換熱器的結(jié)垢分析及換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

PAGEPAGEPAGE1換熱器的結(jié)垢分析（XX輕工業(yè)研究所有限公司研發(fā)中心）摘要：本文換熱器污垢的主要類(lèi)型、形成機(jī)理以及影響污垢生長(zhǎng)的因素。同時(shí)，提供了簡(jiǎn)單判定具體結(jié)垢的類(lèi)型的化學(xué)分析方法。關(guān)鍵詞：換熱器結(jié)垢分類(lèi)區(qū)分換熱器是石油、化工裝置中重要的設(shè)備之一,也是其它工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用的通用設(shè)備。由于換熱器內(nèi)有流體、氣體等物質(zhì)流動(dòng),在其運(yùn)行過(guò)程中,管內(nèi)及殼程必然要發(fā)生腐蝕和結(jié)垢,致使傳熱效率下降、流量降低。在換熱設(shè)備中,大多數(shù)是作為冷卻器使用的,而作為冷卻介質(zhì)的工業(yè)用水(或其它介質(zhì))中的溶解物隨溫度的變化和冷卻水的蒸發(fā)都會(huì)產(chǎn)生沉淀、凝聚而生成水垢或污垢。另外,換熱器內(nèi)的腐蝕產(chǎn)物以及微生物滋生也是污垢生成的原因。1污垢的分類(lèi)從結(jié)垢機(jī)制的角度,液側(cè)污垢可分為如下6類(lèi):析晶污垢、微粒污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢、凝固污垢以及混合污垢。需要指出的是,通常的污垢形成過(guò)程可能是幾種污垢形成機(jī)理共同作用的結(jié)果。如析晶污垢和腐蝕污垢就常常混合而共存于同一換熱面,并且換熱壁面上往往同時(shí)生成幾種污垢且相互影響。因此,針對(duì)每一基本結(jié)垢類(lèi)型,弄清其形成機(jī)理對(duì)防止結(jié)垢是十分重要的。(1)析晶污垢：指過(guò)飽和的流動(dòng)溶液中溶解的無(wú)機(jī)鹽墊析在換熱面上的結(jié)晶體，如果是冷卻水或蒸發(fā)設(shè)備中的液體時(shí)，這種污垢又稱(chēng)作水垢。(2)顆粒污垢：指懸浮在流體中的固體顆粒在換熱面上的積聚。這種污垢包括較大固體粒子在水平換熱面上的重力沉淀和以其他機(jī)制形成的膠體粒子沉淀物。(3)化學(xué)反應(yīng)污垢：指由于化學(xué)反應(yīng)形成的換熱面上的沉積物，但是如果換熱面材料本身參與反應(yīng)所形成的污垢則不在此列。(4)腐蝕污垢：指換熱面材料本身參與化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的腐蝕物的積聚。這種污垢不僅本身污染了換熱面，而且還可能促使其他潛在污垢組分附著于換熱面上形成污垢。(5)生物污垢：指由細(xì)菌、藻類(lèi)等微生物及其排泄物沉積于固體表面并生長(zhǎng)、繁殖而形成的生物粘膜或有機(jī)物膜。這種生物粘膜既為宏觀生物和無(wú)機(jī)物的附著和生長(zhǎng)提供了條件，也為宏觀生物的生長(zhǎng)提供了必要的養(yǎng)分。(6)凝固污垢：指工質(zhì)或其組分在過(guò)冷的換熱面上的凝固而形成的。(7)混合污垢：指在某換熱過(guò)程中，上述六種污垢形成機(jī)制中的一種以上的幾種機(jī)制同時(shí)發(fā)生而形成的污垢。在六大類(lèi)單一類(lèi)型的污垢中，析晶污垢是最普遍的污垢形式，常見(jiàn)的是難溶性的鈣鹽、鎂鹽。如碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鈣等。由于水質(zhì)的原因，歐洲學(xué)者的研究表明，CaS04是該區(qū)域析晶污垢的主要成分。而經(jīng)過(guò)我國(guó)學(xué)者鄒勇、程林等人的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)的換熱器污垢中，最典型的是CaC03垢。除了其水合物以外，碳酸鈣有三種常見(jiàn)的晶相，按照溶解度逐漸降低和穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)的順序，分別為球霰石、文石和方解石2污垢的形成機(jī)理污垢形成的五個(gè)階段(起始,輸運(yùn),附著,老化,剝蝕)中,輸運(yùn)、附著、剝蝕相對(duì)研究得比較深入。在起始方面,長(zhǎng)期以來(lái)人們認(rèn)為具有低表面能的材料可以減輕污染物的黏附。Panchal等發(fā)現(xiàn)在一些污垢形成過(guò)程中存在閾值現(xiàn)象。包括Rankin和Adamson、Baier、Kjaer等許多學(xué)者報(bào)告說(shuō)低表面能的聚四氟乙烯(PTFE)或硅酮涂層表面可以延緩污垢的形成,且易于清洗?？墒且灿腥舾上喾吹膱?bào)道說(shuō)在低表面能表面上更容易形成污垢。如Addesso和Lund報(bào)道蛋白質(zhì)在PTFE涂層表面和在不銹鋼304#、316#及鈦表面的吸附狀況類(lèi)似,而Yoon等發(fā)現(xiàn)在PTFE表面上牛奶的污垢速率高于304#不銹鋼。這除了一些尚未確知的因素外,涂層本身的熱阻、涂層與壁面的結(jié)合強(qiáng)度、耐磨性等因素是導(dǎo)致上述差異的原因。l、起始起始過(guò)程是指從污垢在潔凈的換熱面形成開(kāi)始，到換熱面被污垢完全覆蓋結(jié)束。以前眾多的污垢工作者把污垢的起始過(guò)程與污垢的誘導(dǎo)期等同起來(lái)。