脫水塔釜液冷卻器(完整版)實(shí)用資料

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脫水塔釜液冷卻器（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文脫水塔釜液冷卻器設(shè)計(jì)學(xué)生:曾德豪學(xué)號(hào):05011010226專業(yè):過程裝備與控制工程班級(jí):2005級(jí)2班指導(dǎo)教師:石艷四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二OO九年六月四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文任務(wù)書設(shè)計(jì)(論文題目:脫水塔釜液冷卻器設(shè)計(jì)系:機(jī)電工程系專業(yè):過控班級(jí):2學(xué)號(hào):05011010226學(xué)生:曾德豪指導(dǎo)教師:石艷專業(yè)負(fù)責(zé)人:曾濤接受任務(wù)時(shí)間2021年03月03日1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文的主要內(nèi)容及基本要求①設(shè)計(jì)(論文的原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范管程殼程設(shè)計(jì)溫度℃160/9533/80設(shè)計(jì)壓力MPa(G0.30.7流量㎏/h560000操作介質(zhì)95%醋酸+水循環(huán)冷卻水1、了解換熱氣體的物理化學(xué)性質(zhì)和腐蝕能力2、進(jìn)行熱平衡計(jì)算及轉(zhuǎn)熱量大小的決定,流體進(jìn)入的空間,確定流體的物性數(shù)據(jù),計(jì)算有效平均溫差,換熱面積等工藝計(jì)算3、完成所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、完成裝配圖和零件圖。2.指定查閱的主要參考文獻(xiàn)[1]夏清,陳常貴主編.化工原理,上冊(cè)[M].天津:天津大學(xué)出版社,2005.1[2]黃振仁,魏新利主編.過程裝備成套技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.10[3]刁玉瑋,王立業(yè)編著.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2004[4]鄭津洋,董其伍,桑芝富主編.過程設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版,2005.53.進(jìn)度安排設(shè)計(jì)(論文各階段名稱起止日期摘要脫水塔反應(yīng)后的醋酸和水溶劑需用循環(huán)冷卻水將其冷卻,其中脫水塔釜液冷卻器是用來(lái)完成脫水塔釜液的換熱設(shè)備,此處采用U型管換熱器,因管子的兩端固定在同一塊管板上,管束可以自由伸縮,不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力適用于高溫和高壓場(chǎng)合,管外易清洗。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括U型管換熱器的工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算及換熱器的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收、安裝、試車和維護(hù)等。關(guān)鍵詞:冷卻器;工藝計(jì)算;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);強(qiáng)度計(jì)算IABSTRACTFromthereactiontowerandaceticacidsolventneedwatercirculatingcoolingwatercoolingoff,itisusedforliquidwatertowerkettlecooleroffinishedoffwatertowerkettleheatexchangeequipment.Hereusesu-tubeheatexchanger,beacauseoneofkettleliquiddehydrationtowercoolersareusedtoachievedehydrationtowerkettleliquidheattransferequipment,U-tubefixedatbothendsofatubewithonthesametubeplate,thebundletubescanbefreelyscalable,doesnotproducethermalstressappliedtohightemperatureandhighpressureoccasions,andeasytocleantube.Thedesignofthemaincontents,includingU-tubeheatexchangertechnologyprocess,thestrengthcalculation,thestructureofheatexchangerdesignandmanufacture,testingandacceptance,installation,commissioningandmaintenance.Keywords:condenser,processcalculation,structuraldesign,strengthcalculation目錄摘要(ⅠABSTRACT(Ⅱ第一章緒論(11.1換熱器在工業(yè)中的應(yīng)用(11.2換熱器研究及發(fā)展方向(41.3本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容(5第二章冷卻器工藝計(jì)算(62.1設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件(62.2確定設(shè)計(jì)方案(62.2.1選擇換熱器得類型(62.2.2流動(dòng)順序及流速的確定(62.3確定物性數(shù)據(jù)(62.4計(jì)算總傳熱系數(shù)(72.4.1熱流量(72.4.2平均傳熱溫差(72.4.3冷卻水用量(72.4.4計(jì)算傳熱面積(72.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸(82.5.1管徑和管內(nèi)流速(82.5.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)(82.5.