畢業(yè)設(shè)計（論文）錫林浩特市熱電聯(lián)產(chǎn)汽水熱交換首站工藝設(shè)計

河北建筑工程學(xué)院本科畢業(yè)論文——各程中最?。ɑ蜃畲螅┕軘?shù)?？偣軘?shù)：241管程數(shù)：4平均每程管數(shù)：Ncp=60各程管數(shù)：=60（3程），=61（1程）中心一行的管數(shù)Nr采用正三角形排列，層數(shù)為8層管程分布：8、殼體與管板、管板與法蘭及換熱管的連接管板與殼體的連接型式分為兩類，一是不可拆卸式，如固定管板式換熱器，管板與殼體是用焊接連接的。一是可拆卸式，如U型管式、浮頭式及填料函式和滑動管板式的換熱器。對于不可拆卸式換熱器，其殼體與管板采用焊接型式的連接?？刹鹦妒綋Q熱器，如浮頭式、U型、填料函式等換熱器，管板本身不直接與殼體焊接，而是通過殼體上的法蘭或夾持在兩法蘭之間固定。8.1殼體與管板的連接結(jié)構(gòu)由于溫度、壓力及物料性質(zhì)的差異，所以管板與殼體的固定型式要求也不盡相同。對于不可拆卸式的固定管板式換熱器，從結(jié)構(gòu)上看有兩種型式，一種是管板兼作法蘭（見圖5-8-1（a）），另一種是夾持式固定管板。圖中管板背面不開槽，結(jié)構(gòu)簡單，當直徑較小時，在殼體內(nèi)進行焊接的情況下，可采用圖5-8-1（b）型式。（a）DN>600（b）DN<600圖5-8-1殼體與管板焊接管板兩端采用相同的結(jié)構(gòu)，對于大直徑設(shè)備，人可以進入殼體內(nèi)焊接時，則可將殼體長度分為兩段，當與管板焊接好后，再將兩半殼體焊接起來，這比做兩個短節(jié)方便，尤其是當殼體較長時，這樣做可以較少焊接的工作量。顯然設(shè)計出的換熱器不屬于此列。那么對于小直徑的換熱器，無法在殼體內(nèi)進行焊接時，則可采用兩個短節(jié)與管板焊接后，在進行與殼體的焊接，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是焊接強度好。如圖。圖5-8-2雙殼體對焊接圖5-8-3DN<600時管板與殼體的焊接型式當DN<600時，殼體兩端與管板的焊接型式均可采用下圖，該結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量易保證，M般允許適用于操作壓力4MPa。圖5-8-4管板與殼體的焊接型式此設(shè)計換熱器采用的材料為碳鋼，宜使用兼作法蘭的管板，其與圓筒的連接結(jié)構(gòu)如下：圖5-8-5兼作法蘭的管板圓筒的連接結(jié)構(gòu)8.2管板與法蘭的連接管板與法蘭的連接，當管板兼作法蘭時，管箱與法蘭的連接一般都為固定管板式換熱器。管板被兩法蘭夾持而固定的如U型、浮頭、填料函及滑動管板式等類型的換熱器，由于需要經(jīng)常洗滌或定期更換管束，所以必須將管板做成可拆卸式。由于以確定采用兼作法蘭的管板，下面只介紹固定式管板。固定式管板換熱器的管板可兼作法蘭，與管箱法蘭的連接型式比較簡單，除了滿足工藝條件外，選擇一定的密封面型式外，按壓力、溫度來選用法蘭的結(jié)構(gòu)型式。如圖5-8-6圖5-8-6固定管板式換熱器管板的連接型式結(jié)構(gòu)型式使用在管程與殼程的操作壓力為1MPa，而對氣密性要求不高的情況下；當氣密性要求較高時，可選用（b）結(jié)構(gòu)形式，雖然榫槽密封面具有良好的密封性能，但是由于其制造要求較高、加工困難、墊片窄、安裝不方便等缺點，所以一般情況下，盡可能采用凹凸面得型式來代替如（c）結(jié)構(gòu)型式。圖5-8-7凹凸面密封結(jié)構(gòu)圖5-8-7所示的結(jié)構(gòu)，時在管板密封面內(nèi)側(cè)作一高出h尺寸的凸臺，而管箱法蘭設(shè)有h尺寸的凹槽，安裝時，高出h尺寸的凹槽組成槽面，墊片受槽面阻擋不致從兩旁擠出，密封性能比凹凸面好，更換墊片亦較方便。