固定管板式換熱器精品畢業(yè)論文

1、<p>　　固 定 管 板 式 換 熱 器</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　這篇論文主要介紹的是換熱器機(jī)械計(jì)算等相關(guān)的設(shè)計(jì)過(guò)程。本文引用這三年學(xué)過(guò)的書(shū)本知識(shí)及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)換熱器的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。換熱器是目前許多工業(yè)部門(mén)廣泛應(yīng)用的通用工藝設(shè)備。其中，換熱器是目前應(yīng)用較為廣泛的換熱設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方

2、便，在相同管束情況下其殼體內(nèi)徑最小，管程分程較方便。缺點(diǎn)：殼程無(wú)法進(jìn)行機(jī)械清洗，殼程檢查困難，殼體與管子之間無(wú)溫差補(bǔ)償元件時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，即溫差較大時(shí)需采用膨脹節(jié)或波紋管等補(bǔ)償元件以減小溫差應(yīng)力。我設(shè)計(jì)的換熱器內(nèi)部以換熱管和折流板做為基本構(gòu)件，冷介質(zhì)、余熱介質(zhì)分別在管程與殼程之間流動(dòng)，以達(dá)到降溫或升溫的效果。換熱器由筒體、管箱、封</p><p>　　頭、支座、換熱管、折流板、管板及接管、法蘭等組成。&l

3、t;/p><p>　　通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算合理選擇材料，確保安全運(yùn)行，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低設(shè)備的制造成本，實(shí)現(xiàn)化工單元操作的最佳化。</p><p>　　關(guān)鍵詞 換熱器 管箱 殼體 管板 封頭</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要-------------------

4、-------------------------------------1</p><p>　　目 錄--------------------------------------------------------2</p><p>　　符號(hào)說(shuō)明------------------------------------------------------4</p><

5、p>　　前 言--------------------------------------------------------5</p><p>　　第一章 命題---------------------------------------------------6 </p><p>　　第1.1節(jié) 概述---------------------------------------

6、----------6</p><p>　　第1.2節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思想------------------------------------7</p><p>　　第二章 換熱器的工藝設(shè)計(jì)--------------------------------------8</p><p>　　第2.1節(jié) 換熱器的工藝條件----------------------

7、---------------8</p><p>　　第2.2節(jié) 估算設(shè)備尺寸-----------------------------------------8</p><p>　　第三章 換熱器零部件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)---------------------------10</p><p>　　第3.1節(jié) 傳熱管-------------------------

8、---------------------10</p><p>　　第3.2節(jié) 折流板----------------------------------------------11</p><p>　　第3.3節(jié) 拉桿、定距管-----------------------------------------12</p><p>　　第3.4節(jié) 防沖板-------

9、---------------------------------------14</p><p>　　第3.5節(jié) 接管------------------------------------------------14</p><p>　　第3.6節(jié) 管箱------------------------------------------------16</p><p

10、>　　第3.7節(jié) 管板結(jié)構(gòu)尺寸----------------------------------------17</p><p>　　第3.8節(jié) 封頭------------------------------------------------18</p><p>　　第3.9節(jié) 法蘭------------------------------------------------

11、20</p><p>　　第3.10節(jié) 墊片的選取-----------------------------------------20</p><p>　　第3.11節(jié) 鞍座的選取-----------------------------------------21</p><p>　　第四章 換熱器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)------------------------

12、---------22</p><p>　　第4.1節(jié) 傳熱管與管板的連接----------------------------------22</p><p>　　第4.2節(jié) 管板與殼體的連接------------------------------------22</p><p>　　第4.3節(jié) 管板與管箱的連接-----------------------

13、-------------23</p><p>　　第五章 換熱器的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核-------------------------------25</p><p>　　第5.1節(jié) 殼體、管箱的壁厚計(jì)算---------------------------------25</p><p>　　第5.2節(jié) 法蘭的強(qiáng)度校核-----------------------

14、---------------26</p><p>　　第5.3節(jié) 管板厚度的計(jì)算--------------------------------------29</p><p>　　第5.4節(jié) 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算----------------------------------------33</p><p>　　第5.5節(jié) 壓力試驗(yàn)-----------------

15、---------------------------35</p><p>　　第六章 換熱器的加工工藝和裝配程序---------------------------37</p><p>　　第6.1節(jié) 概述------------------------------------------------37</p><p>　　第6.2節(jié) 材料驗(yàn)收-------

16、-------------------------------------37</p><p>　　第6.3節(jié) 筒體的制造------------------------------------------37</p><p>　　第6.4節(jié) 封頭的制造------------------------------------------39</p><p>　　第6

17、.5節(jié) 管板的制造------------------------------------------40</p><p>　　第6.6節(jié) 管束的制造------------------------------------------40</p><p>　　第6.7節(jié) 折流板的制造----------------------------------------41</p>

18、<p>　　第6.8節(jié) 裝配------------------------------------------------42</p><p>　　第6.9節(jié) 油漆、包裝-------------------------------------------45</p><p>　　第6.10節(jié) 換熱器在使用中常見(jiàn)故障及處理-----------------------45<

19、;/p><p>　　結(jié)論---------------------------------------------------------47</p><p>　　參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------48</p><p>　　致謝--------------------------------

20、-------------------------49</p><p><b>　　符號(hào)說(shuō)明</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　換熱器設(shè)備是化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最中要的設(shè)備之一，為了幫助我們的復(fù)習(xí)與鞏固以往學(xué)習(xí)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并對(duì)換熱設(shè)備有一個(gè)深入了解。</p>

21、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)校學(xué)習(xí)結(jié)束階段的一個(gè)綜合學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計(jì)作為一個(gè)獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié)，不同于一門(mén)課程的學(xué)習(xí)，又不同于實(shí)際工程設(shè)計(jì)工作，相同之處在于它是為了教學(xué)目的而設(shè)置的教學(xué)環(huán)節(jié)。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，又是一項(xiàng)獨(dú)立的創(chuàng)造性工作。最大限度的采用新技術(shù)成就，反映現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展水平，充分發(fā)揮獨(dú)立工作能力，一定要遵循理論聯(lián)系實(shí)踐的原則。&l

