固定管板式換熱器畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　固定管板式換熱器設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　換熱器是化工、石油、動力、冶金、交通、國防等工業(yè)部門重要工藝設(shè)備之一，其正確的設(shè)置，性能的改善關(guān)系各部門有關(guān)工藝的合理性、經(jīng)濟性以及能源的有效利用與節(jié)約，對國民經(jīng)濟有著十分重要的影響。 換熱器的型式繁多，不同的使用場合使用目的不同。其中常用結(jié)構(gòu)為管殼式，因其結(jié)構(gòu)簡

2、單、造價低廉、選材廣泛、清洗方便、適應(yīng)性強，在各工業(yè)部門應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　固定管板式換熱器管束連接在管板上，管板與殼體焊接。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易堵管或更換；缺點是當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線脹系數(shù)相差較大時，殼體與管束將會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢、并能進行清洗、管程與殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的

3、場合。</p><p>　　關(guān)鍵詞：固定管板式 換熱器 壓力容器 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論……………………………………………………………………1</p><p>　　1.1什么是管殼式換熱器…………………………………………………1</p>

4、<p>　　1.2管殼式換熱器的分類…………………………………………………1</p><p>　　第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………3</p><p>　　2.1固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)………………………………………………3</p><p>　　第三章 機械設(shè)計………………………………………………………………4</p>

5、;<p>　　3.1工藝條件………………………………………………………………4</p><p>　　3.2 設(shè)計計算………………………………………………………………4</p><p>　?。?）管子數(shù)n…………………………………………………………4</p><p>　?。?）管間距的確定…………………………………………………………5</p>

6、<p>　?。?）換熱器殼體直徑的確定………………………………………………5</p><p>　　(4)換熱器殼體壁厚的計算………………………………………………6</p><p>　?。?）換熱器封頭的選擇…………………………………………………6</p><p>　　（6）容器法蘭的選用……………………………………6</p><p&

7、gt;　　（7）管板尺寸的確定………………………………………………7</p><p>　?。?）折流板的設(shè)計…………………………………………………………7</p><p>　　（9） 膨脹節(jié)…………………………………………………………7</p><p>　　3.3換熱管排列形式…………………………………………………………7</p><p>　

8、　3.4筒體……………………………………………………………………8</p><p>　　3.5管板的設(shè)計與計算……………………………………………………10</p><p>　　3.6折流板…………………………………………………………………11</p><p>　　3.6.1折流板各部尺寸……………………………………………………11</p><p&

9、gt;　　3.6.2 折流板布置…………………………………………………………12</p><p>　　3.7拉桿、定距管……………………………………………………………13</p><p>　　3.8支座……………………………………………………………………15</p><p>　　3.9接管…………………………………………………………………16</p>

10、<p>　　3.10法蘭…………………………………………………………18</p><p>　　3.10.1接管法蘭………………………………………………18</p><p>　　3.11圓筒節(jié)的設(shè)計…………………………………………………………19</p><p>　　3.12各部分連接形式……………………………………………………20</p>&

11、lt;p>　　3.12.1封頭和圓筒節(jié)連接………………………………………………20</p><p>　　3.12.2接管與殼體連接…………………………………………………20</p><p>　　3.12.3管法蘭與接管連接………………………………………………20</p><p>　　3.12.4換熱管與管板連接………………………………………………21</

12、p><p>　　3.12.5管板與殼體封頭連接……………………………………………22</p><p>　　3.13 水壓實驗…………………………………………………………23</p><p>　　第四章 技術(shù)要求………………………………………………………………24</p><p>　　第五章 安裝制造……………………………………………………………

13、…25</p><p>　　5.1換熱器制造……………………………………………………………25</p><p>　　5.1.1筒體…………………………………………………………………25</p><p>　　5.1.2封頭與管箱…………………………………………………………25</p><p>　　5.1.3換熱管…………………………………………

14、……………………25</p><p>　　5.1.4折流板………………………………………………………………25</p><p>　　5.1.5管板…………………………………………………………………25</p><p>　　5.2換熱器安裝……………………………………………………………26</p><p>　　參考文獻…………………………………