圖5-8-8混合結(jié)構(gòu)1—管板；2—筒體；3—密封面（必須在焊后加工）；4—堆焊為了節(jié)約不銹鋼和各種有色金屬，在設(shè)計中應(yīng)盡量考慮用碳鋼、低合金鋼來代替，在目前的設(shè)計和使用中，已廣泛采用混合結(jié)構(gòu)的形式，見圖5-8-8。圖5-8-9為密封面結(jié)構(gòu)形式。圖5-8-9管板上密封面型式8.3管子與管板的連接管子與管板升溫連接，在管殼式換熱器的設(shè)計中，是一個比較重要的部分。它不僅加工工作量大，而且必須使每一個連接處在設(shè)備的運行中，保證介質(zhì)無泄漏且具有承受介質(zhì)壓力能力。對于管子與管板的連接結(jié)構(gòu)形式，主要有以下幾種：（1）脹接；（2）焊接；（3）脹焊結(jié)合。此換熱器只能采用焊接的連接結(jié)構(gòu)形式來連接管子與管板。下面對焊接進行主要介紹。焊接分為強度焊接與密封焊接兩種。密封焊時為了保證換熱管與管板連接密封性能的焊接。而強度焊接則是為保證換熱管與換熱管密封性一抗拉脫強度的焊接。管子與管板的強度焊接，它適用于管板和換熱管的材質(zhì)為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和在碳鋼或低合金鋼管板上退喊不銹鋼的各種壓力、各種溫度下使用的換熱器。這種連接，由于在換熱管和管孔之間由間隙，所以對殼程物料由間隙腐蝕和在操作過程中震動較大的換熱器，不宜使用。強度焊接的結(jié)構(gòu)尺寸，按GB151-1999規(guī)定，見下圖和下表。用于復(fù)合板圖5-8-10強度焊結(jié)構(gòu)型式及尺寸表5-8-1換熱管外伸長度換熱管規(guī)格外徑×壁厚10×12×14×16×19×225×232×38×345×357×換熱管最小伸出長度l1l2最小坡口深度l329、折流板或支持板折流板的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要根據(jù)工藝過程及要求來確定，設(shè)置折流板的主要目的是為了增加殼程流體的流速，提高殼程的傳熱膜系數(shù)，從而達到提高總傳熱系數(shù)的目的。同時，設(shè)置折流板對于臥式換熱器的換熱管具有一定得支撐作用，當換熱管過長，而管子承受的壓應(yīng)力過大時，在滿足換熱器殼程允許壓降的情況下，增加折流板的數(shù)量，減小折流板間距，對于焊接換熱管的手里狀況和防止流體流動誘發(fā)震動有一定的作用。而且，設(shè)置折流板也有利于換熱管的安裝。折流板的型式由弓形折流板、圓盤-圓環(huán)形（也稱盤-環(huán)形）折流板和矩形折流板。此換熱器使用弓形折流板。而弓形折流板又分為單弓形、雙弓形和三弓形，里也采用單弓形折流板。其流體流動方式及結(jié)構(gòu)型式見下圖。圖5-9-1弓形折流板介質(zhì)流動方式及結(jié)構(gòu)形式圖9.2、折流板尺寸1）弓形折流板的缺口高度弓形板折流板的缺口高度應(yīng)使流體通過缺口時與橫過管束時的流速接近。缺口大小用切去的弓形高度占到圓筒直徑的百分比來確定單弓形折流板缺口見右圖。缺口弦高也可取0.20~0.45倍的圓筒內(nèi)直徑。弓形折流板的缺口按右圖切在管排中心線以下，或切與兩排管孔的小橋。2）折流板或支持板最小厚度表5-9-1折流板最小厚度公稱直徑DN換熱管無支撐跨距l(xiāng)≤300>300~600>600~900>900~1200>1200~15001500折流板或支持板最小厚度900~≤150068101218163）折流板或支持板管孔剛換熱管Ⅰ級管束（適用于碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼換熱器）折流板或支持板管孔直徑及允許偏差應(yīng)符合表5-9-2。