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)(82.5.4傳熱管排列和分程方法(82.5.5殼程內(nèi)徑(92.5.6折流板(92.6換熱器核算(92.6.1熱流量核算(92.6.2換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力(122.7鈦管詳述(14第三章冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(153.1殼體、管箱殼體和封頭(153.2接管(163.3折流板(203.4防沖板(253.5拉桿(263.6設(shè)備法蘭(303.7管板(373.8墊片(343.9管箱(373.10支座(403.11吊耳(42第四章冷卻器強(qiáng)度計(jì)算(404.1筒體壁厚計(jì)算及管箱、管箱封頭壁厚計(jì)算(444.2筒體開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核(454.3管箱開孔補(bǔ)強(qiáng)校核(464.4管板計(jì)算(474.4.1管板設(shè)計(jì)計(jì)算(474.4.2換熱管校核(484.5鞍座校核(494.6筒體校核(504.6.1圓筒上的軸向應(yīng)力(514.6.2支座截面處圓筒和封頭上的切向應(yīng)力和封頭的附加拉伸應(yīng)力(524.6.3支座截面處的圓筒周向彎曲應(yīng)力(524.6.4支座截面處圓筒的周向壓縮應(yīng)力(524.6.5周向彎曲應(yīng)力和周向壓縮應(yīng)力的強(qiáng)度校核(524.6.6鞍座強(qiáng)度校核(53第五章?lián)Q熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收(545.1換熱器的制造(545.1.1筒體(545.1.2封頭和管箱(555.1.3管子(565.1.4管板(575.1.5折流板(585.1.6管束的組裝(595.1.7管板與管子的連接(605.1.8焊后熱處理及組裝(545.2檢驗(yàn)與驗(yàn)收(615.2.1無(wú)損探傷(615.2.2液壓試驗(yàn)(61第六章安裝、試車和維護(hù)(636.1安裝(636.1.1安裝位置(636.1.2基礎(chǔ)(636.1.3地腳螺栓(636.1.4基礎(chǔ)質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收(636.1.5基礎(chǔ)表面上鏟麻面和放墊片(646.2試車(646.3維護(hù)(646.3.1檢查方法(656.3.2修理(656.3.3清洗(66總結(jié)(67參考文獻(xiàn)(68致謝(70第一章緒論1.1換熱器在工業(yè)中的應(yīng)用換熱器在工、農(nóng)業(yè)的各領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛,在日常生活中傳熱設(shè)備也隨處可見,是不可缺少的工藝設(shè)備之一。日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等,都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門。它的主要功能是保證工藝過程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度,同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視,在世界第一次能源危機(jī)爆發(fā)以來(lái),各國(guó)都在下人力量尋找新的能源及在節(jié)約能源上研究新途徑。換熱器既可是一種單獨(dú)的設(shè)備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等;也可是某一工藝設(shè)備的組成部分,如氨合成塔內(nèi)的熱交換器。換熱器在化工生產(chǎn)中占有重要的地位,通常在化工廠的建設(shè)中換熱器投資比例為11%,在煉油廠中高達(dá)40%,隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展及能源價(jià)格的提高,換熱器的投資比例將進(jìn)一步加大,因此,對(duì)換熱器的研究倍受重視,從換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)到傳熱機(jī)理的研究一直十分活躍一些新型高效的換熱器相繼問世。由于制造工藝和科學(xué)水平的限制,早期的換熱器只能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),而且傳熱面積小、體積大和笨重,如蛇管式換熱器等。隨著制造工藝的發(fā)展,逐步形成一種管殼式換熱器,它不僅單位體積具有較大的傳熱面積,而且傳熱效果也較好,長(zhǎng)期以來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器,并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器,結(jié)構(gòu)緊湊,傳熱效果好,因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初,瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器,用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。30年代末,瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器,用于紙漿工廠。在此期間,為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問題,人們對(duì)新型材料制成的換熱器開始注意。60年代左右,由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展,迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器,再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展,換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善,從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外,自60年代開始,為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要,典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期,為了強(qiáng)化傳熱,在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。而在國(guó)內(nèi),各研究機(jī)構(gòu)、高等院校對(duì)傳熱理論及高效換熱器的研究一直非常重視,走過了從引進(jìn)、消化、吸收、發(fā)展到自主開發(fā)的歷程。