換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、第1章浮頭式換熱器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，在化工工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。本文對(duì)浮頭式換熱器進(jìn)行了整體的設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，即殼側(cè)兩程，管側(cè)四程。首先，通過(guò)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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

2、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、管箱固定管板、分程隔板、拉桿、進(jìn)出口管、浮頭箱、浮頭、支座、法蘭、補(bǔ)強(qiáng)圈）的設(shè)計(jì)。換熱器是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(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(kāi)發(fā)和能源問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，世界各國(guó)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(guó)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%

3、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。在繼續(xù)提高設(shè)備熱效率的同時(shí)，促進(jìn)換熱設(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。隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，以及

4、全球發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和出口市場(chǎng)對(duì)換熱器的需求量將會(huì)保持增長(zhǎng)，客觀上為我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。從市場(chǎng)需求來(lái)看，在國(guó)家大力投資的刺激下，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍將保持較快發(fā)展。石油化工、能源電力、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)仍然保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，大型乙烯項(xiàng)目、大規(guī)模的核電站建設(shè)、大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中多晶硅產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)、大型環(huán)境保護(hù)工程的開(kāi)工建設(shè)、海水淡化工程的日益成熟，都將對(duì)換熱器產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的拉動(dòng)。未來(lái)散熱器將會(huì)朝著更加節(jié)能環(huán)保和美觀實(shí)用的角度不斷創(chuàng)新與發(fā)展，短時(shí)期鋼制柱式散熱器和銅鋁復(fù)合散熱器任將會(huì)是市場(chǎng)主流產(chǎn)品與選擇。換熱器在工業(yè)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣

5、泛的應(yīng)用，而且其功作性能的優(yōu)劣直接影響著整個(gè)裝置和系統(tǒng)綜合性能的好壞，因此換熱器的合理設(shè)計(jì)極其重要，所以一個(gè)合理的換熱器應(yīng)滿足一下的幾點(diǎn)要求：（1）在給定的工作條件（流體流量、進(jìn)口溫度等）下，達(dá)到要求的傳熱量和流體出口溫度；（2）流體壓降要小，以減小運(yùn)行的能量消耗；（3）滿足外形尺寸和重量要求；（4）安全可靠，滿足最高工作壓力，工作溫度以及防腐、防漏、工作壽命等方面要求；（5）制造工藝切實(shí)可行，選材合理且來(lái)源有保證，以減少初投資；（6）安裝、運(yùn)輸以及維修方便等。按照設(shè)計(jì)要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，為了增大壓差校正系數(shù)，采用了殼側(cè)兩程管側(cè)四程。通過(guò)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

6、設(shè)計(jì)的要求以及一系列國(guó)際標(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，例如傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、流體性質(zhì)以及拆卸等等。之后對(duì)有些部件進(jìn)行強(qiáng)度校核并進(jìn)行對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)。換熱設(shè)備是化工、煉油、動(dòng)力、食品、輕工、原子能、制藥、機(jī)械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的10%-20%，在煉油廠中，約占總投資的35%-40%。1.1換熱設(shè)備的應(yīng)用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，在化工工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量又溫度較高的流

7、體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝過(guò)程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過(guò)程上的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱和廢熱，特別是低位熱能的有效裝置。 圖1-1浮頭式換熱器實(shí)物圖1.2換熱器設(shè)備的分類按作用原理分類（1）直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器，是利用冷，熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱的換熱器。為增加兩流體的接觸面積，以達(dá)到充分換熱，在設(shè)備中常放置填料和柵板，通常采用塔狀結(jié)構(gòu)。如冷卻塔，冷卻冷凝器等。（2）蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器又稱回?zé)崾綋Q熱器，是借助于固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱器。在換熱器內(nèi)首先由熱流體通過(guò)，把熱量積蓄在蓄熱

8、體中，然后由流體通過(guò)，由蓄熱體把熱量釋放給冷流體。由于兩種流體交替與蓄熱體接觸，因此不可避免地會(huì)使兩種流體少量混合。若兩種流體不允許有混合，則不采用蓄熱式換熱器。（3）間壁式換熱器它又稱表面式換熱器，是利用間壁將進(jìn)行熱交換的冷熱兩種流體隔開(kāi)，互不接觸，熱量由熱流體通過(guò)間壁傳遞給冷流體的換熱器。間壁式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的換熱器，其形式多樣，如管殼式換熱器和板式換熱器都屬于間壁式換熱器。（4）中間載流體式換熱器它是把兩個(gè)間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載流體連接起來(lái)的換熱器。載流體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體，如

