U型管換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、摘要本文介紹了U型管換熱器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。U型管換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上，管子可以自由伸縮，無熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程采用雙管程，流程較長(zhǎng)，流速較高，傳熱性能較好，承壓能力強(qiáng)，管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。U型管式換熱器的主要結(jié)構(gòu)包括管箱、筒體、封頭、換熱管、接管、折流板、防沖板和導(dǎo)流筒、防短路結(jié)構(gòu)、支座及管殼程的其他附件等。本次設(shè)計(jì)為二類壓力容器，設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力都較高，因而設(shè)計(jì)要求高。換熱器采用雙管程，不銹鋼換熱管制造。設(shè)計(jì)中主要進(jìn)行了換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及零部件的選型和工藝設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：U型管換熱器，結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度，設(shè)計(jì)計(jì)算U

2、-TUBE HEAT EXCHANGER DESIGNABSTRACTThis paper introduces the U-tube heat exchanger design and calculation.U-tube heat exchanger has only one tube sheet, tubes are fixed at both ends of boards in the same tube, and tubes could telescopic freely,non-thermal stress, thermal performance and compensation

3、; use of double-tube process, the process is longer, higher speed, better heat transfer performance, pressure capacity, and control can be extracted from the shell with easy maintenance and cleaning, and simple structure cost less. The main structure of U-tube heat exchanger, includes Equipment cont

4、rol, shell, head, exchanger tubes, nozzles, baffled, impingement baffle, guide shell, anti-short-circuit structure, support andother shell-tube accessories.This time I designed a second category pressure vessel, which has high design temperature and high design pressure. Thus the design demands are

5、strict. It has dual heat exchanger tube, stainless steel heat exchanger manufacturers.I mainly carried out the design of heat exchanger structural design, strength of design and parts selection and process design.KEYWOEDS: U-tube heat exchanger, frame, intensity, design and calculation目錄摘要.1緒論6第一部分、

6、換熱器簡(jiǎn)介及選擇71、換熱器簡(jiǎn)介72、換熱器材料選擇82.1 選材原則83、換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8第二部分、設(shè)計(jì)說明書91、傳熱工藝計(jì)算91. 原始數(shù)據(jù)92. 定性溫度及物性參數(shù)93. 傳熱量與冷水流量104. 有效平均溫差105. 管程換熱系數(shù)計(jì)算116. 殼程換熱系數(shù)計(jì)算1213141410. 殼程壓降計(jì)算152、強(qiáng)度計(jì)算162.1換熱管材料、規(guī)格的選擇及功能的確定162.2 管子的排列方式172.3 確定殼體直徑172.4 筒體壁厚確定172.5 液壓試驗(yàn)182.6 殼程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算192.7 管程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算202.8 法蘭的選擇212.9 管板的設(shè)計(jì)222.10 管

7、箱短節(jié)壁厚的確定24252.12 折流板的選擇25262.14 接管及開孔補(bǔ)強(qiáng)272.15 分程隔板厚度選取2929第三部分、換熱器的制造、檢驗(yàn)、安裝與維修331、換熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收33333.1.2 換熱管34343.1.4 折流板、支持板343.1.5 管束的組裝34353.1.7 壓力試驗(yàn)352、換熱器的安裝與維護(hù)353535結(jié)束語36參考文獻(xiàn)37緒論能源是當(dāng)前人類面臨的重要問題之一，能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國的重要課題，而換熱器是能源利用過程中必不可少的設(shè)備，幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用，化工、冶金、動(dòng)力、交通、航空與航天等部門應(yīng)用尤為廣泛。近幾年由于新技術(shù)發(fā)展和新能源開發(fā)利用，各

8、種類型的換熱器越來越受到工業(yè)界的重視，而換熱器又是節(jié)能措施中較為關(guān)鍵的設(shè)備，因此，無論是從工業(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。近年來隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，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砹孙@著的經(jīng)濟(jì)效益。換熱器分類方式多樣,按照其工作原理可分為:直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器和間壁式換熱器三大類,間壁式換熱器又可分為列管式和板殼式換熱器兩類,其中列管式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性,在長(zhǎng)期的操作過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),其設(shè)計(jì)資料比較齊全, 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不

