關(guān)于pn25dn600浮頭式換熱器的設(shè)計

PAGEPAGE95目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 2Abstract 3前言 4第一章?lián)Q熱器概述 51.1換熱器的應(yīng)用 51.2換熱器的主要分類 61.3管殼式換熱器特殊結(jié)構(gòu) 111.4換熱管簡介 12第二章工藝計算 132.1設(shè)計條件 132.2核算換熱器傳熱面積 132.3壓力降的計算 182.4換熱器壁溫計算 21第三章?lián)Q熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度計算 243.1殼體與管箱厚度的確定 243.2開孔補(bǔ)強(qiáng)計算 263.3水壓試驗(yàn) 323.4換熱管 333.5管板設(shè)計 353.6折流板 413.7拉桿與定距管 433.8防沖板 443.9保溫層 443.10法蘭與墊片 443.11鉤圈式浮頭 483.12分程隔板 543.13鞍座 543.14接管的最小位置 56第四章?lián)Q熱器的腐蝕、制造與檢驗(yàn) 584.1換熱器的腐蝕 584.2換熱器的制造與檢驗(yàn) 58第五章焊接工藝評定 625.1殼體焊接工藝 625.2換熱管與管板的焊接 625.3法蘭與筒體的焊接 63第六章?lián)Q熱器的安裝、試車與維護(hù) 646.1安裝 646.2試車 646.3維護(hù) 65總結(jié) 66致謝 68參考文獻(xiàn) 69附錄Ⅰ浮頭法蘭厚度計算程序 70附錄Ⅱ相關(guān)文獻(xiàn) 74摘要本設(shè)計說明書是關(guān)于PN2.5DN600浮頭式換熱器的設(shè)計，主要是進(jìn)行了換熱器的工藝計算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計。設(shè)計的前半部分是工藝計算部分，主要是根據(jù)給定的設(shè)計條件估算換熱面積，從而進(jìn)行換熱器的選型，校核傳熱系數(shù)，計算出實(shí)際的換熱面積，最后進(jìn)行壓力降和壁溫的計算。設(shè)計的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計，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（如接管、折流板、定距管、鉤圈、管箱等）的設(shè)計，包括：材料的選擇、具體尺寸確定、確定具體位置、管板厚度的計算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計算等。最后設(shè)計結(jié)果可通過6張圖表現(xiàn)出來。關(guān)于浮頭式換熱器設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，設(shè)計說明書中都有詳細(xì)的說明。關(guān)鍵詞：管殼式換熱器浮頭式換熱器管板浮頭蓋浮頭法蘭前言畢業(yè)設(shè)計是完成教學(xué)計劃實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)；是教學(xué)計劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它對提高學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識分析和解決實(shí)際問題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生的工作作風(fēng)、工作態(tài)度和處理問題等方面具有很重要的意義。本次畢業(yè)設(shè)計的題目是浮頭式換熱器設(shè)計。浮頭式換熱器是長嶺煉油廠的典型設(shè)備，主要用于原油和油品等的換熱，并且設(shè)計的原始資料及數(shù)據(jù)均來源于工廠中正在運(yùn)行的設(shè)備。這次設(shè)計中的主要內(nèi)容為換熱器的工藝計算、換熱器的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計。其中，工藝計算主要是確定換熱器的換熱面積、換熱器的選型、壓降計算、壁溫計算等；而結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計則主要包括：管板厚度計算、換熱管的分布、折流板的選型、浮頭蓋及浮頭法蘭的計算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計算以及各種零部件的材料選擇等。在設(shè)計過程中，我盡量采用較新的國家標(biāo)準(zhǔn)，做到既滿足設(shè)計要求，又使結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低成本，以提高經(jīng)濟(jì)效益為主，力爭使產(chǎn)品符合生產(chǎn)實(shí)際需要，適合市場激烈的競爭。同時為了使本次設(shè)計能夠進(jìn)行順利，我在設(shè)計前參閱了許多有關(guān)書籍和英文文獻(xiàn)，并做了一定的摘要。因?yàn)閾Q熱器設(shè)計是屬于壓力容器設(shè)計范疇，與我所學(xué)的課程有緊密的聯(lián)系，所以這次設(shè)計對我的設(shè)計能力有了很大的提高。它不僅使我貫通幾年里所學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)理論知識，還培養(yǎng)和提高我們?nèi)后w合作、相互配合的工作能力。換熱器在設(shè)計過程中為技術(shù)分析與產(chǎn)品開發(fā)可以為設(shè)計者提供一個廣闊的思維想象空間，還能激發(fā)設(shè)計者的創(chuàng)新意識。在設(shè)計過程中，我們可以很好地將所學(xué)的知識加以應(yīng)用，在自己的腦海中鞏固，這是我選擇這個課題的初衷，而事實(shí)上我也達(dá)到了預(yù)期的目的。由于水平有限，在設(shè)計過程中一定存在許多疏漏和不夠合理之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正。特此致謝！第一章?lián)Q熱器概述過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，是在化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、紡織、城建、海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備，而換熱設(shè)備則是廣泛使用的一種通用的過程設(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，約占總投資的35%～40%。1.1換熱器的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱器的主要作用是將能量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，是流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝流程上的需要。此外，換熱器也是回收余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。例如，高爐爐氣（約1500℃隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱極力的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼面世。1.2換熱器的主要分類在工業(yè)生產(chǎn)中，由于用途、工作條件和物料特性的不同，出現(xiàn)了不同形式和結(jié)構(gòu)的換熱器。1.2.1換熱器的分類及特點(diǎn)按照傳熱方式的不同，換熱器可分為三類：1.直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器，它是利用冷、熱流體直接接觸與混合的作用進(jìn)行熱量的交換。這類換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，常做成塔狀，但僅適用于工藝上允許兩種流體混合的場合。2.蓄熱式換熱器在這類換熱器中，熱量傳遞是通過格子磚或填料等蓄熱體來完成的。首先讓熱流體通過，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后再讓冷流體通過，把熱量帶走。由于兩種流體交變轉(zhuǎn)換輸入，因此不可避免地存在著一小部分流體相互摻和的現(xiàn)象，造成流體的“污染”。蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、價格便宜，單位體積傳熱面比較大，故較適合用于氣--氣熱交換的場合。3.間壁式換熱器這是工業(yè)中最為廣泛使用的一類換熱器。冷、熱流體被一固體壁面隔開，通過壁面進(jìn)行傳熱。按照傳熱面的形狀與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)它又可分為：管式換熱器：如套管式、螺旋管式、管殼式、熱管式等；板面式換熱器：如板式、螺旋板式、板殼式等；擴(kuò)展表面式換熱器：如板翅式、管翅式、強(qiáng)化的傳熱管等。1.2.2管殼式換熱器的分類及特點(diǎn)由于設(shè)計題目是浮頭式換熱器的設(shè)計，而浮頭式又屬于管殼式換熱器，故特此介紹管殼式換熱器的主要類型以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。管殼式換熱器是目前用得最為廣泛的一種換熱器，主要是由殼體、傳熱管束、管板、折流板和管箱等部件組成，其具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。殼體多為圓筒形，內(nèi)部放置了由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。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為了增加殼程流體的速度以改善傳熱，在殼體內(nèi)安裝了折流板。折流板可以提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強(qiáng)流體湍流程度。流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次就稱為一個殼程，而圖1-2-1所示為最簡單的單殼程單管程換熱器。為提高管內(nèi)流體速度，可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分為若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程；同樣。