從20世紀(jì)50~60年代的照搬發(fā)展到70年代消化和吸收,進(jìn)人80年代以來(lái)國(guó)內(nèi)又出現(xiàn)了自主開發(fā)傳熱技術(shù)的新趨勢(shì)。大量的強(qiáng)化傳熱元件被推向市場(chǎng)形成第一次傳熱開發(fā)浪潮,到90年代中期,大量的強(qiáng)化傳熱技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)裝置中,帶來(lái)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。近幾年國(guó)內(nèi)應(yīng)用的強(qiáng)化傳熱技術(shù)基本上是80年代中期開發(fā)的。由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較大,使用者多不了解,認(rèn)為很多技術(shù)都是新開發(fā)的。在90年代大量應(yīng)用的基礎(chǔ)上,積累了很多經(jīng)驗(yàn),在2005年以后將會(huì)再掀起一次傳熱技術(shù)開發(fā)的新高潮。國(guó)內(nèi)80年代傳熱技術(shù)高潮時(shí)期的代表杰作有折流桿換熱器、新結(jié)構(gòu)高效換熱器、高效重沸器、高效冷凝器、雙殼程換熱器、板殼式換熱器、表面蒸發(fā)式空冷器等一批優(yōu)良的高效換熱器。目前,在換熱設(shè)備中,使用量最大的是管殼式換熱器。管殼式換熱器按用途分為無(wú)相變傳熱的換熱器和有相變傳熱的冷凝器和重沸器。同時(shí),計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及大大提高了工作效率,工藝設(shè)計(jì)技術(shù)水平隨之提高,HTFS、HTRI軟件技術(shù)的引進(jìn),縮短了國(guó)際間傳熱技術(shù)水平的差距。換熱流程優(yōu)化軟件和物性模擬軟件的引進(jìn)使得裝置的熱強(qiáng)度有了飛躍性的提高,已從單套裝置的熱強(qiáng)度500kcal/m2·h提高到6000kcal/m2·h以上,個(gè)別已達(dá)到7000kcal/m2·h以上。國(guó)內(nèi)像SW6,Lansys強(qiáng)度軟件及新的強(qiáng)化傳熱技術(shù)軟件包的開發(fā)為上述提供廠可靠的保證,目前國(guó)內(nèi)已基本形成自己獨(dú)特的傳熱技術(shù)軟件包并具有開發(fā)能力,這些將在未來(lái)的十年內(nèi)使中國(guó)步入HTFS,HTRI等具有國(guó)際公認(rèn)水平的技術(shù)領(lǐng)域。換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式(混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器,又稱接觸式換熱器、蓄熱式(蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體(填料表面,從而進(jìn)行熱量交換的換熱器和間壁式(隨間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開,并通過間壁進(jìn)行熱量交換的換熱器,因此又稱表面式換熱器,這類換熱器應(yīng)用最廣三類。一般換熱器都用金屬材料制成,其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器;不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外,奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料;銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器;鎳合金則用于高溫條件下;非金屬材料除制作墊片零件外,有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器,如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。目前我國(guó)油田多進(jìn)入后期開采,原油中鹽、硫含量升高常減壓裝置常壓塔頂及減壓塔頂?shù)母g越來(lái)越嚴(yán)重。在這些場(chǎng)合,碳鋼換熱器的壽命僅為4~18個(gè)月左右,防腐已從單純的涂層發(fā)展到采用鈦材料的防腐,使鐵換熱器已從原來(lái)化工裝胃的應(yīng)用發(fā)展到煉油裝置。國(guó)內(nèi)早期用于煉油常壓塔頂?shù)氖驱R魯石化公司煉油廠,目前國(guó)內(nèi)多數(shù)煉廠已在此場(chǎng)合應(yīng)用鈦換熱器來(lái)提高換熱器的壽命,一般壽命可達(dá)5~10年左右,對(duì)長(zhǎng)周期運(yùn)行起到了重大作用。鉭和鋯換熱器近年來(lái)發(fā)展也較為迅速,在化工工業(yè)中得到應(yīng)用。雖然這些稀有金屬價(jià)格昂貴,但由于具有特殊的優(yōu)良性能如耐溫、耐蝕等而應(yīng)用較廣,現(xiàn)已開始制定鉭和鋯壓力容器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在化工深加上裝置中將得到進(jìn)一步的應(yīng)用。U形管換熱器的優(yōu)點(diǎn)有:①殼體和管子分開,管束可以自由伸縮,不會(huì)因管壁與殼壁之間的溫度差而產(chǎn)生熱應(yīng)力,熱補(bǔ)償性能好;②管程為雙程,流程較長(zhǎng),流速較高,管側(cè)傳熱性能好,承壓能力強(qiáng);③只有一塊管板,且無(wú)浮頭,所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在直徑相同的情況下?lián)Q熱面積最大,在高壓工況下金屬耗量比其他換熱器小,造價(jià)比其他換熱器低等。U形管換熱器的缺點(diǎn)有:①U形管束與換熱管垂直方向的中心部位存在較大空隙,易結(jié)垢,流體易走短路,使傳熱效率降低;②管板上排列的換熱管較少,管板直徑及厚度均較大,管子與管板間的殘余焊接應(yīng)力大;③換熱管的彎管段無(wú)支承件,管束易振動(dòng),易在此處形成殼程流體流動(dòng)死區(qū),易結(jié)垢,影響傳熱效果,清洗時(shí)需將管束從殼體內(nèi)抽出才能清洗管間污垢等。由于工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,也產(chǎn)生了新型U形管換熱器,其結(jié)構(gòu)如圖所示,主要由管箱、管板、清洗接口、換熱管、筒體、管間支承件、支座等組成。在流體流量較大、所需換熱面積較大的情況下,換熱器可由圖所示換熱器串聯(lián)或并聯(lián)組成,或串、并聯(lián)混合聯(lián)接組成。