22、t;/p><p>　　由于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的不全面性和貧乏，在這次設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)漏之處，敬請(qǐng)老師給予指教。</p><p><b>　　第一章 命 題</b></p><p><b>　　第1.1節(jié) 概述</b></p><p>　　換熱器在工業(yè)中的應(yīng)用</p><p>　　換熱設(shè)備是

23、使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設(shè)備，使化工、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(chǎng)中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的10%～20%；在化肥廠(chǎng)中，約占總投資的30%～41%。</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給穩(wěn)到較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝流程的指標(biāo)，以滿(mǎn)足工業(yè)流程上的需要。</p><p>

24、　　由于世界性的能源危機(jī)，為了降低能耗，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)換熱器的需求量越來(lái)越多，對(duì)換熱器的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。近幾十年來(lái)，緊湊式換熱器(板式、板翅式、壓焊板式換熱器等)、熱管式換熱器、直接接觸式換熱器等得到發(fā)展。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)使用的換熱器多為列管換熱器和螺旋板換熱器。它的主要特點(diǎn)是管內(nèi)外換熱面積相等。但是交換系數(shù)相差較大的交換介質(zhì)在管內(nèi)外進(jìn)行熱量交換時(shí)，由于其不平恒性而達(dá)不到理想的交換目的，換熱效率相

25、對(duì)較低。</p><p>　　雖然現(xiàn)在出現(xiàn)大量結(jié)構(gòu)緊湊高效的換熱設(shè)備，例如：波紋板換熱器、板翅式換熱器、螺旋板換熱器、傘板換熱器等，但在各行業(yè)的換熱設(shè)備中，管殼式換熱器仍占據(jù)著主導(dǎo)地位。因?yàn)樵S多工藝過(guò)程都具有高溫、高壓、高真空、有腐蝕等特點(diǎn)，而管殼式換熱器具有選材范圍廣(可為碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、鋁材、銅材、鈦材等)，換熱表面清洗較方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力大，特別是能承受高溫和高壓等特點(diǎn)，所以管殼式換熱器被廣

26、泛應(yīng)用于化工、煉油、石油化工、制藥、印染以及其它許多工業(yè)中，它適用于冷卻、冷凝、加熱、蒸發(fā)和廢熱回收等方面。</p><p>　　管殼式換熱器主要由換熱管束、殼體、管箱、分程隔板、支座等組成。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

27、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。分程隔板可將管程及殼程介質(zhì)分成多程，以滿(mǎn)足工藝需要。管殼式換熱器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮許多因素，例如傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、管殼程壁溫溫差、介質(zhì)結(jié)垢情況、流體性質(zhì)以及檢修和清洗條件等等，從而確定一種適合的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于同一種形式的換熱器，由于各種不同工況，往往采用的結(jié)構(gòu)并不相同。在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)按其特定的條件進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足工藝需要。</

28、p><p>　　第1.2節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)、思想</p><p>　　1.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　設(shè)計(jì)課題為固定管板式換熱器，設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要選擇適用合理、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)滿(mǎn)足制造、檢修、裝配、運(yùn)輸和維修等要求；而強(qiáng)度計(jì)算的內(nèi)容包括換熱器的材料，確定主要結(jié)構(gòu)尺寸，滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等要求，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力確定壁厚，使換熱器有足夠的腐蝕

29、裕度。</p><p>　　1.2.2 設(shè)計(jì)思想 盡可能采用先進(jìn)的技術(shù)、國(guó)家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則，具體有如下幾點(diǎn)：</p><p>　　1）根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》和GB151-1999〈〈管殼式換熱器〉〉等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　2）滿(mǎn)足工藝和操作要求，

30、所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。</p><p>　　3）滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)上的要求，設(shè)計(jì)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基礎(chǔ)的費(fèi)用，選擇合適的回流比，節(jié)省水蒸汽，設(shè)計(jì)時(shí)要全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。</p><p>　　4）保證生產(chǎn)安全，保證換熱器具有一定的剛度和強(qiáng)度。設(shè)計(jì)中根據(jù)設(shè)計(jì)壓力確定壁厚,再校核其他

31、零件的強(qiáng)度,進(jìn)行水壓試驗(yàn)，容器是否有足夠的腐蝕裕度。</p><p>　　第二章 換熱器的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　第2.1節(jié) 換熱器的工藝條件</p><p>　　第2.2節(jié) 估算設(shè)備尺寸</p><p>　　2.2.1 計(jì)算傳熱管數(shù)NT</p><p>　　擬用傳熱管規(guī)格為ф25x2，管長(zhǎng)L＝2000mm

32、，傳熱管數(shù)NT為</p><p><b>　　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

33、></p><p>　　2.2.2 若將傳熱管按正三角形排列，計(jì)算殼程直徑D</p><p>　　取管心距 t=1.3do</p><p>　　t=1.3x25=32(mm)</p><p>　　橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管數(shù)</p><p>　　采用單管程結(jié)構(gòu)，則殼程內(nèi)徑為</p><p>　　

34、D=t(nc-1)+(2-3)do=32x(17-1)+(2-3)x25=487(mm)</p><p>　　圓整得D＝600mm</p><p>　　第三章 換熱器零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第3.1節(jié) 傳熱管</b></p><p>　　3.1.1 換熱管的型式和尺寸</p><