15、…………………………………………………27</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………28</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　化工生產(chǎn)離不開化工設(shè)備，化工設(shè)備是化工生產(chǎn)必不可少的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是生產(chǎn)力的主要因素，是化工產(chǎn)品質(zhì)量保證體系的重要組成部分[1]。然而在化工設(shè)

16、備中化工容器占據(jù)著舉足輕重的地位，由于化工生產(chǎn)中，介質(zhì)通常具有較高的壓力，化工容器一般有筒體、封頭、支座、法蘭及各種容器開孔接管所組成，通常為壓力容器，因為壓力容器是化工設(shè)備的主體，對其化工生產(chǎn)過程極其重要，國家對其每一步都有具的標(biāo)準(zhǔn)對其進行規(guī)范，如：中國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB150—1998《鋼制壓力容器》、GB151—1999《管殼式換熱器》等。在其中能根據(jù)不通的操作環(huán)境選出不同的材料，查出計其允許的工作壓力，工作溫度等

17、[。</p><p>　　換熱器簡單說是具有不同溫度的兩種或兩種以上流體之間傳遞熱量的設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，進行著各種不同的熱交換過程，其主要作用是使熱量由溫度較高的流體向溫度較低的流體傳遞，使流體溫度達到工藝的指標(biāo)，以滿足生產(chǎn)過程的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱，廢熱，特別是低品位熱能的有效裝置。</p><p>　　1.1 什么是管殼式換熱器</p><p&g

18、t;　　管殼式換熱器(shell and tube heat exchanger)又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用最廣的類型。</p><p><b>　　管殼式換熱器的分類</b></p><p>　　是以封閉在殼體中管束的壁

19、面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用最廣的類型。</p><p>　　由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進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。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋

20、板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體 。</p><p>　　圖表 1管殼式換熱器</p><p>　　流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為最簡單的單殼程單管程換熱器,簡稱為1-1

21、型換熱器。</p><p>　　為提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。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。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　本次流體輸送與傳熱工段換熱器的設(shè)計，所選用的換熱器為臥式固定管板式換熱器

22、。如圖2-1所示。其基本結(jié)構(gòu)特點是兩塊管板分別焊于殼體的兩端，管束兩端固定在管板上。</p><p>　　2.1 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)</p><p>　　固定管板式換熱器由管箱、殼體、管板、管子等零部件組成，其結(jié)構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同直徑下面積較大，制造較簡單。 </p><p>　　固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法

23、將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進出口管直接焊在殼體上，管板外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進出口管直接和封頭焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長度設(shè)置了若干塊折流板。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。</p><p>　　換熱器設(shè)計的優(yōu)劣最終要看是否適用、經(jīng)濟、安全、運行靈活可靠、檢修清理方便等等。一個傳熱效率高、緊湊、成本低、安全可靠的換熱器的產(chǎn)生，要求在設(shè)計時精心考慮各種問題.準(zhǔn)確的

24、熱力設(shè)計和計算，還要進行強度校核和符合要求的工藝制造水平。</p><p><b>　　第三章 機械設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1 工藝條件</b></p><p><b>　　設(shè)計計算</b></p><p><b>　　管子數(shù)n</b&

25、gt;</p><p>　　換熱管常用的金屬材料有20, Q235 — A, 16MnR等。根據(jù)本次的管程壓力為0.450.05MPa，管程進口溫度為40，殼程進口溫度為70。選取換熱管材料為20號鋼。</p><p>　　查教材化工設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)管長有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0（單位為），截取標(biāo)準(zhǔn)管長為3。</p><p>　　按教材公式換

26、熱器的管數(shù)n為： </p><p><b>　　3-1</b></p><p>　　式中: ——傳熱面積，135；</p><p>　　——管徑（外徑），0.0225；</p><p><b>　　——管長，3</b></p><p><b>　　則：&

