kw水冷式管殼冷凝器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、課程設(shè)計(jì)課程名稱熱交換器課程設(shè)計(jì)題目名稱 106kW 水冷式冷凝器學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院09011班專業(yè)班級(jí) 熱能與動(dòng)力工程（制冷與空調(diào)方向）學(xué) 號(hào) 30學(xué)生姓名陳桂福指導(dǎo)教師王長(zhǎng)宏2012年7月5日廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱106KW水冷式冷凝器學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)熱能與動(dòng)力工程制冷0901班姓名陳桂福學(xué)號(hào)30一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)冷庫(kù)用冷凝器。冷凝器熱負(fù)荷 Qk=106KV，冷凝溫度tk = 40C,制冷劑為R22冷卻水進(jìn)出口溫度分別為：進(jìn)口溫度t2 = 32C,出口溫度t2 = 36T、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1）學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。2）換熱器設(shè)計(jì)要結(jié)構(gòu)合理，

2、設(shè)計(jì)計(jì)算正確。3）圖紙要求：圖面整潔、布局合理，線條粗細(xì)分明，符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸標(biāo) 注規(guī)范，用計(jì)算機(jī)繪圖。4）說(shuō)明書要求：文字要求：文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫工整，層次分明，用計(jì)算機(jī)打印。格式要求：（1）課程設(shè)計(jì)封面；（2）任務(wù)書；（3）摘要；（4）目錄；（5）正文，包括 設(shè)計(jì)的主要參數(shù)、熱力計(jì)算、傳熱計(jì)算、換熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算布置及阻力 計(jì)算等設(shè)計(jì)過(guò)程；對(duì)所設(shè)計(jì)的換熱器總體結(jié)構(gòu)的討論分析；心得體會(huì)等；（6）參考文獻(xiàn)三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1）按照設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份;2）繪制換熱器的裝配圖1張，拆畫零件圖12張四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1學(xué)生分組；布置任

3、務(wù)；根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān)的 原始資料，并選定熱交換器的型式等。扌曰定教至進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算（包括傳熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、 流動(dòng)阻力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算等）宿舍編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（嚴(yán)格按照廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè) 計(jì)說(shuō)明書撰寫規(guī)范編寫）宿舍繪制換熱器裝配圖1張；拆畫零件圖12張宿舍設(shè)計(jì)答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定扌曰定教至五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 吳業(yè)正制冷原理及設(shè)備（第2版）M.西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.2 吳業(yè)正.小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.3 史美中,王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)M.南京：東南大學(xué)出版社，2003.4 余建祖.換熱器原理與設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20

4、06. 楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)（第四版）M.北京：高等教育出版社，2006. 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一管殼式換熱器（GB15J 1999）.7其它設(shè)計(jì)資料：包括各種換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、制冷設(shè)備手 冊(cè)、制冷機(jī)工藝等相關(guān)資料.發(fā)出任務(wù)書日期：2012年6月25日指導(dǎo)教師簽名：計(jì)劃完成日期：2012年7月6日基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：主管院長(zhǎng)簽章：設(shè)計(jì)總說(shuō)明本課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)熱負(fù)荷為106kW的水冷式管殼冷凝器。本課程設(shè)計(jì)是 在給定冷凝器換熱量 Q=106KW/制冷劑為R22,冷凝溫度tk = 40C,冷卻水進(jìn)口 溫度t2 = 32 T，冷卻水出口溫度t2 = 36C,假定蒸發(fā)溫度to

5、 15 C、制冷劑過(guò) 熱度為tr 5 C的條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)的。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算、水的流動(dòng)阻力計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、 配件選擇及主要配件的強(qiáng)度校核，同時(shí)結(jié)合整體設(shè)備運(yùn)行原理，對(duì)該水冷式管殼 冷凝器各性能參數(shù)進(jìn)行校正。本次設(shè)計(jì)先從傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算著手，先根據(jù)熱力循環(huán) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算，同時(shí)采用假定熱流密度及試湊法進(jìn)行計(jì)算以確定較好的工 作點(diǎn)，其中傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算相互交叉進(jìn)行，接著計(jì)算水的流動(dòng)阻力 以及零部件的選取，最后進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算與強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了換熱管的布 置排列，換熱管和流程數(shù)、管長(zhǎng)、殼體、端蓋、法蘭、螺栓和墊片等的選取。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，可以知道殼管式冷凝器的換熱面積

