鞍座結(jié)構(gòu)尺寸表3-3 鞍座結(jié)構(gòu)尺寸公稱(chēng)直徑 DN允許載荷Q/KN鞍座高度h底板腹板筋板墊板螺栓間距鞍座質(zhì)量/Kg1000307200760170128170140180827084060057 （17）圖2-1 換熱器封頭圖2-2容器法蘭圖2-3管板圖2-4折流板圖2-5封頭管箱結(jié)構(gòu)圖2-6 鞍式支座主視結(jié)構(gòu) 技術(shù)要求 本設(shè)備按GB151-1999管殼式換熱器進(jìn)行制造，檢驗(yàn)和驗(yàn)收，并接受壓力容器安全技術(shù)

10、監(jiān)察規(guī)程的監(jiān)督。 受壓元件材料必須具備保證書(shū)，主要受壓元件材料按“容規(guī)”要求復(fù)檢。 焊接采用電弧焊，按JB/4709-2000標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行，焊接材料：手工焊選用焊條E5015,埋弧焊選用焊絲H10Mn2，焊劑350。 A、B類(lèi)對(duì)接焊縫采用雙面焊，焊接接頭型式和尺寸出土中注明外，按GB985-986-88中的規(guī)定，角焊縫腰高安較薄板的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭的標(biāo)準(zhǔn)，接管端部打磨圓，圓角半徑R35，支座、墊板四角制成R25的圓角。 殼體對(duì)接焊縫進(jìn)行100%X射線(xiàn)檢測(cè)，符合JB4703-94標(biāo)準(zhǔn)級(jí)合，接管及其他構(gòu)件與殼體內(nèi)外表面焊接的角焊縫，打磨后進(jìn)行磁粉探傷檢查，級(jí)為合格。 對(duì)于換熱管：標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)

11、度為1.5m，其壁厚為2。當(dāng)換熱管壁厚小于或等于2.5時(shí)，與換熱管的直徑急壁厚相差應(yīng)補(bǔ)超過(guò)15%；當(dāng)換熱管壁厚大于2.5時(shí)，評(píng)定用管壁厚應(yīng)大于2.5； 鋼管管端應(yīng)除銹。鈦管管端應(yīng)清楚附著物急氧化層，清理長(zhǎng)度應(yīng)比試板厚度大5，且不小于25。 管板密封面與殼體軸線(xiàn)垂直，其公差為1。 設(shè)備制成后，進(jìn)行整體消應(yīng)力熱處理。 液壓試驗(yàn)，因管層與殼層的壓力相同，所以管層與殼層分別以0.55MPde壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)，合格以后以空氣進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。無(wú)泄漏為合格。管口及支座方位按圖。5.1.1 筒體換熱器筒體的圓度要求較高，必須保證殼體與折流板之間有合適的間隙。如太大就要影響換熱效果，太小就要增加裝配的難度。切割

12、好的鋼板應(yīng)根據(jù)鋼板厚度、操作壓力高低選定破口形式進(jìn)行邊緣加工。用鋼板卷制時(shí)，內(nèi)直徑允許偏差可通過(guò)外圓周長(zhǎng)加以控制，其外周長(zhǎng)允許上偏差10mm；下偏差為0。5.1.2 封頭和管箱 封頭和管箱的厚度一般不小于殼體的厚度。分程隔板兩側(cè)全長(zhǎng)均應(yīng)焊接，并應(yīng)具有全焊透的焊縫。由于焊接應(yīng)力較大，故管箱和封頭法蘭等焊接后，須進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理，最后進(jìn)行機(jī)械加工。5.1.3 換熱管 直管一律采用整根管子而不允許有接縫。管子應(yīng)該進(jìn)行校直，管子兩端須用磨管機(jī)清除氧化皮、鐵銹、及污垢等雜質(zhì)直至露出金屬光澤。除銹長(zhǎng)度不小于兩倍管板厚度。當(dāng)管子與管板的連接采用脹接工藝時(shí)，管端硬度應(yīng)低于管板硬度。同一根換熱管的對(duì)接焊縫，

13、直管不得超過(guò)一條；U型管不得超過(guò)二條；最短管長(zhǎng)不應(yīng)小于300mm；包括至少50mm直管段范圍內(nèi)不得有拼接焊縫。管端破口應(yīng)采用機(jī)械方法加工，焊前應(yīng)清洗干凈。 換熱管組裝要求兩管板相互平行，允許誤差不得大于1mm，兩管板間長(zhǎng)度誤差為2mm；管子與管板應(yīng)垂直；拉感應(yīng)牢靠固定；定距管兩端面要整齊；穿管時(shí)管子頭不能用鐵器直接敲打。5.1.4 折流板由于折流板很薄，鉆孔時(shí)鉆頭的推力使管板中心變形，故可將下料或圓整的折流板去掉毛刺并校平，重疊、壓緊后沿周邊點(diǎn)焊、然后一起鉆孔。 為了保證順利穿管，必須是折流板的管孔與管板中心在同一直線(xiàn)上，可以將管板當(dāng)作鉆模放在折流板上，壓緊后進(jìn)行引孔，即以管板危機(jī)出現(xiàn)在折流板

14、上鉆出和管板孔距一致的定位孔，然后取下管板，將折流板壓緊，并換上合適的鉆頭。5.1.5 管板 管板由低合金鋼鍛件16MnR制成，加工前表面不平度不得大于2mm，如超過(guò)此值，應(yīng)先進(jìn)行校平，然后進(jìn)行加工。 拼接管板的對(duì)接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線(xiàn)或超聲檢測(cè)，按JB4730-94進(jìn)行表面檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果不低于級(jí)，或超聲檢測(cè)中的級(jí)為合格。 換熱管與管板的連接：二者采用焊接的形式連接，連接部位的換熱管和管板孔表面，應(yīng)清理干凈，不得有毛刺、鐵屑、銹斑、油污等。焊渣及凸出于換熱器內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。 管板與換熱管焊接時(shí)，管孔表面粗糙度Ra值25m。5.2 換熱器安裝1.安裝位置：根據(jù)該換熱器的結(jié)構(gòu)形式，在換熱器的兩端留有足夠的空間來(lái)滿(mǎn)足拆裝、維修的需要。2.基礎(chǔ)：必須使換熱器不發(fā)生下沉。在活動(dòng)支座的一端應(yīng)予埋滑板。3.地腳螺栓和墊鐵（1）活動(dòng)支座的地腳螺栓應(yīng)裝有兩個(gè)緊鎖的螺母，螺母與底板間應(yīng)留有13mm的間隙。（2）地腳螺栓兩側(cè)均有墊鐵。設(shè)備找平后，斜墊鐵，可與設(shè)備支座底板焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。（3）墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。 碳素鋼20n=567根選正三角形排列a=32mm D=1000mmL=50mmAs=18953.04At=1001