為提高管外流速，也可以在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可以配合使用。這種換熱器的結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，造價不高，可選用多種結(jié)構(gòu)材料，管內(nèi)清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量較大，高溫高壓條件下也能應(yīng)用，但傳熱效率、結(jié)構(gòu)的緊湊性、單位傳熱面的金屬消耗量等方面尚有待改善。由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩流體溫度相差較大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃固定管板式換熱器：其結(jié)構(gòu)如圖1所示。換熱器的管端以焊接或脹接的方法固定在兩塊管板上，而管板則以焊接的方法與殼體相連。與其它型式的管殼式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)殼體直徑相同時，可安排更多的管子，也便于分程，同時制造成本較低。由于不存在彎管部分，管內(nèi)不易積聚污垢，即使產(chǎn)生污垢也便于清洗。如果管子發(fā)生泄漏或損壞，也便于進(jìn)行堵管或換管，但無法在管子的外表面進(jìn)行機(jī)械清洗，且難以檢查，不適宜處理臟的或有腐蝕性的介質(zhì)。更主要的缺點(diǎn)是當(dāng)殼體與管子的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時，在殼體與管中將產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，因此為了減少溫差應(yīng)力，通常需在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，利用膨脹節(jié)在外力作用下產(chǎn)生較大變形的能力來降低管束與殼體中的溫差應(yīng)力。浮頭式換熱器：其結(jié)構(gòu)如圖2所示。管子一端固定在一塊固定管板上，管板夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間，用螺栓連接；管子另一端固定在浮頭管板上，浮頭管板夾持在用螺柱連接的浮頭蓋與鉤圈之間，形成可在殼體內(nèi)自由移動的浮頭，故當(dāng)管束與殼體受熱伸長時，兩者互不牽制，因而不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭部分是由浮頭管板，鉤圈與浮頭端蓋組成的可拆聯(lián)接，因此可以容易抽出管束，故管內(nèi)管外都能進(jìn)行清洗，也便于檢修。由上述特點(diǎn)可知，浮頭式換熱器多用于溫度波動和溫差大的場合，盡管與固定管板式換熱器相比其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、造價更高。U型管式換熱器：其結(jié)構(gòu)可參見圖3。一束管子被彎制成不同曲率半徑的U型管，其兩端固定在同一塊管板上，組成管束，從而省去了一塊管板與一個管箱。因?yàn)楣苁c殼體是分離的，在受熱膨脹時，彼此間不受約束，故消除了溫差應(yīng)力。其結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，管束可以在殼體中抽出，管外清洗方便，但管內(nèi)清洗困難，故最好讓不易結(jié)垢的物料從管內(nèi)通過。由于彎管的外側(cè)管壁較薄以及管束的中央部分存在較大的空隙，故U型管換熱器具有承壓能力差、傳熱能力不佳的缺點(diǎn)。雙重管式換熱器：將一組管子插入另一組相應(yīng)的管子中而構(gòu)成的換熱器，其結(jié)構(gòu)可以參看圖4。管程流體（B流體）從管箱進(jìn)口管流入，通過內(nèi)插管到達(dá)外套管的底部，然后返回，通過內(nèi)插管和外套管之間的環(huán)形空間，最后從管箱出口管流出。其特點(diǎn)是內(nèi)插管與外套管之間沒有約束，可自由伸縮。因此，它適用于溫差很大的兩流體換熱，但管程流體的阻力較大，設(shè)備造價較高。填料函式換熱器：圖5為填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)。管束一端與殼體之間用填料密封，管束的另一端管板與浮頭式換熱器同樣夾持在管箱法蘭和殼體法蘭之間，用螺栓連接。拆下管箱、填料壓蓋等有關(guān)零件后，可將管束抽出殼體外，便于清洗管間。管束可自由伸縮，具有與浮頭式換熱器相同的優(yōu)點(diǎn)。由于減少了殼體大蓋，它的結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，造價也較低，但填料處容易泄漏，工作壓力與溫度受一定限制，直徑也不宜過大。1.3管殼式換熱器特殊結(jié)構(gòu)包括有雙殼程結(jié)構(gòu)、螺旋折流板、雙管板等特殊結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)將使換熱器擁有更高的工作效率。雙殼程結(jié)構(gòu)：在換熱器管束中間設(shè)置縱向隔板，隔板與殼體內(nèi)壁用密封片阻擋物流內(nèi)漏，形成雙殼程結(jié)構(gòu)。適用場合：①管程流量大殼程流量小時，采用此結(jié)構(gòu)流速可提高一倍，給熱系數(shù)提高1～1.2倍；②冷熱流體溫度交叉時，但殼程換熱器需要兩臺以上才能實(shí)現(xiàn)傳熱，用一臺雙殼程換熱器不僅可以實(shí)現(xiàn)傳熱，而且可以得到較大的傳熱溫差。螺旋折流板式換熱器：螺旋折流板可以防止死區(qū)和返混，壓降較小。物流通過這種結(jié)構(gòu)換熱器時存在明顯的徑向變化，故不適用于有高熱效率要求的場合。雙管板結(jié)構(gòu)：在普通結(jié)構(gòu)的管板處增加一個管板，形成的雙管板結(jié)構(gòu)用于收集泄漏介質(zhì)，防止兩程介質(zhì)混合。1.4換熱管簡介換熱管是管殼式換熱器的傳熱元件，采用高效傳熱元件是改進(jìn)換熱器傳熱性能最直接有效的方法。國內(nèi)已使用的新效的換熱管有以下幾種：螺紋管：又稱低翅片管，用光管軋制而成，適用于管外熱阻為管內(nèi)熱阻1.5倍以上的單相流及渣油、蠟油等粘度大、腐蝕易結(jié)垢物料的換熱。T形翅片管：用于管外沸騰時，可有效降低物料泡核點(diǎn)，沸騰給熱系數(shù)提高1.6～3.3倍，是蒸發(fā)器、重沸器的理想用管。表面多孔管：該管為光管表面形成一層多孔性金屬敷層，該敷層上密布的小孔能形成許多汽化中心，強(qiáng)化沸騰傳熱。螺旋槽紋管：可強(qiáng)化管內(nèi)物流間的傳熱，物料在管內(nèi)靠近管壁部分流體順槽旋流，另一部分流體呈軸向渦流，前一種流動有利于減薄邊界層，后一種流動分離邊界層并增強(qiáng)流體擾動，傳熱系數(shù)提高1.3～1.7倍，但阻力降增加1.7～2.5倍。波紋管：為擠壓成型的不銹鋼薄壁波紋管，管內(nèi)、管外都有強(qiáng)化傳熱的作用，但波紋管換熱器承壓能力不高，管心距大而排管少，殼程短而不易控制。管殼式換熱器的應(yīng)用已經(jīng)有悠久的歷史，而且管殼式換熱器被當(dāng)作一中傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門中大量使用。尤其在化工、石油、能源設(shè)備等部門所使用的換熱設(shè)備中，管殼式換熱器仍處于主導(dǎo)地位，因此本次畢業(yè)設(shè)計特針對這類換熱器中的浮頭式換熱器的工藝設(shè)計以及結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行介紹。第二章工藝計算在換熱器設(shè)計中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需要的傳熱面積。工藝設(shè)計中包括了熱力設(shè)計以及流動設(shè)計，其具體運(yùn)算如下所述：2.1設(shè)計條件表2-1油品與原油的操作參數(shù)原油油品設(shè)計壓力（Mpa）進(jìn)口溫度（°C）出口溫度（°C）流量（kg/s）進(jìn)口溫度（°C）出口溫度（°C）流量（kg/s）6910126.503001006.442.5表2-2油品與原油的物性參數(shù)名稱平均溫度（℃）比熱kJ/kg·k導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·k）密度kg/m3粘度（*10-3）Pa·S熱阻（*10-3）㎡·K/w原油853.1650.1408058.100.52油品2002.5870.1149180.9200.522.2核算換熱器傳熱面積2.2.1流動空間的確定選擇被冷卻的油品走殼程，被加熱的原油走管程。這是因?yàn)椋罕焕鋮s的流體走殼程可便于散熱，而傳熱系數(shù)大的流體應(yīng)走管程，這樣可降低管壁的溫差，減少熱應(yīng)力，同時對于浮頭式換熱器，一般是將易結(jié)垢流體流經(jīng)管程。2.2.2初算換熱器傳熱面積2.2.2.1傳熱計算（熱負(fù)荷計算）熱負(fù)荷：式中：——冷熱流體的質(zhì)量流量，kg/s；——冷熱流體的定壓比熱，J/(kg·k)；——冷流體的進(jìn)、出口溫度，k；——熱流體的進(jìn)、出口溫度，k。理論上，=，實(shí)際上由于熱量損失，≠，通常熱負(fù)荷應(yīng)該取max（，）。；故。2.2.2.2有效平均溫差的計算選取逆流流向，這是因?yàn)槟媪鞅炔⒘鞯膫鳠嵝矢?。其中為較小的溫度差，為較大的溫度差。因?yàn)?，故采用對?shù)平均溫度差，則℃;2.2.2.3按經(jīng)驗(yàn)值初選總傳熱系數(shù)查表選得=180W/（㎡﹒℃）；2.2.2.4初算出所需的傳熱面積；考慮到所用傳熱計算式的準(zhǔn)確程度及其他未可預(yù)料的因素，應(yīng)使所選用的換熱器具有換熱面積留有裕度10%-25%，故有，根據(jù)查選型手冊，可選換熱器的型式為：，且為達(dá)到所需換熱面積，應(yīng)采用三臺同類換熱器串聯(lián)。所選浮頭式換熱器的規(guī)格參數(shù)以及其工藝計算常用參數(shù)可參考表2-3與表2-4（附第二章后）。2.2.3總傳熱系數(shù)K的校驗(yàn)管殼式換熱換熱器面積是以傳熱管外表面為基準(zhǔn)，則在利用關(guān)聯(lián)式計算總傳熱系數(shù)也應(yīng)以管外表面積為基準(zhǔn)，因此總傳熱系數(shù)K的計算公式如下：式中：K——總傳熱系數(shù)，W/（㎡﹒K）；、——分別為管程和殼程流體的傳熱膜系數(shù)，W/（㎡﹒K）；、——分別為管程和殼程的污垢熱阻，㎡·K/w；、、——分別是傳熱管內(nèi)徑、外徑及平均直徑，m；——傳熱管壁材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/（㎡﹒K）；——傳熱管壁厚，m。