27、lt;/b></p><p>　　采用正三角形排列，正三角形排列比較緊湊，在一定的殼徑內(nèi)可排列較多的管子，且傳熱效果好，但管外清洗較為困難。而正方形排列，管外清洗方便，適用于殼程中的流體易結(jié)垢的情況，其傳熱效果較正三角形差些。以上排列方式中最常用的是正三角形錯 列，用于殼側(cè)流體清潔，不易結(jié)垢，后者殼側(cè)污垢可以用化學(xué)處理掉的場合。層數(shù)為14，換熱器內(nèi)管子總根數(shù)為721，拉桿數(shù)為10，所以實際管數(shù)711根。&l

28、t;/p><p><b>　?。?）管間距的確定</b></p><p>　　由表可知，取管間距a=32mm。</p><p>　　（3）換熱器殼體直徑的確定</p><p>　　Di=a（b-1）+2d0</p><p>　　式中 Di ——換熱器內(nèi)徑，mm； </p>

29、<p>　　B ——正六角形對角線上的管子數(shù)，查表，取b=29； </p><p>　　d0 —最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，取d0=25。 </p><p>　　故 Di=32*(29-1)+2*25=946 mm </p><p>　　圓整后取殼體內(nèi)徑 Di=1000mm</p><

30、p>　　(4)換熱器殼體壁厚的計算</p><p>　　材料選用20R鋼，計算壁厚為 </p><p>　　式中 ——計算壓力，取=1.1Pw=5.0MPA </p><p>　　Di=1000mm； =0.80</p><p>　　=133mpa（壁厚溫度取70c）</p><p><b>

31、;　　故δ=2.4mm</b></p><p>　　因為δ小于δmin=3mm，所以取δ=3mm。</p><p>　　腐蝕裕量C2=1.2mm，查表得c1=0.25mm。 </p><p>　　圓整后取δn=4.5mm</p><p>　?。?）換熱器封頭的選擇</p><p>　　選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。由

32、于本次設(shè)計的換熱器殼程壓力在0.450.05MPa，屬于低壓容器，橢圓形封頭能夠滿足要求，而且該封頭制造比其他封頭容易沖壓形成，應(yīng)力分布也比較均勻，為了便于焊接、經(jīng)濟合理，選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。材料選用與筒體相同20號鋼。</p><p>　　按教材公式封頭厚度為： </p><p><b>　　3-5</b></p><p>　　

33、式中：——焊接接頭系數(shù)，為整塊鋼板制造，則=0.8；</p><p>　　K——橢圓形封頭形狀系數(shù)，標(biāo)注橢圓形封頭K=1.0；</p><p>　　則： 封頭為DN1000*4.5</p><p>　　與筒體的壁厚計算相同，所以橢圓形封頭的壁厚也是4.5。</p><p>　　由封頭厚度查化工設(shè)備表2-15得直邊高h=40。</p>

34、;<p>　　查封頭JB4746-2002表3-3,封頭的曲面高度H=250。</p><p>　?。?）容器法蘭的選用</p><p>　　材料選用16MnR。根據(jù)JB/T 4701-2000標(biāo)準(zhǔn)，選用DN1000，PN0.6MPA的凹凸密封面甲型平焊法蘭。法蘭尺寸如圖2-2所示</p><p>　　(7)管板尺寸的確定 </p>&l

35、t;p>　　選用固定式換熱器管板，并兼作法蘭，材料選用20R，尺寸如圖2-3所示。</p><p><b>　　(8)折流板設(shè)計</b></p><p><b>　　折流板為弓形，</b></p><p>　　H=3/4Di=750mm </p><p>　　折流板間距取600mm;折流板最小

36、厚度為6mm，折流板外徑為995.5mm，材料為Q235-A鋼，如圖2-4所示。 拉桿選用，共10根，材料為Q235-A鋼。</p><p><b>　?。?）膨脹節(jié)</b></p><p>　　根據(jù)GB151-1999附錄F的計算方法進行換熱管壁溫的計算，從設(shè)備的具體操作情況，可以假定K、、q和a保持不變，進行簡化計算：</p><p>　　

