u形管換熱器課程設(shè)計(jì)-- u形管換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　過(guò)程設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3</p><p><b>　　前言4</b></p><p><b>　　摘 要5</b></p><p><b>　　第一章 緒論6</b></

2、p><p>　　1.1 管殼式換熱器的概述6</p><p>　　1.2 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的6</p><p>　　1.3、設(shè)計(jì)的要求及內(nèi)容6</p><p>　　1.4 、課程設(shè)計(jì)的步驟7</p><p>　　1.4.1設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段7</p><p>　　1.4.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8&

3、lt;/p><p>　　第二章 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1換熱管數(shù)的計(jì)算8</p><p>　　2.2 換熱管排列方式，管間距的確定9</p><p>　　2.3 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.4管箱及封頭10</p><p>　　2.4.1管箱管箱分類1

4、0</p><p>　　2.4.2封頭11</p><p>　　2.5 接管、接管法蘭11</p><p>　　2.5.1接管11</p><p>　　2.5.2接管法蘭的確定12</p><p>　　2.5.3管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭12</p><p>　　2.6 管箱的最小內(nèi)測(cè)深

5、度12</p><p>　　2.7 分程隔板13</p><p>　　2.8 U形管13</p><p>　　2.8.1 U形管選擇13</p><p>　　2.8.2 U形管彎管段的彎曲半徑13</p><p><b>　　2.9 管板14</b></p><p

6、>　　2.91分程隔板槽14</p><p>　　2.9.2管板14</p><p>　　2.9.3 布管定圓14</p><p>　　2.9.4管孔15</p><p>　　2.9.3拉桿孔15</p><p>　　2.10換熱管與管板的連接15</p><p>　　2.11

7、折流板和支撐板管孔16</p><p>　　2.12 U型管尾部支撐17</p><p><b>　　2.11拉桿17</b></p><p>　　2.12 折流板18</p><p>　　2.12.1折流板的主要幾何參數(shù)18</p><p>　　2.12.2 折流板與殼體間隙18&

8、lt;/p><p>　　2.12.3 折流板厚度18</p><p>　　2.12.4 折流板的管孔19</p><p>　　2.12.4 材料的選取19</p><p>　　2.13 滑道19</p><p>　　2.14防短路結(jié)構(gòu)20</p><p>　　2.14.1旁路擋板20&l

9、t;/p><p>　　2.14.2擋管20</p><p>　　2.14.3中間擋板21</p><p>　　2.15墊片設(shè)計(jì)21</p><p><b>　　2.16支座22</b></p><p>　　2.17 附件22</p><p>　　(1)起吊附件22&

10、lt;/p><p>　　三、確定設(shè)計(jì)壓力22</p><p>　　3.1筒體壁厚計(jì)算22</p><p>　　3.2筒體短節(jié)、封頭厚度計(jì)算23</p><p>　　3.3管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算24</p><p>　　3.4管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核25</p><p>　　3.5殼體接管開孔

11、補(bǔ)強(qiáng)校核26</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p>　　過(guò)程設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： U形管換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及條件：</b></p><p>　　表2-1冷卻流體參數(shù)</p&

12、gt;<p>　　表2-2冷卻介質(zhì)參數(shù)</p><p><b>　　以下為參考數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　根據(jù)兩種介質(zhì)的流量、進(jìn)出口溫度、操作壓力等計(jì)算出換熱器所需的傳遞熱 </p><p><b>　　量</b

13、></p><p>　　根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)選擇合適的材料。</p><p>　　選擇換熱器的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　計(jì)算所需要的換熱面積。</p><p><b>　　管字?jǐn)?shù)的計(jì)算。</b></p><p>　　管子的排列方式，管間距的確定。</p><p>　　換

14、熱器殼體直徑、壁厚的確定；</p><p><b>　　換熱器封頭的選擇。</b></p><p><b>　　管板尺寸的確定。</b></p><p><b>　　管子拉脫力的計(jì)算。</b></p><p>　　計(jì)算是否安裝膨脹節(jié)。</p><p>　

15、　折流板，開孔補(bǔ)強(qiáng)和支座的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)成果：</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份；</b></p><p><b>　　換熱器裝配圖一張；</b></p><p><b>　　前言</b></p>

16、<p>　　換熱器是一種廣泛使用的工藝設(shè)備，在煉油、化工、動(dòng)力、鋼鐵、食品、發(fā)電及其他許多行業(yè)中是主要的工藝設(shè)備之一，在生產(chǎn)中占有重要的地位。尤其是化工生產(chǎn)中，換熱器關(guān)系到生產(chǎn)的正常運(yùn)行和操作費(fèi)用。因此，換熱器的研究倍受重視。從換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)到傳熱機(jī)理的試驗(yàn)研究一直都在進(jìn)行。特別是七十年代初發(fā)生能源危機(jī)以來(lái)，各國(guó)都紛紛尋找新的能源及節(jié)約能源的途徑，而換熱器是節(jié)約能源的有效設(shè)備。在余熱回收、利用地?zé)?、太?yáng)能等方面都

17、離不開換熱器。因而各國(guó)都在致力于研究各種高性能換熱器及換熱元件，其中不少是國(guó)家直接下達(dá)的重點(diǎn)課題。</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)中所用換熱器的種類很多，其中管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種，因其操作彈性大，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能在高溫、高壓條件下使用，而且可供選擇的結(jié)構(gòu)材料范圍廣，適用性較強(qiáng)等原因，故它在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著主導(dǎo)地位。據(jù)資料表明，所有換熱設(shè)備中，管殼式占整個(gè)換熱器投資的50%～70%。而U形管式換熱器在管殼

18、式換熱器中又有如下特點(diǎn)：管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，管外容易清洗。因此，U形管式換熱器的研究和設(shè)計(jì)對(duì)煉油和化工生產(chǎn)等行業(yè)具有重要的意義。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　換熱器為石油,化工、食品、原子能及其它化工部門所廣泛使用的一種工藝設(shè)備。依據(jù)GB—150《鋼制壓力容器》和GB—151《管殼式換熱器》的相

19、關(guān)規(guī)定，對(duì)設(shè)計(jì)的U型管式換熱器，進(jìn)行了工藝方面的公稱直徑，管程殼程設(shè)計(jì)壓力，公稱換熱面積，公稱長(zhǎng)度及換熱管外徑，管程和殼程的程數(shù)等的確定。再進(jìn)一步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)的制造的材料，管子的排列形式，折流板數(shù)，支座，管板的尺寸，墊片寬度,管板外徑與殼體內(nèi)徑間隙, 法蘭和的內(nèi)外直徑,拉桿和滑道,相關(guān)部件的連接，防短路結(jié)構(gòu)等。選擇石棉橡膠墊為非金屬軟墊片(JB4705--92)。對(duì)換熱器進(jìn)行校核，試驗(yàn)，得出強(qiáng)度等符合設(shè)計(jì)要求。</p>

