浮頭式換熱器PN1.6DN500

1、Xxxxxxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書摘 要本設(shè)計(jì)說(shuō)明書介紹了題目為PN1.6DN500冷卻器的設(shè)計(jì)過(guò)程，并簡(jiǎn)要論述了它的運(yùn)用場(chǎng)合、特點(diǎn)和制造加工工藝。本文首先以給出的技術(shù)特性與工藝參數(shù)為基礎(chǔ)，利用傳熱原理等理論進(jìn)行工藝計(jì)算，確定了內(nèi)導(dǎo)流浮頭式冷卻器的基本型號(hào)BES 5001.6553/192；再依據(jù)GB1501998鋼制壓力容器和GB1511999管殼式換熱器等標(biāo)準(zhǔn)著重對(duì)浮頭式換熱器各零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核，包括筒體、管箱、浮頭法蘭、浮頭蓋、管板以及開孔補(bǔ)強(qiáng)等部件及元件；最后，介紹了內(nèi)導(dǎo)流浮頭式換熱器的檢驗(yàn)、安裝、使用與維修等內(nèi)容。關(guān)鍵詞： 傳熱系數(shù) 內(nèi)導(dǎo)流筒 浮頭法蘭 弓形折流

2、板 浮頭式換熱器 AbstractThis design specifications introduces the design process of PN1.6 DN500 cooler, and expounds briefly the utilization situation、characteristic and manufacture process. Firstly, It is based on physical technical characteristic and technology parameter given in the production that the

3、technology calculation is done by making use of fundamentals about heat transfer process in order to define the model of floating-head type cooler with inner diversion tube, which is BES 5001.644.93/252. Then, the structural design and intensity examination about most of components in heat exchanger

4、 are carried out by means of standards, such as GB1501998<Steel pressure vessels> and GB1511999<shell and tube heat exchanger>，including tube body、 tube box、 floating head flange、 floating head cover、the tube plate as well as reinforcement for opening and so on. Finally, it is also relat

5、ed to inspection、installation、 operation and maintenance about floating-head type heat exchanger with inner diversion tube.Key word: heat transfer coefficient ；inner diversion tube ; floating head flange；flow resistance；segmental baffle；floating-head type heat exchanger ;60目錄摘 要IAbstractII緒 論1第一章 方案

6、論證51.2 經(jīng)濟(jì)合理性71.3 結(jié)構(gòu)可操作性7第二章 結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計(jì)92.1 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算192.1.1. 筒體厚度計(jì)算92.1.2 筒體的強(qiáng)度校核和水壓試驗(yàn)102.2 管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)112.2.1封頭的材料及形式選擇14112.2.2標(biāo)準(zhǔn)封頭壁厚計(jì)算112.2.3管箱應(yīng)力校核122.2.4 管箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)122.3 管箱法蘭設(shè)計(jì)132.3.1 法蘭選用5132.3.2墊片選用8132.3.3螺柱與螺母選用5142.3.4管箱法蘭計(jì)算及校核2142.4 鉤圈式浮頭的設(shè)計(jì)192.4.1 鉤圈式浮頭的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算192.4.2 浮頭蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算202.4.3浮頭鉤圈的設(shè)計(jì)計(jì)算282.5 換熱

7、管及管板的設(shè)計(jì)282.5.1、換熱管的設(shè)計(jì)282.5.2 換熱器管板設(shè)計(jì)302.6 外頭蓋設(shè)計(jì)352.6.1 外頭蓋側(cè)法蘭選用10352.6.2.外頭蓋法蘭選用5362.6.3.外頭蓋墊片及其它9362.6.4 外頭蓋封頭的設(shè)計(jì)14362.7 開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)1373.7.1 補(bǔ)強(qiáng)判別372.7.3封頭開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算392.8 其他零部件設(shè)計(jì)2402.8.1拉桿設(shè)計(jì)402.8.2 分程隔板設(shè)計(jì)412.8.3 定距管設(shè)計(jì)412.8.4滑道設(shè)計(jì)412.8.5 折流板的設(shè)計(jì)計(jì)算412.8.6. 防沖板設(shè)計(jì)(GB151- 1999, )432.8.7. 內(nèi)導(dǎo)流筒的選用432.8.8. 防短路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)432.

8、8.9. 鞍式支座的選用11442.8.10. 預(yù)防管束發(fā)生振動(dòng)破壞的措施45第三章 浮頭式換熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收463.1浮頭式換熱器制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求463.2浮頭式換熱器的制造工藝4463.2.1主要零部件的加工工藝463.2.3 浮頭式換熱器的焊接工藝503.2.4 浮頭式換熱器的涂漆工藝513.3浮頭式換熱器的檢驗(yàn)與驗(yàn)收513.3.1 換熱器常見(jiàn)的試驗(yàn)工藝及要求523.3.2 浮頭式換熱器的檢驗(yàn)工藝52第四章 浮頭式換熱器的安裝、使用與維修544.1浮頭式換熱器的安裝要求544.2浮頭式換熱器的使用與維修4544.2.1浮頭式換熱器使用時(shí)常見(jiàn)的幾種破壞形式544.2.2浮頭式換熱

9、器的維修55第五章 分析與總結(jié)56設(shè)計(jì)小結(jié)57參考文獻(xiàn)58致 謝60緒 論過(guò)程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，是化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、能源、紡織、宇航、城建、國(guó)防、海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備。它不僅關(guān)系到人類的生活和生產(chǎn)，而且直接創(chuàng)造著社會(huì)財(cái)富，對(duì)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)起著至關(guān)重要的作用。在過(guò)程工業(yè)中，絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)或傳質(zhì)過(guò)程都伴隨有熱量的變化；同時(shí)，幾乎所有的工藝過(guò)程都有加熱、冷卻或冷凝的過(guò)程，無(wú)論是排除多余的熱量以便工藝順利進(jìn)行，還是進(jìn)行熱量的傳遞和交換，都必須通過(guò)換熱設(shè)備才能得以進(jìn)行。因此，換熱器不僅是保證工藝流程順利進(jìn)行所廣泛使用的通用設(shè)備，也是開發(fā)利用工業(yè)二次