該種換熱器的主要特點(diǎn)是:將換熱器的筒體和換熱管均設(shè)計(jì)制造成U型,換熱管的兩端分別固定在兩塊管板上;在U形換熱管的彎管段設(shè)置折流桿或彈簧等管間支承件;在簡(jiǎn)體上設(shè)置供殼程清洗、排污用的接口。與普通U形管換熱器相比,新型U形管換熱器具有下列優(yōu)點(diǎn):換熱器的簡(jiǎn)體與換熱管均為U形,與換熱管垂直方向的管束中心處無(wú)較大空隙,殼程流體不易走短路或形成流體流動(dòng)死區(qū),管間不易結(jié)垢;在U形換熱管的彎曲段設(shè)置了折流桿或彈簧、波網(wǎng)、圖1新型U形管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-管箱;2-管板;3-清洗接口;4-換熱管;5-筒體;6-管間支承件;7-支座空心環(huán)等管間支承件,可降低管束振動(dòng),強(qiáng)化換熱管彎曲段的傳熱;在筒體上設(shè)置了供殼程清洗用的清洗接口,方便殼程清洗;U形換熱管兩端分別固定在兩塊管板上,減小了管板直徑和厚度,降低了管板與換熱管焊接時(shí)的拘束應(yīng)力及管子與管板間的焊接殘余應(yīng)力,提高了換熱器的安全可靠性。1.2換熱器研究及發(fā)展動(dòng)向1.2.1物性模擬研究換熱器傳熱與流體流動(dòng)計(jì)算的準(zhǔn)確性,取決于物性模擬的準(zhǔn)確性。因此,物性模擬一直為傳熱界重點(diǎn)研究課題之一,特別是兩相流物性的模擬。兩相流的物性基礎(chǔ)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室實(shí)際工況的模擬,這恰恰是與實(shí)際工況差別的體現(xiàn),實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際工況很復(fù)雜,準(zhǔn)確性主要體現(xiàn)與實(shí)際工況的籌別。純組分介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)基本上準(zhǔn)確,但油氣組成物的數(shù)據(jù)就與實(shí)際工況相差較大,特別是帶有固體顆粒的流體模擬更復(fù)雜。因此,要求物性模擬在實(shí)驗(yàn)工段上更加先進(jìn),測(cè)試的準(zhǔn)確率更高從而使換熱器計(jì)算更精確、材料更節(jié)省物性模擬將代表?yè)Q熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。1.2.2分析設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)是近代發(fā)展的一門新興學(xué)科,計(jì)算機(jī)軟件(CAD、Pro/E、UG、ANSYS等的加入使換熱器的分析設(shè)計(jì)更趨合理,當(dāng)中美國(guó)ANSYS軟件技術(shù)一直處于國(guó)際領(lǐng)先,通過分析設(shè)計(jì)可以得到流體的流動(dòng)分布場(chǎng),也可以將溫度場(chǎng)模擬出來(lái)。這無(wú)疑給流路分析法技術(shù)帶來(lái)發(fā)展。同時(shí)也給常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算帶來(lái)更準(zhǔn)確、更便捷的手段。在超常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算中,可模擬出應(yīng)力的分布圖,使常規(guī)方法無(wú)法得到的計(jì)算結(jié)果能方便、快捷、準(zhǔn)確地得到,使換熱器更加安全可靠、這一技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展,還將帶來(lái)技術(shù)水平的飛躍,將會(huì)逐步取代強(qiáng)度試驗(yàn),擺脫實(shí)驗(yàn)室繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度。1.2.3強(qiáng)化技術(shù)研究各種新型、高效換熱據(jù)將逐步取代現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品。電場(chǎng)動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)化傳熱技術(shù),添加物強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)、通入惰性氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)、滴狀冷凝技術(shù)、微生物傳熱技術(shù)、磁場(chǎng)動(dòng)力傳熱技術(shù)將會(huì)在新的世紀(jì)得到研究和發(fā)展。同心管換熱器、高溫噴流式換熱器、印刷線路板換熱器、穿孔板換熱器、微尺度換熱器、微通道換熱器、流化床換熱器、新能源換熱器將在工業(yè)領(lǐng)域及其它領(lǐng)域得到研究和應(yīng)用。1.2.4提高使用壓力和使用溫度換熱器在乳品、肉類、果汁生產(chǎn)中應(yīng)用,其使用壓力及溫度都不高,但在石油化工等工業(yè)部門中應(yīng)用,需要承受更高的工作壓力和工作溫度。設(shè)計(jì)、研究、制造工作者對(duì)此進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作,并取得了顯著的效果。同時(shí)隨著新技術(shù)的發(fā)展,換熱器在承壓、耐高溫能力上都將大大的提高。1.2.5大型化及能耗研究換熱器將隨裝置的大型化而大型化,直徑將超過5m。傳熱面積將達(dá)到單位10000m2,緊湊型換熱器將越來(lái)越受歡迎。板殼式換熱器、折流桿換熱器、板翅式換熱器、板式空冷器將得到發(fā)展,振動(dòng)損失將逐漸克服。高溫、高壓、安全、可靠的換熱器結(jié)構(gòu)將朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、重量輕發(fā)展。隨著全球水資源的緊張,循環(huán)水將被新的冷卻介質(zhì)取代,循環(huán)將被新型、高效的空冷器所取代。保溫絕熱技術(shù)的發(fā)展,熱量損失將減少到目前的50%以下。1.2.6新材料研究隨著冶煉技術(shù)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的材料都將朝著強(qiáng)度高、制造工藝簡(jiǎn)單、防腐效果好、重量輕的方向發(fā)展,隨著稀有金屬價(jià)格的下降,鈦、鉭、鋯等稀有金屬使用量將擴(kuò)大,CrMo鋼材料將實(shí)現(xiàn)不預(yù)熱和后熱的方向發(fā)展。1.2.7控制結(jié)垢及防腐蝕的研究?jī)?nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是20世紀(jì)60~70年代從國(guó)外照搬而來(lái)。