表5-9-2參考數(shù)據(jù)換熱管外徑或無支撐跨距d>32或l≤900l>900且d≤32管孔直徑允許偏差0Ⅱ級管束（適用于碳素鋼、低合金鋼）折流板或支持板管孔直徑及允許偏差應(yīng)符合表5-9-3表5-9-3參考數(shù)據(jù)換熱管外徑1416192532384557管孔直徑允許偏差000折流板或支持板外直徑及允許偏差表5-9-4參考數(shù)據(jù)公稱直徑DN<400400~<500500~<900900~<13001300~<17001700~<20002000~<23002300~≤2600折流板名義直徑DN-6DN-8DN-10DN-12DN-14折流板外直徑允許偏差00000注：1、用DN≤426mm無縫鋼管做圓筒時，折流板名義外徑為無縫鋼管實際內(nèi)徑減2mm。2、對傳熱影響不大時，折流板外徑偏差可比表5-9-4中值大一倍。3、換熱器采用內(nèi)導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)時，支持板與圓筒的間隙應(yīng)比表5-9-4中值小。9.3、折流板的布置折流板的布置一般應(yīng)使管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進、出口接管，其余折流板按等距離布置，靠近管板的折流板與管板間的距離如圖5-9-2，其尺寸可按下式計算：式中L1為殼程接管位置的最小尺寸為386mm；B2為防沖板長度，當無防沖板時，可取B2=di。圖5-9-2流板與管板間距臥式換熱器的殼程為單相清潔流體時，折流板缺口應(yīng)水平上下布置，若氣體中含有少量液體時，則應(yīng)在缺口朝上的折流板的最低處開通液口；若液體中含有少量氣體時，則應(yīng)在朝下的折流板最高處開通氣口。臥式換熱器、冷凝器和重沸器的殼程介質(zhì)為氣、液相共存或液體中含有固體物料時，折流板缺口應(yīng)該垂直左右布置，并在折流板最低處開通液口。折流板間距折流板最小間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑的五分之一，且不小于50mm；特殊情況下也可取較小的間距。折流板最大間距應(yīng)保換熱管的無支撐長度不得超過表5-9-5的規(guī)定，用作折流時，其值尚應(yīng)不大于殼體內(nèi)徑，選用500mm。表5-9-5最大無支撐跨距換熱管外徑10121416192532384557最大無支撐跨距鋼管——11001300150018502200250027503200有色金屬管7508509001100130016001900220024002800注：1、不同的換熱管外徑的最大無支撐跨距值，可用內(nèi)插法查的。環(huán)向翅片管可用翅片根徑作為換熱管外徑，在表中查取最大無支撐跨距，然后再乘以假定去掉翅片的管子與有翅片的管子單位長度重量比的四次方根（即成正比例縮小）。本表列出的最大無支撐跨距不考慮流體誘導(dǎo)振動。4、支持板而本換熱器設(shè)置了折流板，因此可以不使用支持板。5、折流板質(zhì)量計算折流板質(zhì)量按下式進行計算：式中：Q——折流板質(zhì)量，kg；Da——折流板外圓直徑，mm；Af——折流板或支持板切去部分的弓形面積，Af=Da2×C，mm；C[1]——系數(shù)，由ha/Da可查表。ha——折流板或支持板切去的弓形高度，mm；d1——管孔直徑，mm；d2——拉桿孔直徑，mm；n1——管孔數(shù)量；n2——拉桿空數(shù)量；δ——折流板或支持板厚度，mm。