6、為 Fo=、流程數(shù)N=2總管 數(shù)N Z=68根，有效單管長(zhǎng)1=，制冷劑蒸汽進(jìn)口管徑 42 ，制冷劑液體出口管 徑42 ，冷卻水進(jìn)出口管徑為 108 ，水泵最小功率為Pe=。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，得到了一個(gè)較合理的水冷式管殼冷凝器。關(guān)鍵詞：冷凝器管殼式熱交換器課程設(shè)計(jì)10101111121313131617191920、冷凝器熱力、結(jié)構(gòu)計(jì)算 1冷凝器的傳熱循環(huán)的確定 1冷卻水流量qvs和平均傳熱溫差 Tm的確定 2換熱管的選型 3估算換熱管總長(zhǎng) 3確定每流程管數(shù)Z、有效單管長(zhǎng)I及流程數(shù)N傳熱管的布置排列及主體結(jié)構(gòu) 4傳熱計(jì)算及所需傳熱面積確定 5二、冷卻水側(cè)阻力計(jì)算 8三、冷凝器的配件及其強(qiáng)度校核 9

7、連接管管徑計(jì)算防沖板殼體管板端蓋支座支撐板拉桿法蘭類選擇墊片螺栓分程隔板四、心得體會(huì)五、主要參考文獻(xiàn)、冷凝器熱力、結(jié)構(gòu)計(jì)算冷凝器的傳熱循環(huán)的確定根據(jù)冷庫(kù)的實(shí)際工作工況：取蒸發(fā)溫度to 15 C ,過(guò)熱度tr 5 C ,即吸入溫度ti10 C，冷凝器出口溫度t4 tk 40 C。查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第441頁(yè)圖6-7，R22在壓縮過(guò)程指示功率i=0.78 查R22壓焓圖得hi=405kJ/kg, h 2=443kJ/kg, h 3=418kJ/kg, h 4=250kJ/kg,34= 10-3m/kg,2s=kgwt=h2-h 1=(443-405)kJ/kg=38kJ/kgwt38wj-48.7

8、kJ / kgJ i 0.78yh2s h| wi (40548.7) kJ kg 453.7 kJ kg再查R22壓焓圖得t2s 800CQk106 c conb /qmo-0.520kg sh2s h4453.7 250冷卻水流量qvs和平均傳熱溫差Tm的確定1.2.1冷卻水流量qvs確定冷卻水進(jìn)出口溫度t232 C , t236 C ,平均溫度tm 34 C，由水的物性表可得：994.3kg/m3Cp 4174J / (kg K)0.7466 10 6m2 /s62.48 10 2W/(m K)則所需水量 qvs Qk / cp(t2 t2 ) 0.006385m3/s1.2.2平均傳熱

9、溫差Tm的確定由能量平衡，有t3t24皿。他人3）Cp qvs360.520 (453.7418)4.179 994.3 0.00391535.3oC各段對(duì)數(shù)平均溫差（1）段:七3 12otm1-6.20 CIn tk t2tk t3（2）段：tm2 (t2s t2)(tk t3)17.57 oCIn t2s t2tkt3整個(gè)過(guò)程的平均溫差（積分平均溫差）tm1tm2換熱管的選型根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第71頁(yè)表3-4，選用2號(hào)滾軋低翅片管為傳熱管,有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)為：di 11mm dt 16mm t 0.35mm db 13mm Sf 1.5mm單位管長(zhǎng)的各換熱面積計(jì)算如下：翅頂面積 addt