10、能源、實(shí)現(xiàn)熱回收和節(jié)約能源的重要設(shè)備。目前，研究的重點(diǎn)主要是傳熱機(jī)理、傳熱強(qiáng)化、兩相流、模擬及測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、振動(dòng)、污垢以及與能源利用和環(huán)境保護(hù)有關(guān)的新型高效換熱器。但隨著能源綜合利用和經(jīng)濟(jì)效益快速提高的日趨重要，換熱器結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)面臨著新的挑戰(zhàn)。在提高設(shè)備熱效率的同時(shí)，換熱器也正在繼續(xù)朝著結(jié)構(gòu)緊湊、產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化和大型化的方向發(fā)展。目前在過(guò)程工業(yè)中，應(yīng)用最廣泛的的換熱設(shè)備是管殼式換熱器，尤其是在石油化工、能源等部門。一般來(lái)說(shuō)，管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造容易、生產(chǎn)成本低、適應(yīng)性大、選材廣泛、清洗方便、處理能力強(qiáng)且能適應(yīng)高溫高壓等優(yōu)點(diǎn)。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性，傳熱強(qiáng)度和單位傳

11、熱面積金屬消耗量方面無(wú)法與緊湊式換熱器相比，但它的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，特別是在高參數(shù)的工況條件下，更顯示出其獨(dú)有的長(zhǎng)處，仍然是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備，約占換熱設(shè)備總重的70%。其按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，常見(jiàn)型式可分為：固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U形管式換熱器、填料函式換熱器、方形殼體翅片管換熱器等。（1） 固定管板式換熱器固定管板式換熱器是管殼式換熱器中最基本的一種，其是不同溫度的兩種流體分別從管外、管內(nèi)流過(guò)，通過(guò)間壁進(jìn)行熱交換。這類換熱器的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造較方便，造價(jià)較低、管側(cè)清洗方便，從而應(yīng)用相當(dāng)廣泛。在傳熱面大的情況下，管外管間的截面很大，當(dāng)流體流量較小時(shí)，為了提高載熱體的流速及攪動(dòng)性以改善給

12、熱條件，可在殼程中裝折流擋板。同時(shí)，為提高管內(nèi)流體的流速，也可將管程分成任一偶數(shù)程，并在流體進(jìn)口管箱的封頭中裝一塊隔板，流體每次只流經(jīng)一半管子，這樣管程就分成了雙程；若兩個(gè)室中都裝置隔板，可以把管程分成4程、6程等。其結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是由于管板焊在殼體上，因此在冷、熱流體溫差較大時(shí)，管束與殼體熱膨脹伸長(zhǎng)量不同，易造成管子與管板連接處因溫差應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，甚至被拉脫，使換熱器發(fā)生泄漏。另外，由于管束與殼體焊死，管子外表無(wú)法用機(jī)械方法清洗，因此要求殼程流體干凈，不易結(jié)垢、結(jié)焦和沉淀。但在殼體上增加膨脹節(jié)，可以解決換熱器管束與殼體熱膨脹伸長(zhǎng)量不同的問(wèn)題，從而使其結(jié)構(gòu)能夠在冷、熱流體平均溫差較大或高壓的場(chǎng)合下

13、使用，因?yàn)榭蓪⒔宇^拆下來(lái)進(jìn)行清洗，所以可處理易結(jié)垢流體，而對(duì)低壓氣體則不適宜,但其缺點(diǎn)就是制造復(fù)雜，僅適用于殼程流體壓強(qiáng)小于0.6MPa,管殼溫差小于700C且管間只能通過(guò)清潔流體的場(chǎng)合。圖0.1 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖1 管板；2換熱管；3折流板（或支承板)；4簡(jiǎn)體；5封頭圖0.2 雙程固定管板換熱器結(jié)構(gòu)示意圖1封頭；2法蘭；3排氣口；4筒體；5換熱管；6波形膨脹節(jié)；7折流板(或支承板)；8防沖板；9殼程接管；10管板；11管程接管；12隔板；13封頭；14管箱；15排液口；16定距管；17拉桿；18支座；19墊片；20、21螺栓、螺母 （2） U形管式換熱器型管殼式換熱器為克服固定管板

14、式換熱器的不足，將管子作成“”型，且只有一塊管板，彎成U形的管子兩端都固定在此管板上；這樣，一端固定另一端活動(dòng),使得換熱器不受膨脹的影響。其管程至少有兩程，板上管束可因冷熱變化而自由伸縮，而不會(huì)造成溫差應(yīng)力。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,重量輕，能承受較高的溫度和壓力，管束可以抽出，管外壁清洗方便；其缺點(diǎn)是不能機(jī)械清洗、管子不便拆換、單位容量及單位質(zhì)量的傳熱量低，其造價(jià)比固定管板式高10%左右，適用于溫差大、管內(nèi)流體介質(zhì)比較干凈或不需要機(jī)械方法清洗及高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合。當(dāng)壓力較高時(shí)，在彎管段壁厚要加厚，以彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄。圖0.3 U形管式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖45中間擋板；46U形管；47內(nèi)導(dǎo)流

15、筒（3） 浮頭式換熱器 浮頭式換熱器其一端管板與殼體固定，而另一端的管板可以在殼體內(nèi)自由浮動(dòng)，與殼體不相連的部分稱為浮頭。殼體和管束對(duì)熱膨脹是自由的，故當(dāng)兩種介質(zhì)的溫差較大時(shí)，管束與殼體之間不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭端設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu)，使管束可以容易地插入或抽出，這樣為檢修和清洗提供了方便，其可整體清洗。這種形式的換熱器特別適用于高壓、殼體與換熱管溫差應(yīng)力較大，而且要求殼程與管程都要進(jìn)行清洗的工況。 浮頭式換熱器的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，而且浮頭端小蓋在操作時(shí)無(wú)法知道泄漏情況，所以裝配時(shí)一定要注意密封性能。浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：圖0.4 浮頭式換熱器示意圖 目前國(guó)內(nèi)浮頭管殼式換熱器結(jié)構(gòu)不宜隨便