35、;p>　　換熱管有光管、焊接管、螺紋管、波節(jié)管、波紋管、三維內(nèi)外肋管等。在沒(méi)有特殊要求的情況下，一般選用光管因?yàn)楣夤芗庸し奖恪r(jià)格便宜，本裝置采用光管。</p><p>　　選擇管徑時(shí)，應(yīng)盡可能使流速高些，但一般不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的流速范圍。易結(jié)垢、粘度較大的液體宜采用較大的管徑。我國(guó)目前試用的列管式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中僅有ф25×2mm及ф19×2mm兩種規(guī)格的管子。本裝置的殼程介質(zhì)是飽和蒸汽，

36、是比較容易清潔和不易結(jié)垢的流體，因此采用ф25×2mm規(guī)格。</p><p>　　3.1.2換熱管的材料</p><p>　　常用材料有碳素鋼、低和金鋼、不銹鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金、鈦等。此外還有一些非金屬材料，如石墨、陶瓷等。本換熱器材質(zhì)選用0Cr18Ni9。 </p><p>　　3.1.3換熱管排列形式及管心距</p><p&g

37、t;　　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

38、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。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，如圖（a）所示。</p><p>　　圖3.1.1 管子的排列方式</p><p>　　管板上兩傳熱管中心距離稱(chēng)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)

39、度和清洗管外表面時(shí)所需的空間。根據(jù)GB151-1999 規(guī)定管心距為32mm。</p><p><b>　　第3.2節(jié) 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。折流板有橫向折流板和縱向折流板兩類(lèi)，單殼程的換熱器僅需設(shè)置橫向折流板，橫向折

40、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(pán)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(pán)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

41、又清潔的介質(zhì)。因此，采用單弓形折流板。</p><p>　　3.2.1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0.25，切去圓缺高度h=0.25x600=155mm</p><p>　　3.2.2 折流板與殼體

42、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-8=600-3=597mm。</p><p>　　3.2.3 折流板厚度</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>&l

43、t;p>　　3.2.4 折流板的管孔</p><p>　　①、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=25+0.4=25.4mm，及允許偏差</p><p>　　②、管孔中心距 折流板上管孔中心距（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>

44、;<p>　?、酃芸准庸?折流板上管孔加工后兩端必須倒角0.5X45°。</p><p>　　3.2.5 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)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)

45、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(xiàn)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兩種鋼號(hào)。</p><p>　　第3.3節(jié) 拉桿、定距管</p>&l

46、t;p>　　3.3.1 拉桿的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　折流板與支持板一般均采用拉桿與定距管等元件與管板固定，其固定形式有如下幾種：</p><p>　　1）采用全焊接方式，如圖（c）拉桿一端插入管板并與管板焊接，每塊折流板間距固定后與拉桿焊接固定。常用于拉桿與折流板為不銹鋼結(jié)構(gòu)或換熱管外徑≤14mm的管束。</p><p>　　2）采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，

47、拉桿一端用螺紋擰入管板，每?jī)蓧K折流板之間的間距用定距管固定，每根拉桿上最后一塊折流板與拉桿焊接如圖（d）；也有的是最后一塊折流板用兩個(gè)螺母鎖緊固定，這種形式易于調(diào)節(jié)折流板之間夾緊程度，在穿進(jìn)換熱器后，各折流板處于相對(duì)自由狀態(tài)，是列管換熱器最常用的形式如圖（b）。</p><p>　　3）螺紋與焊接相結(jié)合，如圖（a）拉桿一端用螺紋擰入管板，然后將每塊折流板焊在拉桿上，同樣不需要定距管，適于換熱管外徑≤14mm的管束

48、。</p><p>　　4）定距螺栓拉桿，如圖（e）是靠一節(jié)節(jié)定距螺栓將折流板夾持而達(dá)定距及固定折流板的目的。定距螺栓分A、B兩種形式，A型是與管板連接的定距螺栓，其兩端均為螺栓，B型是兩折流板之間采用的，其一端是螺栓，另一端是螺母，該結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)單方便，間距正確。</p><p>　　圖3.3.1 拉桿的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　本裝置的換熱管外徑為25mm，

49、換熱器直徑為600mm，根據(jù)上述所說(shuō)選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.3.2 拉桿直徑、數(shù)量和尺寸</p><p>　　1)、拉桿直徑和數(shù)量 根據(jù)GB151－1999規(guī)定，拉桿直徑d＝10mm，拉桿數(shù)量為6根。</p><p>　　2)、拉桿尺寸 如零件圖</p><p>　　3.3.3 拉桿的布置 <

50、/p><p>　　拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。拉桿位置占據(jù)換熱管的位置，對(duì)于大直徑換熱器，在布管區(qū)的中心部位或靠近折流板缺口處也應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿。</p><p>　　第3.4節(jié) 防沖板</p><p>　　為了防止殼程物料進(jìn)口處流體對(duì)換熱管表面的直接沖刷，引起侵蝕及振動(dòng)，應(yīng)在流體入口處裝置防沖板，以保護(hù)換熱管。</p><p>　　

51、設(shè)置防沖板時(shí)，殼程進(jìn)出口處的流道面積為接管處圓筒脮表面與防沖板表面之間介質(zhì)通過(guò)的面積；殼程進(jìn)出口處設(shè)置防沖板時(shí)，管束進(jìn)出口處流道面積為折流板與管板或折流板之間距內(nèi)換熱管之間的通道面積減去防沖板的投影面積。</p><p>　　防沖板在殼體內(nèi)的位置，應(yīng)使防沖板周邊與殼體內(nèi)壁所形成的流通面積為殼程進(jìn)口接管截面積的1～1.25倍。</p><p>　　根據(jù)GB151-1999規(guī)定，防沖板的固定形

52、式有A） 防沖板的兩側(cè)焊在定距管或拉桿上，也可同時(shí)焊在靠近管板的第一塊折流板上；B） 防沖板焊在圓筒上；C） 用U形螺栓將防沖板固定在換熱器上。本裝置采用防沖板焊在圓筒上。</p><p>　　根據(jù)GB151-1999規(guī)定，防沖板的最小厚度：當(dāng)殼程進(jìn)口接管直徑小于300mm時(shí)，對(duì)碳鋼、低和金鋼取4.5mm；對(duì)不銹鋼取3mm。當(dāng)殼程進(jìn)口接管直徑大于300mm時(shí)，對(duì)碳鋼、低合金鋼取6mm；對(duì)不銹鋼取4mm.本裝置的殼