20、<p>　　關(guān)鍵詞：U形管換熱器； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；強(qiáng)度計(jì)算</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 管殼式換熱器的概述</p><p>　?。?）管殼式換熱器是一種傳統(tǒng)的、應(yīng)用最廣泛的熱交換設(shè)備。由于它結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，且能選用多種材料制造，故適應(yīng)性極強(qiáng)，尤其在高溫、高壓和大型裝置中得到普遍應(yīng)用。GB1

21、51、JB1154、JB1168等國(guó)家和部標(biāo)準(zhǔn)中，比較詳細(xì)地規(guī)定了管殼式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)形式、基本參數(shù)，以便各行業(yè)在工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。  （2）管殼式換熱器由管箱、殼體、管束等主要元件構(gòu)成。管束管殼式換熱器的核心，換熱管作為導(dǎo)熱元件，與折流板一起決定換熱器的傳熱性能。管箱與殼體則決定管殼式換熱器的承壓能力及操作運(yùn)行的安全可靠性。  （3）管殼式換熱器屬于間壁式換熱器，其換熱管內(nèi)構(gòu)成的流體通道和稱為管程，換熱管外構(gòu)成

22、的流體通道稱為殼程。管程和殼程分別通過(guò)兩種不同溫度的流體時(shí)，溫度較高的流體通過(guò)換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的流體，溫度較高的流體被冷卻，溫度較低的流體被加熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩流體換熱工藝目的。</p><p>　?。?）換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。它不僅可單獨(dú)作為冷卻器，加熱器使用，而且還是一些化工單元操作的重要附屬設(shè)備，因此

23、在煉油、化工裝置中換熱器占總設(shè)備數(shù)量的40%左右，占總投資的30%-45%。并且隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展及能源價(jià)格的提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，利用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥諑?lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此對(duì)換熱器的研究倍受重視，換熱器設(shè)計(jì)的重要性也就不言而喻了，一些新型高效換熱器也相繼問(wèn)世。</p><p>　　1.2 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　在大學(xué)畢業(yè)之際為了以后能系統(tǒng)地應(yīng)用所學(xué)

24、知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，我們有必要認(rèn)真地做一份畢業(yè)答卷——畢業(yè)設(shè)計(jì)。是為了培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)完大學(xué)課程及其相關(guān)理論知識(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中綜合地加以運(yùn)用把化工工藝條件與化工設(shè)備設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，鞏固和強(qiáng)化我們的基本理論和基本知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想掌握設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為以后的工作中創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也培養(yǎng)學(xué)生查閱和綜合應(yīng)用資料、計(jì)算、識(shí)圖、制圖、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等基本的技能，完成一個(gè)工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)方面

25、所必備的技能。</p><p>　　1.3、設(shè)計(jì)的要求及內(nèi)容</p><p>　　為了能夠圓滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，我們?cè)趯?shí)際中要求：樹立正確的設(shè)計(jì)思想。在實(shí)際中本著對(duì)設(shè)計(jì)認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，從嚴(yán)從難要求自己，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全可靠性，保證高質(zhì)量的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。具有積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度和進(jìn)取精神，強(qiáng)調(diào)獨(dú)立思考，做好典型的設(shè)計(jì)，在整個(gè)過(guò)程中學(xué)會(huì)收集，整理，用運(yùn)各種資料來(lái)正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

26、，使得設(shè)計(jì)有有章可循，有法可依，當(dāng)設(shè)計(jì)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有矛盾時(shí)必須嚴(yán)格計(jì)算和驗(yàn)證，直到符合要求。要學(xué)到正確的設(shè)計(jì)方法就得統(tǒng)籌兼顧，抓住問(wèn)題，處理好尺寸的圓整，一般圓整到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺寸，對(duì)于強(qiáng)度、剛度等計(jì)算應(yīng)從設(shè)計(jì)的安全性出發(fā)向上圓整，同時(shí)也得兼顧到設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。圓整要適度。</p><p>　　要處理設(shè)計(jì)中工藝計(jì)算與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系，我們必須保證計(jì)算、選型、繪圖、修改同步進(jìn)行。零件的尺寸以圖樣的尺寸為準(zhǔn)，對(duì)尺寸的修改可

27、以適度地作出調(diào)整，以期達(dá)到經(jīng)濟(jì)和功能的同步。</p><p>　　題目?jī)?nèi)容及要求：u形管換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足給定的工藝要求，嚴(yán)格按照換熱器及壓力容器的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　B:封頭管箱；I:U型管式換熱器；U：U型管束。</p><p>　　公稱直徑：500mm。</p><p>　　管程壓力：2.5 Mp

28、a；殼程壓力：1.0Mpa。</p><p>　　公稱換熱面積：90。</p><p>　　公稱長(zhǎng)度即U型管的直管長(zhǎng)度：6m;換熱管外徑：19mm。</p><p>　　管程數(shù)：2程；殼程數(shù)：2程。</p><p>　　圖1·1 U型管式換熱器</p><p>　　換熱器類型：U型管式換熱器</p>

29、;<p><b>　　主要工藝參數(shù)如下：</b></p><p>　　冷卻流體參數(shù) 冷卻介質(zhì)參數(shù)</p><p>　　被冷卻流體熱空氣 冷卻介質(zhì)類型循環(huán)水H20</p><p>　　進(jìn)氣溫度 150℃ 進(jìn)口溫度 30℃

30、 </p><p>　　出氣溫度 40℃ 出口溫度 40℃ </p><p>　　設(shè)計(jì)壓力 2.5Mpa 設(shè)計(jì)壓力 1.0MPa </p><p>　　設(shè)計(jì)壓力指設(shè)定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一

31、起作為設(shè)計(jì)載荷條件。</p><p>　　題目性質(zhì)：結(jié)合生產(chǎn)。</p><p>　　1.4 、課程設(shè)計(jì)的步驟</p><p>　　1.4.1設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)前從圖書館借閱相關(guān)的資料、手冊(cè)、圖冊(cè)等設(shè)計(jì)中可能用到的資料；</p><p>　?。?）仔細(xì)研究設(shè)計(jì)任務(wù)，分析設(shè)計(jì)題目的原始數(shù)據(jù)和工藝

32、條件，明確設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求，以期做設(shè)計(jì)時(shí)不差分毫；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)前溫習(xí)閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)中所給的教科書：工程制圖、工程力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料、金屬工藝學(xué)、過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)、壓力容器相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。做到熟悉有關(guān)資料和設(shè)計(jì)步驟；</p><p>　?。?）回想以前在工廠實(shí)習(xí)時(shí)所參觀到設(shè)備實(shí)體，參考，比較其優(yōu)缺點(diǎn)以便選擇更好的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；</p><p