9、斷涌現(xiàn)。近年來盡管列管式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn),但由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用材料廣等優(yōu)點(diǎn),列管式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器,尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。列管式換熱器適用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等行業(yè)的液和液,汽和汽,汽和液的對(duì)流傳熱,蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等換熱冷凝流程。列管式換熱器是由一個(gè)圓筒形殼體及其內(nèi)部的管束組成。管子兩端固定在管板上，并將殼程和管程的流體分開。殼體內(nèi)設(shè)有折流板，以引導(dǎo)流體的流動(dòng)并支承管子。用拉桿和定距管將折流板與管子組裝在一起。列管式換熱器共有三種結(jié)構(gòu)型式:固定管板式、浮頭式和U

10、形管式。固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)低，每根換熱管可以單獨(dú)清洗和更換，在結(jié)構(gòu)尺寸相同的條件下，與浮頭式和U形管式換熱器相比，換熱面積最大。固定管板式換熱器的殼程清洗困難，適應(yīng)熱膨脹能力差，決定了固定管板式換熱器適用于換熱介質(zhì)清潔，殼程壓力不高，換熱介質(zhì)溫差不大的場(chǎng)合。浮頭式換熱器由于管束的熱膨脹不受殼體的約束，而且可拆卸抽出管束，檢修更換換熱管、清理管束和殼程污垢方便，因此，浮頭式換熱器應(yīng)用最廣泛，在油田儲(chǔ)運(yùn)集輸系統(tǒng)中，60%70%的換熱器為浮頭式換熱器。 形管式換熱器是管殼式換熱器的一種,它由管板、殼體、管束等零部件組成。在同樣直徑情況下,形管換熱器的換熱面積最大；它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

11、單、緊湊、密封性能高, 檢修、清洗方便、在高溫、高壓下金屬耗量最小、造價(jià)最低;形管換熱器只有一塊管板,熱補(bǔ)償性能好、承壓能力較強(qiáng),適用于高溫、高壓工況下操作。第一部分、換熱器簡(jiǎn)介及選擇1、換熱器簡(jiǎn)介在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡(jiǎn)稱換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度高，放熱；另一種流體溫度低，吸熱。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會(huì)有兩種以上流體參加換熱的換熱器，但其基本原理與前一致?；?、石油、動(dòng)力、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，能源消耗量不斷增加，能源緊張已成為一個(gè)世界性問題。為緩和能源緊張的

12、狀況，世界各國競(jìng)相采取節(jié)能措施，大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中一個(gè)重要課題。換熱器在節(jié)能技術(shù)改造中具有很重要的作用，表現(xiàn)在兩方面：一是在生產(chǎn)工藝流程中使用著大量的換熱器，提高這些換熱器效率，顯然可以減少能源的消耗；另一方面，用換熱器來回收工業(yè)余熱，可以顯著地提高設(shè)備的熱效率。本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是U型管換熱器，屬管殼式（列管式）換熱器，其設(shè)計(jì)分析包括熱力設(shè)計(jì)、流動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)。其中以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為重要,U型管式換熱器只有一個(gè)管板，管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。對(duì)于列管式換熱器，一般要根

13、據(jù)換熱流體的腐蝕性及其它特性來選擇結(jié)構(gòu)與材料，根據(jù)材料的加工性能，流體的壓力和溫度。換熱器管程與殼程的溫度差，換熱器的熱負(fù)荷，檢修清洗的要求等因素決定采用哪一類的列管式換熱器。由于我們水平和能力有限，設(shè)計(jì)時(shí)間倉促，存在不妥之處在所難免，懇請(qǐng)老師給予批評(píng)指正。2、換熱器材料選擇在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)換熱器各種零部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度、流體的腐蝕性能以及對(duì)材料的制造工藝性能等的要求來選取。當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來考慮，是比較容易達(dá)到的，但對(duì)于材料的耐腐蝕性能，有時(shí)往往成為一個(gè)復(fù)雜的問題。如在這方面考慮