53、程進(jìn)口接管直徑為150mm小于300mm，防沖板的材料為Q235B，它的厚度取4.5mm。</p><p><b>　　第3.5節(jié) 接管</b></p><p>　　3.5.1 接管的要求</p><p>　　1)．接管（含內(nèi)焊縫）不應(yīng)凸出殼體內(nèi)表面，并在該部位打磨平滑，以免妨礙管束的拆裝。</p><p>　　2)．

54、接管應(yīng)盡管沿徑向或軸向布置，（4管程的例外）以方便配管與檢修。</p><p>　　3)．設(shè)計(jì)溫度在300℃以上時(shí)，不得使用平焊法蘭，必須采用整體法蘭。</p><p>　　4)．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)計(jì)排液口，其最小公稱(chēng)尺寸為20mm。</p><p>　　5)．操作允許時(shí)，一般是在高溫、高壓或不允

55、許介質(zhì)泄漏的場(chǎng)合，接管與外部管線(xiàn)的連接也可采用焊接。</p><p>　　6)．必要是可設(shè)置溫度計(jì)接口、壓力表及液面計(jì)接口。</p><p>　　3.5.2 接管高度（伸出長(zhǎng)度）確定 </p><p>　　接管伸出殼體（或管箱殼體）外壁的長(zhǎng)度，主要考慮法蘭形式，焊接操作條件，螺栓拆裝，有無(wú)保溫及保溫厚度等因素決定。一般最短應(yīng)符合下式計(jì)算值</p>

56、<p>　　l ≥ h + h1 + δ+ 15 (mm)</p><p>　　式中：h――接管法蘭厚度，mm；</p><p>　　h1――接管法蘭的螺母厚度，mm；</p><p>　　δ――保溫層厚度，mm；</p><p>　　l――接管安裝高度，如圖a、b</p><p>　　圖a 殼程接管位置

57、 圖b 管箱接管位置</p><p>　　依據(jù)上述要求接管高度為：熱水進(jìn)口接管高度l=208mm, 熱水出口接管高度l=208mm, 蒸汽進(jìn)口接管高度l=208mm, 排凝出口接管高度l=208mm, 管箱排氣口接管高度l=158mm,管箱排污口接管高度l=158mm，殼程排氣口接管高度l=158mm。</p><p>　　3.5.3

58、接管位置最小尺寸 </p><p>　　殼程接管位置最小尺寸見(jiàn)圖a，按下式估算：</p><p>　　無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈 L2≥do/2+(b-4)+C</p><p>　　管程接管最小尺寸見(jiàn)圖b，按下式估算：</p><p>　　無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈 L2≥do/2+hf+C</p><p>　　為考慮焊縫影響，一般取C≥3倍殼體壁厚且不

59、小于50～100mm。有時(shí)殼徑較大且折流板間距也很大，則L1值在設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)考慮第一塊折流板與管板的間距，以使流體分布均勻。</p><p>　?。╝ ） ( b )</p><p>　　依據(jù)上述要求接管高度為：熱水進(jìn)口接管L2=250mm, 熱水出口接管高度L2=250mm, 蒸汽進(jìn)口接管L2=250mm, 排凝出口接管L2=150mm。<

60、;/p><p>　　3.5.4 排氣，排液管</p><p>　　為提高傳熱效率，排除或回收工作殘液（氣），凡不能借助其他接管排氣，排液的換熱器應(yīng)在其殼程和管程的最高，最低點(diǎn)，分別設(shè)置排氣、排液接管，排氣、排液接管的端部必須與殼體或管箱殼體內(nèi)壁平齊。</p><p><b>　　第3.6節(jié) 管箱</b></p><p>

61、　　管箱的作用是把由管道來(lái)的管程流體均勻分布到各傳熱管把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在多管程換熱器中，管箱還起到改變流體流向的作用。無(wú)論那種管箱，其管箱的最小內(nèi)側(cè)深度應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足這樣的要求：使連接雙程間流體流動(dòng)的橫截面至少大于或等于單管程通過(guò)的截面。</p><p>　　3.6.1 管箱結(jié)構(gòu)形式</p><p>　?。?）、A型（平蓋管箱）如圖（a）裝有管箱平蓋（或稱(chēng)盲板），清洗管程時(shí)只要

62、拆開(kāi)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

63、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>　　本換熱器由于壓力不高，所以采用B型管箱。</p><p>　　第3.7節(jié) 管板結(jié)構(gòu)尺寸</p&g

64、t;<p>　　管板在換熱器的制造成本中占有相當(dāng)大的比重，管板設(shè)計(jì)與管板上的孔數(shù)、孔徑、孔間距、開(kāi)孔方式以及管子的連接方式有關(guān)。</p><p>　　選用固定管板兼作法蘭形式的管板，</p><p>　　圖3.7.1 固定管板式換熱器管板尺寸</p><p>　　這種管板結(jié)構(gòu)尺寸，在依據(jù)確定的設(shè)計(jì)壓力，殼體內(nèi)徑來(lái)選擇或設(shè)計(jì)法蘭，然后根據(jù)法蘭相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺

65、寸確定管板的最大外徑，密封面位置、寬度、螺栓直徑、位置、個(gè)數(shù)等，根據(jù)上述確定的殼體內(nèi)徑D=600mm和設(shè)計(jì)壓力PN＝0.6MPa，確定D=730mm、D1=690mm、D2=642mm、D4=600mm、D5 =597mm、螺栓孔數(shù)n=48</p><p>　　2 、管板孔直徑和允許公差，由參考得管孔直徑為25.25，允許偏差為</p><p><b>　　3 、管板材料<