37、熱流體的平均溫度為：</p><p><b>　　3-6</b></p><p>　　式中：——殼層熱流體的入口溫度，40；</p><p>　　——殼層熱流體的出口溫度，70；</p><p><b>　　則：Tm=55.6</b></p><p>　　冷流體的平均溫度為：

38、</p><p><b>　　3-7</b></p><p>　　式中：——管層冷流體的入口溫度，30；</p><p>　　——管層冷流體的出口溫度，35；</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　則：

39、 3-8</p><p>　　即換熱管壁溫為56.5。</p><p><b>　　圓筒壁溫的計算：</b></p><p>　　應(yīng)外部有良好的保溫，故殼體壁溫可取殼層流體的平均溫度：==80.5</p><p><b>　　管殼層溫差：</b></p><p><b&

40、gt;　　所以無需膨脹節(jié)。</b></p><p><b>　　換熱管排列形式</b></p><p>　　換熱管的常用排列方式主要有正三角形、轉(zhuǎn)角三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正方形。由于三角形排列較為廣泛，而且在同一直徑管板面積上可排列較多換熱管，所以管束采用三角形排列如圖3-1。由化工設(shè)備教材表5-3可知換熱管中心距S為25。</p><p

41、><b>　　3.4 筒體</b></p><p>　　查教材化工設(shè)備，筒體的材料主要有碳素鋼、低合金鋼鋼板、不銹鋼鋼板等。根據(jù)筒體所承受的壓力機殼程流體的性質(zhì)等，選取碳素鋼中的20號鋼作為筒體的材料。</p><p><b>　　（1） 筒體厚度</b></p><p>　　材料選用20R鋼，計算壁厚為 <

42、;/p><p>　　式中 ——計算壓力，取=1.1Pw=5.0MPA </p><p>　　Di=1000mm； =0.80</p><p>　　=133mpa（壁厚溫度取70c）</p><p><b>　　故δ=2.4mm</b></p><p>　　因為δ小于δmin=3mm，所以取δ

43、=3mm。</p><p>　　腐蝕裕量C2=1.2mm，查表得c1=0.25mm。 </p><p>　　圓整后取δn=4.5mm</p><p>　　鋼板厚度負偏差=0.3(假設(shè)名義厚度為34)，取腐蝕裕量=1,厚附加量,=1.3。</p><p><b>　　設(shè)計厚度，；</b></p><p&

44、gt;　　按照GB450-1998規(guī)定對碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3，,所以取鋼板最小厚度3，加上,考慮到殼體需要進行焊接，使其不被焊透，根據(jù)《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》筒體的最小焊接厚度為5，所以最后按厚度規(guī)格向上圓整后取筒體的名義厚度為6。</p><p>　　所以無縫鋼管的外直徑為273。</p><p>　　（2） 筒體的長度</p><p>　　根據(jù)換熱器設(shè)

45、計手冊，長徑比在515，換熱管伸出管板的長度為l1=1.5。</p><p><b>　　圓筒節(jié)長度l為：</b></p><p>　　式中：b——管板厚度，34；</p><p>　　l1——換熱管伸出管板的長度，1.5；</p><p><b>　　則：</b></p><p

46、>　　3.5 管板的設(shè)計與計算</p><p>　　查換熱器設(shè)計手冊，管板常用的材料有低碳鋼、普通低合金鋼、不銹鋼、合金鋼和復(fù)合鋼板等，由于本次的設(shè)計壓力在0.30.5，屬于低壓，所以選用碳素鋼中的16MnR。管板型式采用整體管板如圖3-3，各部分尺寸查表3-4，管板管孔尺寸查GB151-1999見表3-5。</p><p>　　表3-4 管板尺寸</p><

47、p>　　表3-5管板管孔直徑及允許誤差</p><p><b>　　3.6 折流板</b></p><p>　　根據(jù)換熱器計算手冊折流板的形式弓形折流板、圓盤-圓形折流板、矩形折流板。由于本次換熱器的直徑較小，所以本次臥式換熱器的折流板采用弓形折流板中的單弓形。材料選用低合金15CrMoR。通過拉桿與定距管固定。</p><p>　　3