污垢的誘導(dǎo)期定義為：從換熱面與工質(zhì)接觸時(shí)起，到由污垢引起的(對(duì)流)傳熱熱阻的減少等于污垢層導(dǎo)熱熱阻時(shí)所需的時(shí)間間隔。誘導(dǎo)期的深入研究很有意義，因?yàn)檎T導(dǎo)期內(nèi)污垢的熱阻小于或者等于零，所以只要無(wú)限制的延長(zhǎng)污垢的誘導(dǎo)期，我們就能延緩污垢的形成過(guò)程。2、輸運(yùn)輸運(yùn)過(guò)程是污垢微粒向傳熱面的遷移過(guò)程。目前，輸運(yùn)過(guò)程是污垢形成過(guò)程中各階段中研究得最為充分的一個(gè)過(guò)程。污垢形成的運(yùn)輸過(guò)程的模型很多，目前已被確認(rèn)的運(yùn)輸機(jī)制的模型有以下八種：(1)布朗擴(kuò)散或分子擴(kuò)散，(2)化學(xué)反應(yīng)率支配的輸運(yùn)，(3)湍流擴(kuò)散，(4)電泳，(5)熱泳，(6)慣性碰撞，(7)重力，(8)擴(kuò)散泳。3、附著實(shí)驗(yàn)研究表明，流體中的顆粒物質(zhì)，只有在其重力忽略不計(jì)的情況下，也就是其粒徑在1um以下時(shí)才會(huì)附著于換熱面而形成污垢。穿過(guò)流動(dòng)邊界層被輸運(yùn)到固體表面的污穢粒子，通常不會(huì)全部附著于表面而形成污垢，其中部分粒子往往又從表面反彈出來(lái)，這種表面粒子的附著還是反彈完全是隨機(jī)的。微生物細(xì)胞對(duì)換熱面的附著過(guò)程是生物污垢形成的必要階段，微生物細(xì)胞的附著機(jī)制主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是物理、化學(xué)力，如靜電力；一類(lèi)是微生物本身所具有的附著結(jié)構(gòu)和分泌的胞外聚合物。4、剝蝕剝蝕過(guò)程是指沉積在換熱面上的污垢重新脫離換熱面或污垢層被流體帶走的過(guò)程。該過(guò)程包含兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的子過(guò)程：污穢物質(zhì)從流。固界面處的脫離和污穢物質(zhì)從表面到流體中的輸運(yùn)過(guò)程。前者通常稱(chēng)為剝離，后置則稱(chēng)為重夾。污穢物質(zhì)脫離表面的形態(tài)有三種：離子、顆粒和大塊，按照污穢物質(zhì)脫離表面的不同形態(tài)，研究者提出了相對(duì)應(yīng)的三種剝蝕機(jī)制：溶解、磨蝕和剝落。5、老化污垢的老化從污垢在換熱面上一形成時(shí)就開(kāi)始了，老化表現(xiàn)為：(1)沉積物質(zhì)的聚合作用，(2)晶體結(jié)構(gòu)的變化，(3)換熱面釋放出的腐蝕產(chǎn)物造成的微生物中毒，(4)污垢與換熱面界面處發(fā)生的溶解過(guò)程，(5)熱應(yīng)力的發(fā)展，(6)微生物的饑餓死亡。老化的進(jìn)行使得沉積物的特性發(fā)生變化，因而剝蝕過(guò)程也會(huì)隨之改變。如微生物污垢的剝蝕開(kāi)始是一磨蝕(污垢以微粒形式脫離換熱面)的形式進(jìn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，由于微生物死亡而不再黏附于表面，剝蝕則是以剝落(污垢以大塊或大片脫離表面)的形式進(jìn)行。3影響污垢生長(zhǎng)的因素影響污垢形成的因素非常復(fù)雜，可將這些因素分為換熱器運(yùn)行參數(shù)、換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)及流動(dòng)介質(zhì)的性質(zhì)。3.l換熱器運(yùn)行參數(shù)的影響換熱器運(yùn)行參數(shù)主要包括流體流動(dòng)速度、換熱面溫度及流體溫度等。(1)流體速度微生物污垢增長(zhǎng)率的影響具有兩重性，一方面，較低的流速有利于微生物的附著；另一方面，以附著的微生物希望有較高的流速帶來(lái)充足的氧和營(yíng)養(yǎng)，但是微生物的繁殖又為高速流體的剪切所限制。Melo通過(guò)實(shí)驗(yàn)考查了流體流速對(duì)微生物污垢厚度的影響。在湍流流動(dòng)中，較高的流速容易產(chǎn)生較薄的生物污垢，而在低于1.0m/s水流速下進(jìn)行的一些實(shí)驗(yàn)則得出這樣的結(jié)論：生物污垢的厚度隨流體流速的增加而增加。這說(shuō)明此流速范圍內(nèi)，養(yǎng)分量的傳遞是生物污垢增長(zhǎng)的限制因素。但在實(shí)際污水應(yīng)用中污水流速均大于1.Om/s，這么大的流動(dòng)速度對(duì)污垢的影響很大，在實(shí)際情況污垢層的厚度隨流速的增加而減小。(2)溫度溫度對(duì)污垢的影響，迄今為止的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。Watkinson和Martinezl511研究表明，在常壁溫條件下，污垢熱阻先隨主流溫度增加而增加，但達(dá)到某一最大值后，主流溫度的進(jìn)一步增加，污垢的熱阻又開(kāi)始下降。3.2換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：換熱面材料、換熱面狀態(tài)及換熱面的型式和幾何尺寸。(1)換熱面的材料換熱面的材料對(duì)腐蝕污垢的影響主要通過(guò)腐蝕產(chǎn)物影響其他污垢的沉積。但是，銅合金比較例外，由于銅合金能夠釋放銅離子，且銅離子具有生物殺滅劑的作用可對(duì)生物污垢起抑制作用。