16、拆卸,拆下管箱后管程內(nèi)介質(zhì)就會(huì)大量從松動(dòng)的密封面泄漏。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮以上癥結(jié), 對(duì)提高冷卻器換熱效率與改善環(huán)境是至關(guān)重要的，這點(diǎn)在方案論證中將具體說(shuō)明。因此，通過(guò)上述常用的幾種換熱器的比較分析可以知道，無(wú)論是從工業(yè)的發(fā)展，還是從能源的有效利用，換熱器的合理設(shè)計(jì)、制造、選型和運(yùn)行都具有非常重要的意義。依據(jù)設(shè)計(jì)所提供的工藝參數(shù)和介質(zhì)的特性，同時(shí)經(jīng)過(guò)技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性論證后，本次設(shè)計(jì)的冷卻器選用內(nèi)導(dǎo)流浮頭式換熱器（見(jiàn)圖0.4），因熱膨脹不是很大，在結(jié)構(gòu)上采用固定隔板結(jié)構(gòu)，但選用帶肩式緊固螺栓進(jìn)行管箱、管板、殼體三者的連接，不僅可以起到充分換熱提高效率的作用，同時(shí)也能克服其它換熱器的一些主要的缺

17、點(diǎn)，而且便于維護(hù)和檢修。第一章 方案論證換熱器是化工、石油、食品、動(dòng)力等許多部門實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的通用設(shè)備。隨著科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)部門在生產(chǎn)中對(duì)換熱器有不同的要求，故換熱器的類型和結(jié)構(gòu)也有許多種。流體的種類、流體的運(yùn)動(dòng)、設(shè)備的壓力和溫度等也都必須滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展（如高壓、 高速、低溫、超低溫等），又促使了高強(qiáng)度、高效率的緊湊式換熱器的發(fā)展。在設(shè)計(jì)和選用時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行選擇。衡量一個(gè)換熱系統(tǒng)，評(píng)價(jià)方法很重要。而往往影響因素很多且相互影響，從真正意義上實(shí)現(xiàn)“最佳化”是不可能的。一個(gè)好的換熱設(shè)備設(shè)計(jì)，一般要滿足下列要求：A 在給定的工藝參數(shù)條件（流體的

18、流量、溫度）下，達(dá)到要求的傳熱量和流體出口的溫度（即符合工藝條件），合理的實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件。B 采用傳熱速率大、流體流動(dòng)壓力將小、傳熱面積小的換熱設(shè)備，以取得最佳效益。C 設(shè)備安全可靠； D 便于制造、安裝、操作和維護(hù)。在滿足上述基本要求的同時(shí)，也要從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性和結(jié)構(gòu)可操作性等方面加以考慮。1.1 技術(shù)可行性在前面已經(jīng)提及到，一套好的換熱設(shè)備要在較小的換熱面積下實(shí)現(xiàn)較好的傳熱效果。這就必然要求在設(shè)計(jì)和選型時(shí)充分考慮到強(qiáng)化換熱器的傳熱過(guò)程。由總傳熱速率方程： ，通過(guò)選取合適的Dtm、K、S可提高傳熱速率Q。 1.1.1 盡可能增大傳熱平均溫度差tm傳熱平均溫差

19、與生產(chǎn)工藝所確定的冷熱流體溫度條件有關(guān)，且其中的加熱或冷卻介質(zhì)的溫度因所選介質(zhì)不同而存在很大差異。本設(shè)計(jì)的換熱器中流體均無(wú)相變時(shí)，可在結(jié)構(gòu)上采用逆流或接近于逆流的流動(dòng)排布型式以及降低冷卻劑的進(jìn)口溫度，如采用深井水來(lái)代替循環(huán)水，以增大平均傳熱溫差。然而，傳熱溫差的增大將使整個(gè)系統(tǒng)的熱力學(xué)不可逆性增加。因此，不能一味追求傳熱溫差的增加，而需兼顧整個(gè)系統(tǒng)能量的合理利用和經(jīng)濟(jì)合理性。1.1.2盡可能增大單位體積的總傳熱面積擴(kuò)展傳熱面積的方法應(yīng)以合理地提高設(shè)備單位體積的傳熱面積。本次設(shè)計(jì)的換熱器，其所需管殼程數(shù)少，可以不單純地通過(guò)擴(kuò)大設(shè)備的體積來(lái)增加傳熱面積，或增加換熱器的臺(tái)數(shù)來(lái)增加傳熱量，完全可以如采

20、用翅片管、波紋管、螺紋管來(lái)代替光管等，從改進(jìn)傳熱面結(jié)構(gòu)和布置的角度（如直接接觸傳熱）出發(fā)加大傳熱面積，以達(dá)到換熱設(shè)備高效、緊湊的目的。1.1.3盡可能增大傳熱系數(shù)K提高傳熱系數(shù)是強(qiáng)化傳熱過(guò)程的積極措施。欲提高傳熱系數(shù)，就必須減小傳熱過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的熱阻。由于各項(xiàng)熱阻所占份額不同，故應(yīng)設(shè)法減小傳熱過(guò)程中的主要熱阻。在換熱設(shè)備中，金屬間壁比較薄且導(dǎo)熱系數(shù)較高，一般不會(huì)成為主要熱阻。而污垢熱阻是一個(gè)可變因素，在換熱器投入使用的初期，污垢熱阻很小。隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，污垢將逐漸集聚在傳熱面上，成為阻礙傳熱的重要因素。因此，應(yīng)通過(guò)增大流體流速等措施減弱污垢的形成和發(fā)展，并注意及時(shí)清除傳熱面上的污垢。通常，