2.2.3.1管程流體傳熱膜系數(shù)其計算過程如下：；，可知流體處于過渡流狀態(tài)；；當(dāng)流體在管內(nèi)流動為過渡流的時候，對流傳熱系數(shù)可先按湍流的公式計算，然后把計算結(jié)果乘以校正系數(shù)，即可得到過渡流下的對流傳熱膜系數(shù)。先計算校正系數(shù)：；而湍流情況下的計算如下：由于，故原油為高黏度的流體，故應(yīng)用Sieder-Tate關(guān)聯(lián)式：工程上，當(dāng)液體被加熱時，取，當(dāng)液體被冷卻時，取，而管程流體原油是被加熱的，則有W/（㎡﹒K）；故管內(nèi)流體傳熱膜系數(shù)為：W/（㎡﹒K）；2.2.3.2殼程流體傳熱膜系數(shù)：其計算過程如下：換熱器內(nèi)需裝弓形折流板，根據(jù)GB151-1999可知，折流板最小的間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑的1/5，且不小于，故根據(jù)浮頭式換熱器折流板間距的系列標(biāo)準(zhǔn)，可取折流板間距。因?yàn)闅んw選擇為卷制圓筒，根據(jù)GB150-1999可知?dú)んw內(nèi)徑。管間流速是根據(jù)流體流過管間最大截面積計算：其中：——管外徑，即25㎜，——為換熱管中心距，此時選擇換熱管在管板上的排列方式為正方形排列，因?yàn)檫@樣便于機(jī)械清洗，查GB151-1999得。；；當(dāng)換熱管呈正方形排列時，其當(dāng)量直徑為；同時：；；故可用Kern法求，即：；與都已經(jīng)算出，而，，，同時查鋼管壁熱導(dǎo)率為，則有故，合適。2.2.4校核平均溫差與平均溫差有關(guān)參數(shù)的計算如下：；根據(jù)R、P值，查溫度校正系數(shù)圖可得溫度校正系數(shù)，因此有效平均溫度差為：℃。2.2.5校核換熱面積：實(shí)際傳熱面積：；校核：；為了保證換熱器的可靠性，一般應(yīng)使換熱器的面積裕度大于或等于15%--25%，由上可知所選換熱器面積滿足要求。2.3壓力降的計算流體流經(jīng)換熱器因流動引起的壓力降，可按管程壓降和殼程壓降分別計算。2.3.1管程壓力降管程壓力降有三部分組成，可按下式進(jìn)行計算：其中：——流體流過直管因摩擦阻力引起的壓力降，Pa；——流體流經(jīng)回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降，Pa；——流體流經(jīng)管箱進(jìn)出口的壓力降，Pa；——結(jié)構(gòu)校正因數(shù)，無因次，對的管子，取為1.4；對的管子，取為1.5；——管程數(shù)；——串聯(lián)的殼程數(shù)。其中，、、的計算式如下：；；；式中：——管內(nèi)流速，；——管內(nèi)徑，；——管長，；——摩擦系數(shù)，無量綱，可由下式求?。弧軆?nèi)流體密度，。由于，在范圍內(nèi)，故可采用下面公式求?。核訫pa；Mpa；Mpa；；經(jīng)查，可知每臺換熱器合理的壓力降為Pa，由此可知上述壓力降符合要求。2.3.2殼程的壓力降當(dāng)殼程裝上折流板后，流體在管外流動為平行流和錯流的耦合。盡管管束為直管，但流動卻變得復(fù)雜化。由于制造安裝公差不可避免地存在間隙，因而會產(chǎn)生泄漏和旁流，而流體橫向沖刷換熱管引起的旋渦，也使流動變得更加復(fù)雜。由于流動的復(fù)雜性，要準(zhǔn)確地分析影響這種復(fù)雜流動的各種因素，精確地計算壓力降是相當(dāng)?shù)睦щy。下面通過埃索法來計算：式中：——流體橫過管束的壓力降，Pa；——流體通過折流板缺口的壓力降，Pa；——?dú)こ虊毫档慕Y(jié)垢修正系數(shù)，無因次，對液體可取1.15；對氣體可取1.0。其中：；；式中：——管子排列方法對壓力降的修正系數(shù)，對三角形排列。對正方形排列，對轉(zhuǎn)置正方形排列；——?dú)こ塘黧w摩擦系數(shù)，當(dāng)時，；——橫過管束中心線的管子數(shù)，對三角形排列；對正方形排列；——按殼程流通截面計算的流速，；——折流板的數(shù)量。其中：；因此；；；，取整為19。則有：Pa，Pa；；可知此時的壓力降在合理范圍之類。2.4換熱器壁溫計算2.4.1換熱管壁溫計算符號說明：——以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計算的總傳熱系數(shù)，W/（m·℃）；——污垢熱阻，㎡·℃/w；——分別為熱、冷流體的的平均溫度，℃；——分別為熱流體的進(jìn)、出口溫度，℃；——分別為冷流體的進(jìn)、出口溫度，℃；——流體的有效平均溫差，℃；——以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計算的給熱系數(shù)，W/（m·℃）。熱流體側(cè)的壁溫：；冷流體側(cè)的壁溫：；所以℃。2.4.2圓筒壁溫的計算由于圓筒外部有良好的保溫層，故殼體壁溫取殼程流體的平均溫度：℃。管程：原油殼程：油品℃=180W/（㎡﹒℃）W/（㎡﹒K）W/（㎡﹒K）W/（㎡﹒K）m2·K/Wm2·K/WW/m·KW/m·K℃℃到此換熱器的工藝計算告一段落，其中工藝計算的主要目的是計算出其換熱面積，選出相應(yīng)的換熱器型式，因此，接下來應(yīng)該是進(jìn)行換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及強(qiáng)度計算。表2-3與表2-4附于下面：表2-3所選浮頭式換熱器規(guī)格DNPN管長管程數(shù)換熱管規(guī)格計算傳熱面積㎡規(guī)格型號管程出入口公稱直徑，㎜殼程出入口公稱直徑，㎜設(shè)備凈重充水水重mmMpam㎏㎏6002.56486.915015043271980表2-4工藝計算常用參數(shù)公稱直徑ＤＮ（mm）管程Ｎ中心排管數(shù)換熱管數(shù)管程平均通道面積（c㎡）弓形折流板缺口弓高（㎜）600410188148150第三章?lián)Q熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度計算在確定換熱器的換熱面積后，應(yīng)進(jìn)行換熱器主體結(jié)構(gòu)以及零部件的設(shè)計和強(qiáng)度計算，主要包括殼體和封頭的厚度計算、材料的選擇、管板厚度的計算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計算，還有主要構(gòu)件的設(shè)計（如管箱、殼體、折流板、拉桿等）和主要連接（包括管板與管箱的連接、管子與管板的連接、殼體與管板的連接等），具體計算如下。3.1殼體與管箱厚度的確定根據(jù)給定的流體的進(jìn)出口溫度，選擇設(shè)計溫度為400℃；3.1.1殼體和管箱材料的選擇由于所設(shè)計的換熱器屬于常規(guī)容器，并且在工廠中多采用低碳低合金鋼制造，故在此綜合成本、使用條件等的考慮，選擇16MnR為殼體與管箱的材料。16MnR是低碳低合金鋼，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和制造工藝性能，其強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性、低溫和高溫性能均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼，同時采用低合金鋼可以減少容器的厚度，減輕重量，節(jié)約鋼材。3.1.2圓筒殼體厚度的計算焊接方式：選為雙面焊對接接頭，100%無損探傷，故焊接系數(shù)；根據(jù)GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定可知對16MnR鋼板其。假設(shè)材料的許用應(yīng)力Mpa（厚度為6～16mm時），殼體計算厚度按下式計算為：；設(shè)計厚度；名義厚度（其中為向上圓整量）；查其最小厚度為8mm，則此時厚度滿足要求，且經(jīng)檢查，沒有變化，故合適。3.1.3管箱厚度計算管箱由兩部分組成：短節(jié)與封頭；且由于前端管箱與后端管箱的形式不同，故此時將前端管箱和后端管箱的厚度計算分開計算。3.1.3.1前端管箱厚度計算前端管箱為橢圓形管箱，這是因?yàn)闄E圓形封頭的應(yīng)力分布比較均勻，且其深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型。此時選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，故，且同上，則封頭計算厚度為：；設(shè)計厚度；名義厚度（為向上圓整量）；經(jīng)檢查，沒有變化，故合適查JB/T4746—2002《鋼制壓力容器用封頭》可得封頭的型號參數(shù)如下：表3-1DN600標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭參數(shù)DN(mm)總深度H(mm)內(nèi)表面積A(㎡)容積(m3)封頭質(zhì)量（㎏）6001750.43740.035334.6短節(jié)部分的厚度同封頭處厚度，為10mm。3.1.3.2后端管箱厚度計算由于是浮頭式換熱器設(shè)計，因此其后端管箱是浮頭管箱，又可稱外頭蓋。外頭蓋的內(nèi)直徑為700mm，這可在“浮頭蓋計算”部分看到。選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，故，且同上，則計算厚度為：；設(shè)計厚度；名義厚度（為向上圓整量）；經(jīng)檢查，沒有變化，故合適。查JB/T4746—2002《鋼制壓力容器用封頭》可得封頭的型號參數(shù)如下：表3-2DN700標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭參數(shù)DN(mm)總深度H(mm)內(nèi)表面積A(㎡)容積(m3)封頭質(zhì)量（㎏）7002000.58610.054541.3短節(jié)部分的厚度同封頭處厚度，為10mm。3.2開孔補(bǔ)強(qiáng)計算在該臺浮頭式換熱器上，殼程流體的進(jìn)出管口在殼體上，管程流體則從前端管箱進(jìn)入，而后端管箱上則有排污口和排氣口，因此不可避免地要在換熱器上開孔。開孔之后，出削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連接性被破壞，會產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，會給換熱器的安全操作帶來隱患。因此此時應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)的計算。由于管程與殼程出入口公稱直徑均為150mm，按照厚度系列，可選接管的規(guī)格為，接管的材料選為20號鋼。