66、/b></p><p>　　在選擇管板材料時(shí)，除力學(xué)性能外，還應(yīng)考慮管程和殼程流體的腐蝕性，以及管板和換熱管之間的電位差對(duì)腐蝕的影響。本換熱器采用Q235-B。</p><p><b>　　第3.8節(jié) 封頭</b></p><p>　　3.8.1 封頭的選用</p><p>　　壓力容器封頭的種類(lèi)較大，分為凸形封

67、頭、錐殼、變徑段、平蓋及緊縮口等，其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和球冠形封頭。采用什么樣的封頭要根據(jù)工藝條件的要求、制造的難易程度和材料的消耗等情況來(lái)決定。</p><p>　　1）、半球形封頭，在均勻內(nèi)壓作用下，薄壁球形容器的薄膜應(yīng)力為相同直徑圓筒的一半，故從受力分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。半球形封頭常用在

68、高壓容器上。</p><p>　　2）、橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成，由于封頭的橢球部分經(jīng)線(xiàn)曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。</p><p>　　3）、碟形封頭是帶折邊的球面封頭該邊緣彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他部位，故受力狀況不佳。但過(guò)渡環(huán)殼的存在降低了封頭的深度

69、，方便了成型加工，且壓制碟形封頭的鋼模加工簡(jiǎn)單，使碟形封頭的應(yīng)用范圍較為廣泛。</p><p>　　4）、錐殼，軸對(duì)稱(chēng)錐殼可分為無(wú)折邊錐殼和折邊錐殼，由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)，錐殼的應(yīng)力分布并不理想，但其特殊的結(jié)構(gòu)形式有利于固體顆粒和懸浮或粘稠液體的排放，可作為不同直徑圓筒的中間過(guò)渡段，因而在中、低壓容器中使用較為普遍。</p><p>　　對(duì)受均勻內(nèi)壓封頭的強(qiáng)度計(jì)算，由于封頭和圓筒相連接，所以不僅

70、需要考慮封頭本身因內(nèi)壓引起的薄膜應(yīng)力，還要考慮與圓筒連接除的不連續(xù)應(yīng)力。連接處總應(yīng)力的大少與封頭的幾何形狀和尺寸，封頭與圓筒厚度的比值大少有關(guān)。</p><p>　　封頭設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)優(yōu)先選用封頭標(biāo)準(zhǔn)中推薦的型式與參數(shù)，然后根據(jù)受壓情況進(jìn)行強(qiáng)度或穩(wěn)定性計(jì)算，確定合適的厚度。</p><p>　　3.8.2 熱水進(jìn)、出口處的封頭 </p><p>　　為了制造的方

71、便，采用橢圓形封頭。設(shè)計(jì)溫度180℃，設(shè)計(jì)壓力P＝0.7MPa，選用Q235B,材料的許用應(yīng)力[σ]t=105MPa 取焊縫系數(shù)ф＝1。腐蝕裕度C2＝1m,鋼板厚度偏差C1=0.8mm。</p><p>　　符合GB150-1998規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不少于封頭內(nèi)直徑的0.15％</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作應(yīng)力,查表系數(shù)K取值為1</p>&l

72、t;p>　　根據(jù)JB/T 4737-95 選取橢圓形封頭為Dg600x8 直邊高度h2=25mm,曲面高度h=390mm</p><p><b>　　第3.9節(jié) 法蘭</b></p><p>　　3.9.1 法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型</p><p>　　法蘭的基本結(jié)構(gòu)形式按組成法蘭的圓筒、法蘭環(huán)及錐頸三部分的整體性程度可分為松式法蘭、整體法蘭和任意

73、式法蘭三種。</p><p>　　1）、松式法蘭：指法蘭不直接固定在殼體上或者雖固定而不能保證與殼體作為一個(gè)整體承受螺栓載荷的結(jié)構(gòu)。適用于有色金屬和不銹鋼制設(shè)備或管道上，且法蘭可采用碳素鋼制作，以節(jié)約貴重金屬。但法蘭剛度小，厚度較厚，一般只適用于壓力較低的場(chǎng)合。</p><p>　　2）、整體法蘭：將法蘭于殼體鍛或鑄成一體或經(jīng)全熔透的平焊法蘭，這種結(jié)構(gòu)能保證殼體與法蘭同時(shí)受力，使法蘭厚度可

74、適當(dāng)減薄，但會(huì)在殼體上產(chǎn)生較大應(yīng)力。其中的帶頸法蘭可以提高法蘭與殼體的連接剛度，適用于壓力、溫度較高的重要場(chǎng)合。</p><p>　　3）、任意式法蘭：從結(jié)構(gòu)來(lái)看，這種法蘭與殼體連成一體，但剛性介于整體法蘭和松式法蘭之間，這類(lèi)法蘭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，故在中低壓容器或管道中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　第3.10節(jié) 墊片的選取</p><p>　　設(shè)備墊片主要

75、有：非金屬軟墊片、纏繞墊片和金屬包墊片。一般情況下，非金屬軟墊片適用于甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭、長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面或凹凸密封面。纏繞墊片適用于乙型平焊法蘭、長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面及榫槽密封面。金屬包墊片適用于乙型平焊法蘭和長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面及榫槽密封面。</p><p>　　本換熱汽殼程和管程介質(zhì)為蒸汽和熱水，工作溫度與壓力不

76、高，采用非金屬墊片。</p><p>　　第3.11節(jié) 鞍座的選取</p><p>　　本換熱器是臥式換熱器，換熱器鞍式支座可按JB/T4712選用。鞍式支座在換熱器上的布置應(yīng)按下列原則確定：</p><p>　　a ) 當(dāng)L≤3000mm時(shí)，取Ls=(0.4-0.6)L</p><p>　　b ) 當(dāng)L >3000mm時(shí)，取Ls=(