21、流體的對(duì)流傳熱熱阻是傳熱過(guò)程的主要熱阻。當(dāng)間壁兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，應(yīng)設(shè)法強(qiáng)化對(duì)流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的對(duì)流傳熱。由公式 可以分析，并針對(duì)本設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)流傳熱的方法主要有：1在強(qiáng)度允許范圍內(nèi)，選用較小的管壁厚度b，使管壁導(dǎo)熱熱阻減小。2當(dāng)兩流體的a值相差較大時(shí)，設(shè)法提高較小一側(cè)流體的a值。3本次設(shè)計(jì)冷卻水必須走管程，長(zhǎng)期使用會(huì)結(jié)垢，可以通過(guò)換熱器定期清洗或者在設(shè)計(jì)時(shí)匹配好折流板缺口與板間距，消除低流速區(qū)和局部循環(huán)區(qū)以解決污垢問(wèn)題，減小管壁兩側(cè)的污垢熱阻。目前，這些措施和方法在工業(yè)生產(chǎn)中以得到過(guò)應(yīng)用，本設(shè)計(jì)選用浮頭式換熱器在技術(shù)上是可行的。但強(qiáng)化傳熱也應(yīng)權(quán)衡利弊，在采用強(qiáng)化傳熱措施時(shí)，對(duì)

22、設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造費(fèi)用、動(dòng)力消耗、檢修操作等方面作綜合考慮，以獲得經(jīng)濟(jì)而合理的強(qiáng)化傳熱方案。1.2 經(jīng)濟(jì)合理性在考慮到工藝條件和公稱直徑的前提下，相比而言，選用內(nèi)導(dǎo)流浮頭式換熱器，可以在管、殼程數(shù)比較少的情況下以較少的換熱面積來(lái)滿足工藝要求和實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益。這樣所要求的換熱管數(shù)目少些，換熱管長(zhǎng)度也短，必然會(huì)使筒體的用量大為減少；同時(shí)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其在使用過(guò)程中產(chǎn)生破壞的幾率比其它的形式要小些，維修費(fèi)會(huì)低些。1.3 結(jié)構(gòu)可操作性為了從結(jié)構(gòu)上保證并符合設(shè)計(jì)的冷卻器熱傳導(dǎo)技術(shù)性能, 目前在大多數(shù)浮頭式換熱器設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行了一些改進(jìn)，如：對(duì)浮動(dòng)隔板部分結(jié)構(gòu)改進(jìn); 對(duì)管箱、管板、殼體三者間的連接結(jié)構(gòu)改進(jìn)

23、, 從而解決了管程清理時(shí)殼程內(nèi)介質(zhì)的外泄問(wèn)題。具體說(shuō)明如下： 1）在多管程冷卻器(或換熱器)管箱中, 普通的隔板結(jié)構(gòu)形式都為固定隔板結(jié)構(gòu)。雖然在設(shè)備加工制作中, 通過(guò)對(duì)封頭與隔板焊后進(jìn)行消應(yīng)力退火, 可以減少隔板在使用過(guò)程中的變形, 以免產(chǎn)生介質(zhì)短路, 影響換熱效果。但實(shí)際實(shí)踐中, 由于焊接應(yīng)力無(wú)法徹底消除, 隔板在使用過(guò)程中應(yīng)力釋放產(chǎn)生隔板變形, 介質(zhì)的冷熱循環(huán)作用也導(dǎo)致隔板變形, 結(jié)果形成隔板兩側(cè)冷熱介質(zhì)串混, 換熱效果顯著下降。因冷卻器一端采用封頭為浮頭型式, 為防止冷卻水短路而影響冷卻器的實(shí)際換熱效果, 可將管束隔板結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)為一種特珠的、可隨浮頭管板熱脹冷縮、密封自動(dòng)補(bǔ)償型的密封隔

24、板結(jié)構(gòu)，其在冷卻器使用過(guò)程中, 始終自動(dòng)貼緊浮動(dòng)管板, 從而保證了管程的冷卻水水流不會(huì)產(chǎn)生短路, 保證冷卻器的換熱效果。2）浮頭管殼式冷卻器在使用一段時(shí)間后, 需要對(duì)管程進(jìn)行雜質(zhì)清理和對(duì)換熱管內(nèi)外壁進(jìn)行清垢處理。處理時(shí)需要拆卸管箱, 由于原冷卻器管箱和管板及殼體間由普通螺栓緊固聯(lián)接, 因此當(dāng)松開封頭螺母時(shí), 管箱、管板、殼體三者同時(shí)松動(dòng), 管板與殼體間的密封失效, 導(dǎo)致殼程內(nèi)潤(rùn)滑油從管板與殼體間的密封面處大量外泄。在本次浮頭管殼式冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)而采用帶肩式緊固螺栓， 如圖5所示連接結(jié)構(gòu)。圖1.1管箱、管板、殼體的連接圖這種特殊的緊固聯(lián)接結(jié)構(gòu)和特殊螺栓結(jié)構(gòu), 使冷卻器在拆下封

25、頭、清理管程時(shí), 管板與殼體不會(huì)產(chǎn)生任何松開, 仍保持管板與殼體間密封面的良好的密封, 保證殼體內(nèi)潤(rùn)滑油不產(chǎn)生泄漏。這種結(jié)構(gòu)不僅防止管程清理時(shí)殼程內(nèi)潤(rùn)滑油的損耗, 同時(shí)使設(shè)備周圍的生產(chǎn)環(huán)境得到很大改善。第二章 結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計(jì)2.1 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算1由第一章已得冷卻器的型號(hào)為BES5001.644.92浮頭式換熱器。2.1.1. 筒體厚度計(jì)算1） 確定設(shè)計(jì)壓力由設(shè)計(jì)任務(wù)給定冷卻器的設(shè)計(jì)壓力P為1.6MPa；而經(jīng)計(jì)算可知容器承受的液柱靜壓力小于5%，可忽略不計(jì)，那么取計(jì)算壓力 MPa。2）確定設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度，參閱GB150-1998。管程進(jìn)口溫度2