3.2.1殼體上開孔補(bǔ)強(qiáng)計算3.2.1.1補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別：①補(bǔ)強(qiáng)判別：根據(jù)GB150表8-1，允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑是，本開孔外徑為159mm，因此需要另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。②開孔直徑，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。3.2.1強(qiáng)度削弱系數(shù)；接管有效厚度；開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計算：；3.2.1①有效寬度B：②有效高度：（a）外側(cè)有效高度為：；（b）內(nèi)側(cè)有效高度為：；3.2.1①殼體多余金屬面積：殼體有效厚度：則多余的金屬面積為：；②接管多余金屬面積：接管計算厚度：；接管多余金屬面積：；③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為6mm）：；④有效補(bǔ)強(qiáng)面積：；3.2.1；擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)接管公稱直徑DN150，參照J(rèn)B/T4736-2002補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)選取補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑，內(nèi)徑（選用E型坡口）。因?yàn)?，則補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為：；考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取殼體和管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度為6mm，即。3.2.2前端管箱開孔補(bǔ)強(qiáng)計算3.2.2.1補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別：①補(bǔ)強(qiáng)判別：根據(jù)GB150表8-1，允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑是，本開孔外徑為159mm，因此需要另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。②開孔直徑，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。3.2.2.2開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積計算：強(qiáng)度削弱系數(shù)；接管有效厚度；開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計算：；3.2.2.3有效補(bǔ)強(qiáng)范圍①有效寬度：②有效高度：（a）外側(cè)有效高度為：；（b）內(nèi)側(cè)有效高度為：；3.2.2①管箱多余金屬面積：管箱有效厚度：則多余的金屬面積為：；②接管多余金屬面積：接管計算厚度：；接管多余金屬面積：；③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為6mm）：；④有效補(bǔ)強(qiáng)面積：；3.2.擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)接管公稱直徑DN150，參照J(rèn)B/T4736-2002補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)選取補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑，內(nèi)徑（選用E型坡口）。因?yàn)?，則補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為：；考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取殼體和管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度為6mm，即。3.2.3外頭蓋開孔補(bǔ)強(qiáng)計算外頭蓋上的排污口與排氣口接管材料也為20號鋼，選用規(guī)格為，主要是通過采用厚壁接管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。3.2.3.1開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積其開孔直徑；強(qiáng)度削弱系數(shù)；接管有效厚度；開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：；3.2.3.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍①有效寬度：②有效高度：（a）外側(cè)有效高度為：；（b）內(nèi)側(cè)有效高度為：；3.2.3.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積①外頭蓋多余金屬面積：外頭蓋有效厚度：則多余的金屬面積為：；②接管多余金屬面積：接管計算厚度：；接管多余金屬面積：；③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為4mm；④有效補(bǔ)強(qiáng)面積：由此可知已經(jīng)達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng)的目的。3.3水壓試驗(yàn)設(shè)試驗(yàn)溫度為常溫，則有；則校核水壓試驗(yàn)時圓筒的薄膜壓力：3.4換熱管換熱管的規(guī)格為，材料選為20號鋼。3.4換熱管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形錯列三種排列方式。各種排列方式都有其各自的特點(diǎn)：①正三角形排列：排列緊湊，管外流體湍流程度高；②正方形排列：易清洗，但給熱效果較差；③正方形錯列：可以提高給熱系數(shù)。在此，選擇正方形排列，主要是考慮這種排列便于進(jìn)行機(jī)械清洗。查GB151-1999可知，換熱管的中心距S=32mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距為44mm；同時，由于換熱管管間需要進(jìn)行機(jī)械清洗，故相鄰兩管間的凈空距離（S-d）不宜小于6mm。3.4.2布管限定圓為管束最外層換熱管中心圓直徑，其由下式確定：查GB151-1999可知，b=5，b1=3，bn=12，故b2=bn+1.5=13.5，則。3.4排管時須注意：拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，在靠近折流板缺邊位置處布置拉桿，其間距小于或等于700mm。拉桿中心至折流板缺邊的距離應(yīng)盡量控制在換熱管中心距的（0.5～1.5）范圍內(nèi)。多管程換熱器其各程管數(shù)應(yīng)盡量相等，其相對誤差應(yīng)控制在10%以內(nèi)，最大不能超過20%。相對誤差計算：；其中：——各程的平均管數(shù)；——各程中最小或最大的管數(shù)。實(shí)際排管如下所示：由上圖可知，經(jīng)過實(shí)際排管后發(fā)現(xiàn)，每個管程的布管數(shù)目分別是38，56，56，38，而各管程的平均管數(shù)為47，因此可知各程管數(shù)的相對誤差是：3.4在這里首先要先提到管箱。管箱作用是把從管道輸送來的流體均勻地分布到換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器，在多管程換熱器中管箱還起改變流體流向的作用。由于所選擇的換熱器是4管程，故管箱選擇為多程隔板的安置形式。而對于換熱管束的分程，為了接管方便，采用平行分法較合適，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。3.4換熱管與管板的連接方式有強(qiáng)度焊、強(qiáng)度脹以及脹焊并用。強(qiáng)度脹接主要適用于設(shè)計壓力小≤4.0Mpa；設(shè)計溫度≤300℃；操作中無劇烈振動、無過大的溫度波動及除了有較大振動及有縫隙腐蝕的場合，強(qiáng)度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何場合。脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用復(fù)合管板等的場合。在此，根據(jù)設(shè)計壓力、設(shè)計溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連接方式為強(qiáng)度焊。這是因?yàn)閺?qiáng)度焊加工簡單、焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。3.5管板設(shè)計管板是管殼式換熱器最重要的零部件之一，用來排布換熱管，將管程和殼程的流體分隔開來，避免冷、熱流體混合，并同時受管程、殼程壓力和溫度的作用。由于流體只具有輕微的腐蝕性，故采用工程上常用的16MnR整體管板。3.5.1由于浮頭式換熱器要求管束能夠方便地從殼體中抽出進(jìn)行清洗和維修，因而換熱器固定端的管板采用可拆式連接方式，即把管板利用墊片夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間。