77、0.5-0.7)L</p><p>　　c ）盡量使Lc和Lc′相近</p><p><b>　　如圖所示</b></p><p>　　第四章 換熱器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　第4.1節(jié) 傳熱管與管板的連接</p><p>　　管子與管板的連接，在管殼式換熱器的設(shè)計(jì)中，是一個(gè)比較重要的

78、結(jié)構(gòu)部分。它不僅加工工作量大，而且必須使每個(gè)連接處在設(shè)備的運(yùn)行中，保證介質(zhì)無(wú)泄漏及承受介質(zhì)壓力的能力。管子與管板的連接形式有強(qiáng)度脹接、強(qiáng)度焊接與脹焊接的混合結(jié)構(gòu)。無(wú)論采用何種連接形式，度必須滿(mǎn)足一下兩種條件：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。強(qiáng)度脹接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱管修補(bǔ)容易。由于脹接管端處在脹接使產(chǎn)生塑性變形，存在著殘余應(yīng)力。不銹鋼管與管板無(wú)論壓力大小，溫度高低，一般均采用焊接結(jié)構(gòu)，目的是消除換熱管與管板孔的間

79、隙，從而消除間隙腐蝕。</p><p>　　第4.2節(jié) 管板與殼體的連接</p><p>　　管板與殼體的連接依換熱器的結(jié)構(gòu)形式分為可拆連接及不可拆連接?？刹疬B接主要用于浮頭式，U型管式和填料函式換熱器的固定端管板，不可拆連接在剛性結(jié)構(gòu)換熱器中采用，其兩端管板的內(nèi)側(cè)面直接焊在殼體上，而根據(jù)兩端管板的外測(cè)面連接形式又分為管板兼法蘭和不兼作法蘭。前者用于管側(cè)介質(zhì)壓力及密封性能要求不高的場(chǎng)合即通

80、常稱(chēng)為固定管板式換熱器；后者多見(jiàn)于管側(cè)壓力很高或密封性能要求也高的高壓高溫?fù)Q熱器中，如合成氨系統(tǒng)中的廢熱鍋爐及合成換熱器中。</p><p>　　本設(shè)備選取了延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板。如圖為常見(jiàn)的兼作法蘭的管板與殼體連接結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體情況也可選用其他形式的結(jié)構(gòu)。其使用壓力及場(chǎng)合主要依據(jù)焊縫是否焊透及焊縫受力情況?？珊竿附Y(jié)構(gòu)及對(duì)接焊縫使用壓力則較高，反之則較低，如圖（a）為角焊縫，無(wú)論殼體其他環(huán)焊縫質(zhì)量多高，可以采用

81、對(duì)接雙面焊，但是進(jìn)行殼程強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，只能依這里的焊縫為最薄弱環(huán)節(jié)取用焊縫系數(shù)。管板上開(kāi)槽，是使殼體容易保證與管板對(duì)中，施焊方便，這種結(jié)構(gòu)適于殼體板厚大于10mm，殼程壓力Ps≤1MPa，不適宜用于易燃、易爆、易揮發(fā)及有毒介質(zhì)的場(chǎng)合。圖（b）、（c）形式的焊接質(zhì)量可大大提高，因此適宜用在壓力較高（Ps≤4MPa），設(shè)備直徑較大，管板較厚的場(chǎng)合。圖（d）、（e）形式的使用壓力更高，一般Ps>4MPa。此時(shí)管板帶有凸肩，其焊接結(jié)構(gòu)性能已

82、由角接變?yōu)閷?duì)接，故承載能力更佳。在選定上述結(jié)構(gòu)形式時(shí)，要特別注意殼程介質(zhì)有無(wú)間隙腐蝕作用，則只能選擇圖（b）、（d）兩種不帶墊板的結(jié)構(gòu)；若殼程節(jié)奏無(wú)間隙腐蝕的作用，應(yīng)盡量選擇帶有墊板的存在間隙的結(jié)構(gòu)形式，即圖（c）、（e），它可以保證對(duì)接焊縫焊透，焊接質(zhì)量更佳。至于管板上環(huán)形圓角則完全是為 減少</p><p>　　圖4.2.1 兼作法蘭的管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　本設(shè)備

83、直徑較大，管板較厚，殼體介質(zhì)無(wú)間隙腐蝕的作用，選擇沒(méi)有墊板的存在間隙的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　第4.3節(jié) 管板與管箱的連接</p><p>　　管板與管箱連接多數(shù)是靠法蘭連接，形式很多，隨著溫度，壓力及耐腐蝕情況不同而異。在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇不同連接形式，對(duì)設(shè)備的制造，安全及節(jié)約材料有重要的意義。</p><p>　　固定管板式換熱器的管板與管箱法蘭的連接形式

84、比較簡(jiǎn)單，除了滿(mǎn)足工藝上要求選擇一定的密封面形式外，按壓力、溫度來(lái)選擇法蘭的結(jié)構(gòu)形式。如圖所示為三種最常見(jiàn)的固定管板換熱器的管板與管箱法蘭連接形式。圖（a）的結(jié)構(gòu)采用平面密封形式，適用于管程操作壓力小于1.6MPa，且對(duì)氣密性要求不高的情況下。圖（b）采用榫槽密封面形式，適于氣密性要求較高的場(chǎng)合，但具有制造要求較高，加工比較困難，墊片窄，安裝不便等缺點(diǎn)，一般在中低壓較少采用，當(dāng)在較高壓下采用時(shí)，法蘭的形式應(yīng)改用長(zhǎng)頸法蘭。圖（c）的形式時(shí)

85、最常見(jiàn)的，法蘭的密封面采用凹凸面形式，視壓力高低，法蘭形式可為平焊法蘭，更多的為長(zhǎng)頸法蘭。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)備的氣密性要求和為了加工方便，安裝便利，采用下面的連接方式，法蘭的密封面采用凹凸面形式，視壓力高低，法蘭形式可為平焊法蘭，更多的為長(zhǎng)頸法蘭。</p><p>　　圖4.3.1 固定管板換熱器的管板與管箱的連接 </p><p>　　第五章 換