33、>　　（5）做好機(jī)械設(shè)計(jì)前的工藝數(shù)據(jù)處理，查閱相關(guān)的參數(shù)；</p><p>　　1.4.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)是在設(shè)備工藝設(shè)計(jì)后進(jìn)行的。依據(jù)工藝設(shè)計(jì)所得工藝條件（介質(zhì)物性、壓力、溫度、結(jié)構(gòu)尺寸等）設(shè)備內(nèi)、外附件的選型來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、確定厚度大小進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)和校核。</p><p><b>　　其具體步驟如

34、下：</b></p><p>　?。?）全面的考慮換熱器中壓力的大小、溫度高低和腐蝕性大小等因素來(lái)選擇制造的材料。通常先按壓力因素來(lái)選材；由于我所設(shè)計(jì)的換熱器溫度在-40℃～200℃的區(qū)間內(nèi)，故溫度不作為選材主要因素；由于換熱介質(zhì)是水和空氣，它們的腐蝕性也可不予考慮。在綜合考慮以上幾方面的同時(shí)還要考慮材料的加工性能、焊接性能及材料的來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　?。?）選用

35、零部件。設(shè)備的內(nèi)部附件結(jié)構(gòu)類型，管板、管箱、折流板、拉桿、擋板等常由工藝設(shè)計(jì)而定；外部結(jié)構(gòu)附件形式，如法蘭、支座、加強(qiáng)圈、開孔附件，接管等，在滿足工藝要求的條件下，由受力條件、制造、安裝等因素來(lái)決定的；</p><p>　　（3）壓力載荷，包括內(nèi)壓、外壓、設(shè)備自重、零部件的偏載、風(fēng)載、地震載荷等；</p><p>　　（4）強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、受力條件和材料的力

36、學(xué)性能、腐蝕性能等進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算，最后確定合理的結(jié)構(gòu)尺寸；</p><p>　?。?）繪制設(shè)備總裝圖。初步計(jì)算后，確定大體結(jié)構(gòu)尺寸，分配圖紙大小，來(lái)進(jìn)行零件圖和裝配圖的繪制；</p><p>　?。?）繪制零部件圖。根據(jù)總裝配圖來(lái)繪制零件圖稱為拆圖。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)零部件不得繪制零件圖；</p><p>　?。?）提出技術(shù)要求。對(duì)設(shè)備制造、裝配、檢驗(yàn)和試車等工序

37、提出合理的要求，以文字形式標(biāo)注在總圖上；</p><p>　　第二章 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1換熱管數(shù)的計(jì)算</p><p>　　擬用傳熱管規(guī)格為19x2，管長(zhǎng)L＝6000mm，傳熱管數(shù)NT為</p><p><b>　　換熱管取252根。</b></p><p><b&

38、gt;　　式中符號(hào)：</b></p><p>　　— 換熱管外徑。mm</p><p><b>　　— 所需換熱面積。</b></p><p>　　L — 換熱管長(zhǎng)。 M</p><p><b>　　— 換熱管總數(shù)。根</b></p><p>　　2.2 換熱管排

39、列方式，管間距的確定</p><p>　　管子在管板上的排列有正三角形、正方形和同心圓排列三種方式，如圖所示。傳熱管的排列應(yīng)使其在整個(gè)換熱器圓截面上均勻分布，同時(shí)還要考慮流體的性質(zhì)，管箱結(jié)構(gòu)及加工制造等方面的問(wèn)題。正三角形排列的優(yōu)點(diǎn)有:管板的強(qiáng)度高；流體走短路的機(jī)會(huì)少，但管外流體擾動(dòng)較大，因而對(duì)流傳熱系數(shù)較高；相同的殼徑內(nèi)可排列更多的管子；但是正三角形排列蝕管外機(jī)械清洗較為困難。正方形排列的優(yōu)點(diǎn)是便于清洗列管的外

40、壁，適用于殼程流體易產(chǎn)生污垢的場(chǎng)合；但是在同樣的管板面積上可排列的管子數(shù)量為最少。同心圓排列方式優(yōu)點(diǎn)再也靠近殼體的地方管子分布較均勻，在殼體直徑較小的換熱器中可以排列的傳熱管數(shù)比三角形排列還多。如圖所示。</p><p>　　圖1-2 管子的排列方式</p><p>　　本換熱器流體的性質(zhì)屬于比較潔凈和不易結(jié)垢，因此采用正三角形排列。</p><p>　　管板上

41、兩傳熱管中心距離稱為管心距，管心距的大小主要與傳熱管和管板的連接方式有關(guān)，此外還要考慮到管板強(qiáng)度和清洗管外表面時(shí)所需的空間。</p><p>　　換熱管中心距宜不小于1.25倍的換熱管外徑，取管心距 S=1.3do</p><p>　　S=1.3x19=24.7</p><p>　　根據(jù)GB151-1999</p><p>　　得換熱管中心距

42、S=25mm，分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距</p><p>　　橫過(guò)管束中心線的管數(shù)</p><p>　　取中心線的管數(shù)為18根</p><p>　　采用雙管程結(jié)構(gòu)，則殼程內(nèi)徑為</p><p><b>　　圓整得</b></p><p>　　2.3 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p&g

43、t;　?。?）一般來(lái)說(shuō)，換熱器的殼體和管箱公稱直徑大于400mm時(shí)，其筒體使用板材卷制。當(dāng)換熱器的公稱直徑小于等于400mm時(shí)，其筒體使用管材制作。本設(shè)計(jì)中換熱器公稱直徑500mm，故筒體選用板材卷制而成。</p><p>　　（2）壁厚的確定 筒體壁厚應(yīng)按照GB150——1998第五章進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,但碳素鋼和低合金鋼應(yīng)不小于表3-1的規(guī)定。規(guī)定殼體最小厚度的目的是為了增加殼體剛性，減小變形，以利于管板和管束的安

44、裝，尤其是浮頭換熱器的殼體由于得不到管板的加強(qiáng)又需要拆卸，故保證最小厚度更為重要。筒體的有效厚度及名義厚度在強(qiáng)度計(jì)算中確定。不同材質(zhì)的殼體厚度見下表.</p><p><b>　　殼體厚度表</b></p><p>　　按GB151-1999標(biāo)準(zhǔn)，選取殼體直徑為500mm，當(dāng)換熱器為U型管式時(shí)，厚度為8mm。筒體采用板材卷制。選取板材的材料為Q235-B。</p