3.5.2符號說明：——在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，，對正方形排列，；——隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)；——換熱管中心距；——隔板槽兩側(cè)鄰管的中心距；——管板布管區(qū)面積，；對多管程正方形排列換熱器，；——管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積，；；——一根換熱管管壁金屬的橫截面積，；——固定端管板墊片壓緊力作用中心圓直徑，；根據(jù)所選的墊片的尺寸，且選擇其壓緊面型式為GB150表9-1的1a，可知密封面寬度；則，故；——管板布管區(qū)當(dāng)量直徑，，；——換熱管外徑，；——設(shè)計溫度時，管板材料的彈性模量，Mpa；——設(shè)計溫度時，換熱管材料的彈性模量，Mpa；——系數(shù)，按和查GB151圖24；——管束模數(shù)，Mpa；；——管束無量綱剛度，Mpa；；——換熱管有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距），；——換熱管與管板脹接長度或焊腳高度，；——換熱管根數(shù)；——無量綱壓力，；——當(dāng)量壓力組合；Mpa；——管板設(shè)計壓力，Mpa；——?dú)こ淘O(shè)計壓力，Mpa；——管程設(shè)計壓力，Mpa；——換熱管與管板連接拉脫力，Mpa；——許用拉脫力，查GB151，Mpa；——系數(shù)，；——管板計算厚度，；——換熱管管壁厚度，；——管板剛度削弱系數(shù)，一般可取值；——管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般??；——系數(shù)，；——換熱管軸向應(yīng)力，Mpa；——換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力，Mpa；——設(shè)計溫度時，管板材料的許用應(yīng)力，Mpa；；——設(shè)計溫度時，換熱管材料的許用應(yīng)力，Mpa；管板厚度計算過程如下：3.5.2.1管板名義厚度計算：；；；；；；；；；查GB150可知，；則；式中L應(yīng)為換熱管的有效長度，但由于管板厚度尚未計算出，暫估算管板厚度為50mm進(jìn)行試算，待管板厚度算出再用有效長度核算，。；當(dāng)中的的計算如下：；；查GB151-1999可知，則，同時由于前面換熱管的材料選為20號鋼，故，；由于此時不能保證與在任何時候都同時作用，則?。还?，故；根據(jù)=1.36和查GB151圖可知，則管板計算厚度為：；管板的名義厚度應(yīng)不小于下列三部分之和，即式中Cs和Ct分別是指殼程、管程的腐蝕裕量；而h1是指殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)槽深，為0；h2是指管程隔板槽深，為4mm。此時應(yīng)根據(jù)得到的管板名義厚度，重復(fù)以上步驟，使得管子有效長度對應(yīng)于管板厚度。；；故=1.39，查圖可知，，則，；=1.36=1.393.5.2.2換熱管的軸向應(yīng)力換熱管的軸向應(yīng)力在一般情況下，應(yīng)按下列三種工況分別計算：①殼程設(shè)計壓力，管程設(shè)計壓力：；；明顯地，；②管程設(shè)計壓力，殼程設(shè)計壓力：；；明顯地，；③殼程設(shè)計壓力與管程設(shè)計壓力同時作用：；；明顯地，。由以上三種情況可知，換熱管的軸向應(yīng)力符合要求。3.5.2.3換熱管與管板連接拉脫力；式中，其中：——換熱管最小伸出長度，查GB151-1999可知；——最小坡口深度，；許用拉脫力；明顯地，。3.5管板有固定管板以及活動管板，兩者的重量計算分別如下所示：3.5.3.1固定管板重量計算3.5.3.2活動管板重量計算：3.6折流板設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動程度，并使管程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時減少結(jié)構(gòu)，而且在臥式換熱器中還起支撐管束的作用。常見的折流板形式為弓形和圓盤—圓環(huán)形兩種，其中弓形折流板有單弓形，雙弓形和三弓形三種，但是工程上使用較多的是單弓形折流板。在浮頭式換熱器中，其浮頭端宜設(shè)置加厚環(huán)板的支持板。3.6此時選用兩端選用環(huán)形折流板，中間選用單弓形折流板，上下方向排列，這樣可造成液體的劇烈擾動，增大傳熱膜系數(shù)。為方便選材，可選折流板的材料選為16MnR，由前可知，弓形缺口高度為150mm，折流板間距為300mm，數(shù)量為19塊，查GB151-1999可知折流板的最小厚度為5mm，故此時可選其厚度為6mm。同時查GB151-1999可知折流板名義外直徑為。3.6該臺換熱器折流板排列示意圖如下所示：3.6一般應(yīng)使管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出口管，其余折流板按等距離布置?？拷馨宓恼哿靼迮c管板間的距離l應(yīng)按下式計算：；其中：——?dú)こ探庸芪恢玫淖钚〕叽?，mm；——管板的名義厚度，mm；——為防沖板長度，若無防沖板時，應(yīng)為接管的內(nèi)徑，mm；3.6符號說明如下：——折流板質(zhì)量，kg；——折流板外圓直徑，；——折流板切去部分的弓形面積，，，——系數(shù)，由查表求取；——折流板切去部分的弓形高度，mm；——管孔直徑，mm；——拉桿孔直徑，mm；——管孔數(shù)量；——拉桿孔數(shù)量；——折流板厚度，mm。計算過程如下：，查得；3.7拉桿與定距管3.7常用拉桿的形式有兩種：拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于或等于19mm的管束，（按GB151-1999表45規(guī)定）；拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑小于或等于14mm的管束，；當(dāng)管板比較薄時，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。由于此時換熱管的外徑為25mm，因此選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。3.7.2拉桿的直徑、其具體尺寸如下所示：表3-3拉桿的參數(shù)拉桿的直徑d拉桿螺紋公稱直徑dnＬaＬbb拉桿的數(shù)量161620≥6024其中拉桿的長度L按需要確定。拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。若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(dāng)數(shù)量的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于3個支承點(diǎn)。對于本臺換熱器拉桿的布置可參照零件圖。3.7定距管的規(guī)格同換熱管，其長度同實(shí)際需要確定。本臺換熱器定距管的布置可以參照部件圖。3.8防沖板由于殼程流體的，管程換熱管流體的流速，因此在本臺換熱器的殼程與管程都不需要設(shè)置防沖板。3.9保溫層根據(jù)設(shè)計溫度選保溫層材料為脲甲醛泡沫塑料，其物性參數(shù)如下：表3-4保溫層物性參數(shù)密度（kg／m3）導(dǎo)熱系數(shù)（kcal／mh℃）吸水率抗壓強(qiáng)度（kg／m３）適用溫度（℃）13～200.0119～0.02612%0.25～0.5-190～+5003.10法蘭與墊片換熱器中的法蘭包括管箱法蘭、殼體法蘭、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭、浮頭蓋法蘭以及接管法蘭，另浮頭蓋法蘭將在下節(jié)進(jìn)行計算，在此不作討論。墊片則包括了管箱墊片和外頭蓋墊片。3.10.1固定端的殼體法蘭、管箱法蘭與（1）查JB4700-2000壓力容器法蘭可選固定端的殼體法蘭和管箱法蘭為長頸對焊法蘭，凹凸密封面，材料為鍛件20MnMoⅡ，其具體尺寸如下：（單位為mm）表3-5DN600長頸對焊法蘭尺寸DN法蘭螺柱對接筒體最小厚度DD1D2D3D4Hhaa1Rd規(guī)格數(shù)量6007607156766666634211035211816261227M242410（2）此時查JB4700-2000壓力容器法蘭，根據(jù)設(shè)計溫度可選擇墊片型式為金屬包墊片，材料為0Cr18Ni9，其尺寸為：表3-6管箱墊片尺寸PN(Mpa)DN(mm)外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)墊片厚度反包厚度Ｌ2.5600665625343.10.2外頭蓋側(cè)法蘭、外頭蓋法蘭（1）外頭蓋法蘭的型式與尺寸、材料均同上殼體法蘭，凹密封面，查JB4700-2000壓力容器法蘭可知其具體尺寸如下所示：（單位為mm）。表3-7外頭蓋法蘭尺寸DN法蘭螺柱對接筒體最小厚度DD1D2D3D4Hhaa1Rd規(guī)格數(shù)量7008608157767667635012035211816261227M242810（2）外頭蓋側(cè)法蘭選用凸密封面，材料為鍛件20MnMoⅡ，查JB/4721-92可知其具體尺寸如下表：表3-8外頭蓋側(cè)法蘭尺寸DN法蘭螺柱對接筒體最小厚度DD1D2D3D4Hha1Rd規(guī)格數(shù)量60086081577676676348150721816401227M242810（3）查JB/T4718-92選外頭蓋墊片的型式為金屬包墊片，其外徑D為765mm，內(nèi)徑d為725mm且查JB/T4718-92也選浮頭墊片的型式為金屬包墊片，則其外徑D為592mm，內(nèi)徑d為568mm，兩者材料均為0Cr18Ni9。3.10.3接管法蘭型式與尺寸根據(jù)接管的公稱直徑，公稱壓力可查HG20592～20635－97鋼制管法蘭、墊片、緊固件，選擇帶頸對焊鋼制管法蘭，選用凹凸密封面，其具體尺寸如下表所示：（單位為㎜）表3-9帶頸對焊鋼制管法蘭公稱

通徑

DN鋼管外徑（法蘭焊端外徑）A1連接尺寸法蘭厚度C法蘭頸

法蘭高度

H法蘭理論重量（㎏）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n螺紋