26、0，出口溫度75，取管程設(shè)計(jì)溫度取100。殼程進(jìn)口溫度180，出口溫度135，取殼程設(shè)計(jì)溫度為200。3）選用筒體材料介質(zhì)為易燃易爆氣體，筒體材料選Q345R，殼程設(shè)計(jì)溫度為200，由GB15098查表4-1如下：表3-1 筒體材料許用應(yīng)力鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度mm常溫強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 MPaMPaMPaQ345RGB713熱軋正火3165103451834） 筒體的厚度計(jì)算圓筒由鋼板卷焊而成； 焊縫型式：雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊縫； 無(wú)損探傷要求：100%無(wú)損探傷，=1.0。公式適用范圍為，故筒體的計(jì)算厚度按下式計(jì)算： mm式中： MPa ； mm； MPa （假定鋼板

27、厚度在1636mm范圍內(nèi)）根據(jù)GB6654壓力容器用鋼板規(guī)定：對(duì)于Q345R鋼板可取厚度負(fù)偏差mm；在無(wú)特殊腐蝕情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕裕量不小于1mm,取腐蝕裕量C2 = 1mm。設(shè)計(jì)厚度 mm；查GB151-1999，公稱直徑為500mm的浮頭式換熱器圓筒的最小厚度為8mm, 那么名義厚度圓整后可取 mm。檢查：mm時(shí)，、無(wú)變化，故取筒體名義厚度mm合適。筒體的有效厚度 mm2.1.2 筒體的強(qiáng)度校核和水壓試驗(yàn)1）強(qiáng)度校核由GB15098查得：t =183MPa設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算壓力可用下式計(jì)算：MPa < , 故滿足強(qiáng)度要求。2）水壓試驗(yàn) 取試驗(yàn)溫度為200，筒體材料均

28、為Q345R，查得： MPa。 根據(jù)GB1511999 P14規(guī)定：水壓試驗(yàn)壓力按下式計(jì)算 MPa 壓力試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜應(yīng)力為 MPa而 MPa； 相比較有：<故滿足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。2.2 管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1封頭的材料及形式選擇14材料選Q345R，選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)JB/T4736-2002 P28，選以內(nèi)徑為基準(zhǔn)，類型代號(hào)為EHA，型式參數(shù)關(guān)系為：Di/2(H-h)=2。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。如圖2-1所示：圖3.1 封頭斷面形狀查JB/T4746-2002 ，附錄B

29、，表B.1得 DN500，總深度H175mm，內(nèi)表面積A=0.4374m2 ，容積V=0.0353 m3 ；h1=150mm,h2=25mm標(biāo)記： EHA 500 JB/T4746-20022.2.2標(biāo)準(zhǔn)封頭壁厚計(jì)算根據(jù)GB150-1998 P49 ，封頭的計(jì)算厚度按下式計(jì)算 mm式中：應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù) （采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭） 查JB/T47462002,，1.0 (100%無(wú)損檢測(cè))根據(jù)GB6654壓力容器用鋼板規(guī)定：對(duì)于Q345R鋼板可取厚度負(fù)偏差mm；在無(wú)特殊腐蝕情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕裕量不小于1mm,取腐蝕裕量C2 = 1mm；厚度附加量。設(shè)計(jì)厚度 mm；名義厚度圓整后可取 mm

30、檢查：mm時(shí)，、無(wú)變化且滿足封頭選型時(shí)的假設(shè)，故取封頭名義厚度mm合適。筒體的有效厚度 mm由JB/T4746-2002 ，附錄B，表B2，,=500mm,查得封頭質(zhì)量M=31.02kg 2.2.3管箱應(yīng)力校核 取試驗(yàn)溫度為200，管箱材料為Q345R，鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB713，使用狀態(tài)：熱軋正火，查得： MPa。 根據(jù)GB1511999 P14規(guī)定：水壓試驗(yàn)壓力按下式計(jì)算 MPa壓力試驗(yàn)時(shí)橢圓形封頭的應(yīng)力為 MPa而 MPa； 相比較有：<故滿足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。2.2.4 管箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 管箱厚度和管箱短節(jié)厚度與筒體的厚度相同，, 其具體長(zhǎng)度由裝配圖計(jì)算而定，為399mm；筒體總長(zhǎng)為29

31、40mm。強(qiáng)度校核及水壓試驗(yàn)同筒體的強(qiáng)度校核及水壓試驗(yàn)。橢圓封頭的最大允許工作壓力 2.3 管箱法蘭設(shè)計(jì)2.3.1 法蘭選用5用于制照法蘭的低合金鋼鍛件其級(jí)別不得低于級(jí)，考慮到法蘭和筒體的焊接性能，法蘭材料為Q345R鍛件，法蘭為長(zhǎng)金頸對(duì)焊法蘭，其最大容許工作壓力滿足要求。由JB/T4703-2002,表1, 選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭（整體式），F(xiàn)M形式, 其結(jié)構(gòu)圖如下：圖3.2 管箱法蘭結(jié)構(gòu)由DN=500mm, PN=1.6MPa，可查得如下參數(shù)：表3-2 法蘭數(shù)據(jù)（單位：mm）6406005655555523810025171412221223對(duì)應(yīng)的螺柱規(guī)格M20，數(shù)量28，對(duì)接筒體最小厚度=10

32、mm.由JB/T4700-2000，表2，法蘭選用鍛件16Mn，質(zhì)量為57.1Kg.標(biāo)記：法蘭FM 5001.6/38100 JB/T4703-20002.3.2墊片選用8由JB/T4700-200，表2，選用纏繞墊片，種類為特制石棉填充帶；查JB/T4705-2000，表1，P69 有：金屬帶為0Cr13，代號(hào)為5；由JB/T4705-2000，表2，P69，當(dāng)DN=500，PN=1.6，查得D=554，d=522；由JB/T4706-2000，圖1，P70，墊片的厚度為4.5mm，見(jiàn)下圖：圖3.3 管箱纏繞墊片查GB150-1998，表9-2，查：墊片系數(shù)m=3.50，比壓力y=44.8M