(2)換熱面粗糙度不同污垢的誘導(dǎo)期都隨換熱面粗糙度的增加而減小，這是由于凸出部分有利于成核、吸收和表面化學(xué)活性的增加，而凹下部分則為沉積物提供了避開(kāi)流體沖刷的場(chǎng)所，這兩個(gè)方面都使污垢便于沉積。但是，與此同時(shí)，表面粗糙度的增加有利于剝蝕的進(jìn)行。(3)換熱器結(jié)構(gòu)換熱器的結(jié)構(gòu)與換熱器內(nèi)流體流速、湍流度、換熱面光滑度等因素有關(guān)，這些因素直接影響了換熱器內(nèi)結(jié)垢情況。因此，一般板式換熱器和螺旋管換熱器的抗垢性能要優(yōu)于管殼式換熱器。3.3生物污垢的影響因素因?yàn)樯镂酃竿鈧?cè)有黏膜，所以使得微生物的活動(dòng)特征有別于無(wú)機(jī)物垢。影響微生物污垢生長(zhǎng)的因素有：溫度、pH值、溶解氧、養(yǎng)分、流速、底質(zhì)特征、懸浮固體、光線和痕量元素等。4垢樣的成分與分析垢樣包括軟垢、硬垢、腐蝕產(chǎn)物及生物黏泥等。硬垢一般在管道壁上附著比較堅(jiān)固,很難用勺子刮下來(lái)。軟垢則比較稀松,沉積在管道上,與管道壁黏附不結(jié)實(shí),易用水沖下來(lái),用手捏著有細(xì)小顆粒的感覺(jué),干時(shí)為粉末狀。若有黏泥,則顏色較黑,手捏時(shí)帶有一定黏性。腐蝕產(chǎn)物大多為電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生或微生物腐蝕產(chǎn)生的腐蝕銹瘤。生物黏泥一般是由連成絲的裹有相當(dāng)密實(shí)黏液層的桿菌組成,外觀為灰黑色,聞著有腥味,手捏著有滑感。垢樣分析的第1步為取樣,基本要求是所取的垢樣應(yīng)具有代表性。采取量一般為100~200g,在滿足試驗(yàn)需要量的同時(shí)留有一定的保留量,以備復(fù)查考證。定性分析通常采用化學(xué)試驗(yàn)的方法對(duì)垢樣進(jìn)行分析。儀器與試劑:藥物天平,常用玻璃器皿；HCl5%(CP),BaCl210%(CP),NaF0.5%(CP),乙醚。試驗(yàn)步驟:用天平稱(chēng)取重約5g大小的垢樣5塊,分別置于編有序號(hào)的100mL燒杯中。先在1號(hào)燒杯中加入5%HCl30mL,觀察垢樣,記錄其變化狀況；然后在2號(hào)燒杯中加入10%BaCl230mL觀察垢樣,記錄其變化狀況；再在3號(hào)燒杯中加入0.5%NaF30mL左右觀察垢樣,記錄其變化狀況；取4號(hào)燒杯將垢樣用研缽研碎后,移入燒杯中加入50mL乙醚溶劑觀察垢樣,記錄其變化狀況。污垢成分簡(jiǎn)易鑒定方法說(shuō)明如下：1)加入5%HCl后,垢塊溶解,同時(shí)生成大量氣泡,溶液剩余殘?jiān)繕O少。污垢成分為碳酸鹽垢。2)在HCl中幾乎不溶解,無(wú)氣泡產(chǎn)生,加入10%BaCl2溶液后產(chǎn)生大量白色沉淀。污垢成分為硫酸鹽垢。3)在HCl中不溶解,加入0.5%NaF可緩慢溶制。污垢成分為硅酸鹽垢。4)加入5%HCl后即可溶解,其酸液呈黃綠色。污垢成分為氧化鐵垢。5)將乙醚加入研碎垢樣中,乙醚液層呈淺黃顏色,不溶的垢呈灰白色。污垢成分為油垢。污垢組成是十分復(fù)雜的,除單一型污垢外,混合型垢也是常見(jiàn)的。所以通常要經(jīng)過(guò)幾步的鑒別試驗(yàn)才能確定垢樣的主要成分,但對(duì)某些簡(jiǎn)單的單一型垢樣經(jīng)一步或二步試驗(yàn)基本確定后,不一定要每步鑒別試驗(yàn)都做。參考文獻(xiàn)[1]李德福,劉潔.石油化工設(shè)備清洗技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.[2]陸震維,陳玉梅.化工裝置清洗技術(shù)現(xiàn)狀和展望[J].化工進(jìn)展,1992,7(4):25-30.[3]楊善讓?zhuān)熘久鳎瑢O靈芳.換熱設(shè)備污垢研究的意義、現(xiàn)狀和展望.中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)2003年傳熱傳質(zhì)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議大會(huì)特邀報(bào)告.[4]楊善讓,徐志明,孫靈芳等.換熱設(shè)備污垢及對(duì)策(第二版).北京,科學(xué)出版社,2004[5]ZubairSM,SheikhAK,YounasM,etal.ARiskBasedHeatExchangerAnalysisSubjecttoFoulingPart1;PerformanceEvaluation.Energy,2000,25:427-443.[6]楊善讓?zhuān)熘久?，孫靈芳．換熱設(shè)備污垢與對(duì)策[M].北京：科學(xué)出版社，2004[7]崔福義，李曉明，周紅．污水換熱器污垢污垢熱阻特性研究[J]．煤氣與熱力，2005，25(06)：9．12[8]曲云霞，李梅，楊勇等．污水源熱泵系統(tǒng)污水水質(zhì)與換熱器材質(zhì)的選擇[J]．可再生能源，2007，25(4)：72—75[9]程林，鄒勇，宋繼偉，等．熱交換器表面析晶污垢的組成及其界面結(jié)合狀態(tài)[C]．中國(guó)工程熱物理學(xué)術(shù)會(huì)議傳熱傳質(zhì)分會(huì)論文集，廣州：中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)，2007：1919．1923．