ThＮＳＨ１≈ＲABＡＢ2533.73211585144M121646463.264401.26150168.3159300250268M24281901906.31287512.73.11鉤圈式浮頭本臺浮頭式換熱器浮頭端采用B型鉤圈式浮頭，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示，而浮頭蓋采用了球冠形封頭。3.11.1浮頭蓋的設(shè)計計算球冠形封頭、浮頭法蘭應(yīng)分別按管程壓力作用下和殼程壓力作用下進(jìn)行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計計算，取其大者為計算厚度。符號說明如下：——換熱器圓筒內(nèi)直徑，mm；——浮頭法蘭與鉤圈的內(nèi)直徑，，mm；——浮頭法蘭與鉤圈的外直徑，mm，mm；——外頭蓋內(nèi)直徑，mm，mm；——浮頭管板外直徑，mm，mm；——螺栓中心圓直徑，mm，mm；——墊片壓緊力作用中心圓直徑，；——作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力，N；；——作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力，N；；——計算壓力，Mpa；分別取管程壓力（內(nèi)壓）和殼程壓力（外壓）；——封頭球面內(nèi)半徑，mm；按GB151表46選取mm；——螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離，mm；——對法蘭環(huán)截面形心的力臂，mm；——封頭邊緣處球殼中面切線與法蘭環(huán)的夾角，（°）；；——球冠形封頭的計算厚度，mm；——球冠形封頭的名義厚度，mm；——封頭材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，Mpa；——焊接接頭系數(shù)。3.11.1.1管程壓力作用下（內(nèi)壓）浮頭蓋的計算：（1）球冠形封頭計算厚度按下式計算：；為方便選材，故可將浮頭蓋的材料選擇為16MnR，故=125Mpa，選擇為雙面焊對接接頭，100%無損探傷，故，則。（2）浮頭法蘭計算厚度計算：首先根據(jù)所選的浮頭墊片可先確定：；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選定螺栓數(shù)目為16，則可通過計算螺栓的根徑，從而知道螺栓的規(guī)格：，故將其圓整為規(guī)格為M24的螺柱，其根徑為20.752mm。關(guān)于浮頭法蘭厚度的計算按GB151-1999的格式制作成一張表格，這樣比較清晰明了，具體如下表所示：表3-10浮頭法蘭厚度計算表設(shè)計條件墊片及螺栓計算pc=2.5Mpa墊片材料：0Cr18Ni9N=12mmy=62.1Mpa溫度t=400外徑×內(nèi)徑×厚度：592×568×3b=6mmm=3.75法蘭材料：鍛件JB/T472620MnMo螺栓直徑螺栓數(shù)量n=16許用應(yīng)力設(shè)螺栓材料：25Cr2MoVA許用應(yīng)力或（取兩者中較大值）=4651操作情況下法蘭的受力力臂力矩操作情況下法蘭總力矩：預(yù)緊螺栓時法蘭的受力力臂力矩操作狀態(tài)：預(yù)緊狀態(tài)：法蘭厚度操作狀態(tài)：；預(yù)緊狀態(tài)：；法蘭厚度取與之大者，且不小于球冠形封頭名義厚度的兩倍，故，則。3.11.1.2殼程壓力作用下（外壓）浮頭蓋的計算（1）球冠形封頭GB150-1998第6章“外壓圓筒和外壓球殼”進(jìn)行外壓計算，即將球冠形封頭當(dāng)作球殼進(jìn)行計算，具體過程如下：假設(shè)，腐蝕裕量，則；，故；所以；查GB150可知，此時許用外壓力為：，故合適。（2）浮頭法蘭厚度的計算可按上表進(jìn)行，由于管程與殼程的設(shè)計壓力相等，所以大部分的數(shù)據(jù)都與內(nèi)壓情況下相同，只是此時，表中的應(yīng)改為：則此時操作狀態(tài)下：；所以此時；根據(jù)上述內(nèi)壓與外壓的計算可知浮頭法蘭的計算厚度應(yīng)為，則圓整后其名義厚度為。3.11.2鉤圈鉤圈的型式查GB151可知選為B型鉤圈，其圖示如下：而其設(shè)計厚度可按下式計算：其中：——鉤圈設(shè)計厚度，mm；——浮動管板厚度，mm；則。3.12分程隔板由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。查GB151-1999可知：分程隔板槽槽深，槽寬為12mm，且分程隔板的最小厚度為8mm。3.13鞍座選擇鞍座應(yīng)首先計算支座反力，再根據(jù)支反力選擇合適的鞍座。3.13.1支反力計算如下：管板的質(zhì)量：；圓筒的質(zhì)量：；式中：——是指換熱器中相當(dāng)于圓筒的部分的總長度，包括了殼體的有效長度與前后端管箱的短節(jié)部分；——是指材料的密度，由于殼體與管箱的材料均選用16MnR，故。封頭的質(zhì)量：；保溫層的質(zhì)量：附件（如接管、法蘭、浮頭蓋等）質(zhì)量取為全部質(zhì)量的20%：圓筒的體積：；封頭的體積：；故總體積為：；由于水的密度比油品與原油的密度均大，故鞍座應(yīng)在水壓試驗(yàn)時所受支反力較大，即如下：水壓試驗(yàn)時充液重量：；水壓試驗(yàn)時總質(zhì)量：；水壓試驗(yàn)時單位長度載荷：；水壓試驗(yàn)時支座反力：；3.13.2鞍座的型號及尺寸根據(jù)支反力查JB/T4712-92選擇鞍座的型號為：DN600、120°包角重型帶墊板鞍式支座。表3-11鞍座尺寸公稱直徑ＤＮ允許載荷Ｑ（ＫＮ）鞍座高度h底板腹板筋板墊板螺栓間距l(xiāng)2鞍座質(zhì)量（kg）增加１００mm高度增加的質(zhì)量（kg）l1b1l3b3弧長b4e60016520055015010830012087102006364002453.14接管的最小位置在換熱器設(shè)計中，為了使傳熱面積得以充分利用，殼程流體進(jìn)、出口接管應(yīng)盡量接近兩端管板，而管箱進(jìn)、出口接管盡量靠近管箱法蘭，可縮短管箱、殼體長度，減輕設(shè)備重量。然而，為了保證設(shè)備的制造安裝，管口距地的距離也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。3.14.1殼程接管位置的最小尺寸接管帶補(bǔ)強(qiáng)圈，故應(yīng)按下式計算：式中：——?dú)こ探庸芪恢米钚〕叽纾琺m；——補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣至管板與殼體連接焊縫之間的距離，計算中，?。⊿為殼體厚度，mm），且；——補(bǔ)強(qiáng)圈外圓直徑，mm；——管板厚度，mm。；經(jīng)過實(shí)際畫圖后，，滿足最小位置的要求。3.14.2管箱接管位置的最小尺寸帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管，應(yīng)按下式計算：式中：——法蘭高度，為75mm則經(jīng)過實(shí)際畫圖后，，滿足最小位置的要求。到此，換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度計算已經(jīng)基本結(jié)束?？梢哉f，換熱器的主要設(shè)計計算已經(jīng)完成，其計算結(jié)果將通過裝配圖、部件圖以及零件圖表現(xiàn)出來。其中該臺浮頭式換熱器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：第四章?lián)Q熱器的腐蝕、制造與檢驗(yàn)4.1換熱器的腐蝕換熱器腐蝕的主要部位是換熱管、管子與管板連接處、管子與折流板交界處、殼體等。腐蝕原因如下所述。4.1.1換熱管腐蝕由于介質(zhì)中污垢、水垢以及入口介質(zhì)的渦流磨損，易使管子產(chǎn)生腐蝕，特別是在管子入口端的40～50mm處的管端腐蝕，這主要是由于流體在死角處產(chǎn)生渦流擾動有關(guān)。4.1.2管子與管板、折流板連接處的腐蝕換熱管與管板連接部位及管子與折流板交界處都有應(yīng)力集中，容易在張脹管部位出現(xiàn)裂紋，當(dāng)管子與管板存在間隙十，易產(chǎn)生Cl+的聚積及氧的濃差，從而容易在換熱管表面形成點(diǎn)坑或間隙腐蝕。管子與折流板交界處的破裂，往往是由于管子長，折流板多，管子稍有彎曲，容易造成管壁與折流板處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，加之間隙的存在，故其交界處成為應(yīng)力腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)。4.1.3殼體腐蝕由于殼體及附件的焊縫質(zhì)量不好也易發(fā)生腐蝕，當(dāng)殼體介質(zhì)為電解質(zhì)，殼體材料為碳鋼，管束用折流板為銅合金時，易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，把殼體腐蝕穿孔。4.2換熱器的制造與檢驗(yàn)4.2.1總體制造工藝制造工藝：選取換熱設(shè)備的制造材料及牌號，進(jìn)行材料的化學(xué)成分檢驗(yàn)，機(jī)械性能合格后，對鋼板進(jìn)行矯形，方法包括手工矯形、機(jī)械矯形及火焰矯形。具體過程為：備料——劃線——切割——邊緣加工（探傷）——成型——組對——焊接——焊接質(zhì)量檢驗(yàn)——組裝焊接——壓力試驗(yàn)4.2.2換熱器質(zhì)量檢驗(yàn)化工設(shè)備不僅在制造之前對原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，而且在制造過程中也要隨時進(jìn)行檢查，即質(zhì)量檢驗(yàn)。設(shè)備制造過程中的檢驗(yàn)，包括原材料的檢驗(yàn)、工序間的檢驗(yàn)及壓力試驗(yàn)，具體內(nèi)容如下：1.原材料和設(shè)備零件尺寸和幾何形狀的檢驗(yàn)；2.原材料和焊縫的化學(xué)成分分析、力學(xué)性能分析試驗(yàn)、金相組織試驗(yàn)，總稱為破壞試驗(yàn)；3.原材料和焊縫內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法是無損檢測，它包括：射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測等；4.設(shè)備試壓，包括：水壓試驗(yàn)、介質(zhì)試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)等。4.2.3管箱、殼體、頭蓋的制造1.殼體在下料和輥壓過程中必須小心謹(jǐn)慎，因?yàn)橥搀w的橢圓度要求較高，這主要是為了保證殼體與折流板之間有合適的間隙；2.管箱內(nèi)的分程隔板兩側(cè)全長均應(yīng)焊接，并應(yīng)具有全焊透的焊縫；3.用板材卷制圓筒時，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外圓周允許上偏差為10mm，下偏差為零；4.圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為e≤0.5%DN，且由于DN≤1200mm，則其值≤5mm；5.圓筒直線度允許偏差為L/1000（L為圓筒總長），且由于此時L=6000mm，則其值≤4.5mm；6.殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均應(yīng)磨至與母材表面齊平；7.在殼體上設(shè)置接管或其他附件而導(dǎo)致殼體變形較大，影響管束順利安裝時，應(yīng)采取防止變形措施；8.由于焊接后殘余應(yīng)力較大，因此管箱和封頭法蘭等焊接后，須進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，最后再進(jìn)行機(jī)械加工。4.2.4換熱管的制造與檢驗(yàn)1.加工步驟：下料——校直——除銹（清除氧化皮、鐵銹及污垢等雜質(zhì)）；2.換熱管為直管，因此應(yīng)采用整根管子而不允許有接縫。3.由于換熱管的材料選為20號鋼，則其管端外表面也應(yīng)除銹，而且因?yàn)椴捎煤附臃椒ǎ瑒t管端清理長度應(yīng)不小于管外徑，且不小于25mm。