14、不周，選材不妥，不僅會(huì)影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。2.1 選材原則換熱器用鋼的標(biāo)準(zhǔn)、冶煉方法、熱處理狀態(tài)、許用應(yīng)力、無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)項(xiàng)目均按GB150-1998第四章及其附錄A的規(guī)定。pa， 管程0.4MPa），設(shè)計(jì)溫度（殼程50，管程170），主要受壓元件材料選擇16MnR,20（鍛）。3、換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須考慮許多因素，如材料、壓力、溫度、比溫差、結(jié)垢情況、流體的性質(zhì)以及檢修與清理等等來選擇一些適合的結(jié)構(gòu)型式。對(duì)同一種型式的換熱器，由于各種條件不同，往往采用的結(jié)構(gòu)亦不相同。在工程設(shè)計(jì)中

15、，除盡量選用定型系列產(chǎn)品外，也常按其特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足工藝上的需要。U形管式換熱器僅有一塊管板，且無浮頭，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)比其它換熱器便宜，管束可以從殼體內(nèi)抽出，管外便于清洗，但管內(nèi)清洗困難，所以管內(nèi)介質(zhì)必須清潔及不易結(jié)垢的物料。U形管的彎管部分曲率不通，管子長(zhǎng)度不一。管子因滲漏而堵死后，將造成傳熱面積的損失。U型管式換熱器，使用在壓力較高的情況下，在彎管段的壁厚要加厚，以彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄。殼程內(nèi)可按工藝要求裝置折流板、縱向隔板等，折流板由拉桿固定，以提高換熱設(shè)備的傳熱效果。縱向隔板是一矩形平板，安裝在平行于傳熱管方向（縱向隔板按工藝要求決定）以增加殼側(cè)介質(zhì)流速。第二部分、設(shè)計(jì)說

16、明書1、傳熱工藝計(jì)算1. 原始數(shù)據(jù)殼程機(jī)油進(jìn)口溫度=180殼程機(jī)油的出口溫度=80殼程工作壓力=1.9Mpa（表壓）殼程機(jī)油的流量G1=150t/h管程冷水的進(jìn)口溫度=20ºC管程冷水的出口溫度=70ºC管程的工作壓力=2.0 MPa2. 定性溫度及物性參數(shù)管程冷水定性溫度(20+80)/2=45管程冷水密度查物性表得=9 Kg/管程冷水比熱查物性表得=KJ/Kg ºC管程冷水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得=w/m管程冷水黏度=10¯Pas管程冷水普朗特?cái)?shù)查物性表得Pr2=殼程機(jī)油定性溫度殼程機(jī)油密度查物性表得=Kg/殼程冷水比熱查物性表得=殼程機(jī)油導(dǎo)熱系數(shù)查物性表

17、得=w/m殼程機(jī)油黏度=pas 殼程機(jī)油的普朗特?cái)?shù)查物性表Pr1=3. 傳熱量與冷水流量取定換熱效率為8則設(shè)計(jì)傳熱量:150000 (180-80)81000/36009240583.3（W）則加熱水流量：4. 有效平均溫差逆流平均溫差參數(shù)p：參數(shù)R：換熱器按單殼程兩管程設(shè)計(jì)則查書圖 2-6 a得：溫差校正系數(shù)：7有效平均溫差：5. 管程換熱系數(shù)計(jì)算參考表27初選傳熱系數(shù)：則初選傳熱面積為：圓整為325m2選用不銹鋼的無縫鋼管作換熱管。則管子外徑d0=0.025m 管子內(nèi)徑di=0.02m 管子長(zhǎng)度=5m則所需換熱管根數(shù)：可取換熱管根數(shù)為根則管程流通面積為:管程流速為：管程雷諾數(shù)為:管程傳熱系

18、數(shù)為：結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)：查GB151-1999知管間距按?。汗荛g距為：s=0.032m 分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距管束中心排管數(shù)為:取32根則殼體內(nèi)徑為：故內(nèi)徑Di=m則長(zhǎng)徑比為:合理。選擇單弓形折流板。則弓形折流板的弓高為：折流板間距為:折流板數(shù)量為：6. 殼程換熱系數(shù)計(jì)算殼程流通面積為：殼程流速為：殼程質(zhì)量流速為：殼程當(dāng)量直徑為：殼程雷諾數(shù)為：切去弓形面積所占比例按:查圖438b 得為，殼程換熱因子查圖212得管外壁溫度假定值為：壁溫下水的黏度為：黏度修正系數(shù)：殼程傳熱系數(shù)：查GB151-1999第138頁可知：管程水側(cè)污垢熱阻為：殼程污垢熱阻為:528管壁熱阻r忽略,則總傳熱系數(shù)為：則傳熱