48、.6.1 折流板各部尺寸 </p><p><b>　　3-11</b></p><p><b>　　取52。</b></p><p>　　查換熱器的設(shè)計手冊表3-9得厚度為3。</p><p>　　表3-9 折流板最小厚度</p><p>　　查換熱器設(shè)計手冊表3-10

49、得外直徑為259。</p><p>　　表3-10 折流板直徑及允許偏差</p><p>　　3.6.2 折流板布置</p><p>　　查換熱器設(shè)計手冊表3-11，可知折流板管孔的直徑為19.6，在缺口朝下的折流板的最高處開通氣孔如圖3-8。</p><p>　　表3-11 管束管孔直徑及允許偏差</p><p>

50、;　　根據(jù)換熱器設(shè)計手冊，對于安放位置，一般應(yīng)使管束兩端的折流板盡可能的靠近殼層進出口接管，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為如圖3-9： </p><p><b>　　3-12</b></p><p>　　式中：——導(dǎo)熱油接管中心距管板密封面的距離，73；</p><p>　　——防沖板長度，當(dāng)無防沖板時，可取=（導(dǎo)熱

51、油接管內(nèi)徑），14；</p><p>　　——管板厚度，34；</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　所以第一塊折流板距離接管DN20中心長度為L：</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　折流板的間距取131，折流板的距離總長為

52、L=1437-124=1313，所以共需11塊折流板。 </p><p>　　3.7 拉桿、定距管</p><p>　　根據(jù)GB151-1999,由于換熱管規(guī)格為ø19㎜×2㎜，采用拉桿定距管形式如圖3-7拉桿一端的螺紋擰入管板，折流板用定距管定位，最后一塊折流板靠拉桿螺母固定。材料選用Q235-A，同時拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束外邊緣。拉桿的一端的螺紋擰入管板，折流板

53、用定距管定位，最后一塊折流板靠拉桿螺母固定。</p><p>　　3.7.1 拉桿的直徑和數(shù)量</p><p>　　根據(jù)GB151-1999，查表3-12得拉桿直徑為12，查表44得拉桿數(shù)量為4。</p><p>　　表3-12 拉桿直徑</p><p><b>　　表44 拉桿數(shù)量</b></p>

54、<p>　　3.7.2 拉桿的尺寸</p><p>　　各部分尺寸如圖3-8,查表3-13得拉桿螺紋公稱直徑1408.8、1277.5、=10、=15、=50、=2.0。</p><p>　　表3-13 拉桿尺寸</p><p>　　3.7.3 定距管</p><p>　　根據(jù)換熱器設(shè)計手冊，定距管的尺寸同換熱管的尺寸相同，材

55、料選用碳鋼Q235-B。外徑為ø19×2。其長度總和分別為1353、1225。</p><p><b>　　3.8 支座</b></p><p>　　臥式換熱器的支座有鞍式支座、圈式支座和支腿式支座，本次臥式固定管板換熱器選用焊制鞍式支座（JB/T4712-07)按照換熱器的公稱直徑Dg273選用BI型（重型）帶加強墊板與一個筋板的鞍座一對（其中

56、F型S型各一個），材料選用Q235-B，支座高度H=200,標(biāo)記為：</p><p>　　JB/T4712-07鞍座A219-F</p><p>　　JB/T4712-07鞍座A219-S</p><p>　　一對鞍式支座的布置如圖3-4，根據(jù)GB151-1999,LB=(0.40.6)L取LB=0.5L=750，LC' =LC=363.5

57、 </p><p>　　查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表3-6,鞍座的各部分尺寸為:</p><p>　　表3-6 鞍座尺寸（JB/T4712-92）</p><p><b>　　3.9 接管</b></p><p>　　接管材料選用Q235-A，與殼體焊接連接，對于接管的伸出長度指接管法蘭面到殼體（管箱殼

58、體）外壁的長度，根據(jù)換熱器設(shè)計手冊表3-7得各部分的接管外伸長度為150。</p><p>　　表3-7 PN≤4.0MPa 的接管伸出長度</p><p>　　根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表3-8，接管的外徑分別為18、25，厚度為1.5，45厚度為2。</p><p><b>　　表3-8 鋼管</b></p><p>