45、><p><b>　　2.4管箱及封頭</b></p><p>　　2.4.1管箱管箱分類</p><p>　?。?）、A型（平蓋管箱）如圖（a）裝有管箱平蓋（或稱盲板），清洗管程時(shí)只要拆開盲板即可，而不必拆卸整個(gè)管箱和與管箱相連的管路，缺點(diǎn)是盲板結(jié)構(gòu)用材多，且尺寸較大是得用鍛件，耗費(fèi)大量機(jī)加工時(shí)，提高制造成本，并增加一道密封的泄漏可能。一一般多用

46、于DN<900mm的浮頭式換熱器中。</p><p>　?。?）、B型封頭管箱型 如圖（b），用于單程或多程管箱，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，適于高壓，清潔介質(zhì)，可省掉一塊造價(jià)高的盲板、法蘭和幾十對(duì)螺栓，且橢圓封頭受力情況要比平端蓋好的多，缺點(diǎn)是檢查管子和清洗管程時(shí)必須拆下連接管道和管箱。</p><p>　?。?）、C型、D型管箱 這種形式是管箱一端與殼體及管板連成一體，或是用于可拆

47、管束與管板制成一體的管箱，另一端可采用A型結(jié)構(gòu)，減少了泄漏的可能性。一般用的較少，只在高壓情況下采用。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中管程分為2程，它就還起著改變流體流向的作用。本設(shè)計(jì)管箱采用的是B型封頭管箱型，這種管箱用于單程或多程管箱，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，適于高壓，清潔介質(zhì)可以節(jié)省一塊造價(jià)高的盲板、法蘭和幾十對(duì)螺栓，且橢圓封頭受力情況良好，缺點(diǎn)是檢查管子和清洗管城時(shí)必須拆下連接管道和管箱。</p&

48、gt;<p>　　管箱所要確定的尺寸主要是管箱長(zhǎng)度，分程隔板位置尺寸是由配管圖確定，管箱直徑是由殼程直徑?jīng)Q定。管箱長(zhǎng)度尺寸的確定是以保證流體分布均勻、流速合理以及強(qiáng)度因素來(lái)確定最小長(zhǎng)度，而以制造安裝方便來(lái)限制最大長(zhǎng)度。</p><p>　　管箱長(zhǎng)度除考慮流通面積，各相鄰焊縫間的距離外還應(yīng)考慮管箱中內(nèi)件的焊接和清理。</p><p>　　多管程換熱器必須按照分程方法在管箱內(nèi)安放

49、分程隔板，分程隔板的材料為碳鋼，當(dāng)殼體直徑為500mm時(shí)，分程隔板的厚度為10mm，各版應(yīng)被連續(xù)的焊接在管箱壁上。</p><p><b>　　2.4.2封頭</b></p><p>　　換熱器的管箱封頭一般為橢圓形或者平蓋形。平蓋形拆裝方便，維修管程時(shí)不必拆卸管道。一般小直徑壓力低維修需要拆卸時(shí)，傾向于使用平蓋封頭。在壓力不高的情況下，換熱器直徑小于等于900mm時(shí)

50、，可用平蓋或者橢圓形封頭；換熱器直徑大于900mm，通常使用平蓋。本設(shè)計(jì)中換熱器公稱直徑500mm，故選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。封頭尺寸如下表：</p><p>　　2.5 接管、接管法蘭</p><p><b>　　2.5.1接管</b></p><p>　　接管（含內(nèi)焊縫）不應(yīng)突出殼體內(nèi)表面，并在該部位打磨平滑，以免妨礙管束的拆裝；接管應(yīng)盡量沿徑

51、向或軸向布置，以方便配管和檢修；對(duì)利用接管（或接口）仍不能放氣和排液的換熱器，應(yīng)在管程和殼程的最高點(diǎn)設(shè)置放氣口，最低點(diǎn)設(shè)置排液口其最小公稱尺寸為20mm。</p><p>　　接管的確定：管徑的選擇取決于適宜的流速，處理量，結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)及強(qiáng)度要求。</p><p>　　管程接管定為內(nèi)徑為80mm，外徑為89mm的接管；殼程接管定為內(nèi)徑為150mm,外徑為159mm。這樣既滿足了換熱器外型結(jié)構(gòu)勻

52、稱、合理、協(xié)調(diào)以及強(qiáng)度要求。</p><p>　　接管的伸出長(zhǎng)度（高度）確定，接管伸出殼體（或管箱殼體）外壁的長(zhǎng)度，主要考慮法蘭的形式，焊接操作條件，螺栓拆裝等因素。</p><p><b>　?。╩m）</b></p><p>　　式中 h：接管的法蘭厚度，mm；</p><p>　?。航庸芊ㄌm的螺母厚度，mm；&l

53、t;/p><p>　　：保溫層厚度，mm；</p><p>　?。航庸艿陌惭b高度，mm。</p><p>　　上述估算后應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)尺寸，常見接管高度150mm、200mm、250mm、300mm。取管程接管高度為150mm；殼程接管高度為200mm。</p><p>　　2.5.2接管法蘭的確定</p><p>　　按G

54、B 9112～9125，法蘭的結(jié)構(gòu)形式和密封面形式，應(yīng)根據(jù)使用介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度公稱直徑等因素來(lái)確定。由于凹凸面對(duì)中性好，所以常在換熱器法蘭密封面上使用。法蘭上的螺栓孔中換熱器的中心線，在中心線兩側(cè)均勻布置。本設(shè)計(jì)中的接管公稱直徑為80mm和150mm，接管法蘭按照HG20594—97選取帶頸平焊法蘭（SO）.帶頸法蘭應(yīng)采用熱軋或鍛件加工制成，加工后法蘭的軸線須與原坯件的軸線平行。必要時(shí)采用鋼板制造帶頸法蘭。</p>

55、<p>　　圖1-3平焊帶頸法蘭</p><p>　　2.5.3管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭</p><p>　　管箱法蘭通常采用長(zhǎng)頸法蘭和平焊法蘭。以工藝條件：管側(cè)壓力2.5Mpa和殼體壓力1.0Mpa，以及設(shè)計(jì)溫度殼體40℃，管箱150℃和公稱直徑500mm，按JB4701-2000甲型平焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)選取。乙型型平焊法蘭選用的壓力范圍為0.25～4Mpa。符合要求。</p&

56、gt;<p>　　2.6 管箱的最小內(nèi)測(cè)深度</p><p>　　軸向開口的單管程，開口中心處的最小深度應(yīng)不小于按管內(nèi)直徑的 </p><p><b>　　1/3；</b></p><p>　?。?）多管程管箱的內(nèi)側(cè)深度應(yīng)保證兩程之間的最小流通面積不小于每程換熱管流通面積的1.3倍；當(dāng)操作允許時(shí)，也可等于每程換熱管的流通面積。&l