10、 t/sf0.016 0.00035/0.0015m2 /m 0.0117m2/m翅側(cè)面積 af(dt db)/(2sj(0.016 0.013 )/(2 0.0015)m /m 0.0911m /m翅間管面面積 abdb(sft)/sf0.013 (0.0015 0.00035)/0.0015m2 /m 0.031m2 / m2 2a di 0.011m / m 0.0346m / m管外總面積 aof ad af ab (0.0117 0.0911 0.031)m2/m 0.134m2 /m估算傳熱管總長(zhǎng)假定按管外面積計(jì)算的熱流密度q 5800W / m2 .貝U應(yīng)布置傳熱面積2 2F Q

11、k/q。106000/5800m218.28m2應(yīng)布置的有效總管長(zhǎng)L F/af 18.28/0.134m 136.41m確定每流程管數(shù)Z、有效單管長(zhǎng)I及流程數(shù)N冷卻水進(jìn)出口溫度t232 C, t； 36 C ,平均溫度tm 34 C，由水的物性表可得：994.3kg/m3Cp 4174J / (kg k)0.7466 10 6m2/s262.48 10 W/(m k)則所需水量 qvs Qk / cp(t2 t2 ) 0.006385m3 / s根據(jù)熱交換器原理及設(shè)計(jì)第 294頁(yè)及小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 68 頁(yè)表3-2有關(guān)年運(yùn)行小時(shí)的規(guī)定：初選冷卻水流速度 u 2m / s,則每流程管數(shù) Z

12、 4qv/ di2u 33.59根取整數(shù)Z=34根，即實(shí)際水流u上埠 4 0.0063851.98m/s。di z0.011 34對(duì)流程數(shù)N,總根數(shù)NZ,有效單管長(zhǎng)l ,殼體內(nèi)徑Dj及長(zhǎng)徑比l/Di進(jìn)行組合 計(jì)算,組合計(jì)算結(jié)果如表1所示：流程數(shù)N總根數(shù)NZ有效單管長(zhǎng)1 / m殼內(nèi)徑Di / m長(zhǎng)徑比I/Dj2684136表1其中殼體內(nèi)徑的選擇根據(jù)冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第606頁(yè)對(duì)殼體的規(guī)格進(jìn)行 選擇。分析上面的組合計(jì)算結(jié)果，由熱交換器原理及設(shè)計(jì)第54頁(yè)規(guī)定，對(duì) 殼體的長(zhǎng)徑比一般在4-25之間,通常為6-10，故選擇2流程作為冷凝器結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)依據(jù)。傳熱管的布置排列及主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)采用管子成正三角形的布置方

13、案，根據(jù)熱交換器原理及設(shè)計(jì)第 45頁(yè) 表?yè)Q熱管中心距的規(guī)定，選管距s 22mm、分程板兩側(cè)相鄰管中心距l(xiāng)E 35mm 為使傳熱管排列有序及左右對(duì)稱,共布置68根管,則每流程平均管數(shù)Z=34根，傳熱管的布置排列如圖(1)所示：圖(1)傳熱計(jì)算及所需傳熱面積確定1.7.1水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算從水物性表及小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 78頁(yè)表3-12知：水在tm 340C時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度0.7466 10 6m2 / s物性集合系數(shù) B 1395.6 23.26tm 2186.44雷諾數(shù)Re ud,1.98 0.0116 29172.2 104,即水在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)0.7466 10 6為湍流,則由小型制冷裝

14、置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 78頁(yè)式(3-5):水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)awi B珞 2186.44 臚89306.6W / (m2 K)d,0.01101.7.2氟利昂冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算由上面圖(1)的傳熱管的布置方式，在垂直方向上，每列管數(shù)分別為2、2、2、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、2、2、2。由小型制冷裝置 設(shè)計(jì)指導(dǎo)第77頁(yè)式(3-4)計(jì)算管排修正系數(shù)：/0.8330.8330.833、n (nn2nz )/(m n2nz)(6 20.833 14 40.833)/68 0.81 1根據(jù)所選管型，低翅片管傳熱增強(qiáng)系數(shù)由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 77 頁(yè)式(3-2)計(jì)算，其中環(huán)翅當(dāng)