四十年來(lái),污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。隨著節(jié)能、增效要求的提高,污垢研究將會(huì)受到國(guó)家的重視和投人。通過對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究,預(yù)測(cè)污垢曲線,從而控制結(jié)垢,這對(duì)傳熱效率的提高將帶來(lái)重大的突破、保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期的運(yùn)行,超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。腐蝕技術(shù)的研究將會(huì)有所突破,低成本的防腐涂層特別是金屬防腐鍍層技術(shù)將得到發(fā)展,電化學(xué)防腐技術(shù)將成為主導(dǎo)。1.3本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1、根據(jù)所給生產(chǎn)任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計(jì)方案;2、查找、搜集相關(guān)資料進(jìn)行換熱器的工藝計(jì)算;3、確定換熱器的結(jié)構(gòu);4、進(jìn)行裝配圖及零件圖的繪制。第二章冷卻器工藝計(jì)算第二章冷卻器工藝計(jì)算2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件精對(duì)苯二甲酸(PTA生產(chǎn)過程中,需用循環(huán)冷卻水將脫水塔中反應(yīng)后的95%醋酸+水的溶劑從160℃冷卻至95℃,壓力為0.3MPa,冷卻介質(zhì)采用循環(huán)冷卻水,循環(huán)冷卻水的入口溫度為33℃,出口溫度為80℃,壓力為0.7MPa,95%醋酸+水的流量為560000kg/h。試設(shè)計(jì)一臺(tái)換熱器,完成該生產(chǎn)任務(wù)。相關(guān)數(shù)據(jù)如下:℃1601=T;℃952=T;MPaP3.01=;℃331=t;℃882=t;MPaP7.02=;hkgmi/560000=;2.2確定設(shè)計(jì)方案2.2.1選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況:熱流體進(jìn)口溫度160℃,出口溫度95℃;冷流體進(jìn)口溫度33℃,出口溫度80℃,該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻,冬季操作時(shí),其進(jìn)口溫度會(huì)降低,考慮到這一因素,估計(jì)該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大,因此初步確定選用U型管式換熱器。2.2.1流動(dòng)空間及流速的確定根據(jù)介質(zhì)特性并考慮生產(chǎn)安全性,因循環(huán)冷卻水:無(wú)毒、無(wú)腐蝕,而95%醋酸+水:可燃、有毒、有腐蝕,所以使95%醋酸+水走管程,循環(huán)冷卻水走殼程。選用φ19×2的鈦管,管內(nèi)流速取=iu5m/s。(使用鈦管詳述見2.72.3確定物性數(shù)據(jù)定性溫度:可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。冷流體:殼程循環(huán)冷卻水的定性溫度為:℃5.5628033221=+=+=ttt(2–1熱流體:管程95%醋酸+水的定性溫度為:℃5.127295160221=+=+=TTT(2–2四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文根據(jù)定性溫度,分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。循環(huán)冷卻水在56.5℃下的相關(guān)物性數(shù)據(jù)[1]:密度3/06.985mkgo=ρ定壓比熱容℃(·/179.4kgkJCpo=導(dǎo)熱系數(shù)·/648.00℃(mW=λ粘度sPa·0004985.00=μ95%醋酸+水在127.5℃下的相關(guān)物性數(shù)據(jù)[1]:密度3/8.920mkgi=ρ定壓比熱容℃(·/207.2kgkJCpi=導(dǎo)熱系數(shù)·/1398.0℃(mWi=λ粘度sPai·0003108.0=μ2.4計(jì)算總傳熱系數(shù)2.4.1熱流量(在設(shè)計(jì)壓強(qiáng)及溫度下,熱流體無(wú)相變[2]kwhkJtCmQipiii22315/8033480095160(207.2560000==-??=?=(2–32.4.2平均傳熱溫差℃618.70339580160ln3395(80160(ln2121'=-----=???-?=?tttttm(2–42.4.3冷卻水用量hkgtCQmopoio/6.4090093380(179.480334800=-?=?=(2–52.4.4計(jì)算傳熱面積取總傳熱系數(shù)℃(·/8902mWK=,則估算的傳熱面積為23'04.355618.708901022315'mtKQSmi=??=?=(2–6考慮15%的面積裕度23.40804.35515.1mS=?=(2–7第二章冷卻器工藝計(jì)算2.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸2.5.1管徑和管內(nèi)流速選用φ19×2傳熱管(鈦管,取管內(nèi)流速smui/5=。2.5.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管管數(shù)8.9203600/(560000422≈=???==iisudVNπ(2–8按單程管計(jì)算,所需的傳熱管長(zhǎng)度為mNdSLso64.35192.408=??==π(2–9按單程管設(shè)計(jì),傳熱管過長(zhǎng),宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情,現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=9m,則該換熱器的管程數(shù)為(管程496.3964.35≈===lLNp(2–10由于采用U型管設(shè)計(jì),則傳熱管總根數(shù)(根192==sNN2.5.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)38.13380951601221=--=--=ttTTR(2–1137.03316033801112=--=--=tTttP(2–12按單殼程,四管程結(jié)構(gòu),溫差校正系數(shù)查圖,可得98.0=?tε平均傳熱溫差℃21.69618.7098.0'=?