10、防沖與導(dǎo)流為了防止殼程物料進口處流體對換熱管表面積的直接沖刷，應(yīng)在殼程進口管處設(shè)置防沖板。而在立式換熱器中，為了使氣、液介質(zhì)更均勻流入管間，防止流體對進口處的沖刷，并減少遠離接管處的死區(qū)，提高傳熱效果，可考慮在殼程進口處設(shè)置導(dǎo)流筒。該換熱器有蒸汽，所以因在蒸汽進口設(shè)防沖板，防沖板在殼體內(nèi)的位置，應(yīng)使防沖板周邊與殼體內(nèi)壁所形成的流通面積與殼程進口面積的1~1.25倍。防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離，按下式計算，且不小于接管外徑的1/4。H——防沖板在殼體內(nèi)的位置尺寸，為接管到防沖板的中心距離，mm。h——殼程進口內(nèi)徑與殼體內(nèi)徑相交的弓形高度，16.78mm?！庸軆?nèi)徑，200mm。防沖板的最小厚度，碳鋼、低合金鋼為4.5，不銹鋼為3mm。則11、拉桿與定距管11.1拉桿的結(jié)構(gòu)和尺寸（1）拉桿的結(jié)構(gòu)型式拉桿常用的結(jié)構(gòu)型式有：拉桿定距管結(jié)構(gòu)，見圖5-11-1（a）。此結(jié)構(gòu)適用于換熱管外徑d≥19mm的管束且l2>La（La按表5-9-5規(guī)定）拉桿與折流板點焊結(jié)構(gòu)，見圖5-11-1（b）。此結(jié)構(gòu)適用于換熱管外徑d≤14mm的管束且l1≥d；當管板較薄時，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。圖5-11-1拉桿結(jié)構(gòu)型式這里我們選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。（2）拉桿的尺寸拉桿的長度L按實際需要確定，拉桿的連接尺寸由圖5-11-2和表5-11-1確定。圖5-11-2拉桿連接尺寸表5-11-1拉桿的尺寸拉桿直徑d拉桿螺紋公稱直徑dnLaLbb101013≥40121215≥50161620≥60（3）拉桿的直徑和數(shù)量拉桿直徑和數(shù)量按表5-11-2和表5-11-3選用。表5-11-2拉桿直徑選用表換熱管外徑d10≤d≤1414<d<2525≤d≤57拉桿直徑dn101216表5-11-3拉桿數(shù)量選用表拉桿直徑dn，mm殼體公稱直徑d，mm<400≥400~<700≥700~<900≥900~<1300≥1300~<1500≥1500~<1800≥1800~<2000≥2000~<2300≥2300~<2600拉桿數(shù)量10461012161824283212448101214182024164466810121216由于換熱管外徑為25mm，殼體公稱直徑為1200mm，故選取直徑為16mm的拉桿，其數(shù)量為6。11.2拉桿的位置拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當數(shù)量的拉桿，任何折流板不應(yīng)少于3個支承點。11.3定距管尺寸定距管的尺寸，一般與所在換熱器的換熱管規(guī)格相同。對管程是不銹鋼，殼程是碳鋼或低合金鋼的換熱器，可選用與不銹鋼換熱管外徑相同的碳鋼管作定距管。定距管的長度，按實際需要確定。12、防短路結(jié)構(gòu)12.1旁路擋板結(jié)構(gòu)尺寸安裝在換熱器中的旁路擋板應(yīng)與折流板焊接牢固，如圖5-12-11—折流板；2—旁路擋板圖5-12-1旁路擋板安裝圖旁路擋板的厚度可取與折流板相同的厚度。