15、量高度h(dt22 2 2db2)/4dt(162 132)/(4 16)mm 4.27mm增強(qiáng)系數(shù)ab/aof 1.1(ad af)(db/h )0.25 / aof0.250.031/ 0.134 1.1 (0.0117 0.0911)(13/4.27)0.25 /0.134 1.346由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 76 頁(yè)表 3-11, R22 在冷凝溫度tk 40 C,B 1447.1由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 76 頁(yè)式(3-1) 計(jì)算氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯?.25 0.25two)0.25ako 0.725Bdb 0.25 n(tk two) 0.250.250.725 1447.1

16、0.013 0.25 1.346 0.811 (tk3391.7 o 0.25W /(m2 K)其中o tk two ( two是管處壁面溫度)1.7.3 傳熱系數(shù) Ko傳熱過(guò)程分成兩部分： 第一部分是熱量經(jīng)過(guò)制冷劑的傳熱過(guò)程， 其傳熱溫差為o tk two ；第二部分是熱量經(jīng)過(guò)管外污垢層、管壁、管內(nèi)污垢層以及冷卻水的傳熱過(guò)程，其傳熱溫差ti two tm tm o 7.0 o (其中two是管外污垢外 壁面的溫度 )。由熱交換器原理與設(shè)計(jì)第292頁(yè)附表C得：水側(cè)污垢系數(shù) ri 0.000086(m2 K)/W忽略氟利昂側(cè)油膜熱阻， 由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第78頁(yè)式(3-6) 和式(3-7)

17、計(jì)算熱流密度q (單位為W/m2)第一部分的熱流密度q1ako o3391.70.75o第二部分的熱流密度*ai19306.67.0amo7.00.000086)0.03460.0015 0.1343930.03681310.4 (7.0o)(其中 是低翅片管翅管壁厚度,是紫銅管熱導(dǎo)率,取 393W/(mK),am是低翅片管每米管長(zhǎng)翅根管面平均面積,即am(di db)/2)因?yàn)閭鳠崾谴?lián)，則有q q2。選取不同的o(單位為C)進(jìn)行試湊，計(jì)算結(jié)果如表2所示：o/ cq1q2表2當(dāng)o 2.2 C時(shí),卬與q2誤差只為%，小于3%,符合要求。此時(shí)two tk o (402.2) C 37.8 C，取

18、 qo 生生 6208.4W / m25800W / m2 ,2與前面假定的5800W/m2只相差% 15%符合要求。傳熱系數(shù)：Ko 弘 6208.4886.9W/(m2 K)tm 7.01.7.4傳熱面積Fof與有效管長(zhǎng)I確定計(jì)算實(shí)際所需傳熱面積：Fof Qk/q。106000/6208.4m2 17.07m2 F。18.28m2初步結(jié)果設(shè)計(jì)中所需要的冷凝傳熱面積18.28m2較傳熱計(jì)算傳熱面積大可作為冷凝傳熱面積富裕量。即初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所布置的冷凝傳熱面積能夠滿足負(fù)荷 的供熱要求，表明假設(shè)是可取的。管子的有效長(zhǎng)度I of1.87mafoN 0.134 68適當(dāng)增加長(zhǎng)度，根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)

19、第54頁(yè)推薦的換熱管長(zhǎng)度，選取傳熱管有效單管長(zhǎng)I 2.0m。則實(shí)際布置管外冷凝傳熱面積F 68 0.134 2.0m2 18.23m2，較傳熱計(jì)算所需傳熱面積大%冷凝傳熱面積有足夠的富裕量。二、冷卻水側(cè)阻力計(jì)算根據(jù)制冷原理與設(shè)備P227公式(9-78)得:水的沿程阻力系數(shù)0.31640.31640 25025Re 29172.20.0247冷卻水的流動(dòng)阻力p 1 u21.5(N 1)2di1 2 02 9943 伽 .0247 2 環(huán) 51)26276.4Pa(其中It是左右兩管板外側(cè)端面間的距離，此處It =)考慮到外部管路損失，冷卻水泵總壓頭約為p 0.1 p (0.10.0262764)