9、熱管式換熱器等。按作用方式分類（1）管式換熱器管式換熱器都是通過(guò)管子壁面?zhèn)鳠岬膿Q熱器。按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、纏繞管式換熱器和管殼式換熱器等。蛇管式換熱器一般由金屬或非金屬管子，按需要彎曲成所需的形狀，如圓盤形、螺旋形和長(zhǎng)的蛇行等。它是最早出現(xiàn)的一種換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。按使用狀態(tài)不同，蛇管式換熱器又可分為沉浸式蛇管和噴淋式蛇管兩種。套管式換熱器是由兩種不同大小直徑的管子組裝成同心管，兩端用U形彎管將他們連接成排，并根據(jù)實(shí)際需要，排列組合成傳熱單元，換熱時(shí)，一種流體走內(nèi)管，另一種流體走內(nèi)外管間的環(huán)隙，內(nèi)管的壁面為傳熱面，一般按逆流方式進(jìn)行換

10、熱。兩種流體都可以在較高的溫度、壓力、流速下進(jìn)行換熱。套管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減方便，兩側(cè)流體均可提高流速，使傳熱面的兩側(cè)都可有較高的傳熱系數(shù)；缺點(diǎn)是單位傳熱面的金屬消耗量大，檢修、清洗和拆卸都較麻煩，在可拆連接處容易造成泄漏。管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備。在圓筒形殼體中放置了許多管子組成的管束，管子的兩端固定在管板上，管子的軸線與殼體的軸線平行。為了增加流體在管外空間的流速并支撐管子，改善傳熱性能，在筒體內(nèi)間隔安裝多塊折流板，用拉桿和頂距管將其與管子組裝在一起。換熱器的殼體上和兩側(cè)的端蓋上裝有流體的進(jìn)出口，有時(shí)還在其上裝設(shè)檢查孔，為了安置測(cè)試儀表用

11、的接口管，排液孔和排氣孔等。纏繞管式換熱器是芯筒與外筒之間的空間內(nèi)將傳熱管按螺旋閑形狀交替纏繞而成，相鄰兩成螺旋狀傳熱管的螺旋方向相反，采用一定形狀的定距管使之保持一定的距離。纏繞狀傳熱管可以采用單根繞制，也可采用兩根或多跟組焊后一起繞制。管內(nèi)可以通過(guò)一種介質(zhì)，稱通道型纏繞管式換熱器；也可分別通過(guò)幾種不同的介質(zhì)，而每種介質(zhì)所通過(guò)的傳熱管均匯集在各自的管板上，構(gòu)成多通道型纏繞管式換熱器。纏繞管式換熱器適用于同時(shí)處理多種介質(zhì)等場(chǎng)合。（2）板面式換熱器板面式換熱器是通過(guò)板面進(jìn)行傳熱的換熱器。板面式換熱器按傳熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為以下五種：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼是換熱器和傘式換

12、熱器。板面式換熱器的傳熱性能要比管式換熱器優(yōu)越，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，使流體能在較低的速度下就達(dá)到湍流狀態(tài)，從而強(qiáng)化了傳熱。板面是換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時(shí)，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。第2章 浮頭式換熱器熱力計(jì)算浮頭式換熱器熱力計(jì)算一般包括：定性溫度和物性參數(shù)，初選結(jié)構(gòu)，管程熱力計(jì)算及流量計(jì)算，殼程換熱計(jì)算，傳熱系數(shù)，管程壓降，殼程壓降壓強(qiáng)校核。2.1原始數(shù)據(jù)油進(jìn)口溫度： =175油出口溫度： =155油工作壓力： P1=1.6MPa水進(jìn)口溫度： =144水出口溫度： =163水工作壓力： P2=2MPa殼體內(nèi)徑： DS=700mm管箱內(nèi)徑： DN=750mm換熱管規(guī)