86、熱器的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　第5.1節(jié) 殼體、管箱的壁厚計(jì)算</p><p>　　5.1.1 殼體 </p><p>　　采用Q235-B，根據(jù)GB150－1998在設(shè)計(jì)壓力0.6MP和設(shè)計(jì)穩(wěn)到180℃下的許用應(yīng)力[σ]t=105MP,受壓元件的焊接接頭型式是雙面焊對(duì)接接頭或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭，其100％無(wú)損檢測(cè)下的焊接接頭系數(shù)Φ＝1.0

87、0，局部無(wú)損檢測(cè)Φ＝0.85，取Φ＝1。公稱(chēng)直徑Di=600mm,碳鋼的腐蝕余量C2＝1mm,鋼板厚度負(fù)偏差C1＝0.8mm</p><p><b>　　5.1.2 管箱</b></p><p>　　采用Q235B材料。根據(jù)GB150-1998,在設(shè)計(jì)壓力0.7MPa和設(shè)計(jì)溫度90℃下的許用應(yīng)力[σ]t=113Mpa 焊接接頭系數(shù)Φ＝1，公稱(chēng)直徑Di=600mm,腐

88、蝕余量C2＝1mm。</p><p>　　第5.2節(jié) 法蘭的強(qiáng)度校核</p><p>　　5.2.1 管箱法蘭</p><p><b>　　1、墊片</b></p><p>　　采用D＝645mm，d=600mm,δ=3mm的石棉橡膠墊片。由GB150－1998 表9－2查得：墊片系數(shù)m=2.0mm,比壓力y=11MP

89、a</p><p>　　1)墊片的有效密封寬度</p><p>　　接觸寬度N＝22mm，基本密封寬度bO＝N/2=22/2=11mm</p><p>　　根據(jù)GB150－1998，當(dāng)bO>6.4mm時(shí)，</p><p>　　2)墊片壓緊力作用中心圓直徑</p><p>　　當(dāng)bO>6.4mm時(shí)，墊片壓緊力

90、作用中心圓直徑 DG＝D-2b=654-2x7=640mm</p><p><b>　　3)墊片壓緊力</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力</p><p>　　FG=Fa=3.14DGby=3.14x640x11x11</p><p>　　=243161.6N&l

91、t;/p><p>　　4)操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力</p><p>　　FG=FP=6.28DGbmPC=6.28x640x7x2.0x0.65</p><p>　　=36574.72N</p><p><b>　　2、螺栓</b></p><p><b>　　1)螺栓的布置</

92、b></p><p>　　根據(jù)GB150-1998的表9-3，選取法蘭徑向尺寸LA＝24mm，Le＝20，螺栓最小間距</p><p><b>　　2)螺栓載荷</b></p><p>　　(1).預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷</p><p>　　Wa＝Fa=3.14DGby=3.14x640x7x11</p

93、><p>　　=154739.2N</p><p>　　(2).操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷</p><p>　　WP=F+FP=0.785DG2PC+6.28DGbmPC</p><p>　　=0.785x6402x0.65+6.28x640x7x2.0x0.65</p><p>　　=245573.12N</p&

94、gt;<p><b>　　3)螺栓面積</b></p><p>　　(1)預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積</p><p>　　(2)操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積</p><p>　　(3)需要的螺栓面積 取Aa和AP的最大值</p><p>　　Am=1395.3mm2</p><p&g

95、t;　　(4)實(shí)際螺栓面積Ab</p><p><b>　　Ab≥Am ,符合</b></p><p><b>　　4)螺栓設(shè)計(jì)載荷</b></p><p>　　(1).預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷</p><p>　　(2).操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷</p><p><b&g

96、t;　　3、法蘭</b></p><p><b>　　1)法蘭力矩</b></p><p>　　2)預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩</p><p>　　3)操作狀態(tài)下的法蘭力矩</p><p><b>　　2)法蘭設(shè)計(jì)力矩</b></p><p>　　法蘭材料Q235B在設(shè)

97、計(jì)溫度90℃下的許用應(yīng)力</p><p>　　常溫下法蘭材料的許用應(yīng)力</p><p>　　第5.3節(jié) 管板厚度計(jì)算</p><p>　　[1]. 未能被換熱管支承的面積</p><p><b>　　管板布管區(qū)面積</b></p><p><b>　　管板布管區(qū)當(dāng)量直徑</b>

98、;</p><p><b>　　系數(shù) </b></p><p>　　[2].根據(jù)前選取的結(jié)構(gòu)尺寸：</p><p>　　寬度bf=133mm, 厚度δfˊ=32mm， 厚度δ=42mm</p><p>　　[3].EP=Ef’=2.06x105MPa,EP=Ef”=2.06x105MPa, ES=2.06x105

99、MPa</p><p>　　由δS/Di=8/600=0.01和δf’/Di=32/600=0.05,查圖26得ω’=0.007；</p><p>　　由δS/Di=8/600=0.01和δf”/Di=40/600=0.07,查圖26得ωω”=0.018</p><p>　　管板開(kāi)孔前的抗彎剛度</p><p><b>　　旋轉(zhuǎn)剛度

100、參數(shù)：</b></p><p>　　管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 </p><p>　　[4].由GB151-1999的圖19、圖20和圖21，按 分別查?。?lt;/p><p>　　CC=0.2320, Ce=0.01, CM=0.140</p><p>　　[5].計(jì)算管板中心處（r=0），布管區(qū)周邊處（r=Rt）和邊緣處

101、（r=R）d 的徑向應(yīng)力</p><p>　　1．以殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：</p><p>　　2. 以管程設(shè)計(jì)壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：</p><p>　　[6].由圖22按分別查?。?lt;/p><p>　　ξR=0.72, ξT=0.72</p><p>　　[7].計(jì)算