57、t;/p><p>　　（3）管箱上各相鄰焊縫間的距離不應(yīng)小于3倍的筒體壁厚且不小于50毫米。</p><p>　　所以管箱的最小內(nèi)測(cè)深度為：340mm。其中管箱筒體長(zhǎng)度190mm。</p><p><b>　　2.7 分程隔板</b></p><p>　　在換熱器中，不論是管外還是管內(nèi)的流體，要提高它們的給熱系數(shù)，通常是采

58、用設(shè)置隔板的方式來(lái)增加程數(shù)以提高流體的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的的。這就是分程隔板，這種隔板在殼程習(xí)慣稱作縱向隔板，對(duì)管程來(lái)說(shuō)習(xí)慣稱為分程隔板。</p><p>　　管程分程隔板用來(lái)將管內(nèi)流體分程，分程隔板裝置在管箱內(nèi)隔板的形式要簡(jiǎn)單，焊縫盡量少，密封長(zhǎng)度要短，程與程之間的面積差不宜過(guò)大，溫差以不超過(guò)28℃為宜。分程隔板應(yīng)與封頭、管箱短節(jié)等同材料，要求管箱隔板密封面與管箱法蘭密封面，管板密封面與分程槽面必須處于同一基面。&

59、lt;/p><p>　　分程隔板的最小厚度應(yīng)不小于下表的規(guī)定：</p><p>　　縱向隔板是安裝在殼程內(nèi)的一平行于傳熱管充滿殼體內(nèi)的矩形平板。使得殼程流體形成雙殼程。由于加進(jìn)隔板在殼體內(nèi)，使隔板與殼體內(nèi)壁及隔板與管板面接觸部分存在間隙，介質(zhì)易產(chǎn)生短路，降低換熱效率，故縱向隔板與殼體內(nèi)壁間要求嚴(yán)密?？v向隔板厚度一般為：碳鋼和低合金鋼6～8mm；合金鋼不小于3mm。</p><

60、;p>　　所以本設(shè)計(jì)分程隔板的厚度為8mm。</p><p><b>　　2.8 U形管</b></p><p>　　2.8.1 U形管選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用光管，光管是管殼式換熱器換熱管的傳統(tǒng)形式，它廉價(jià)，易于制造，安裝，檢修，清洗方便。管徑采用標(biāo)準(zhǔn)管徑19×2，采用標(biāo)準(zhǔn)管徑在結(jié)構(gòu)上和經(jīng)濟(jì)上均有好處，而且19&#

61、215;2屬于小徑管，管徑小，單位體積傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊性高，金屬耗材量少，傳熱系數(shù)也高。而且循環(huán)水不屬于粘度大或污濁流體，不會(huì)造成太多的沉淀。</p><p>　　根據(jù)計(jì)算管長(zhǎng)采用6m，管徑為0.6m，管長(zhǎng)與管徑之比為10，應(yīng)采用臥式設(shè)備。管子材料采用碳鋼。</p><p>　　2.8.2 U形管彎管段的彎曲半徑</p><p>　　U形管彎管段的彎曲半徑R應(yīng)不

62、小于兩倍的換熱管外徑，常用的換熱管的最小彎曲半徑可按表3·2選取。</p><p>　　圖1-3 U形管彎管段的彎曲半徑</p><p>　　U型管的彎曲程度如下表：</p><p>　　U形管彎管段的最小彎曲半徑</p><p>　　U型管彎管段的圓度偏差應(yīng)不大于換熱管名義外徑的10%，但彎曲半徑小于2.5倍換熱管名義外徑的U形彎

63、管段可按15%驗(yàn)收。</p><p><b>　　2.9 管板</b></p><p><b>　　2.91分程隔板槽</b></p><p>　?。?）槽深宜不小于4mm；</p><p>　?。?）分程隔板槽的寬度為：碳鋼12mm，不銹鋼11mm；</p><p>　?。?/p>

64、3）分程隔板槽拐角處的倒角一般為45°倒角寬度b近似等于分程墊片的 </p><p><b>　　圓角半徑R。</b></p><p>　　隔板槽密封面應(yīng)與環(huán)形密封面齊平，或略低于環(huán)形密封面（控制在</p><p><b>　　0.5mm以內(nèi)）。</b></p><p><b>

65、;　　2.9.2管板</b></p><p>　?、俟馨蹇字睆?查表得19.4mm。</p><p>　?、谧畲蟛脊軋A直徑 490mm。</p><p>　　③管孔數(shù)和管子數(shù) 相同為224根。</p><p>　　④管板與殼體及管箱的連接 采用將管板夾在殼體法蘭和管箱法蘭之間構(gòu)成可拆式連接，可是殼程清洗方便。<

66、/p><p>　?、莨馨宓暮穸?應(yīng)比封頭的厚度厚，因?yàn)楣馨逡_孔，強(qiáng)度會(huì)降低當(dāng)殼徑為500mm時(shí)常用的管板厚度為45mm，因孔較多，封頭厚度為8mm；取為50mm。</p><p>　　2.9.3 布管定圓</p><p>　　布圓定管可按下表確定。</p><p><b>　　布管定圓</b></p>

67、<p>　　由資料得：為圓筒內(nèi)直徑，mm；為固定管板換熱器或U型管換熱器管束最外層換熱管外表面至殼體內(nèi)壁的最短距離，=0.25d，一般不小于8mm。</p><p><b>　　布管圓直徑：</b></p><p><b>　　2.9.4管孔</b></p><p>　　不銹鋼換熱管的管板管孔直徑及允許偏差應(yīng)符合

68、表</p><p><b>　　確定管孔</b></p><p>　　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14%的管孔上偏差比表中的數(shù)值大0.15mm；換熱管與管板脹接連接時(shí)。管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5；脹接連接時(shí)，管孔表面不應(yīng)有影響脹接緊密形的缺陷，如貫通的縱向或螺旋狀刻痕等。</p><p>

69、<b>　　2.9.3拉桿孔</b></p><p>　　拉桿與管板焊接連接的拉桿孔結(jié)構(gòu)見圖3·2，拉桿空深度等于拉桿孔直徑。拉桿孔直徑安式（3·1）確定。</p><p><b>　?。?·2）</b></p><p>　　式中：d:拉桿直徑，mm；</p><p>

70、　　：拉桿孔直徑，mm。</p><p><b>　　拉桿孔結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　拉桿形式為拉桿定距離的形式。使用12根拉桿，直徑為12mm。拉桿孔13mm。</p><p>　　2.10換熱管與管板的連接</p><p>　　換熱管與管板連接的方式有脹接、焊接、脹焊并用等形式。不論采用哪種形式都必須保證：