=?=??mtmttε(2–13由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8,同時(shí)殼程流體流量較大,故取單殼程合適。2.5.4傳熱管排列和分程方法采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距025.1dt=,則mmdto2575.231925.125.1≈=?==(2–14橫過管中心線的管數(shù)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文(根3148.3019241.141.1==??==Nnc(2–152.5.5殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu),殼體內(nèi)徑估算。取管板利用率η=0.7,則殼體內(nèi)徑為mmNtD48.8697.0/19242505.1/405.1=???==η(2–16圓整可取mmD900=。2.5.6折流板采用弓形折流板,去弓形之流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%,則切去的圓缺高度為mmH22590025.0=?=(2–17取折流板間距DB5.0=,則mmB4509005.0=?=,可取mmB500=。折流板數(shù)-=-=折流板間距傳熱管長(zhǎng)BN(塊(2–18折流板圓缺面水平裝配。2.6換熱器核算2.6.1熱流量核算殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)弓形折流板,可采用克恩公式14.03155.0(PrRe36.0woooeoodμμλα=(2–19當(dāng)量直徑,由正三角形排列得mddtdo3.140.0190.785-0.02523(4]423[42222=????=-=ππ(2–20殼程流通截面積2108.0025.0019.019.05.01mtdBDSoo=-??=-=(((2–21第二章冷卻器工藝計(jì)算殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為smSmuoooo/068.1108.006.9853600/6.4090093600/(=?=?=(ρ(2–2215.364890004985.006.985068.101729.0Re=??==oooeoudμρ(2–23普蘭特準(zhǔn)數(shù)215.3648.00004985.010179.410Pr33=??=??=opooCλμ(2–24粘度校正114.0≈(woμμ℃.0648.036.0(PrRe36.023155.014.03155.0mWdwoooeoo=????==μμλα(2–管程對(duì)流傳熱系數(shù)4.08.0PrRe023.0iiiiidλα=(2–26管程流體流通截面積2220678.0244mNdSii=???=?=π(2–27管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為smSmuiiii/492.20678.08.9203600/(5600003600/(=?=?=ρ(2–28四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文86.08.920492.2021.0Re=??==iiiiiudμρ(2–29普朗特準(zhǔn)數(shù)9065.41398.00003108.017.210Pr33=??=??=iipiiCλμ(2–30℃.01398.08.0mWdiiiii=???==λα(2–31由計(jì)算結(jié)果知,管程內(nèi)10000Re>i,Pr7.0<<,10=DL,流體在管內(nèi)呈紊流,紊流使流體間的對(duì)流傳熱系數(shù)加大,冷熱流體間的熱交換能力提高,換熱器的換熱能力大大增強(qiáng)。符合設(shè)計(jì)要求。污垢熱阻管外側(cè)污垢熱阻wkmRso/·00052.02=;管內(nèi)側(cè)污垢熱阻wkmRsi/·0001.02=;如圖1:圖1摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對(duì)粗糙度的關(guān)系第二章冷卻器工藝計(jì)算傳熱系數(shù)K112mWRdbdddRddKosomoiosiiio=++??+?+?=++++=αλα(2–3傳熱面積235.36321.695.8861022315mtKQSmi=??=?=(2–33換熱器的實(shí)際傳熱面積2lNdSop=????==π(2–34該換熱器的面積裕度為%4.135.3635.36337.412=-=-=SSSHp(2–35傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。2.6.2換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力管程流動(dòng)阻力(流體無(wú)相變pssiNNFPPP(21?+?=?5.1=sF,1=sN,4=pN221iiiiudlPρλ=?,222iiuPρξ=?由86.110744Re=i,傳熱管相對(duì)粗糙度0046.0,查莫狄圖得:℃(·/023.02mWi=λ,smui/492.2=,3/8.920mkgi=ρ,所以PaudlPiiii77.394552221=???==?ρλ(2–36四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文PauPii34.85772222=??==?ρξ(2–37PaNNFPPPpsti67.288198415.134.857777.39455((21=???+=?+?=?(2–38管程流動(dòng)阻力在允許范圍內(nèi)。殼程流動(dòng)阻力(埃索法stoNFPPP('2'1?+?=?15.1=tF,1=sN流體流經(jīng)管束的阻力21(2'1ooBcouNnFfPρ+=?5.0=F456.015.364895Re5228.0228.0=?==--oof24.15192(1.15.0=?=cn,15=BN,smuo/068.1=3/06.985mkgo=ρPauNnFfPooBco09.3123321(22'1=??+???=+=?ρ(2–39流體流過折流板缺口的阻力225.3(22ooBuDBNPρ-='?mB5.0=mD9.0=第二章冷卻器工藝計(jì)算PauDBNPooB86.202102068.106.9859.05.025.3(15225.3(222=???-?=-='?ρ(2–40總阻力PaNFPPPsto55.59068115.186.2021009.31233(('2'1=??+=?+?=?(2–41殼程流動(dòng)阻力比較適宜。2.7鈦管詳述鈦在較多的介質(zhì)中有很強(qiáng)的耐蝕性,尤其是在中性及氧化性介質(zhì)中的耐蝕性很強(qiáng),也可用于某些稀還原性酸中,如常溫直到沸點(diǎn)的各種濃度的硝酸中。