20、 MPa 0.1263 MPa取離心水泵的效率0.6，則水泵所需的功率為:水泵所需的功率PeqvsP6.385 10 3 0.1263 1060.61344.0W三、冷凝器的配件及其強(qiáng)度校核連接管管徑計(jì)算3.1.1冷卻水進(jìn)出口連接管冷卻水的流量qvs 6.385 10 3m3/s，根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 75 頁(yè)關(guān)于進(jìn)出水管冷卻水流速的規(guī)定，取冷卻水流速度 u 1.0m/s，故冷卻水進(jìn)出 口連接管的直徑 di . 4qvs . 4 6.385 10 90.2mm。Y u V 3.14 1.0查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第 604頁(yè)得，選取無(wú)縫鋼管108 4.0，內(nèi)徑為100mm3.1.2制冷劑連接管

21、根據(jù)傳熱循環(huán)查R22的IgP h圖（見(jiàn)上面“系統(tǒng)循環(huán)圖”）得:冷凝器入口 h2s 453.7kJ/kg， 2s 0.02m3/kg冷凝器出口 h4 250kJ /kg， 4 0.886 10 3m3/kg制冷劑的質(zhì)量流量qmoQk106k0.5201kg . sh2s h5453.7 250制冷劑蒸氣的體積流量23qv2s qmo 2s 0.5201 0.021.04 10 m / s343制冷劑液體的體積流量qv5 qmo 5 0.5201 0.886 104.61 10 m /s根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第75頁(yè)規(guī)定：初取蒸氣氣流速度U2 14m/s，則進(jìn)氣接管的內(nèi)徑:查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第6

22、03頁(yè)，選取無(wú)縫鋼管 42 2.5，內(nèi)徑di2 37mm則實(shí)際蒸氣氣流速度u2 如29.67m/sdi21 1此時(shí) 2su；u29.672 4675kg/(ms2) 5950kg/(ms2),根據(jù)2s0.02GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè)5.11.3的規(guī)定，選擇符合要求。根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 75頁(yè)規(guī)定：初選制冷劑液體速度U40.5m/s，則出液管的內(nèi)徑:di 44 4.61 103.14 0.534.3mm查冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)得，選取無(wú)縫鋼管 42 3.0，內(nèi)徑di4 36mm則實(shí)際制冷劑液體流速u4 如40.453m/sdi41 1此時(shí) 4u4u40.4532 2 31.6k

23、g/(m s2) 5950kg/(m s2)，根40.000886據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè)5.11.3的規(guī)定，選擇符合要求。防沖板根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)第53頁(yè)及GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè) 5.11.2.1的關(guān)于安裝防沖板的要求，因氟利昂蒸氣進(jìn)口處22sU212 12 2 2u29.674675kg/(m s ) 2230kg /(ms)，故需安裝防2s0.02沖板。根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第78頁(yè)5.11.4規(guī)定，取厚度為3mr的不銹 鋼作為防沖板，規(guī)格為：a a 92mm 92mm，直接焊與拉桿上。殼體根據(jù)先前設(shè)計(jì)布管情況，由冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè)第6

24、05頁(yè)無(wú)縫鋼管規(guī)格選擇用 273mm 7.0mm(內(nèi)徑Di 259mm,外徑Do=273mm厚度s=7.0mm)的無(wú)縫鋼管作為殼體材料。管板根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第29頁(yè)圖18,選用e型管板。為達(dá)密封 效果，管子與管板連接采用脹接法。選擇管板兼做法蘭,根據(jù)制冷機(jī)工藝第111頁(yè)表6-6，查得與管子連接 方式有關(guān)的系數(shù)f1 115，與管板兼做法蘭有關(guān)的系數(shù)f2 13 o由制冷機(jī)工藝P111經(jīng)驗(yàn)公式（6-4）得管板厚度：tf1 f2 (17 0.0083DJ 1.15 1.30 (17 0.0083 259)mm 28.6mm實(shí)際可取t=30mm 端蓋根據(jù)制冷機(jī)工藝第112頁(yè)關(guān)于封頭的