71、連接處保證介質(zhì)無(wú)泄漏的充分氣密性；承受介質(zhì)壓力的充分結(jié)合力。</p><p>　　強(qiáng)度脹接是為了保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的脹接。脹接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管子的更換和修補(bǔ)容易，所以應(yīng)用較廣。由于脹接管端產(chǎn)生塑性變形，存在著殘余應(yīng)力，隨著溫度上升，殘余應(yīng)力逐漸消失，這樣使得管端處失去密封和結(jié)合的作用，所以在采用脹接結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)受到一定的限制。</p><p>　　強(qiáng)度脹接的適用范圍為：&

72、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)壓力小于等于4Mpa；</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度小于等于300℃；</p><p>　　操作中無(wú)劇烈振動(dòng)，無(wú)過(guò)大的溫度變化及無(wú)明顯的壓力腐蝕。</p><p>　　但必須要求換熱管的材料硬度值低于管板的材料硬度值，有應(yīng)力腐蝕時(shí)不應(yīng)采用管端局部退火的方式來(lái)降低換熱管的硬度。</p><p>&

73、lt;b>　　脹接的結(jié)構(gòu)尺寸：</b></p><p>　?。?）強(qiáng)度脹接的最小脹接長(zhǎng)度應(yīng)取管板的名義厚度減去3mm或50mm二者的最小值；</p><p>　?。?）當(dāng)有要求時(shí)，管板的名義厚度減去3mm與50mm之間的差值可采用貼脹；或管板的名義厚度減去3mm全長(zhǎng)脹接；</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)形式及尺寸按下表：</p>&l

74、t;p><b>　　脹接尺寸（mm）</b></p><p>　?。?）脹接結(jié)構(gòu)用于≤25mm的結(jié)構(gòu)如圖：</p><p><b>　　脹接結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2.11折流板和支撐板管孔</p><p>　　應(yīng)為Ⅰ級(jí)管束（適用于碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼換熱管），折流板和支撐板管孔

75、的直徑以允許偏差如下表：</p><p><b>　　管孔直徑及偏差</b></p><p>　　折流板上管孔中心距包括分程隔板處的管孔中心距，公差為相鄰兩孔的±0.30，任意兩孔的±1.00mm。管孔加工后兩端必須倒角0.5×45°。</p><p>　　2.12 U型管尾部支撐</p>

76、<p>　　U型管換熱器靠近彎管段起支撐作用的折流板，如圖3·10所示，結(jié)構(gòu)尺寸A+B+C之和應(yīng)不大于最大無(wú)支撐跨距，超過(guò)表中數(shù)值時(shí)，應(yīng)在管板部位加特殊支撐。</p><p><b>　　U型管支撐</b></p><p>　　當(dāng)換熱器殼程介質(zhì)無(wú)相變化時(shí)，無(wú)需設(shè)置折流板，而換熱管無(wú)支撐跨距超過(guò)表3·10規(guī)定時(shí)，應(yīng)設(shè)置支撐板用來(lái)支撐換熱管，

77、以防止換熱管產(chǎn)生過(guò)大的撓度或誘導(dǎo)振動(dòng)。其形狀和尺寸均按折流板一樣來(lái)處理。</p><p>　　表3·10換熱管的最大無(wú)支撐長(zhǎng)度（mm）</p><p><b>　　2.11拉桿</b></p><p>　　拉桿是用來(lái)固定折流板與支撐板與管板的連接。</p><p>　　拉桿定距管的結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于等于

78、19mm的管束，＞；拉桿定居換的結(jié)構(gòu)形式如圖：</p><p><b>　　拉桿定距管結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　拉桿的直徑和數(shù)量，查表得：當(dāng)換熱管外徑14mm＜＜25mm時(shí)，拉桿的直徑為12mm；筒體的公稱直徑400mm≤DN＜700mm時(shí)，此時(shí)拉桿的數(shù)量為4根。 </p><p>　　拉桿盡可能均勻布置在管束的外邊緣。拉桿的直徑為

79、12mm時(shí)，=15mm。</p><p>　　在安裝時(shí)，拉桿傷的螺母應(yīng)擰緊，以免在裝入和抽出管束時(shí)，因折流板竄動(dòng)而損傷換熱管。</p><p><b>　　2.12 折流板</b></p><p>　　列管式換熱器的殼程流體流通截面積大，在殼程流體屬對(duì)流傳熱條件時(shí)，為增大殼程流體的流速，加強(qiáng)其湍動(dòng)程度，提高其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，需要設(shè)置折流板。折流板

80、有橫向折流板和縱向折流板兩類，單殼程的換熱器僅需設(shè)置橫向折流板，橫向折流板同時(shí)兼有支承傳熱管，防止產(chǎn)生振動(dòng)作用。</p><p>　　管殼式換熱器常用的有弓形和盤環(huán)形。在弓形折流板中，流體在板間錯(cuò)流沖刷管子，而流經(jīng)折流板弓形缺口時(shí)是順流經(jīng)過(guò)管子后進(jìn)入下一板間，改變方向，流動(dòng)中死區(qū)較少，比較優(yōu)越，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般標(biāo)準(zhǔn)換熱器中只采用這種。盤環(huán)形折流板制造不方便，流體在管束中為軸向流動(dòng)，效率較低。而且要求介質(zhì)必須是清

81、潔的，否則沉淀物將會(huì)沉積在圓環(huán)后面，傳熱面積失效，一般用于壓力比較高而又清潔的介質(zhì)。因此，采用單弓形折流板。本設(shè)計(jì)采用特殊折流板排列方式。排列方式如圖所示：</p><p>　　2.12.1折流板的主要幾何參數(shù)</p><p>　　根據(jù)GB151-1999弓形折流板圓缺大小用切去弓弦高占圓筒內(nèi)直徑的百分比來(lái)確定，單弓形折流板缺口弦高h(yuǎn)值，宜取0.20-0.45倍的圓筒內(nèi)直徑,取系數(shù)為0.4

82、5，切去圓缺高度h=0.45x500=225mm</p><p>　　2.12.2 折流板與殼體間隙</p><p>　　折流板外周與殼體內(nèi)徑之間的間隙越小，殼程流體介質(zhì)在此處的泄漏越小，使傳熱效率提高，但間隙越小，給制造、安裝帶來(lái)困難。選取折流板名義外直徑D=DN-3=500-4.5=495.5mm，允許偏差 </p><p>　　2.12.3 折流

83、板厚度</p><p>　　折流板厚度與殼體直徑、換熱管無(wú)支承長(zhǎng)度有關(guān)，其厚度根據(jù)參考選取δ＝5mm。</p><p>　　2.12.4 折流板的管孔</p><p>　?、?、折流板的管孔直徑和公差按GB151-99規(guī)定，Ⅰ級(jí)管束換熱器折流板管孔直徑d+0.4=19+0.4=19.4mm，及允許偏差</p><p>　?、?、管孔中心距折流板上