19、系數(shù)比為：所以假設(shè)合理。管外壁熱流密度計(jì)算為：外壁溫度為：誤差校核：所以誤差不大，合適。管內(nèi)壁溫度:壁溫下水的黏度為：黏度修正系數(shù)：查得管程摩擦系數(shù)為：管程數(shù)2管內(nèi)沿程壓降為：回彎壓降為：取進(jìn)出口處質(zhì)量流速為：G是質(zhì)量流量，di是進(jìn)出口接管內(nèi)徑注意：此時(shí)流體密度為工作壓力、工作溫度下的密度進(jìn)出口管處壓降為：管程污垢校正系數(shù)為：則管程壓降為：管程允許壓降即管程壓降符合要求。10. 殼程壓降計(jì)算殼程當(dāng)量直徑：de雷諾數(shù)Re1=16656查得殼程摩擦系數(shù)：（圖3-2）管束壓降：取進(jìn)出口質(zhì)量流速：進(jìn)出口壓降：取導(dǎo)流板阻力系數(shù)：導(dǎo)流板壓降：殼程結(jié)垢修正系數(shù)：殼程壓降：殼程允許壓降：符合要求。2、強(qiáng)度計(jì)算

20、2.1換熱管材料、規(guī)格的選擇及功能的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管外徑d0mmGB151-1999252管長(zhǎng)Lmm同上50003傳熱面積管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)3254換熱管根數(shù)個(gè)8285拉桿個(gè)GB151-1999表43、4466材料GB150-1999鋼制壓力容器選20鋼2.2 管子的排列方式序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值正三角形排列GB151-19992換熱管中心距SmmGB151-1999323隔板槽兩側(cè)相鄰管最小中心距mmGB151-1999442.3 確定殼體直徑序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管中心距SmmGB151-1999表12322換熱管

21、根數(shù)根8283分程隔板厚度mmGB151-1999144管束中心排管數(shù)根325筒體直徑mm10926實(shí)取筒體直徑mm12002.4 筒體壁厚確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2材料GB150-199916MnR3材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11704焊接接頭系數(shù)5殼程設(shè)計(jì)壓力MPa6筒體計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mm+129實(shí)取名義厚度mmGB151-19991210負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm1013設(shè)計(jì)厚度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力MPa12114校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作壓力MPa2.5 液壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目

22、符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1試驗(yàn)壓力MPa2圓筒薄膜應(yīng)力MPa3常溫下材料強(qiáng)度指標(biāo)MPa3454校核MPa合格2.6 殼程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa2工作壓力PMPa給定3材料GB150-199916MnR4材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11705焊接接頭系數(shù)6封頭計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mm+129實(shí)取名義厚度mmGB151-19991210負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm1013設(shè)計(jì)溫度下封頭的計(jì)算應(yīng)力MPa12114校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大允許工作壓力MPa16公稱直徑mm筒體公

23、稱直徑120017曲面高度mmJB/T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-95402.7 管程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa2工作壓力PMPa給定3材料GB150-199916MnR4材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11705焊接接頭系數(shù)6封頭計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mm+129實(shí)取名義厚度mmGB151-19991210負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm1013設(shè)計(jì)溫度下封頭的計(jì)算應(yīng)力MPa12714校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大允許工作壓力MPa16公稱直徑mm筒體公稱直徑1200

24、17曲面高度mmJB/T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-95402.8 法蘭的選擇2.8.1 設(shè)備法蘭的選擇按其條件DN=1200mm 設(shè)計(jì)溫度170 設(shè)計(jì)壓力2.1MPa 由壓力容器法蘭長(zhǎng)徑對(duì)焊法蘭表1，選擇長(zhǎng)徑對(duì)焊法蘭，連接面形式為突面，相關(guān)參數(shù)如下：?jiǎn)挝唬╩m）DD1D3D4HhRd螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量1395134012781275842232185481530M2748由JB/T4704-2000選擇非金屬軟墊片，其相應(yīng)尺寸如下：墊片外直徑D=1277; 墊片內(nèi)直徑 d=1227; 墊片厚度。2.8.2 接管法蘭的選擇（1）接管a 、b的公稱直徑相同設(shè)為，設(shè)進(jìn)口流速