33、Pa；選管箱墊片與管箱側(cè)墊片一致。標(biāo)記： 墊片 B 515001.60 JB/T4705-20002.3.3螺柱與螺母選用5選用等長(zhǎng)雙頭螺柱, 由JB/T4700-2000，表2, ，螺柱材料選用40Cr，螺母材料選用45鋼。由JB/T4707-2000，表1，選用B型螺柱M20, =20, =20，L0=50, C=2.5, =6，見(jiàn)下圖： 圖3.4 等長(zhǎng)雙頭螺柱2.3.4管箱法蘭計(jì)算及校核2 設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)壓力P=1.6MPa，設(shè)計(jì)溫度t=1001）墊片計(jì)算(參見(jiàn)GB150-1998, )A. 墊片有效密封寬度：由GB150-1998,表9-1, 得：墊片接觸寬度 墊片基本密封寬度 則有效

34、密封寬度 B. 墊片壓緊力作用中心圓直徑 因>6.4mm，則 C. 墊片壓緊力a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的墊片壓緊力 b) 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力2） 螺栓計(jì)算 (參見(jiàn)GB150-1998, )A. 螺栓載荷a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 B. 螺栓面積a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，查GB150-1998表4-7，對(duì)于40MnVB，鋼材標(biāo)準(zhǔn)GB3077，使用狀態(tài)為調(diào)質(zhì) ，=210MPa； 設(shè)計(jì)溫度100下螺栓材料的許用應(yīng)力=190MPa，則預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 c) 需要的

35、螺栓面積 d) 實(shí)際螺栓面積 滿足設(shè)計(jì)要求。C. 螺栓設(shè)計(jì)載荷a) 預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 b) 操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 3） 受內(nèi)壓管箱法蘭計(jì)算及校核 (參見(jiàn)GB150-1998, ) 法蘭力矩 a) 預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩 力臂 其中，螺栓中心圓直徑 = D1 =700mm則 b) 操作狀態(tài)下的法蘭力矩 由GB150-1998,表9-4, ,得 ; 其中，螺栓中心主法蘭頸部與法蘭背面交點(diǎn)的徑向距離,即 則 那么作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力 流體壓力引起的總軸向力與作用法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力之差 則 法蘭設(shè)計(jì)力矩常溫下法蘭材料許用應(yīng)力 ；設(shè)計(jì)溫度下法蘭材料許用應(yīng)力；

36、查GB150-1998,表4-5, ,法蘭材料為,設(shè)計(jì)溫度為100, 則=170MPa，=170MPa. 法蘭應(yīng)力a) 軸向應(yīng)力 其中：法蘭頸部小端有效厚度；法蘭頸部大端有效厚度法蘭頸部高度 , 參數(shù)法蘭有效厚度= ； ； 查GB150-1998,表9-5, P103得： T=1.83, Z=4.90 Y=9.5, U=10.44查GB150-1998, 圖9-3,，得：整體法蘭系數(shù)=0.873，則 查GB150-1998，圖9-4,得整體法蘭系數(shù)VI =0.318，則參數(shù) , , 查GB150-1998，圖9-7， 得f =1.70b) 徑向應(yīng)力 b) 環(huán)向應(yīng)力 應(yīng)力校核a) 軸向應(yīng)力 其中

37、 設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料許用應(yīng)力=170MPa；則 ，符合設(shè)計(jì)要求。b) 徑向應(yīng)力 ，符合設(shè)計(jì)要求。c) 環(huán)向應(yīng)力 ，符合設(shè)計(jì)要求。c) 組合應(yīng)力 符合選用要求。綜合上述，管箱法蘭設(shè)計(jì)符合要求。2.4 鉤圈式浮頭的設(shè)計(jì)2.4.1 鉤圈式浮頭的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算浮頭鉤圈采用刨開型式，這樣便于裝拆。 鉤圈式浮頭的結(jié)構(gòu)尺寸 參看2GB151-1999 P80 ，其結(jié)構(gòu)尺寸圖如下： 圖3.5 鉤圈式浮頭的結(jié)構(gòu) 按GB151-1999 5.6.3.3的規(guī)定 查P23 表14 取 =4mm；（當(dāng)Di<=1000時(shí)>3當(dāng)Di=1000-2600時(shí)>4）查表15，取墊片寬度 =12mm；=3mm；（當(dāng)

38、Di<700時(shí)>=10,=3mm,當(dāng)Di>700時(shí)>=13, =5mm）則 mm C安裝及擰緊浮頭螺母所需空間尺寸，應(yīng)考慮在各種情況下的熱膨脹量，宜不小于60mm，取為80mm； 浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑 浮頭法蘭和鉤圈的外直徑 布管限定圓直徑，按GB151-1999 5.6.3.3確定 P23 表13，對(duì)于浮頭式有： 外頭蓋內(nèi)直徑 浮頭管板外直徑 2.4.2 浮頭蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算各符號(hào)及取值：螺栓中心圓直徑 =+()/2=494+(580-494)/2=537mm法蘭外直徑 ，為580 mm 墊片壓緊力作用中心圓直徑 法蘭內(nèi)直徑，為470 mm 作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷

39、引起的軸向分力 作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力Pc 計(jì)算壓力MPa；分別取管程壓力Pt（內(nèi)壓）和殼程壓力Ps（外壓） 封頭球面內(nèi)半徑，查P81 表46 =500mmLD 螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離Lr 對(duì)法蘭環(huán)截面形心的力臂 封頭邊緣外球殼中面切線與法蘭環(huán)的夾角球冠形封頭計(jì)算厚度，mm球冠形封頭名義厚度，mm浮頭法蘭計(jì)算厚度，mm封頭材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa焊接接頭系數(shù)1）浮頭墊片及螺栓計(jì)算A浮頭墊片的選用及計(jì)算由JB/T4700-20008，表2，根據(jù)匹配要求，結(jié)合HG2058020585-1998 P363 附錄A，選用纏繞墊片；由JB/T4705-2002，選用