84、管孔中心距（包括分程隔板處的管孔中心距）t=32,公差為相鄰兩孔 ，任意兩孔 1.00mm</p><p>　?、酃芸准庸ふ哿靼迳瞎芸准庸ず髢啥吮仨毜菇?.5X45°。</p><p>　　2.12.4 材料的選取</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度180℃和設(shè)計(jì)壓力P＝0.6MPa,根據(jù)GB150-1998選取Q235-B鋼板，它的適用范圍：容器設(shè)

85、計(jì)壓力P≤1.60MPa；鋼板使用溫度為0～35℃；用于殼體時(shí)，鋼板厚度不大于20mm；不得用于液化石油氣介質(zhì)以及毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器。Q235-A.F和Q235-A鋼板技術(shù)要求低，鋼板質(zhì)量差，以往因鋼材供應(yīng)情況的限制，不得不采用。線技術(shù)要求較高的Q235－B已大量生產(chǎn)。從標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)合理性、壓力容器的使用安全性以及鋼材供應(yīng)的可能性等方面綜合考慮，2002年7月1日起，在現(xiàn)有國(guó)內(nèi)規(guī)范中取消了Q235－A.F和A235－A

86、兩種鋼號(hào)。</p><p>　?。?） (2) (3)</p><p><b>　　折流板通氣口</b></p><p>　　折流板的最大無(wú)支撐跨距：換熱管的外徑是19mm查表可得折流板的最大無(wú)支撐跨距為1500mm。當(dāng)采用縱向隔板時(shí)，折流板的加工仍與弓形折流板的加工相同，只是將一塊折流板沿中間切

87、除隔板厚度變?yōu)閷?duì)稱的兩塊，分別裝于隔板的上下。</p><p>　　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，應(yīng)除去上面的毛刺。</p><p><b>　　2.13 滑道</b></p><p>　　滑道的結(jié)構(gòu)分為滑板、滾輪、滑條形式，在本設(shè)計(jì)中選取滑板形式，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中殼體直徑不大，滑板強(qiáng)度適中?；澜嵌热鐖D3·

88、;8：</p><p><b>　　滑道角度圖</b></p><p>　　滑板焊在折流板的槽內(nèi)，在直徑方向高出折流板1mm，并和管束成為一整體</p><p><b>　　2.14防短路結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2.14.1旁路擋板</p><p>　　在換熱器殼程

89、，由于管束邊緣和分程部位都不能排滿換熱管，所以在這些部位形成旁路。為防止殼程物料從這些部位大量短路，可在管束邊緣的適當(dāng)位置安裝旁路擋板和在分程部位的設(shè)當(dāng)?shù)胤桨惭b假管或帶定距管的拉桿，在滿足拉桿布置原則的前提下，可將換熱管排列圖中的拉桿的位置移至分程部位來(lái)增大旁路的阻力，迫使物料通過(guò)管束進(jìn)行換熱。</p><p>　　旁路擋板可用鋼板或扁鋼制成。</p><p>　　旁路擋板應(yīng)與折流板焊接牢

90、固，它們的厚度可以相同，旁路擋板的數(shù)量當(dāng)公稱直徑：500mm＜DN＜1000mm時(shí)，二對(duì)擋板。將旁路擋板分段焊在折流板之間。旁路擋板如圖3·14：</p><p><b>　　圖3·14旁路擋板</b></p><p><b>　　2.14.2擋管</b></p><p>　　擋管為兩端堵死的換熱管，設(shè)

91、置于分程隔板槽背面兩管板之間，擋管與換熱管的規(guī)格相同可與折流板點(diǎn)焊固定，也可用拉桿代替。擋管應(yīng)每隔3～4排換熱管設(shè)置一根，但不得設(shè)置在折流板的缺口處。擋板伸出第一塊計(jì)最后一塊折流板或支撐板的長(zhǎng)度不應(yīng)大于50mm，可與任一塊折流板焊接固定。擋管如圖3·15：</p><p><b>　　擋管布置</b></p><p>　　2.14.3中間擋板</p&g

92、t;<p>　　中間擋板設(shè)置在U型管束的中間通道處，并與折流板點(diǎn)焊固定，把最里面的一排U型彎管傾斜布置使中間通道變窄，同時(shí)加上擋管以防止流體短路。當(dāng)公稱直徑：500mm＜DN＜1000mm時(shí)，二塊擋板。中間擋板如圖3·16：</p><p><b>　　中間擋板</b></p><p><b>　　2.15墊片設(shè)計(jì)</b>

93、</p><p>　　管箱墊片 墊片的材料選取根據(jù)換熱器的介質(zhì)的性質(zhì)，操作壓力，操作溫度，以及需要密封的程度。按照GB151-1999附錄H選用。由于管程介質(zhì)為空氣殼程介質(zhì)為循環(huán)水，所以選取橡膠石棉墊片。查閱《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》P567表5-52非金屬軟墊片系列尺寸，墊片結(jié)構(gòu)尺寸為：外徑D=622mm，內(nèi)徑d=602mm，厚度=3mm，墊片的圓角直徑R=8mm，隔板槽部分墊片寬度為8mm。</p>

94、<p><b>　　墊片的選擇</b></p><p>　　密封墊片應(yīng)為整體墊片，特殊情況下允許拼接，但墊片拼接接頭不得影響密封性能。換熱的密封面應(yīng)予以保護(hù)，不得因磕碰劃傷、電弧損傷、焊瘤、飛濺等而損壞密封面。</p><p><b>　　2.16支座</b></p><p>　　換熱器的鞍式支座可按JB/T47

95、12選用。鞍式支座的布置：當(dāng)L≤3000mm時(shí)，取=（0.4～0.6）L；盡量使和相近，高度為200mm。如圖：</p><p><b>　　鞍式支座</b></p><p>　　本換熱器采用固定F型和滑動(dòng)S型鞍式支座各一個(gè)，靠近管箱側(cè)的為固定鞍座。</p><p><b>　　2.17 附件</b></p>

96、<p><b>　　(1)起吊附件</b></p><p>　　質(zhì)量大于30㎏的管箱及管箱蓋應(yīng)設(shè)置吊耳。吊裝換熱器時(shí)，應(yīng)防止管束變形和損傷換熱管。</p><p>　　U型管式換熱器可在管板上設(shè)置環(huán)首螺釘孔；在正常操作時(shí)，應(yīng)安裝絲 </p><p>　　堵和墊片加以保護(hù)；維修時(shí)換裝環(huán)首螺釘以便抽裝管束。</p><