13、格：19×3 L=8m2.2定性溫度和物性參數(shù)計(jì)算水的定性溫度： 水的密度： 2=913kg/m3水的比熱： Cp2=4.32kJ/kg水的導(dǎo)熱系數(shù)：k2=0.686W/m 水的粘度： 2=168.8×10-6水的柏朗特?cái)?shù)：Pr2=1.08油（柴油）的定性溫度： 油的密度： 1=715 kg/m3油的比熱： Cp1=2.48 kJ/kg油的導(dǎo)熱系數(shù)：k1=0.133 W/m油的粘度： 1=6.4×10-4油的普朗特?cái)?shù)：2.3 初選結(jié)構(gòu)管排列方式 ：分程隔板兩側(cè)正方形，其余三角形管子外徑： d0=0.019m管子內(nèi)徑：di=d0-（2×3/1000）=0.

14、013m管長(zhǎng)： L=8m管間距：s=1.5d0=1.5×0.19=0.0285m殼體內(nèi)徑： Ds=0.7m管束中心排管數(shù)：由公式得Nc=22總管子數(shù)：由：得 Nt=400選型：采用雙殼程四管程。2.4 管程換熱計(jì)算及流量計(jì)算試選傳熱系數(shù)： k0=240 W/m2傳熱面積：由 得=190.91m2逆流平均溫差：無(wú)量綱量參數(shù)：溫差校正系數(shù)：按2殼程4管程查得 有效平均溫差：設(shè)計(jì)傳熱量：換熱效率：取=0.98油流量：水流量：管程流通截面（4管程）： 管程流速：管程雷諾數(shù)：管程換熱系數(shù)：2.5 殼程換熱計(jì)算折流板的設(shè)計(jì)：縱向折流板中間分程，橫向安置弓形折流板。弓形折流板弓高：折流板間距：殼程

15、流通截面：殼程流速：殼程量流速殼程當(dāng)量直徑：殼程雷諾數(shù)：切去弓形面積所占比例：查得殼程傳熱因子：查得管外壁溫度：假定后再?gòu)?fù)核，設(shè)=160壁溫下的粘度： 粘度修正系數(shù)：2.6傳熱系數(shù)水側(cè)污垢熱阻： m2/W油側(cè)污垢熱阻： m2/W管壁熱阻：r忽略總傳熱熱阻：傳熱系數(shù)：傳熱系數(shù)的比值：管外壁熱流密度：=4118W/m2管外壁溫度：=167.2誤差校核：=167.2-160=7.2誤差不大，不必再重算。2.7管程壓降壁溫：=161.3壁溫下水的粘度：管程摩擦系數(shù)：查得管子沿程壓降：回彎壓降：進(jìn)出口管處質(zhì)量流速：進(jìn)出管口處壓降：管程結(jié)垢校正系數(shù)：根據(jù)r2及193得 管程壓降：2.8 殼程壓降 當(dāng)量直徑

16、：雷諾數(shù)：殼程摩擦系數(shù)：查得 管束壓降：管嘴處質(zhì)量流量：進(jìn)出口管壓降：導(dǎo)流板阻力系數(shù)：取 導(dǎo)流板壓降：殼程結(jié)垢修正系數(shù)：查表取 殼程壓降：2.9 壓強(qiáng)校核管程工作壓力，查表得殼程工作壓力，查表得壓強(qiáng)校核： 符合要求 符合要求第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合熱力計(jì)算確定換熱流程、面積、排列方式、殼體、管箱、固定管板、分程隔板、以及其他零部件。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。由于換熱器尺寸不大，可以用一臺(tái)，未考慮采用多臺(tái)組合使用。管程分程隔板采用丁字型結(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。管程的分程隔板采用丁字型結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，其主要優(yōu)點(diǎn)是布管緊密。 圖3-1丁字形隔板3.