對(duì)大多數(shù)堿溶液具良好耐蝕性鈦在大多數(shù)有機(jī)酸中也很耐蝕(除甲酸、醋酸、草酸。在石油工業(yè)在石油精煉過程中,石油產(chǎn)品中的硫化物、氯化物等對(duì)設(shè)備的腐蝕十分嚴(yán)重,尤其是石油精煉設(shè)備如初餾塔、常壓塔塔頂部及塔頂冷凝器,采用鈦材作為上述部位材料,取得了良好的效果,基本上解決了上述部位的腐蝕問題。國(guó)外煉油廠最早用鈦管作為冷卻器,鈦不僅應(yīng)用于海水腐蝕部位,而且對(duì)不用海水冷卻的工藝熱交換器也適用。鈦管用于原油蒸餾塔頂冷凝冷卻系統(tǒng),可防止氯化物和硫化物腐蝕。鈦管束與管板組合,不僅在美國(guó)而且在英國(guó)已使用多年,包括加熱原油的換熱器和利用污水冷卻的最終產(chǎn)品冷凝器,原先采用傳統(tǒng)的銅-鎳合金或蒙乃爾合金制造換熱器,但由于硫化等腐蝕,設(shè)備的使用壽命十分有限。使用鈦換熱器后,效果很好。本次設(shè)計(jì)的換熱器流量較大,屬大中型企業(yè)所用換熱器,采用鈦管作為傳熱管雖然價(jià)格相對(duì)昂貴,但是相對(duì)其他鋼材類材料其耐用時(shí)間較長(zhǎng),在換熱器的后期維護(hù)中可以大大的節(jié)約成本。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文第三章冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1殼體、管箱殼體和封頭3.1.1殼體、管箱殼體殼體、管箱殼體都采用鋼板材卷制成。其公稱直徑mmDN900=,則厚度mm10=δ。(19889019-GB表3-1碳鋼和低合金鋼的最小壁厚/mm公稱直徑400~700700~10001000~15001500~20002000~2600浮頭式、U形管式810121416固定式管板681012143.1.2封頭封頭采用冷沖壓工藝壓制而成。根據(jù)20024746JB/T-鋼制壓力容器用封頭設(shè)計(jì)。符號(hào)說(shuō)明A—封頭內(nèi)表面積,2mm;1C—鋼材厚度負(fù)偏差,按相應(yīng)鋼板標(biāo)準(zhǔn)選取,mm;DN—封頭公稱直徑,mm;iD—橢圓形、碟形和球冠形封頭內(nèi)直徑或折邊錐形封頭大端內(nèi)直徑,mm;isD—折邊錐形封頭小端內(nèi)直徑,mm;oD—橢圓形、碟形和球冠形封頭外直徑或折邊錐形封頭大端外直徑,mm;osD—折邊錐形封頭小端外直徑,mm;H—碟形、球冠形封頭及以內(nèi)徑為基準(zhǔn)橢圓形封頭總深度或折邊錐形封頭及以外徑為基準(zhǔn)橢圓形封頭總高度,mm;'H—折邊錐形封頭至錐頂總高度,mm;h—橢圓形、碟形及折邊錐形封頭直邊高度,mm;m—封頭質(zhì)量,kg;iR—碟形、球冠形封頭球面部分內(nèi)半徑,mm;r一碟形、折邊錐形封頭大端過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑,mm;sr一折邊錐形封頭小端過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑,mm;V一封頭容積,3m;α一折邊錐形封頭半頂角,(?;nδ一封頭名義厚度,mm;δδ一鋼材厚度,即鋼板質(zhì)量證明書中的規(guī)格厚度,mm。型式參數(shù)20024746JB/T-表3-2封頭的名稱、斷面形狀、類型代號(hào)及型式參數(shù)名稱橢圓型封頭以內(nèi)徑為基準(zhǔn)斷面型式類型代號(hào)EHA型式參數(shù)關(guān)系2(2=-hHDi;iDDN=表3-3EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DNmm總深度Hmm內(nèi)表面積Am2容積Vm39002500.94870.1113表3-4EHA橢圓封頭質(zhì)量/kg公稱直徑DNmm封頭名義厚度nδ,mm81090058.974.13.2接管3.2.1符號(hào)說(shuō)明b—管板厚度,mm;c—補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣(當(dāng)無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí),是指接管外壁至管板(或法蘭與殼體連接管焊縫之間的距離,mm;gd—接管公稱直徑,mm;Hd—接管外徑,mm;gD—公稱直徑,mm;HD—補(bǔ)強(qiáng)圈外徑,mm;h—接管法蘭厚度,mm;1h—接管法蘭的螺母厚度,mm;fh—管箱用對(duì)焊法蘭高度(當(dāng)法蘭時(shí)平焊法蘭時(shí),是指平焊法蘭的厚度,mm;l—接管伸出長(zhǎng)度,mm;1L—?dú)こ探庸芪恢米钚〕叽?mm;3L—管程接管位置最小尺寸,mm;gp—公稱壓力,kg/cm2;δ—保溫層厚度,mm。3.2.2接管伸出長(zhǎng)度接管伸出殼體(或管箱殼體外壁的長(zhǎng)度[2];mm1=+++=+++≥δ(3–1則接管伸出長(zhǎng)度取mml200=。3.2.3接管與殼體、管箱殼體的連接結(jié)構(gòu)形式接管與殼體、管箱殼體(包括封頭連接的結(jié)構(gòu)形式,采用插入式焊接結(jié)構(gòu)。接管不得凸出于殼體的內(nèi)表面,并在該部位打磨平滑,以免妨礙管束的拆裝。接管應(yīng)盡量沿徑向或軸向布置,以方便配管與檢修。接管法蘭的選擇殼程:(冷流體流體進(jìn)口接管,取接管內(nèi)液體流速為sm/81=μ,則接管內(nèi)徑為:mvD136.0814.306.9853600/(06.4090094411=???==πμ(3–2取:mmD1501=管程:(熱流體流體進(jìn)出口接管,取接管內(nèi)95%醋酸溶液的流速為sm/102=μ,則接管內(nèi)徑為:smv8.9203600/(5600004422=???==πμ(3–3取:mmD1252=根據(jù)接管尺寸選擇(9720593-HG板式平焊鋼制管法蘭表3-5板式平焊鋼制管法蘭公稱直徑管子直徑A1連接尺寸法蘭外徑螺紋孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋DN/mmA/mmB/mmD/mmK/mmL/mmN/個(gè)Th/mmPN1.0MPa(10bar1521.3189565144M122026.92510575144M122533.73211585144M123242.438140100184M164048.345150110184M165060.357165125184M166576.176185145184M168088.989200160188M16100114.3108220180188M16125139.7133250210188M16150168.3159285240228M20200219.1219340295228M202502732733953502212M20圖3-1板式平焊鋼制管法蘭續(xù)表法蘭厚度法蘭內(nèi)徑B1坡口寬度法蘭理論重量CABb/kg142219/0.681627.526/0.941634.533/1.121843.539/1.861849.546/2.212061.559/2.772077.578/3.312090.591/3.5922116110/4.5722141.5135/5.6524170.5161/7.6124221.5222/9.2426276.5276/.3排氣管為提高傳熱效率,排除工作中殘余氣體,在其殼程上設(shè)置排氣管。