25、為3m/s,則取，公稱壓力2.5MPa 由選擇帶徑對(duì)焊法蘭，法蘭相關(guān)參數(shù)如下：DNA1DKLnThCNSH1RH150159300250268M242819012875（2）接管c 、d的公稱直徑相同設(shè)為，設(shè)進(jìn)口流速為2.5m/s,則取，公稱壓力2.5MPa 由選擇帶徑對(duì)焊法蘭，法蘭相關(guān)參數(shù)如下：DNA1DKLnThCNSH1RH2002193603102612M2430244168802.9 管板的設(shè)計(jì)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1未被換熱管支撐面積166792官板布管區(qū)面積7509363管板布管區(qū)當(dāng)量直徑mm9784布管區(qū)當(dāng)量直徑與直徑之比5半徑Rmm6墊片基本密封寬度mm7墊片

26、接觸寬度NmmJB/T4704-2000 圖1258墊片有效密封寬度bmm9墊片接觸外徑DmmJB/T4700-4707-2000127710墊片壓緊力作用中心圓直徑mm11系數(shù)GB151-1999管殼式換熱器12管板削弱系數(shù)GB151-1999管殼式換熱器13管板材料GB150-1999鋼制壓力容器16MnR14設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力MPaGB150-1999鋼制壓力容器表4-113815殼程設(shè)計(jì)壓力PSMPa已知16管程設(shè)計(jì)壓力PtMPa已知17管板設(shè)計(jì)壓力PdMPa18管板厚度mm19殼程腐蝕裕量mm220管程腐蝕裕量mm221實(shí)取名義厚度mmGB151-1999管殼式換熱器108

27、22換熱管軸向應(yīng)力MPa1.2.3.23換熱管最大軸向應(yīng)力MPa已知24單根換熱管金屬的橫截面積a25換熱管與管板焊腳高度lmmGB151-1999管殼式換熱器626換熱管與管板連接的拉脫力qMPa27許用拉脫力qMPa28校核合格2.10 管箱短節(jié)壁厚的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2材料GB150-199916MnR3材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11704焊接接頭系數(shù)5管程設(shè)計(jì)壓力MPa6管箱筒體計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mm+129實(shí)取名義厚度mmGB151-19991210負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm1013

28、設(shè)計(jì)厚度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力MPa12714校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作壓力MPa序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1拉桿直徑mmGB151-1999表43162拉桿數(shù)量n根GB151-1999表4463定距管規(guī)格GB151-19994拉桿在管板端螺紋長(zhǎng)度mmGB151-1999表45205拉桿在折流板端螺紋長(zhǎng)度mmGB151-1999表45606拉桿上的倒角高度bmmGB151-1999表4522.12 折流板的選擇根據(jù)GB151-1999圖37選擇單弓形水平放置的折流板。的圓筒內(nèi)徑，取h=259mm。由GB151-1999表42知，換熱管為25×2.5鋼管時(shí)，換

29、熱管的最大無支撐跨距為L(zhǎng)=1850mm，且折流板最小間距一般不小于內(nèi)徑的五分之一且不小于5mm，有傳熱計(jì)算得到B=400mm。2.12.4 折流板厚度由GB151-1999表34知，DN=1200,L=300取折流板最小厚度.2.12.5 折流板直徑由GB151-1999表41查得折流板名義外直徑為DN=1194mm,管孔直徑為1. 由GB151-1999查得防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離應(yīng)不小于接管外徑的四分之一，取70mm。2. 防沖板的直徑或邊長(zhǎng)應(yīng)大于接管外徑50mm,取為280mm.3. 防沖板的最小厚度取材料為不銹鋼，,實(shí)取具體尺寸見零件圖所示2.14 接管及開孔補(bǔ)強(qiáng) 由GB150-1