102、基本法蘭力矩Mm，操作工況法蘭力矩Mp</p><p>　　[8].計(jì)算法蘭預(yù)緊力矩Mfo</p><p><b>　　Ps作用下，</b></p><p><b>　　Pt作用下，</b></p><p>　　[9].計(jì)算由法蘭預(yù)緊力矩Mfo所引起的在管板中心處（r=o），布管區(qū)周邊處(r=Rt)

103、和邊緣處(r=R)的徑向應(yīng)力</p><p>　　1．以殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：</p><p>　　2. 以管程設(shè)計(jì)壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：</p><p>　　[10]．計(jì)算設(shè)計(jì)力矩Mws和管板延長(zhǎng)部分的法蘭應(yīng)力</p><p>　　1．以殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：</p

104、><p>　　2. 以管程設(shè)計(jì)壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：</p><p><b>　　[11]．應(yīng)力校核</b></p><p>　　1．以殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下管板材料Q235-B的許用應(yīng)力</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下管板的

105、延伸法蘭材料的許用應(yīng)力</p><p>　　2.以管程設(shè)計(jì)壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下管板的延伸法蘭材料的許用應(yīng)力</p><p>　　∴ 管板符合標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　第5.4節(jié) 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算</p>

106、<p><b>　　5.4.1 概述</b></p><p>　　我們?cè)O(shè)計(jì)的換熱器是不能沒(méi)有接管的，有接管就不可避免要開(kāi)孔。在容器的開(kāi)孔部位產(chǎn)生的應(yīng)力集中將引起殼體局部強(qiáng)度削弱。若開(kāi)孔很小，并有接管，且接管又足以使強(qiáng)度的削若得以補(bǔ)嘗，則不需另行補(bǔ)強(qiáng)，若開(kāi)孔較大，此時(shí)就應(yīng)采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)措施，這就是開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。但經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后的接管區(qū)可以使應(yīng)力集中系數(shù)降低，但不能消除應(yīng)力集中。</

107、p><p>　　5.4.2殼體開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)</p><p>　　1.殼體開(kāi)孔滿(mǎn)足下列全部要求時(shí)，可不用補(bǔ)強(qiáng)，據(jù)文獻(xiàn)GB150-1998知：</p><p>　　1)．設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5Mpa.</p><p>　　2)．兩相鄰開(kāi)孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）應(yīng)小于兩孔直徑之和的兩倍。</p><p>　　3)．接管

108、公稱(chēng)外徑小于或等于89mm</p><p>　　4).接管最小壁厚滿(mǎn)足GB150-1998表8-1</p><p>　　殼體開(kāi)孔的排氣口、排污口和排凝出口接管選擇了φ32*3.5和φ76×6的接管，可不用補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>　　2.殼體飽和蒸汽入口和管箱封頭 熱水入口、出口開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 因殼體和管箱開(kāi)孔尺寸相同，兩者計(jì)算其以即可</p>

109、;<p>　　1)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法</p><p>　　管箱、圓筒計(jì)算厚度δ＝1.43mm，有效厚度δe＝8.0mm，設(shè)計(jì)壓力P＝0.7MPa,設(shè)計(jì)溫度180℃，在圓筒接ф159x7的接管，接管高度221mm,圓筒和接管材料為Q235-B,其許用應(yīng)力[σ]t=105MPa,封頭和接管的厚度附加量C＝1.0mm，焊接接頭系數(shù)ф＝1。</p><p><b>　

110、　接管計(jì)算壁厚</b></p><p>　　接管有效厚度 開(kāi)孔直徑 接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度 </p><p>　　接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度 需要補(bǔ)強(qiáng)面積 可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為</p><p>　　該接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠，不需另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　第5.5節(jié) 壓力試

111、驗(yàn)</p><p>　　除材料本身的缺陷外，容器在制造（特別是焊接過(guò)程）和使用中會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，為考核缺陷對(duì)壓力容器安全性的影響，壓力容器制造完畢后或定期檢驗(yàn)時(shí)，都要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)包括耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。這里只要進(jìn)行液壓試驗(yàn)，在液壓試驗(yàn)時(shí)，為防止材料發(fā)生低應(yīng)力脆性破壞，液體溫度不得低于容器殼體材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。</p><p>　　5.5.1 管程圓筒： </p>

112、<p>　　設(shè)計(jì)壓力P＝0.7， 設(shè)計(jì)溫度90℃，試驗(yàn)壓力：</p><p>　　當(dāng)容器各元件（圓筒、封頭、接管、法蘭及緊固件等）所用材料不同時(shí)，應(yīng)取各元件材料許用應(yīng)力比[σ]/[σ]t的最小值。</p><p><b>　　應(yīng)力校核：</b></p><p>　　σS=170.2MPa,(查《化工設(shè)備用鋼》 的表9-13)<

113、/p><p>　　5.5.2殼程圓筒 </p><p>　　設(shè)計(jì)壓力P＝0.6MPa, 設(shè)計(jì)溫度180℃，試驗(yàn)壓力：</p><p><b>　　應(yīng)力校核：</b></p><p>　　σS=170.2MPa,</p><p><b>　　∴此換熱器滿(mǎn)足要求</b><

114、/p><p>　　第六章 加工工藝及裝配程序</p><p><b>　　第6.1節(jié) 概述</b></p><p>　　設(shè)計(jì)確定后，制造質(zhì)量是換熱器最終建造質(zhì)量的重要組成部分。因此，換熱器制造單位必須按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（1999版）的規(guī)定具備健全的質(zhì)量保證體系，并持有國(guó)家主管部門(mén)頒發(fā)的批準(zhǔn)書(shū)和許可證。在全國(guó)制造過(guò)程中接受安全監(jiān)察機(jī)