4.2.5管板與折流板的制造與檢驗(yàn)1.管板在拼接后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，且管板拼接焊縫須經(jīng)100%射線或超聲波探傷檢查；2.由于換熱管與管板是采用焊接連接，則管孔表面粗糙度Ra值不大于25；3.管板管孔加工步驟：下料——校平——車削平面外圓及壓緊面——劃線——定位孔加工——鉆孔——倒角；4.管板鉆孔后應(yīng)抽查不小于60°管板中心角區(qū)域內(nèi)的管孔，在這一區(qū)域內(nèi)允許有4%的管孔上偏差比+0.20大0.15；5.折流板管孔加工步驟：下料——去毛刺——校平——重疊、壓緊——沿周邊點(diǎn)焊——鉆孔（必須使折流板的管孔與管板的管孔中心在同一直線上）——劃線——鉆拉桿——加工外圓；6.折流板外圓表面粗糙度Ra值不大于25。，外圓面兩側(cè)的尖角應(yīng)倒鈍；7.應(yīng)去除管板與折流板上任何的毛刺。4.2.6換熱管與管板的連接1.連接部位的換熱管和管板孔表面應(yīng)清理干凈，不應(yīng)留有影響脹接或焊接連接質(zhì)量的毛刺、鐵屑、銹斑、油污等；2.焊接連接時，焊渣及凸出于換熱管內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。焊縫缺陷的返修，應(yīng)清除缺陷后焊補(bǔ)。4.2.7管束的組裝4.2.7.1組裝過程：將活動管板、固定管板和折流板用拉桿和定距管組合。調(diào)整襯墊使管板面與組裝平臺垂直，并使固定管板、活動管板與折流板的中心線一致，然后一根一根地插入傳熱管。4.2.7.2組裝時應(yīng)注意：1.兩管板相互平行，允許誤差不得大于1mm；兩管板之間長度誤差為±2mm；管子與管板之間應(yīng)垂直；2.拉桿上的螺母應(yīng)擰緊，以免在裝入或抽出管束時，因折流板竄動而損傷換熱管；3.穿管時不應(yīng)強(qiáng)行敲打，換熱管表面不應(yīng)出現(xiàn)凹癟或劃傷；4.除換熱管與管板間以焊接連接外，其他任何零件均不準(zhǔn)與換熱管相焊。4.2.8管箱、浮頭蓋的熱處理碳鋼、低合金鋼制的焊有分程隔板的管箱和浮頭蓋以及管箱的側(cè)向開孔超過1/3圓筒內(nèi)徑的管箱，在施焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭密封面應(yīng)在熱處理后加工。4.2.9水壓試驗(yàn)的目的是為了檢驗(yàn)換熱器管束單管有否破損，脹口有否松動，所有法蘭接口是否嚴(yán)密，而不同管殼式換熱器的水壓試驗(yàn)的順序不一樣，因此在此特別說明一下浮頭式換熱器的水壓試驗(yàn)順序：1.用試驗(yàn)壓環(huán)和浮頭專用試壓工具進(jìn)行管頭試壓：管束裝入殼體后，在浮頭側(cè)裝入試壓環(huán)，在管箱側(cè)裝試壓法蘭或?qū)⒐芟淦缴w卸下用管箱代替也可以，然后對殼程試壓，檢查脹口是否泄漏，如果從管板的某個管口滴水，則該管已經(jīng)破損，由現(xiàn)場技術(shù)人員決定更換新管或堵死；2.管程試壓：將浮頭側(cè)試壓環(huán)卸掉，清理凈浮頭封面，將浮頭上好，管箱側(cè)將管箱或平蓋清理換墊安裝，然后對管程加壓，檢查浮頭鉤圈密封及管箱法蘭結(jié)合處有無泄漏；3.殼程試壓：安裝殼體封頭，對殼體加壓，檢查封頭接口有無泄漏。第五章焊接工藝評定本章主要敘述各主要部件的焊接工藝以及當(dāng)中應(yīng)注意的問題。5.1殼體焊接工藝5.1.1焊接殼體時，應(yīng)先焊筒節(jié)縱縫，焊好后校圓，再組裝焊接環(huán)縫。要注意的是必須先焊縱縫后焊環(huán)縫，因?yàn)槿粝葘h(huán)縫焊好再焊縱縫時筒體的膨脹和收縮都要受到環(huán)縫的限制，其結(jié)果會引起過大的應(yīng)力，甚至產(chǎn)生裂紋。每條焊縫的焊接次序是先焊筒體里面，焊完后從外面用碳弧氣刨清理焊根，將容易產(chǎn)生裂紋和氣孔的第一層焊縫基本刨掉，經(jīng)磁粉或著色探傷確信沒有缺陷存在后再焊外側(cè)。5.1.2殼體的縱環(huán)焊縫殼體的材料為16MnR，其可焊性較好。焊前不需要進(jìn)行預(yù)熱，采用埋弧自動焊，開V型坡口，采用H08Mn2焊絲和HJ431焊劑，焊完后需將其加熱到600～650℃，要進(jìn)行焊后熱處理，以消除殘余應(yīng)力，而且也可軟化淬硬部位，提高韌性。5.2換熱管與管板的焊接5.2.1焊接工藝換熱管與管板的焊接一般采用手工電弧焊，也廣泛采用惰性氣體保護(hù)焊，在此選擇其焊接方式為手工電弧焊。管子的材料為20號鋼，而管板的材料為鍛件16MnⅡ，兩者的焊接性能都較好，由于管板厚度較大，此時應(yīng)進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100～200℃，選用焊條J506，焊后熱處理溫度為600～650℃5.2.2焊接缺陷管子與管板焊接最主要的問題是焊接缺陷，缺陷一般為氣孔或裂紋。它們直接關(guān)系到工程的質(zhì)量。產(chǎn)生氣孔的主要是附在管子和管板孔上的油脂、鐵銹、空氣和堆焊管板時復(fù)層中夾有的焊渣在受熱時分解而造成。因此在焊接前，要特別注意焊接部位的脫脂和除銹。另一個可能產(chǎn)生的缺陷是裂紋，如果接頭的化學(xué)成分控制不當(dāng)，熱影響區(qū)過度硬化，結(jié)點(diǎn)處有油污及管子與管板孔配合間隙過大等，都易在焊縫處引起裂紋。5.3法蘭與筒體的焊接法蘭與筒體的焊接屬于C類接頭。法蘭的材料為鍛件20MnMoⅡ，筒體的材料為16MnR，兩者都具有良好的綜合機(jī)械性能和焊接性能，此時可以采用埋弧自動焊，焊絲為H10MnSiA，焊劑為HJ250，焊后需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，需要將熱處理溫度控制在550～650℃。第六章?lián)Q熱器的安裝、試車與維護(hù)6.1安裝6.1.11.應(yīng)根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)型式，在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足拆裝、維修的需要；2.活動制作的基礎(chǔ)面撒謊能夠應(yīng)預(yù)埋滑板。6.1.21.可抽管束換熱器安裝前應(yīng)抽芯檢查、清掃。抽管束時，應(yīng)注意保護(hù)密封面和折流板。移動和起吊管束時，應(yīng)將管束放置在專用的支承結(jié)構(gòu)上，以避免損傷換熱管；2.安裝前一般應(yīng)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。當(dāng)圖樣有要求時，應(yīng)進(jìn)行氣密性實(shí)驗(yàn)。6.1.31.活動支座的地腳螺栓應(yīng)裝有兩個鎖緊的螺母，螺母與底板間應(yīng)留有1～3㎜的間隙。2.地腳螺栓兩側(cè)均應(yīng)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。6.1.41.應(yīng)在不受力的狀態(tài)下連接管線，避免強(qiáng)力裝配；2.擰緊換熱器螺栓時，一般應(yīng)按GB151-1999圖63表示的順序進(jìn)行，并應(yīng)涂抹適當(dāng)?shù)穆菁y潤滑劑。6.2試車1.試車前應(yīng)查閱圖紙有無特殊要求和說明，銘牌有無特殊標(biāo)志，如管板是否按壓差設(shè)計，對試壓、試車程序有無特殊要求等；2.試車前應(yīng)清洗整個系統(tǒng)，并在入口接管處設(shè)置過濾網(wǎng)；3.系統(tǒng)中如無旁路，試車前應(yīng)增設(shè)臨時旁路；4.開啟放氣口，使流體充滿設(shè)備；5.當(dāng)介質(zhì)為蒸汽時，開車前應(yīng)排空殘液，以免形成水擊；有腐蝕性的介質(zhì)，停車后應(yīng)將殘存介質(zhì)排凈；6.開車或停車過程中，應(yīng)緩慢升溫和降溫，避免造成壓差過大和熱沖擊。6.3維護(hù)1.換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運(yùn)行；2.應(yīng)經(jīng)常對管、殼程介質(zhì)的溫度及壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱器的泄漏和結(jié)垢情況；在壓降增大和傳熱系數(shù)降低超過一定數(shù)值時，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)和換熱器的結(jié)構(gòu)，選擇有效的方法進(jìn)行清洗；3.應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視管束的振動情況?？偨Y(jié)時間如流水，轉(zhuǎn)眼之間我們的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束。本次設(shè)計是大學(xué)四年來任務(wù)最重，耗時最多，最為重要，然而這次畢業(yè)設(shè)計讓我受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束之際，我對這次設(shè)計進(jìn)行了總結(jié)。首先，這次畢業(yè)設(shè)計對培養(yǎng)我的實(shí)際工程能力具有重要意義。通過畢業(yè)設(shè)計，我把先修課程中所獲得的理論知識在實(shí)際的設(shè)計工作中綜合地加以動用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐密切地結(jié)合起來。這次設(shè)計，初步培養(yǎng)了我對壓力容器設(shè)計的工作能力；樹立正確的設(shè)計的思想；掌握一些容器設(shè)計有基本方法和步驟，為以后進(jìn)行設(shè)計工作打下了良好的基礎(chǔ)。另外還使我能訓(xùn)練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊；熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，為成為一個工程技術(shù)人員在培養(yǎng)基本技能。其次，我從這次設(shè)計中得到了以下經(jīng)驗(yàn)：一、設(shè)計前應(yīng)做好計劃1.

學(xué)習(xí)計劃在設(shè)計前進(jìn)行相關(guān)知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，包括過程設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及AUTOCAD軟件的熟悉；設(shè)計時對此設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。2.