59、;　　根據(jù)接換熱器設(shè)計手冊，由于接管與設(shè)備的直徑較小，所以無需補強圈，殼體上接管的位置分別為：</p><p>　　殼層接管位置是指接管中心到管板密封面距離如圖3-6。</p><p>　　導(dǎo)熱油進出口DN20 </p><p>　　式中：——接管外徑，26.8；</p><p>　　——管板厚度，34：</p><

60、p>　　C≥4S(S為殼體厚度，）且30。</p><p><b>　　取74。</b></p><p>　　放凈與放空口DN15</p><p><b>　　取71。</b></p><p><b>　　管層接管位置是指</b></p><p>

61、　　進水與出水口DN40 (換熱器設(shè)計手冊1-6-5) </p><p>　　式中：——設(shè)備法蘭與殼體焊縫與法蘭密封面距離（因為沒有設(shè)備法蘭，所以=0）</p><p>　　取54。但考慮到與DN20接管法蘭的位置及焊縫的距離取85。</p><p><b>　　3.10 法蘭</b></p><p>　　3.10

62、.1 接管法蘭</p><p>　　根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ),由于換熱器的壓力不高，而且流體無毒，所以選用板式平焊法蘭，材料選用Q235-B，密封面型式選用全平面密封如圖3-9，查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表3-13，其公稱直徑分別為：</p><p>　　表3-15 PN0.25和PN0.6MPa板式平焊法蘭尺寸</p><p>　　3.11 圓筒節(jié)的設(shè)計</p&g

63、t;<p>　　由于管程接管的直徑大于封頭直邊的長度，所以需要在封頭與管板之間加一段圓筒節(jié)，根據(jù)接管直徑為40，圓筒節(jié)與封頭焊接的埋弧焊，寬20-30mm，手工電弧焊寬10-20mm，取長度為200的圓筒節(jié)能夠滿足要求，直徑、厚度與殼體相同。</p><p>　　3.13.1 封頭與圓筒節(jié)連接</p><p>　　根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)，兩部分采用焊接，接頭形式一般有對接、角

64、接和型接、搭接，本部分采用對接接頭、對接焊縫，焊縫坡口形式采用v形。如圖3-11。</p><p>　　3.13.2 接管與殼體連接</p><p>　　接管采用插入式焊接如圖3-12。</p><p>　　3.13.3 管法蘭與接管連接</p><p>　　管法蘭與接管采用內(nèi)外焊接如圖3-13。</p><p>

65、　　3.13.4 換熱管與管板連接</p><p>　　根據(jù)換熱器設(shè)計手冊，換熱管與管板的連接形式主要有強度脹接、強度焊接、脹焊結(jié)合。但強度焊接目前應(yīng)用較為廣泛，而且管孔不許開槽，換熱管端不需退火，因此制造加工方便。焊接結(jié)構(gòu)強度高，抗拉脫力強，當(dāng)焊接部分有泄漏時，可補焊。如需要更換換熱管，可采用專用刀具拆卸，比脹接方便。 </p><p>　　查換熱器設(shè)計手冊，可知其相接各部分的尺寸查

66、表3-16。如圖3-14。</p><p>　　表3-16 換熱管外伸長度</p><p>　　3.13.5 管板與殼體、封頭的連接</p><p>　　3.14 水壓試驗</p><p>　　由于本次管程與殼程的壓力相同都是0.30.5MPa,所以只需進行一次水壓試驗。</p><p>　　試驗溫度按20考慮，

67、則=113。</p><p>　　水壓試驗時的試驗壓力為：（化工設(shè)備教材 2-35)</p><p><b>　　3-9</b></p><p>　　式中：——容器元件材料在試驗溫度下的許用應(yīng)力，113;</p><p>　　——容器元件材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，113;</p><p><