17、2管子和傳熱面積換熱管除要求具有足夠的強(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(wú)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、鋼、鋁等無(wú)縫管，在強(qiáng)腐蝕性流體的情況下，可采用石墨管、聚四氟乙烯管等。由于水、油腐蝕性不大，故可采用碳鋼，現(xiàn)選擇20號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用的無(wú)縫鋼管。管子總數(shù)為400根。其傳熱面積為：3.3管子排列方式管子在管板上的排列方式，應(yīng)力求均布、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：一邊與流向

18、垂直是常用的形式，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、可用化學(xué)清洗污垢和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(lái)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；同心圓排列，用于小殼徑換熱器時(shí)比正三角形排列還緊湊，靠近殼體的地方布管均勻。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。綜合比較以上幾種布管方式，可采用組合排列形式，中間正方形，其余三角形。布管位置如圖

19、3-2示。十字形的走廊是為了裝設(shè)分程隔板，故有殼程流體的泄漏和旁流的問(wèn)題，共有406個(gè)管孔，其中6個(gè)孔為安裝拉桿用。圖3-2 管子排列3.4殼體殼體材料除要滿足一定的強(qiáng)度外，由于制造過(guò)程中經(jīng)過(guò)卷板、沖壓和焊接，故要求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量較低的鋼、鋼等，現(xiàn)選用鋼。殼體內(nèi)徑Ds=700mm 殼體壁厚：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220，則tw<220。根據(jù)碳鋼板許用應(yīng)力，查得=167MPa為焊縫系數(shù)，取=0.85，為工作壓力，等于1.6MPa壁厚修正：mm則實(shí)取，之后要用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核。3.5 管箱 封頭 根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范采用材

20、質(zhì)為16MnR的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，其壁厚可用以下公式計(jì)算：已知管程設(shè)計(jì)溫度為200，則tw<200。根據(jù)碳鋼板許用應(yīng)力，表查得=170p=1.2p1=1.2×1.6則實(shí)取，之后用ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核。曲面高度：D-封頭的平均直徑直邊高度3.5.2壁厚實(shí)取，之后要用ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核。內(nèi)徑： 長(zhǎng)度：3.6 固定管板外徑：板厚：管板上開(kāi)孔數(shù)與孔間距與管的排列一致。管板材料選用Q235鋼。管子與管板的連接必須牢固、不泄漏、不產(chǎn)生大的應(yīng)力變形，最常見(jiàn)的連接方法為脹接，脹接只能用于工作壓力低與4MPa和溫度低于300的場(chǎng)合；對(duì)于高溫、高壓、易燃、易爆的運(yùn)行條件多

21、采用焊接，但采用焊接容易產(chǎn)生熱應(yīng)力且間隙中流體不流動(dòng)很容易造成間隙腐蝕，采用脹焊并用的方法可以避免。由于工作壓力和溫度都不是特別高，而且管子的間距比較大，管板和管子的連接采用脹接。換熱管在管板內(nèi)的脹接長(zhǎng)度L=38mm。3.7 分程隔板 管程分程隔板管箱的分程在固定端管箱與浮頭端管箱內(nèi)都要安裝分程隔板，隔板的布置見(jiàn)圖3-1，由于兩端管箱不是很長(zhǎng)，卸下清洗時(shí)不用拆下來(lái)，因此可以將隔板直接焊接在箱體上。管程隔板要考慮密封問(wèn)題，它們的密封是通過(guò)在固定管板和浮動(dòng)管板插隔板的槽內(nèi)安放密封填料。為了保證填料能起到密封作用，隔板的長(zhǎng)度要按安裝的尺寸進(jìn)行計(jì)算。殼程分程隔板安裝殼體的分程隔板一方面要考慮到密封問(wèn)題

22、，另一方面要便于拆卸，因此采用圖3-3所示的裝置來(lái)安裝隔板，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心桿手柄，偏心桿的凸輪推動(dòng)與其相接的端頭包有密封填料的板可使兩端夾緊也可使其松開(kāi)，便于拆卸。對(duì)于浮頭式管束要能夠拆卸必須要隔板可以拆卸。因此，此裝置是必須要用的。圖3-3殼體分程隔板3.8折流板采用弓形折流板，材料鋼板，由于殼內(nèi)分程，每程均采用半弓形如圖3-4所示，布置方式采用垂直切口流動(dòng)方向。圖3-4折流板按一個(gè)殼程計(jì)算（計(jì)算過(guò)程見(jiàn)熱力學(xué)計(jì)算）得：拱高：板間距：板數(shù)：板厚：由于考慮到實(shí)際安裝時(shí)由于第一塊折流板的位置殼體接管位置的影響，在一個(gè)殼程內(nèi)折流板的實(shí)際個(gè)數(shù)應(yīng)為32個(gè)，總的折流板數(shù)為64。3.9 拉桿材質(zhì)為鋼。直徑12，