布圖計劃①設(shè)置圖層（便于整體修改）；②顏色不宜多；③細(xì)節(jié)使用應(yīng)注意。二、設(shè)計中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1.學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)知識。2.借鑒以前的實(shí)例，對別人的設(shè)計多問幾個為什么。3.向指導(dǎo)老師以及工廠的工程師咨詢，與同學(xué)討論。三、關(guān)于計算首先，計算公式必須符合規(guī)范的要求，在多種公式中選擇更安全、更合理的公式；其次，計算的步驟可以參照以往的計算書或者其它資料，計算的每一步結(jié)果都要確保正確；最后，要認(rèn)真地對計算書進(jìn)行檢查校正。四、關(guān)于制圖首先，圖框應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)紙張畫；其次，標(biāo)注必須充分并且剖面的位置要正確?？傊?，要盡量避免錯誤。最后，我想說：通過這次設(shè)計，使我的各方面的能力得到提高和增強(qiáng)，不僅在英語和計算機(jī)能力得到提高，還有增強(qiáng)了我的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力。但是由于水平的有限，在設(shè)計過程中一定存在許多疏漏和不夠合理之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正。致謝本設(shè)計是在劉麗芳老師的幫助和指導(dǎo)下完成的，在設(shè)計的選題以及設(shè)計的方法上，劉老師給了我們莫大的幫助與關(guān)懷。劉老師在畢業(yè)設(shè)計期間，對我們嚴(yán)格要求，要求我們能夠獨(dú)立完成設(shè)計圖紙的任務(wù)，培養(yǎng)我們獨(dú)立解決問題的能力，還從自己的寶貴時間中抽時間為我們審閱圖，并提出修改意見和建議。劉老師淵博的理論知識、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、樂觀的生活態(tài)度及熱情待人的品格都深深地影響和教育了我們，我們從她身上學(xué)到了很多做人的道理。同時在生活上也很關(guān)心我們，經(jīng)常問我們的設(shè)計情況，鼓勵我們學(xué)習(xí)。在這里，謹(jǐn)向劉老師表示最衷心的感謝和最誠摯的敬意在此還要感謝我的其他老師。在過去的大學(xué)四年里，老師循循善誘的教導(dǎo)我們，為我們的付出了無數(shù)的汗水，還要感謝機(jī)械工程學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師四年來對我們的辛勤培育與教導(dǎo)。時間過得很快，大學(xué)本科的生活快要結(jié)束了。在這最后的時間里，我得到了同學(xué)的很多幫助。我們在一起設(shè)計，互相討論，互相請教問題，大家共享資料。在我碰到困難的時候，他們幫我渡過了難關(guān)。這般友誼，彌足珍貴，我不會忘記。謝謝你們！參考文獻(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：⑴.GB150-1999鋼制壓力容器；⑵.GB151-1999管殼式換熱器；⑶.壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，1999年；⑷.JB／T4700～4707-2000，壓力容器法蘭；⑸.JB／T4714－92，浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)；⑹.JB／T4718－92，管殼式換熱器用金屬包墊片；⑺.JB／T4721－92，外頭蓋側(cè)法蘭；⑻.JB／T4712－92，鞍式支座；⑼.HG20592～20635－97，鋼制管法蘭、墊片、緊固件；⑽.JB／T4736－2002，補(bǔ)強(qiáng)圈；⑾.JB／T4746－2002，鋼制壓力容器用封頭；⑿.HG20580－～HG20581-1998，鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定等；⒀.CD130A20－86，化工設(shè)備設(shè)計文件編制規(guī)定；⒁.TCED41002－2000，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求；⒂.JB4726－94，壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件。其它參考書：錢頌文主編，換熱器設(shè)計手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，2002；石油化學(xué)工業(yè)部石油化工規(guī)劃設(shè)計院組織編寫，冷換設(shè)備工藝計算，石油工業(yè)出版社，1979；李功祥，陳蘭英，崔英德編，常用化工單元設(shè)備設(shè)計，華南理工大學(xué)出版，2003；賈紹義，柴誠敬主編，化工原理課程設(shè)計，天津大學(xué)出版社，2002；鄭津洋，董其伍，桑芝富主編，過程設(shè)備設(shè)計，化學(xué)工業(yè)出版社，2001；王志魁主編，化工原理，化學(xué)工業(yè)出版社，2005；聶清德主編，化工設(shè)備設(shè)計，化學(xué)工業(yè)出版社，1991。附錄Ⅰ浮頭法蘭厚度計算程序1.C程序如下所示：#include<stdio.h>#include<math.h>#defineDfo680#defineDfi570#defineDb637#defineDG580#definev1#definem3.75#definey67.1#defineob245#defineobt186#defineof177#defineoft163#defineot125#defineb6#defineri500voidmain(){doublea,a2,c,fd,fr,pc,pt,ld,lr,b1,fp,f,L1,L2,Wa,Am1,Am2,Am,Ab,d,d1,d2,lg,lt,ft,Mg,Mp,Md,Mt,Mr,Ma,W,L,Jp,Ja,afa,afp,a0,a1,ae,Mp1,Jp1,a3,afp1,Mr1,lr1;/*管程壓力作用下浮頭法蘭厚度的計算*/pc=pt=2.5;a0=(5*pc*ri)/(6*ot*v);d=0.5*Dfi;d1=ri+0.5*a0;b1=asin(d/d1);fp=6.28*DG*b*m*pc;f=0.785*DG*DG*pc;Wa=3.14*DG*y*b;Am1=(f+fp)/obt;Am2=Wa/ob;if(Am1>Am2)Am=Am1;elseAm=Am2;Ab=(3.14*20.752*20.752*16)/4;W=0.5*(Am+Ab)*ob;printf("a0=%lf\n,b1=%lf\n,fp=%.2e\n,f=%.2e\n,Wa=%.2e\n,Am1=%.2e\n,Am2=%.2e\n,Am=%.2e\n,Ab=%.2e\n,W=%.2e\n",a0,b1,fp,f,Wa,Am1,Am2,Am,Ab,W);fd=0.785*Dfi*Dfi*pc;ld=(Db-Dfi)/2;Md=fd*ld;lg=(Db-DG)/2;Mg=fp*lg;ft=f-fd;lt=(ld+lg)/2;Mt=ft*lt;d2=tan(b1);fr=fd*(1/d2);c=2*cos(b1);lr=40/2-a0/c-6;Mr=fr*lr;Mp=Md+Mg+Mt-Mr;Ma=W*lg;printf("fd=%.2e\n,ld=%lf\n,Md=%.2e\n,lg=%lf\n,Mg=%.2e\n,ft=%.2e\n,Mt=%.2e\n,lt=%.2e\n,lr=%.2e\n,fr=%.2e\n,Mr=%.2e\n,Mp=%.2e\n,Ma=%.2e\n",fd,ld,Md,lg,Mg,ft,Mt,lt,lr,fr,Mr,Mp,Ma);L1=8*oft*(Dfo-Dfi);L=pc*Dfi*sqrt(4*ri*ri-Dfi*Dfi)/L1;L2=(Dfo+Dfi)/(Dfo-Dfi);Jp=Mp*L2/(oft*Dfi);Ja=Ma*L2/(of*Dfi);afp=L+sqrt(Jp+L*L);afa=sqrt(Ja);if(afp>afa)a2=afp;elsea2=afa;printf("L=%.2e\n,Ja=%.2e\n,Jp=%lf\n,afa=%lf\n,afp=%lf\n,a2=%lf\n",L,Ja,Jp,afa,afp,a2);/*殼程壓力作用下浮頭法蘭厚度計算*/a1=16.00;ae=14.00;lr1=40/2-ae/c-6;Mr1=fr*lr1;Mp1=fd*(ld-lg)+ft*(lt-lg)-fr*lr1;Jp1=Mp1*L2/(oft*Dfi);afp1=L+sqrt(Jp+L*L);if(afp1>afa)a3=afp1;elsea3=afa;if(a2>a3)a=a2;elsea=a3;printf("Mr1=%.2e\n,Mp1=%.2e\n,Jp1=%.2e\n,afp1=%lf\n,a3=%lf\n",Mr1,Mp1,Jp1,afp1,a3);printf("浮頭法蘭的計算厚度為%lf",a);2.程序結(jié)果：程序結(jié)果如下所示：由上可知，程序的計算結(jié)果與手算結(jié)果比較接近，只是程序計算的結(jié)果比較精確。附錄Ⅱ相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞：管殼式換熱器1.【篇名】管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計【作者】唐淑萍【單位】南化公司催化劑廠【刊名】化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2002年第23卷第5期【中文關(guān)鍵詞】換熱器，結(jié)構(gòu)設(shè)計，管板，強(qiáng)度【中文摘要】主要介紹了管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計情況。2.【篇名】管殼式換熱器研究進(jìn)展【作者】董其伍，劉敏珊，蘇立建【單位】鄭州大學(xué)熱能研究中心CAD/CAE研究室【刊名】化工設(shè)備與管道，第43卷第6期2006年12月【中文關(guān)鍵詞】管殼式換熱器，折流板，自支承，折流桿【中文摘要】根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的管殼式換熱器的發(fā)展情況，著重介紹了管殼式換熱器的發(fā)展進(jìn)程和現(xiàn)狀，并且分析比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。3.【篇名】管殼式換熱器失效分析及解決措施【作者】孫勇【單位】徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院【刊名】化工裝備技術(shù)，第27卷第4期2006年【中文關(guān)鍵詞】管殼式換熱器，管子，管板，失效，腐蝕【中文摘要】管殼式換熱器是石油、化工生產(chǎn)中廣泛使用的換熱設(shè)備,由于結(jié)構(gòu)、使用條件的多樣性,在使用過程中可能會發(fā)生多種形式的失效。針對管殼式換熱器常見的失效形式,分析引起失效的原因,提出預(yù)防及解決措施,并為管殼式換熱器的設(shè)計、制造和使用提出建議。4.【篇名】管殼式換熱器管束振動分析及防振措施【作者】符興承，吳金星【單位】岳陽工業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州大學(xué)【刊名】化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，第