40、材料0Cr13鋼帶+特制石棉，凸密封面應(yīng)帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)；由JB/T4705-2002，表4，P71，當(dāng)DN=500，PN=1.6，查得如下結(jié)構(gòu)尺寸(單位：mm)：表33 墊片尺寸 D d d1 592 572568 由JB/T4705-2000，圖1，P70，墊片的金屬板材厚度為4.5mm，結(jié)構(gòu)如下：圖3.6 纏繞墊片（帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)）查GB150-1998，表9-2，對(duì)于內(nèi)填石棉纏繞式金屬，有：墊片系數(shù)m=3，比壓力y=69MPa.標(biāo)記： 墊片 B 5 15001.60 JB/T4705-2000a. 墊片有效密封寬度： 墊片外徑/內(nèi)徑/厚度為/4.5， 按GB150-1998 P91表9-1 壓緊

41、面型式1a 則 ，那么有效密封寬度b. 墊片壓緊力作用中心圓直徑 因 6.4mm，則 DG取墊片接觸的平均直徑，即 c. 墊片壓緊力a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的墊片壓緊力 b) 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力B 螺栓計(jì)算 (參見(jiàn)GB150-1998, )選用等長(zhǎng)雙頭螺栓，查JB/T4700-2000 P6 表2 根據(jù)螺栓材料40Cr選螺母材料為45；a. 螺栓載荷a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 b. 螺栓面積a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力， =196MPa； 設(shè)計(jì)溫度100下螺栓材料的許用應(yīng)力=176MPa，則預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小

42、螺栓面積b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 c) 需要的螺栓面積 d) 實(shí)際螺栓面積滿足設(shè)計(jì)要求。c. 螺栓設(shè)計(jì)載荷a) 預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 b) 操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 2） 浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算參看5壓力容器法蘭JB/T4700-2000 P5 表1 選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，密封面型式為凸面。 查JB/T4700-2000 P11 表7 法蘭材料選用鍛件Q345R時(shí)，其在1.6MPa 100 時(shí)的最大允許工作壓力為1.60MPa；其它設(shè)計(jì)條件：計(jì)算壓力Pc=1.6MPa ；設(shè)計(jì)溫度t=100； 法蘭材料為鍛件Q345R常溫下法蘭材料的許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度下法蘭材料的許用應(yīng)力 螺栓材料為40Cr，常

43、溫下螺栓材料的許用應(yīng)力 設(shè)計(jì)溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力 鉤圈式浮頭換熱器的浮頭蓋宜采用球冠形封頭。球冠形封頭，浮頭法蘭應(yīng)分別在管程壓力Pt作用下和殼程壓力Ps作用下進(jìn)行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計(jì)計(jì)算，取其大者為計(jì)算厚度。（1）管程壓力Pt作用下（內(nèi)壓）浮頭蓋的計(jì)算參看GB151-1999 P81 查JB/T4767-2002 鋼制壓力容器用封頭P33 要100%射線探傷，取=1.0A球冠形封頭計(jì)算厚度（材料Q345R） =170Mpa (取Pt=Pc)根據(jù)GB6654壓力容器用鋼板規(guī)定：對(duì)于Q345R鋼板可取厚度負(fù)偏差mm；在無(wú)特殊腐蝕情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕裕量不小于1mm,取腐蝕裕量C2 =

44、 2mm；厚度附加量。設(shè)計(jì)厚度 mm；名義厚度圓整后可取 mm檢查：mm時(shí)，、無(wú)變化且滿足封頭選型時(shí)的假設(shè)，故取封頭名義厚度mm合適。筒體的有效厚度 mmB、 受內(nèi)壓浮頭法蘭厚度計(jì)算 GB151-1999 P82 表47 法蘭力矩 a) 預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩 力臂 則 b) 操作狀態(tài)下的法蘭力矩 查JB/T4721-92 表1浮頭法蘭的厚度，因浮頭法蘭的計(jì)算厚度尚為計(jì)算出，先取，計(jì)算出后再進(jìn)行校核。 查GB1501998圖91，P88，取焊角底高，則那么作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力流體壓力引起的總軸向力與作用法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力之差 則 法蘭厚度計(jì)算預(yù)緊狀態(tài) 操作

45、狀態(tài) 預(yù)緊狀態(tài)下法蘭厚度 mm操作狀態(tài)下法蘭厚度 法蘭厚度取與之大者，且不小于球冠心封頭名義厚度的兩倍，則 圓整取=70mm 。 （2）殼程壓力Ps作用下（外壓）浮頭蓋的計(jì)算參看2GB151-1999 P81 查JB/T4767-2002 鋼制壓力容器用封頭P33 要100%射線探傷，取=1.0A球冠形封頭厚度確定a. 球冠形封頭計(jì)算厚度選用材料Q345R，則在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力為 =170Mpa參數(shù) 查GB150-98 P52 T圖7-5 得：Q=2.2 (取Ps=Pc) b. 外壓球殼所需的有效厚度的計(jì)算： 根據(jù)GB6654壓力容器用鋼板規(guī)定：對(duì)于Q345R鋼板可取厚度負(fù)偏差mm；在無(wú)特

46、殊腐蝕情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕裕量不小于1mm,取腐蝕裕量C2 = 2mm；厚度附加量 假設(shè) mm，令；而，則那么系數(shù)，查GB150-1998圖6-5 得 B=125MPa；許用外壓力，大于且接近，上述名義厚度假設(shè)合適。 c. 受外壓時(shí)球冠形封頭的計(jì)算厚度確定取a、b中的較大值，即，取名義厚度 mmB受外壓浮頭法蘭厚度計(jì)算（GB151-1999, ） 因部分參數(shù)與受內(nèi)壓的參數(shù)相同，這里只就不同的參數(shù)加以計(jì)算說(shuō)明： 因浮頭法蘭的計(jì)算厚度尚為計(jì)算出，先估取，計(jì)算出后再進(jìn)行校核。 查GB1501998圖91，P88，取焊角底高，則 法蘭力矩 A預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩 B操作狀態(tài)下的法蘭力矩