97、;p>　　(3)地腳螺栓選用M28。</p><p><b>　　三、確定設(shè)計(jì)壓力</b></p><p>　　根據(jù)GB150-1998的規(guī)定，設(shè)計(jì)壓力是指容器底部的最高壓力，其與相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不能低于工作壓力。在本設(shè)計(jì)換熱器中，其工作壓力及正常工作情況下殼程可能達(dá)到的最高壓力。設(shè)計(jì)壓力通常取為最高工作壓力的1.05-1.10倍。<

98、/p><p><b>　　設(shè)計(jì)壓力：</b></p><p><b>　　管程：2.5Mpa</b></p><p><b>　　殼程：1.0Mpa</b></p><p><b>　　3.1筒體壁厚計(jì)算</b></p><p>　　由

99、工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度40℃,設(shè)計(jì)壓力=1.0Mpa選Q235-B鋼板卷制，材料40℃時(shí)許用應(yīng)力=113Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度2mm，筒體公稱直徑200mm。則：</p><p>　　計(jì)算厚度 （4·1）</p><p>　　板負(fù)偏差；腐蝕余量：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)厚度</b>&l

100、t;/p><p>　　由表GB151-1999表8可知：</p><p><b>　　名義厚度：</b></p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p><b>　　水壓試驗(yàn)壓力</b></p><p><b>　　所選材料的屈服應(yīng)

101、力</b></p><p><b>　　水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核</b></p><p>　　53.1Mpa＜0.9=0.9×235×1=211.5MPa水壓強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　氣密性實(shí)驗(yàn)應(yīng)力</b></p><p>　　3.2筒體短節(jié)、封頭厚度計(jì)算

102、</p><p>　　由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度40℃,設(shè)計(jì)壓力=1.0Mpa選Q235-B鋼板卷制，材料40℃時(shí)許用應(yīng)力=113Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度2mm，筒體公稱直徑500mm。則</p><p>　　短節(jié)計(jì)算壁厚 （4·2）</p><p><b>　　短節(jié)設(shè)計(jì)厚度</b></p>

103、<p>　　由表GB151-1999表8可知：</p><p><b>　　名義厚度：</b></p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p><b>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核</b></p><p>　　52.71Mpa＜0.9=0.9×235

104、×1=211.5（MPa）壓力試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　外頭蓋封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度40℃,設(shè)計(jì)壓力=1.0Mpa選Q235-B鋼板壓制，材料40℃時(shí)許用應(yīng)力=113Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度2mm，公稱直徑500mm。。</p><p><b>　　封頭計(jì)算厚度=</b></p><

105、p><b>　　封頭設(shè)計(jì)厚度：</b></p><p>　　由表GB151-1999表8可知：</p><p><b>　　封頭名義厚度：</b></p><p>　　3.3管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算 </p><p>　　工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度150℃,設(shè)計(jì)壓力=2.5Mpa選Q235-B鋼板卷

106、制，材料150℃時(shí)許用應(yīng)力=113Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度2mm，筒體公稱直徑500mm。則</p><p>　　計(jì)算厚度 （4·3）</p><p><b>　　設(shè)計(jì)厚度</b></p><p>　　由表GB151-1999表8可知：</p><p><b>　

107、　名義厚度：</b></p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p><b>　　水壓試驗(yàn)壓力</b></p><p><b>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核</b></p><p>　　131.771Mpa＜0.9=0.9×235×1=2

108、11.5MPa壓力試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　外頭蓋封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度40℃,設(shè)計(jì)壓力=1.0Mpa選Q235-B鋼板壓制，材料40℃時(shí)許用應(yīng)力=113Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度2mm，公稱直徑500mm。。</p><p><b>　　封頭計(jì)算厚度=</b></p><p><b&

109、gt;　　封頭設(shè)計(jì)厚度：</b></p><p>　　由表GB151-1999表8可知：</p><p><b>　　封頭名義厚度：</b></p><p>　　3.4管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 </p><p>　　開孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，有工藝設(shè)計(jì)給定的接管尺寸為89×4.5，考慮實(shí)際情況選Q23

110、5-B碳素鋼管，溫度為150℃時(shí)，=113Mpa，。</p><p>　　接管計(jì)算壁厚 （4·4）</p><p>　　接管的有效壁厚有效厚度：</p><p>　　開孔直徑d=+2=84mm</p><p><b>　　接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度</b></p><p>　　接管外側(cè)有

111、效補(bǔ)強(qiáng)高度</p><p>　　接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度</p><p><b>　　需要補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p>　　可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為</p><p><b>　　需要另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)</b></p><p>　　3.5殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><p

112、>　　殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核開孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法。有工藝設(shè)計(jì)給定的接管尺寸為159×4.5，考慮實(shí)際情況選Q235-B碳素鋼管，溫度為150℃時(shí)，=113Mpa，。</p><p>　　接管計(jì)算壁厚 （4·4）</p><p>　　接管的有效壁厚有效厚度：</p><p>　　開孔直徑d=+2mm</p><

113、p><b>　　接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度</b></p><p>　　接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度</p><p>　　接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度</p><p><b>　　需要補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p>　　可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為</p><p><b>　　不需要需要另設(shè)

114、補(bǔ)強(qiáng)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】鄭津洋，董其伍，桑芝富.過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2010.</p><p>　　【2】朱有庭，曲文海，于浦義.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2005.</p><p>　　【3】陳慶，邵澤波.過(guò)程

115、設(shè)備設(shè)計(jì)概論.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008.</p><p>　　【4】匡國(guó)柱，史啟才.化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版 </p><p><b>　　社.2005.</b></p><p>　　【5】譚天恩，竇梅，周明華.化工原理（上，下冊(cè)）[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，</p><p><

116、;b>　　2007.</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)近2周，這次設(shè)計(jì)既是對(duì)我們大學(xué)三年半所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，又是一次難得的實(shí)踐的機(jī)會(huì)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，深蒙我的指導(dǎo)老師——**老師的悉心指導(dǎo)，在指導(dǎo)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，她誨人不倦，對(duì)我在設(shè)計(jì)過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題給以耐心細(xì)致的解答，對(duì)設(shè)計(jì)中的

117、錯(cuò)誤和不合理的地方給以予以指正，引導(dǎo)我更好的完成此次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)于U形管換熱器的整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作有了細(xì)致的分析和理解，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，大大提高了我對(duì)于實(shí)際工作的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在此我向她表示深深衷心的感謝。 同時(shí)，我還要向各科老師們表達(dá)我的謝意，感謝您們?nèi)臧雭?lái)對(duì)我的孜孜教誨， 教導(dǎo)我不僅學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)，更學(xué)到了很多做人的道理，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和生活都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。