23、共6根。拉桿是用來(lái)安裝折流板的。每個(gè)折流板最好由三個(gè)拉桿來(lái)定位。其布置位置見(jiàn)圖3-4。3.10 進(jìn)出口管 管程進(jìn)口管按取 則進(jìn)出口流通截面積為：進(jìn)出口管內(nèi)徑為：取用的熱扎鋼管。 管程進(jìn)出口管按取則進(jìn)出口流通截面積為：進(jìn)出口管內(nèi)徑為：取用的熱軋鋼管。3.11 浮頭箱外頭蓋內(nèi)直徑：外頭蓋同樣采用材質(zhì)為16MnR的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：厚度曲面高度：直邊高度3.12 浮頭如圖3-5所示為浮頭端的裝配圖，包括碟形蓋，鉤圈法蘭和浮動(dòng)管板，由于浮動(dòng)管板要與管子脹接后從殼體一端伸到另一端，因此管板的外直徑應(yīng)小于殼體內(nèi)徑，其主要尺寸如下：圖3-5 浮頭結(jié)構(gòu)圖浮動(dòng)管板外直徑：浮動(dòng)管板厚：浮頭法蘭外徑：浮頭法蘭內(nèi)直徑：

24、mm碟形蓋內(nèi)半徑：厚度：取15mm3.13 補(bǔ)強(qiáng)圈在實(shí)際設(shè)計(jì)和名義厚度大于12mm時(shí)，接管Dg>80mm就必須加開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，當(dāng)殼體名義厚度小于或等于12mm時(shí)，接管Dg>50mm就必須加開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。因此對(duì)于Dg=100的管箱接管和Dg=150的殼體接管都必須進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。在補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了補(bǔ)強(qiáng)圈的尺寸，按標(biāo)準(zhǔn)尺寸Dg =100的接管補(bǔ)強(qiáng)圈外直徑D0=210mm，Dg =150的接管補(bǔ)強(qiáng)圈外直徑D0=300mm。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度可通過(guò)等面積補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行計(jì)算。這里設(shè)定補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度均為15mm。3.14 法蘭法蘭密封面的形式壓力容器和管道法蘭聯(lián)接中，常用的密封面型式有以下三種。 （1）平面型密封

25、面密封表面是一個(gè)突出的光滑平面（又稱突平面）。這種密封面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。但螺栓上緊后，墊圈材料容易往兩側(cè)伸展，不易壓緊，用于所需壓緊力不高且介質(zhì)無(wú)毒的場(chǎng)合。 （2）凹凸型密封面它是由一個(gè)凸面和一個(gè)凹面所組成，在凹面上放置墊圈，壓緊時(shí)，由于凹面的外側(cè)有擋臺(tái)，墊圈不會(huì)擠出來(lái)。 （3）榫槽型密封面密封面是由一個(gè)榫和一個(gè)槽所組成，在墊圈放在槽內(nèi)。這種密封面規(guī)定不用非金屬軟墊圈，可采用纏繞式金屬包墊圈，易獲得良好的密封效果。它適用于密封易燃、易爆、有毒介質(zhì)。密封面的凸面部分容易破壞，運(yùn)輸與裝拆時(shí)都應(yīng)注意。在選取密封面時(shí)綜合考慮介質(zhì)因素和裝拆的因素，殼體法蘭均采用凹凸面型密封面，管箱

26、接管法蘭采用平面型密封面，殼體接管法蘭采用凹凸型密封面。 殼體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3-6為殼體與浮頭箱的對(duì)接法蘭，DN=800mm的是按標(biāo)準(zhǔn)選取的，而DN=700的法蘭是按DN800法蘭螺栓孔的位置來(lái)設(shè)計(jì)其尺寸的，圖3-6凹凸面密封法蘭大致尺寸如下:DN=800mm的法蘭，D=960mm， D1=915mm，D2=876mm，D3=866mm，H=115mm， h=35mm，=48mm，1=16倒圓角R=12mm，螺柱孔徑r=26，配M24的雙頭螺柱。DN=700mm的法蘭，D=960mm，D1=915mm，