30、998表8-1知當(dāng)滿足下列所有條件是不另行補(bǔ)強(qiáng)1. 設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa;2. 兩相鄰開孔中心距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；3. 接管公稱直徑小于或等于89mm;4. 接管最小壁厚滿足表8-1要求2.14.1 管箱接管開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 由于接管150mm的公稱直徑大于89mm,所以要補(bǔ)強(qiáng)，但由于設(shè)計(jì)的筒體或封頭厚度遠(yuǎn)大于理論厚度，所以要進(jìn)行計(jì)算看是否需要補(bǔ)強(qiáng)1. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍a) 有效寬度B=300b) 有效高度：外側(cè)高度h1c) 有效高度；內(nèi)側(cè)高度h2=02. 補(bǔ)強(qiáng)面積有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積按GB150-1998（8-10）計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)面積mm2殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多

31、余面積接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積焊縫金屬表面積 而最小補(bǔ)強(qiáng)面積 開孔需另加補(bǔ)強(qiáng)。其另加補(bǔ)強(qiáng)面積A4按下式計(jì)算可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，根據(jù)DN=150,參考補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736表1選用補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D0=300 mm 內(nèi)徑Di=d0+3mm 選用C形坡口。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： 為制造方便去 2.14.2 殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 由于接管2000mm的公稱直徑大于89mm,所以要補(bǔ)強(qiáng)，但由于設(shè)計(jì)的筒體或封頭厚度遠(yuǎn)大于理論厚度，所以要進(jìn)行計(jì)算看是否需要補(bǔ)強(qiáng)3. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍d) 有效寬度B=400e) 有效高度：外側(cè)高度h1f) 有效高度；內(nèi)側(cè)高度h2=04. 補(bǔ)強(qiáng)面積有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面

32、積按GB150-1998（8-10）計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)面積mm2殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積焊縫金屬表面積 而最小補(bǔ)強(qiáng)面積 開孔需另加補(bǔ)強(qiáng)。其另加補(bǔ)強(qiáng)面積A4按下式計(jì)算可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，根據(jù)DN=150,參考補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736表1選用補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D0=400 mm 內(nèi)徑Di=d0+3mm 選用C形坡口。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： 為制造方便去 分程隔板厚度選取根據(jù)GB151-1999，分程隔板厚度選為14mm。根據(jù)鋼制管法蘭 墊片 緊固件 JB/T4712-92鞍式支座的選擇重型BI型焊制鞍式支座（表7） 當(dāng)DN=1200mm取鞍式支座的相關(guān)尺寸如下：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)

33、單位數(shù)值1公稱直徑DNmm12002允許載荷QKN5623鞍座高度hmm2004底板mm880mm170mm125腹板mm106筋板mm200mm140mm180mm107墊板弧長(zhǎng)mm1410mm270mm8emm408螺栓間距mm7209帶墊板鞍座質(zhì)量MKg8010包角12011型號(hào)BI重型F,S各一2.16.2、鞍座的應(yīng)力校核（1） 原始數(shù)據(jù)表序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa2設(shè)計(jì)溫度tºC1803物料密度4筒體內(nèi)徑mm12005筒體長(zhǎng)度Lm65306公稱厚度mm127厚度附加量Cmm28鞍座型號(hào)BI9鞍座中心線離封頭切線的距離Hmm30010鞍座腹寬Bmm17011腹板厚度

34、mm1012鞍座包角12013容器與封頭的材料16MnR14容器與封頭的許用應(yīng)力MPa17015鞍座材料16MnR16鞍座材料許用應(yīng)力MPa17017容器自重mkg1152618物料重量Kg736819總重量Mkg18894（2） 校核計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1支座反力FN2系數(shù)C13系數(shù)C24系數(shù)C35筒體在支座跨中截面處的彎矩M1Nmm6筒的支座截面的彎矩M2Nmm7跨中截面處的軸向應(yīng)力（最高點(diǎn)）MPa8跨中截面處的軸向應(yīng)力（最低點(diǎn)）MPa9系數(shù)A10系數(shù)BMPaGB150-1998圖6-314811軸向許用壓縮應(yīng)力MPB=148 MP14812比較 =128 MP驗(yàn)算合