68、;b>　　則：</b></p><p><b>　　試驗應(yīng)力校核：</b></p><p>　　壓力試驗時，由于容器承受的壓力高于設(shè)計壓力，為防止容器產(chǎn)生過大的應(yīng)力，要求在試驗壓力下圓筒產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過圓筒材料在試驗溫度下屈服點90%。</p><p>　　試驗壓力下圓筒的應(yīng)力為：</p><p>

69、<b>　　3-10</b></p><p>　　式中：——圓筒內(nèi)直徑，261；</p><p>　　——圓筒的有效厚度，2.7；</p><p>　　——材料在試驗溫度下的屈服點（或0.2%屈服強度），；</p><p>　　查GB150-1998，Q235-B在試驗溫度時=235,=-C=6-1.3=4.7㎜,不計液

70、柱靜壓了，取PL=0。</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　33.572<211.5，即 所以液壓試驗時容器強度滿足要求。</p><p><b>　　第四章 技術(shù)要求</b></p><p>　　本設(shè)備按GB151-1999《管殼式換熱器》進行制造，檢驗和驗收，并

71、接受《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督。</p><p>　　受壓元件材料必須具備保證書，主要受壓元件材料按“容規(guī)”要求復(fù)檢。</p><p>　　焊接采用電弧焊，按JB/4709-2000標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進行，焊接材料：手工焊選用焊條E5015,埋弧焊選用焊絲H10Mn2，焊劑350。</p><p>　　A、B類對接焊縫采用雙面焊，焊接接頭型式和尺寸出土中注明外，按G

72、B985-986-88中的規(guī)定，角焊縫腰高安較薄板的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭的標(biāo)準(zhǔn)，接管端部打磨圓，圓角半徑R3~5，支座、墊板四角制成R25的圓角。</p><p>　　殼體對接焊縫進行100%X射線檢測，符合JB4703-94標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級合，接管及其他構(gòu)件與殼體內(nèi)外表面焊接的角焊縫，打磨后進行磁粉探傷檢查，Ⅰ級為合格。</p><p>　　對于換熱管：標(biāo)準(zhǔn)長度為1.5m，其壁厚為2㎜。當(dāng)

73、換熱管壁厚小于或等于2.5㎜時，與換熱管的直徑急壁厚相差應(yīng)補超過15%；當(dāng)換熱管壁厚大于2.5㎜時，評定用管壁厚應(yīng)大于2.5㎜；</p><p>　　鋼管管端應(yīng)除銹。鈦管管端應(yīng)清楚附著物急氧化層，清理長度應(yīng)比試板厚度大5㎜，且不小于25㎜。</p><p>　　管板密封面與殼體軸線垂直，其公差為1㎜。</p><p>　　設(shè)備制成后，進行整體消應(yīng)力熱處理。</

74、p><p>　　液壓試驗，因管層與殼層的壓力相同，所以管層與殼層分別以0.55MPde壓力進行水壓試驗，合格以后以空氣進行氣密性試驗。無泄漏為合格。</p><p>　　管口及支座方位按圖。</p><p><b>　　第五章　安裝制造</b></p><p>　　5.1 換熱器制造</p><p>

75、;　　5.1 .1 換熱管</p><p>　　直管一律采用整根管子而不允許有接縫。管子應(yīng)該進行校直，管子兩端須用磨管機清除氧化皮、鐵銹、及污垢等雜質(zhì)直至露出金屬光澤。除銹長度不小于兩倍管板厚度。當(dāng)管子與管板的連接采用脹接工藝時，管端硬度應(yīng)低于管板硬度。同一根換熱管的對接焊縫，直管不得超過一條；U型管不得超過二條；最短管長不應(yīng)小于300mm；包括至少50mm直管段范圍內(nèi)不得有拼接焊縫。管端破口應(yīng)采用機械方法加工，

76、焊前應(yīng)清洗干凈。</p><p>　　換熱管組裝要求兩管板相互平行，允許誤差不得大于1mm，兩管板間長度誤差為±2mm；管子與管板應(yīng)垂直；拉感應(yīng)牢靠固定；定距管兩端面要整齊；穿管時管子頭不能用鐵器直接敲打。</p><p><b>　　5.1.2 筒體</b></p><p>　　換熱器筒體的圓度要求較高，必須保證殼體與折流板之間有合