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(chēng)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%為各類(lèi)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(lèi)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(zhuān)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(mén)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(lèi)1.2.1按作用原理分類(lèi)（1）直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器又稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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，如熱管式換熱器等。1.2.2按作用方式分類(lèi)（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(pán)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(chēng)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)格：Φ19×3L=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：ρ2=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：μ2=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：ρ1=715kg/m3油的比熱：Cp1=2.48kJ/kg℃油的導(dǎo)熱系數(shù)：k1=0.133W/m℃油的粘度：μ1=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）=0.013m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=240W/m2℃?zhèn)鳠崦娣e：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η=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Φ193得管程壓降：2.8殼程壓降當(dāng)量直徑：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3.2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。基本的排列方式有五種：等邊三角形：一邊與流向垂直是常用的形式，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3.5.1封頭根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范采用材質(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3.7.1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。3.7.2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，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φ12，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3.10.1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。3.10.2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：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3.14.1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）平面型密封面密封表面是一個(gè)突出的光滑平面（又稱(chēng)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。3.14.2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，δ=48mm，δ1=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，D4=863mm，H=115mm，h=35mm，δ=46mm，δ1=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。3.14.3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=100PN=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=150PN=1.6MPa時(shí)：N=132mm，K=190mm，D=285mm，H=61mm，H1=12mm，S=6.5mm，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；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