35、格筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力13系數(shù)過程裝備設(shè)計(jì)表5-214切向剪應(yīng)力=15橢圓形封頭的形狀系數(shù)K標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭16封頭內(nèi)壓引起應(yīng)力12617比較 ,驗(yàn)算合格筒體的周向應(yīng)力18鞍座截面筒體最低處的周向應(yīng)力19系數(shù)K過程裝備設(shè)計(jì)表5-320筒體有效寬度mm21鞍座邊角處筒體的周向應(yīng)力MP22系數(shù)K過程裝備設(shè)計(jì)表5-323比較 < ,驗(yàn)算合格鞍座腹板應(yīng)力24系數(shù)K過程裝備設(shè)計(jì)表5-525鞍座承受水平分力FsN= KF26鞍座計(jì)算高度mm取實(shí)際高度20027取和中較小者為即=10028鞍座有效斷面平均應(yīng)力MPa29比較驗(yàn)算合格第三部分、換熱器的制造、檢驗(yàn)、安裝與維修1、換熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收換

36、熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收，應(yīng)遵守GB151-1999和GB150-1998的有關(guān)規(guī)定。3.1.1筒體a 圓筒內(nèi)直徑允許偏差：用板材卷制時(shí)，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長(zhǎng)加以控制，其外圓周長(zhǎng)允許上偏差為10mm，下偏差為0。b 圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為e0.5%DN，DN=0.5%×c 圓筒直線度偏差為L(zhǎng)/1000，且當(dāng)L6000mm時(shí)，其值不大于4.5mm。L=6000mm 所以直線度允許偏差4.5mm。進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)通過中心線和垂直面即沿圓周0°、90°、180°、270°四個(gè)部位測(cè)量。d 殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均

37、應(yīng)磨至與母材表面齊平。e 插入式接管不應(yīng)伸出管箱、殼體和頭蓋的內(nèi)表面。3.1.2 換熱管a 換熱管管端外表面應(yīng)除銹，用于焊接時(shí)，管端清理長(zhǎng)度應(yīng)不小于管外徑，且不小于25mm。b 管端坡口應(yīng)采用機(jī)械方法加工，焊前應(yīng)清洗干凈。.3管板a 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(jìn)行校平，然后進(jìn)行加工。b 拼接管板的對(duì)接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)，按JB4730-94進(jìn)行表面檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果不低于級(jí)，或超聲檢測(cè)中的級(jí)為合格。c 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

38、于換熱器內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。 d 管板與換熱管焊接時(shí)，管孔表面粗糙度Ra值25µm。3.1.4 折流板、支持板，但允許超差0.1mm的管孔數(shù)不得超過4%。b 折流板、支持板外圓表面粗糙度Ra值不得大于25µm，外圓面兩側(cè)的尖角應(yīng)倒鈍。還應(yīng)取出折流板、支持板上的任何毛刺。3.1.5 管束的組裝a 拉桿上的螺母應(yīng)擰緊，以免在裝入或抽出管束時(shí)，因折流板竄動(dòng)而損傷換熱管。b 穿管時(shí)不應(yīng)強(qiáng)行敲打，換熱管表面不應(yīng)出現(xiàn)凹癟或劃傷。 c 除換熱管與管板間以焊接連接外，其他任何零件均不準(zhǔn)與換熱管相焊。d 管箱應(yīng)在補(bǔ)焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭應(yīng)在熱處理后加工。e 換熱器的密封面應(yīng)予以保護(hù)，不得因磕碰劃傷、電弧損傷、焊瘤、飛濺等二損壞密封面。3.1.6換熱器的組裝a 換熱器零、部件在組裝前應(yīng)認(rèn)真檢查和清掃，不應(yīng)留有焊疤、焊接飛濺物、浮銹及其他雜物等。b 吊裝管束時(shí)，應(yīng)防止管束變形和損傷換熱管。c 螺栓的緊固至少應(yīng)分三遍進(jìn)行，每遍的起點(diǎn)應(yīng)相互錯(cuò)開120°角。3.1.7 壓力試驗(yàn)壓力試驗(yàn)的方法及要求應(yīng)