旁路擋板的數(shù)量推薦如下：公稱直徑DN≤500mm時，一對擋板；公稱直徑500<DN<1000mm時，兩對擋板；公稱直徑DN≥1000mm時，三對擋板。12.2假管假管（也稱擋管）為兩端堵死的換熱管，設(shè)置在分程隔板槽背面的兩管板之間而不穿越管板，假管與換熱管的規(guī)格相同，可與折流板點焊固定，也可用拉桿（帶定距管或不帶定距管）代替。一般應(yīng)每隔3~4排換熱管設(shè)置一根，但不應(yīng)該設(shè)置在折流板缺口處。如圖5-12-2。假管伸出第一塊及最后一塊折流板或支持板的長度應(yīng)不大于50mm。假管的設(shè)置是為了減少死區(qū)。圖5-12-2假管布置圖本換熱器采用20根13、法蘭、墊片選擇13.1接管法蘭，接管法蘭選用帶頸對焊法蘭，具體尺寸見表5-13-1表5-13-1參考數(shù)據(jù)公稱尺寸DN公稱壓力PN法蘭焊接外徑連接尺寸螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度HAB法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量nNSRABDN125PN10133250210188M1622156156412855DN200PN10219340295228M2024234234161062DN250PN162732734053552612M2428344344161278墊片選用RF型墊片，具體尺寸見表5-13-2表5-13-2參考數(shù)據(jù)公稱尺寸DN公稱壓力PN墊片內(nèi)徑墊片外徑墊片厚度T包邊寬度bDN125PN101411923DN200PN10220273DN250PN1627332913.2殼體法蘭選用平焊法蘭乙型（JB/T4702),板材選用GB/T3274Q235-B,墊片選用耐油石棉橡膠板GB/T539螺柱材料35螺母材料Q235-A14、支座由于換熱器為臥式，可選用鞍式支座，所選用的這座具體參數(shù)見表5-14-1表5-14-1參考數(shù)據(jù)公稱直徑DN允許荷載Q(KN)鞍座高度h底板墊板腹板弧長e12001472008801701014102706406公稱直徑DN增加100mm的高度增加的質(zhì)量（kg）鞍座質(zhì)量（kg）螺栓間距筋板12007527202001401806附表1類別材料厚度蒸汽管離心玻璃棉110mm冷凝水管硬質(zhì)酚醛泡沫50mm供水管硬質(zhì)酚醛泡沫70mm回水管硬質(zhì)酚醛泡沫50mm飽和水管離心玻璃棉90mm附表2類別材料厚度分汽缸玻璃棉155mm汽水換熱器玻璃棉155mm分水器玻璃棉125mm集水器玻璃棉95mm大管徑過濾器玻璃棉95mm致謝尊敬的老師：你們好！四年的大學(xué)時光轉(zhuǎn)瞬即逝，如流水匆匆，回想自己的大學(xué)生活感覺自己過得很充實。課堂上老師認真教學(xué)的身影讓我留戀，同學(xué)間深厚的友誼讓我不舍。習(xí)慣了晨起跑步，習(xí)慣了廣泛閱讀，學(xué)會了獨立思考，這些都是河北建筑工程學(xué)院教會我的，而且我也會把這些好的習(xí)慣一直堅持下去，感謝河北建筑工程學(xué)院給我提供這么好的學(xué)習(xí)環(huán)境，感謝老師們無私的奉獻，感謝父母對我一直默默的支持。我會帶著你們的愛，懷著一顆感恩的心，踏入社會，回報社會，創(chuàng)造自己的人生價值。這次的論文寫作得到了很多同學(xué)和老師的幫助，尤其是我的導(dǎo)師牛建會老師。無論是從最初的選題還是到之后的論文寫作修改，牛建會老師都給予我悉心的指導(dǎo)，同時還在精神上給予我很大的支持，在此真誠地對牛建會老師以及所有幫助過我的同學(xué)和老師說一聲謝謝！此致敬禮！李康