25、規(guī)定（結(jié)構(gòu)如下圖）：選用SDi 2597mm, R 259mm, himm 64.75mm,44hohiS 64.75 771.75mm,L10% Di 0.10 25925.9mm支座3.6.1支座選型根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)第 75頁(yè)，選用如下支座（相關(guān)尺寸如下）查表 3-9 得，K 160mm, L 240mm.3.6.2支座定位：根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第89頁(yè)5.20.1的規(guī)定：取 LB 1000mm, LC LC 500mm(其中 L=2000mm。支撐板 由換熱管長(zhǎng) l=2m 得，需安裝至少一塊支持板（根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)第 50頁(yè)表，對(duì)換熱管外徑為16mm勺最大無(wú)

26、支撐跨距是1100mm故需至少一塊支撐 板），考慮到GB151-1999管殼式換熱器第75頁(yè)5.9.5.1關(guān)于支撐板安裝的 需求，取 4 塊支撐板缺口左右方向交替排列均勻布置， 此時(shí)換熱管無(wú)支撐跨距為 400mm根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)第51頁(yè)表：取支撐板厚度為6mm直接焊 接在拉桿上。拉桿根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第77頁(yè)5.10.2表43、表44,拉桿直徑為12mm考慮到支撐板的固定與布置，取桿數(shù)為5根（布置如上圖（1）所示）。法蘭類選擇3.9.1 連接管法蘭根據(jù) GB/T 9119-2000第 2頁(yè)5.3.2 的規(guī)定（結(jié)構(gòu)如下），由上面連接管外徑 與工作壓力（管程設(shè)計(jì)工作壓力為，

27、殼程設(shè)計(jì)工作壓力為）查第 4 頁(yè)表 2 及第 6 頁(yè)表 4 及第 8 頁(yè)表 6 得：冷卻水進(jìn)出口連接管法蘭（ A=108m）m：n 4,K 170mm, D 210mm, L 18mm, B 110mm,C 18mm, f 2mm,d 144mm.制冷劑進(jìn)氣連接管法蘭（ A=42mm）：n 4,K 100mm, D 130mm, L 14mm, B 46mm, C 16mm, f 2mm,d 78mm.制冷劑出液連接管法蘭（ A=42mm）：n 4,K 100mm, D 130mm, L 14mm, B 46mm, C 16mm, f 2mm,d 78mm.3.9.2 管板法蘭根據(jù)GB150-

28、1998鋼制壓力容器第97頁(yè)表9-3及GB151-1999管殼式換熱器第144頁(yè)圖G1的規(guī)定：管板兼做法蘭,取LA 24mm , Le 18mm法蘭外徑 Df Do (LA Le s) 2273 (2418 7) 2371mm法蘭厚度f(wàn) t 3 230 3 2 24mm螺栓所在圓的直徑Da Do 2( LA s) 273 2(24 7) 335mm螺栓所在圓周長(zhǎng) CaDa 3.14 335mm 1052.43mm3.9.3端蓋法蘭根據(jù)JB/T4702-2000規(guī)定，選用平密封面型平焊法蘭(結(jié)構(gòu)如下)：墊片3.10.1材料的選取根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第147頁(yè)表H1的規(guī)定，墊片的材

29、料可選XB-200橡膠石棉板，再根據(jù) GB150-1998鋼制壓力容器第95頁(yè)表9-2，取厚 度 1.5mm，得墊片系數(shù)m 2.75，比壓力y 25.5MPa。再根據(jù)以上法蘭的結(jié) 構(gòu)，由GB150-1998鋼制壓力容器第93頁(yè)表9-1，選1a型壓緊面。本次設(shè)計(jì)殼體內(nèi)徑 Di=259mm700mm取墊片寬度N=20mm根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第96頁(yè)9.5.1.1 得：墊片基本密封寬度Nb。10mm 6.4mm。2墊片的有效密圭寸寬度b 2.53, b。2.53 10mm 8.00mm3.10.2墊片壓緊力作用中心圓直徑因?yàn)閎o N 10mm 6.4mm，取墊片接觸面外徑Df。309