77、適的間隙。如太大就要影響換熱效果，太小就要增加裝配的難度。切割好的鋼板應(yīng)根據(jù)鋼板厚度、操作壓力高低選定破口形式進行邊緣加工。用鋼板卷制時，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外周長允許上偏差10mm；下偏差為0。</p><p>　　5.1.3 封頭和管箱</p><p>　　封頭和管箱的厚度一般不小于殼體的厚度。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。由于焊接應(yīng)力較大，故管

78、箱和封頭法蘭等焊接后，須進行消除應(yīng)力的熱處理，最后進行機械加工。</p><p>　　5.1.4 折流板</p><p>　　由于折流板很薄，鉆孔時鉆頭的推力使管板中心變形，故可將下料或圓整的折流板去掉毛刺并校平，重疊、壓緊后沿周邊點焊、然后一起鉆孔。</p><p>　　為了保證順利穿管，必須是折流板的管孔與管板中心在同一直線上，可以將管板當(dāng)作鉆模放在折流板上，

79、壓緊后進行引孔，即以管板危機出現(xiàn)在折流板上鉆出和管板孔距一致的定位孔，然后取下管板，將折流板壓緊，并換上合適的鉆頭。</p><p><b>　　5.1.5 管板</b></p><p>　　管板由低合金鋼鍛件16MnR制成，加工前表面不平度不得大于2mm，如超過此值，應(yīng)先進行校平，然后進行加工。</p><p>　　拼接管板的對接接頭應(yīng)進行

80、100%射線或超聲檢測，按JB4730-94進行表面檢測，檢測結(jié)果不低于Ⅲ級，或超聲檢測中的Ⅰ級為合格。</p><p>　　換熱管與管板的連接：二者采用焊接的形式連接，連接部位的換熱管和管板孔表面，應(yīng)清理干凈，不得有毛刺、鐵屑、銹斑、油污等。焊渣及凸出于換熱器內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。 </p><p>　　管板與換熱管焊接時，管孔表面粗糙度Ra值≤25µm。</p>

81、<p>　　5.2 換熱器安裝</p><p>　　1.安裝位置：根據(jù)該換熱器的結(jié)構(gòu)形式，在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足拆裝、維修的需要。</p><p>　　2.基礎(chǔ)：必須使換熱器不發(fā)生下沉。在活動支座的一端應(yīng)予埋滑板。</p><p><b>　　3.地腳螺栓和墊鐵</b></p><p>　?。?）

82、活動支座的地腳螺栓應(yīng)裝有兩個緊鎖的螺母，螺母與底板間應(yīng)留有1～3mm的間隙。</p><p>　　（2）地腳螺栓兩側(cè)均有墊鐵。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。</p><p>　　（3）墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p&g

83、t;　　[1] 楊心里 張丹.儲罐清洗技術(shù)研究與發(fā)展.中國期刊.2008.7，1002—2333 </p><p>　　[2] 劉玉玲 孫建松.海水試壓儲罐鋼板防腐蝕技術(shù)應(yīng)用實踐.2009 </p><p>　　[3]董其伍 張一. 換熱器. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.1,3</p><p>　　[4]關(guān)書華.新型換熱器——激波換熱器之探索. 中小企業(yè)管理與

84、科技.2008,249</p><p>　　[5] 趙文閣．新型空心內(nèi)管換熱器.中國期刊. 2009.4,83</p><p>　　[6]段晉海 黨戰(zhàn)偉 王運波等. 新型單管程浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計. 中國期刊.200851000—7466(2008)05—0045—02:46</p><p>　　[7] 鄭萍.從浮頂罐的常見問題看成品油儲罐的設(shè)計與改進.中國期刊.2

85、010.4,1003—3467(2010)08—0034—01:31</p><p>　　[8] 馬秉騫 化工設(shè)備. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.7,132</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　大學(xué)三年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達我由衷的謝意。感謝我的家人對我大學(xué)