47、法蘭厚度計(jì)算預(yù)緊狀態(tài) 操作狀態(tài) 預(yù)緊狀態(tài)下法蘭厚度 mm操作狀態(tài)下法蘭厚度 法蘭厚度取與之大者，且不小于球冠心封頭名義厚度的兩倍，則 圓整取=70mm 。（3） 浮頭法蘭及球冠形封頭厚度確定綜合上述兩種情況，根據(jù)GB151-1999 P80，規(guī)定：球冠形封頭，浮頭法蘭應(yīng)分別在管程壓力Pt作用下和殼程壓力Ps作用下進(jìn)行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計(jì)計(jì)算，取其大者為計(jì)算厚度，即球冠形封頭厚度 mm； 浮頭法蘭厚度 =70mm查JB/T4746-2002 ，附錄I，表1.1，P59得 DN500，總深度H65mm，內(nèi)表面積A=0.2033m2 ，容積V=0.0063 m3 ，封頭質(zhì)量M=16.1425kg 標(biāo)記：

48、 PSH 1000 JB/T4746-20022.4.3浮頭鉤圈的設(shè)計(jì)計(jì)算鉤圈分A、B兩種。本設(shè)計(jì)選擇B 型，鉤圈為兩個(gè)半圓環(huán)結(jié)構(gòu)。兩個(gè)半圓環(huán)合在一起，與浮頭法蘭用螺栓相聯(lián)接，夾持住浮動(dòng)管板。鉤圈的材質(zhì)一般與浮動(dòng)管板相同，選用鍛件16Mn。據(jù)GB151-1999 P83中B 型鉤圈的設(shè)計(jì)厚度計(jì)算式=36+16=52mm，其中為管板厚度。圖3.7 B型鉤圈與浮動(dòng)管板配合2.5 換熱管及管板的設(shè)計(jì) 查 GB151-1999 P62 表292.5.1、換熱管的設(shè)計(jì)1）選材 換熱管選用20鋼，25×2mm，為級(jí)管束 即采用普通級(jí)冷拔鋼管。查GB1511999，表33，得換熱管最小伸出長(zhǎng)度 =

49、2.5mm；最小坡口深度=2mm；查GB150-1998 P18 表4-3表3-4 鋼管許用應(yīng)力鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)壁厚mm常溫強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 MPaMPaMPa20GB8136 2390245130查GB150-1998 P180 表F5 20號(hào)鋼在100的彈性模量為 2）結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管子外徑 管子壁厚 管子根數(shù)n=164管長(zhǎng) 管心距查GB151-1999 P27-28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，而未能被換熱管支撐的面積 其中：沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)，查25換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè) 表1-2-25 =11換熱管中心距 查GB151-1999 P22 表12隔板槽兩側(cè)相鄰

50、管中心距 查GB151-1999 P22 管子金屬總截面積 換熱管的有效長(zhǎng)度 =3000-2×38-2×1.5=2921mm為管端伸出長(zhǎng)度，查GB151-1999 P69 表33 =1.5mm管子設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量管子設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力=130 MPa管子設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn) 查 GB150-1998 P177 表F2 =220MPa管子回轉(zhuǎn)半徑管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度 查GB151-1999 P59 圖32系數(shù)當(dāng)，則換熱管穩(wěn)定許用壓力換熱管穩(wěn)定性合格。2.5.2 換熱器管板設(shè)計(jì) 參考換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)P257管板是管殼式換熱器的一個(gè)重要元件，它除了與管子和殼體連接外，還是換熱器

51、中的一個(gè)主要受壓元件。它或者與筒體直接相焊（固定管板式換熱器），或者被夾持在兩法蘭之間，起著管、殼程之間隔板和固定管板換熱的雙重作用。對(duì)管板的設(shè)計(jì)，除了滿足強(qiáng)度要求外，同時(shí)應(yīng)合理的考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1） 管板結(jié)構(gòu)由于考慮到了裝拆、清洗要方便，查GB151-1999, ，管板與殼體、管箱的連接選用a型連接方式（可拆式管板夾持型），即管板通過(guò)墊片與殼程法蘭和管箱法蘭連接；其管板與殼體、管箱的連接具體下圖所示。圖3.8 管板與殼體、管箱的連接形式管板材料選用鍛件16Mn，采用整體鍛件形式的管板。查GB151-1999，附錄J,表J2, 得，換熱管單位長(zhǎng)度重量m=1.130kg，則總重量M=nLm=1.

52、133164kg=555.92 kg查GB151-1999，附錄J,表J1, 得一根換熱管管壁金屬的橫截面積查GB151-1999,表16, ,管孔直徑為25.25mm,允許偏差為；換熱管與管板采用先焊后脹的形式； 2）換熱器管板設(shè)計(jì)參數(shù)a 換熱器管板設(shè)計(jì)條件殼程設(shè)計(jì)壓力 =1.6MPa ; 管程設(shè)計(jì)壓力 =1.6 MPa管板設(shè)計(jì)溫度 100 ; 管程數(shù) 2殼程腐蝕裕量 =2mm ; 管程腐蝕裕量 =2mmb 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)管板強(qiáng)度削弱系數(shù)=0.4；管板鋼板削弱系數(shù) 一般可取值，取=0.4；殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)槽深=0mm；管板側(cè)隔板槽深=5mm；夾持管板的殼程法蘭和管箱法蘭采用JB/T4703-2002 法蘭M 500-1.6 即PN=1.6 DN500 長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭凹面密封；墊片選用纏繞墊片（帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)），按GB150-1998表9-1 壓緊面型式選用1a， 則 。c 各元件材料及其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管板材料在設(shè)計(jì)溫度（100）下許用應(yīng)力 =150MPa，管板材料的彈