30、mm，根據(jù)2GB150-1998鋼制壓力容器第96頁(yè)9.5.1.2，墊片壓緊力作用中心圓直徑即墊片接觸面外徑減去2b，即Dg Dfo 2b 309 2 8.00 293mm3.10.3所需要的最小壓緊力根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第96頁(yè)式（9-1 ）及（9-2 ）得A）預(yù)緊狀態(tài)下所需要的最小壓緊力Fg 3.14DGby 3.14 293 8.00 25.5187684NB） 操作狀態(tài)下所需要的最小壓緊力（其中Pc 1.6MPa為冷凝壓力）Fp 6.28DGbmpc 6.28 293 8.00 2.75 1.664769N3.10.4墊片寬度校核墊片在預(yù)緊狀態(tài)下受到最大螺栓載荷的作用，

31、可能因壓緊過(guò)度而失去密封性 能，為此墊片須有足夠的寬度 min。315b 丄5 105MPa 根據(jù)后面所選螺栓的計(jì)算，常溫下35號(hào)鋼的S3，螺栓實(shí)際面積：A 2405.29 mm2?！按鷅2405.29 105 106匕“ “Nmin - -6 mm 5.38mm N 20mm6.28DGy 6.28 293 25.5 106故所選的墊片寬度符合要求。螺栓3.11.1螺栓的選取根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第110頁(yè)表，選取螺栓GB/T5780-2000M16 80 ,由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第137頁(yè)表10-1 得：小徑di 13.835mm，根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第25頁(yè)表4-7，螺栓

32、材料選用35號(hào)鋼3.11.2螺栓的布置根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)式（9-3）得：螺栓的最大間距L max 2d6 fm 0.52 166 242.75 0.576.31mm由GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)表9-3可知螺栓的最小間距Lmin 38mm由此可取螺栓間距L 60mm由前面可知螺栓所在圓的周長(zhǎng)1052 43Ca 1052.43mm，故所需的螺栓數(shù)最少n 17.54個(gè)，為了便于布置螺60栓,取n=18。3.11.3螺栓載荷根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)式（9-4 ）及（9-5 ）得A）預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷6Wa 3.14DGby 3.14

33、 0.293 0.008 25.5 10187684 NB）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷2WP F FP 0.785Dg Pc 6.28DGbmpc0.785 0.2932 1.6 106 6.28 0.293 0.008 2.75 1.6 106 172596N3.11.4螺栓面積根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第25頁(yè)表4-7,常溫下35號(hào)鋼M16螺栓材料的b 530MPa， s 315MPa，設(shè)計(jì)溫度下螺栓的許用應(yīng)力b 105MPa，據(jù)s 315 b s105MPa機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第148頁(yè)表10-6，取安全系數(shù)S 3，S3。根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)式（9-6）及（9

34、-7）得：A）預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 A W 回684 1787.47mm2b 105B）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 Ap W 1725961643.77mm2b105需要的螺栓面積凡 max（A，Ap） Aa 1787.47m*實(shí)際螺栓面積12 12 2 2A,16 dj 16 3.14 13.8352405.29mm1787.47mm ,符合要44求。3.11.5螺栓設(shè)計(jì)載荷根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器第97頁(yè)式（9-8 ）及（9-9 ）得A）預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷A at 1W,（2405.29 1787.47） 105 220119.9 N2 2B）操作狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷W