27、D4=863mm， H=115mm， h=35mm， =46mm，1=16，倒圓角R=12mm，螺柱孔徑r=26，配M24的雙頭螺柱。其它的法蘭裝配尺寸見(jiàn)三維實(shí)體圖。 接管法蘭管箱接管采用平頸對(duì)焊法蘭，如圖示：圖3-7接管法蘭設(shè)計(jì)尺寸按化工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其尺寸大致如下：管箱接管：DN=100 PN=2.5MPa時(shí)：N=132mm，K=190mm，D=235mm，H=66mm，H1=12mm，S=6mm，法蘭厚度C=24mm螺栓孔直徑L=22mm，配M20的螺栓8個(gè)殼體接管：DN=150 PN=1.6MPa時(shí)：N=132mm，K=190mm，D=285mm，H=61mm，H1=12mm，S=6.

28、5mm，法蘭厚度C=22mm，螺栓孔直徑L=22mm，配M20的螺栓8個(gè)另外，對(duì)焊時(shí)法蘭要在頸部開(kāi)坡口。3.15 支座臥式設(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。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：圖3-8 鞍式支座其主要尺寸為：h=200mm；l1=640mm；b1=150mm； =10mm； =8mm；l3=350mm；

29、b3=120mm； =8mm；弧長(zhǎng)830mm；b4=200mm； =6mm；e=36mm；l2=460mm。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A<0.2L，L為殼體的長(zhǎng)度。第4章 安裝與拆卸設(shè)計(jì)中要考慮到安裝問(wèn)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)的初衷是可以拆下管束進(jìn)行清洗。因此也要考慮到拆卸的問(wèn)題，其安裝步驟可概述如下：（1）焊接部件：將所有的焊接部件進(jìn)行焊接，包括管箱，殼體，浮頭箱，碟形蓋，支座等；（2）安放折流板：將拉桿的一個(gè)螺紋端擰入固定管板的螺紋孔，6根拉桿都裝好，然后每套入一組定距桿再裝一組折流板，依次把折流板裝在拉桿上，直到

30、最后兩塊折流板裝上后用螺母套在拉桿的另一個(gè)螺紋端擰緊固定；（3）安裝管子：將管子沿折流板的孔一根根穿入，并在固定管板上進(jìn)行脹接。另一端裝上浮動(dòng)管板并進(jìn)行脹接；（4）安裝殼程隔板：先將殼程隔板兩側(cè)的偏心桿機(jī)構(gòu)裝好，將殼程隔板從管束側(cè)面裝入并將一頭插入固定管板上安裝隔板的槽中；圖4-1安裝示意圖（5）安裝殼體：將焊接好的殼體從浮動(dòng)管板的那一端套入，使之前裝好的組件（如圖4-1示）完全裝入殼體內(nèi)，在殼程隔板的伸出端扭動(dòng)偏心桿的搖柄使隔板兩側(cè)的密封填料擠緊，從而達(dá)到殼程的分程密封；（6）安裝管箱：在固定管板端接已焊接好的管箱，將管箱法蘭與殼體法蘭對(duì)接用雙頭螺柱連接。在浮頭端裝上鉤圈法蘭和碟形蓋，（鉤圈

31、法蘭由兩個(gè)半圓形構(gòu)成，使其安裝方便）用雙頭螺柱連接；（7）安裝浮頭箱：將浮頭箱法蘭與殼體法蘭對(duì)接用雙頭螺柱連接；（8）安裝支座：將支座焊接到殼體上?？偨Y(jié)通過(guò)三個(gè)月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于圓滿完成。雖然做的過(guò)程很辛苦，但是看到自己的成果，我感到很欣慰。作為大學(xué)三年的最后一道大作業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有了很大的提高，收獲很大。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：通過(guò)在設(shè)計(jì)中經(jīng)常查資料提高了我們檢索和查閱資料的能力；進(jìn)一步扎實(shí)了所學(xué)的理論知識(shí)，對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了一次綜合應(yīng)用和系統(tǒng)復(fù)習(xí)；思維方式和設(shè)計(jì)思想更加全面化和系統(tǒng)化。養(yǎng)成了勤學(xué)好問(wèn)的習(xí)慣，敢于面對(duì)困難，能夠獨(dú)立的查找和解決問(wèn)題，也提高了自己的創(chuàng)新能力