35、 Wp分程隔板根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器第28頁(yè)5.6.6.2的規(guī)定，取分程隔板槽深4mm寬12mm由GB151-1999管殼式換熱器第20頁(yè)表6規(guī)定，分程隔板厚度選10mm。四、心得體會(huì)經(jīng)過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，個(gè)人感覺(jué)較好完成此次課程設(shè)計(jì)的要求。在這過(guò) 程中，感觸良多，受益匪淺?？偨Y(jié)如下：一、學(xué)習(xí)能力、團(tuán)結(jié)精神、提高效率，重中之重。此次課程設(shè)計(jì)，面對(duì)幾個(gè)數(shù)據(jù),能夠做出N種組合，但每種組合是否合適與實(shí)用，得用實(shí)際結(jié)果來(lái)證明，在這N 種組合之中找到一個(gè)最佳的結(jié)合點(diǎn)。這就是課程設(shè)計(jì)的難題所在。在這個(gè)過(guò)程之 中,需查的資料很多，這就需要對(duì)并資料進(jìn)行整合，這對(duì)于分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能 力有很

36、大的提高。加之，課程設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，一個(gè)人在兩周的時(shí)間內(nèi)是很難獨(dú)立 完成的,得與同學(xué)一起學(xué)習(xí)、一起討論、研究,這對(duì)團(tuán)隊(duì)精神有很大的提高，學(xué)會(huì)如 何與別人交流，聽(tīng)取別人的意見(jiàn)，與自己的觀點(diǎn)進(jìn)行整合，提高學(xué)習(xí)效率。二、凡事沒(méi)有困難與容易之分，關(guān)鍵是我們的態(tài)度。在剛開(kāi)始接觸這個(gè)設(shè)計(jì) 師，以為應(yīng)該不是很難 , 因?yàn)橹坝羞M(jìn)行過(guò)課程設(shè)計(jì)，加上自己的努力，都以為很 快就能解決。但經(jīng)過(guò)實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)每一個(gè)零件，每一個(gè)小墊片等都有 它的規(guī)格 ,都得按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做 , 而且特別是剛開(kāi)始在試湊的過(guò)程，是非常痛苦與令人 心煩的，但是自己知道只有堅(jiān)持才勝利。 這次課程設(shè)計(jì) , 可說(shuō)是一次很好的實(shí)戰(zhàn)經(jīng) 驗(yàn),也讓我深

37、深明白 :無(wú)論是事大事小，都要認(rèn)真應(yīng)對(duì)，細(xì)心思考 ,不能想當(dāng)然 ,當(dāng) 出現(xiàn)多種選擇與心煩時(shí) ,要理性,保持良好的心態(tài) ,運(yùn)用所有資源細(xì)心對(duì)比 ,才能得 到最理想的設(shè)計(jì)方案。三、這次課程設(shè)計(jì)繪圖老師提倡運(yùn)用 AUOTOCAD確實(shí)在現(xiàn)在社會(huì)，計(jì)算機(jī)能 力也成為我們必不可少的部分了，經(jīng)過(guò)此次的運(yùn)用，提高了個(gè)人用計(jì)算機(jī)繪圖的 能力, 這對(duì)于以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)上了很好的一課 , 當(dāng)我發(fā)現(xiàn)我對(duì)那部分繪圖不 清楚的時(shí)候 , 我就會(huì)找資料學(xué)習(xí) , 并將之用于實(shí)際設(shè)計(jì)之中 , 而且時(shí)間的緊迫， 也迫 使自己全力應(yīng)對(duì)，大大加強(qiáng)了自學(xué)的能力。四、此次課程設(shè)計(jì)很花時(shí)間，有時(shí)得加班，讓自己深深感受到了要作為一名 設(shè)計(jì)師，其過(guò)程是漫長(zhǎng)的 ,得經(jīng)過(guò)時(shí)間的磨煉、經(jīng)驗(yàn)的積累、知識(shí)的豐富 , 其中最 重要的一點(diǎn)：要有良好的心態(tài)?？傊?，人生無(wú)小事，細(xì)節(jié)決定成敗！五、主要參考文獻(xiàn)1 史美中,王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì) M. 南京：東南大學(xué)出版社， 2009.2 吳業(yè)正 .小型制冷裝