排氣管的端部必須與殼體內(nèi)壁齊平,其結(jié)構(gòu)尺寸如圖:殼程接管位置最小尺寸殼程接管位置最小尺寸無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈接管mmCbdLH13724442(21504(21=+-+=+-+≥(3–4圖3-2排氣管在上式中,為考慮焊縫影響,取C≥3倍殼體壁厚且不小于mm100~50。則取mmL2001=。管箱接管位置最小尺寸管箱接管位置最小尺寸無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈接管mmChdLfH1682469215022=++=++≥(3–5在上式中,為考慮焊縫影響,取C≥3倍殼體壁厚且不小于mm100~50。則取mmL2102=。3.3折流板3.3.1符號(hào)說(shuō)明b—管板厚度,mm;2B—防沖板長(zhǎng)度,mm;C—系數(shù);圖3-3殼程接管位置圖3-4管箱接管位置DN—?dú)んw公稱直徑,mm;D—?dú)んw內(nèi)徑,mm;iD—折流板外圓直徑,mmaD—無(wú)縫鋼管制殼體實(shí)測(cè)最小內(nèi)徑,mm;mind—管孔直徑,mm;1d—拉桿孔直徑,mm;2d—?dú)こ探庸軆?nèi)徑,mm;οf—折流板切去部分的弓形面積,mm;h—折流板缺邊的位置尺寸,mm;οh—折流板切去部分的弓形高度,mm;ah—折流板中心線至缺邊的距離,mm;bl—靠近管板的折流板與管板間的距離,mm;L—?dú)こ探庸艿奈恢贸叽?mm;1n—管孔數(shù)量;1n—拉桿孔數(shù)量;2δ—折流板厚度,mm;γ—折流板材料重度,-16310kg/mm?。3.3.2折流板的形式折流板有圓缺形(弓形、圓盤–圓環(huán)形式。圓缺形折流板分為上、下缺邊折流板,或單弓形、雙弓形、三弓形。對(duì)于臥式換熱器,上、下是指殼程物料進(jìn)口管折流板缺邊平行。臥式換熱器,由于殼程全是液相的清潔物料(循環(huán)冷卻水,宜用上、下缺邊折流板。應(yīng)在上缺邊折流板的下部最低處開小槽和在下缺邊的上部最高處開小槽,利于少量的氣或汽的排除。此次設(shè)計(jì)的換熱器采用弓形,單缺邊折流板。圖3-5折流板形式3.3.3折流板缺邊位置尺折流板缺邊位置尺寸,如圖。其切去部分的高度,一般為取iD~h45.025.0(0=;當(dāng)用于無(wú)相變的換熱器時(shí),取iDh25.00=;當(dāng)用于殼程沸騰的再沸器時(shí),取iDh45.00=;當(dāng)用于冷卻器時(shí),取iD~h45.025.0(0=。此外,換熱管排列盡量使折流板缺邊通過換熱管排或程間通道的中心線。由以上原則,則mmDhi22590025.025.00=?==(3–63.3.4折流板的布置折流板的布置,應(yīng)使靠近管板的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)口接管,其余按等距離布置,靠近管板的折流板與管板間的距離,如圖:圖3-6折流板缺邊位置尺寸圖3-7折流板與管板間距其尺寸可按下式計(jì)算:mmbBLl34780442(2190210(100~20(4(2(21=+--+=+--+=(3–7圓整取mml350=。折流板的間距取mml500'=。3.3.5折流板的尺寸折流板厚度折流板厚度與殼體直徑、換熱管無(wú)支承長(zhǎng)度有關(guān)。表3-6折流板厚度/mm殼體公稱直徑DN換熱管無(wú)支撐長(zhǎng)>600≤900>900≤1200>1200≤1500厚度800~90081012此處選取折流板的厚度為:10mm折流板的外圓直徑和公差折流板的外圓直徑和公差,影響到折流板與殼體內(nèi)壁間隙的大小,而間隙的大小影響換熱器的傳熱、阻力降和制造。表3-7折流板外圓直徑和公差/mm公稱直徑DN>500<900>900<1300折流板名義外直徑DN-4.5DN-6折流板外徑允許偏差-0.8則折流板的外圓直徑和公差為:08.0895-φ。管孔直徑和公差折流板上的管孔直徑和公差按GB151規(guī)定表3-8折流板管孔直徑及允許偏差/mm換熱管外徑d19管孔直徑19.6直徑允差偏差+0.40圖3-8管孔排列圖管孔中心距及允許偏差折流板上的管孔中心距(包括分程隔板處的管孔中心距及允許偏差:表3-9折流板管孔中心距和允差/mm換熱管外徑19管孔中心距25隔板處管孔中心距38允許偏差相鄰管孔±0.30允許4%相鄰管孔±0.50任意兩管孔±1.00管孔排列折流板上管孔排列,如圖:管孔加工折流板上管孔加工后兩端必須倒角??455.0。折流板尺寸表折流板的尺寸。如表:表3-10上、下缺邊折流板尺寸/mmDNDa管程數(shù)換熱管900895419.63841382253.4防沖板3.4.1符號(hào)說(shuō)明1B—防沖板寬度,mm;2B—防沖板長(zhǎng)度,mm;gd—接管公稱直徑,mm;id—接管內(nèi)徑,mm;gD—?dú)んw公稱直徑,mm;h—?dú)んw進(jìn)口接管內(nèi)徑與殼體內(nèi)徑相交的弓形高度,mm;H—防沖板在殼體內(nèi)的位置尺寸,mm;δ—防沖板厚度,mm;ρ—物料密度,mm;ν—物料線速度,mm。3.4.2防沖板的用途及其形式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,應(yīng)在殼程物料進(jìn)口處設(shè)置防沖板。防沖板應(yīng)焊在殼體上,用于mmDg900≤上、下缺邊折流板的冷卻器。3.4.3防沖板的位置和尺寸防沖板在殼體內(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)口圖3-9折流板尺寸接管截面積的1~1.25倍。為簡(jiǎn)化計(jì)算,防沖板在殼體內(nèi)的位置用H表示,如圖:其值為:mmdhHi435.42415021042≈=+=+=(3–8防沖板的寬度1B和長(zhǎng)度2B,一般取21BB=,且mmdBi200501=+≥。取mmB2001=。由于殼程進(jìn)口接管直徑mmDg300≤,對(duì)于鈦材冷卻器,則防沖板厚度mm6=δ。3.5拉桿3.5.1拉桿的結(jié)構(gòu)形式拉桿常用結(jié)構(gòu)有:拉桿定距管結(jié)構(gòu);拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。本冷卻器采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。3.5.2拉桿直徑和數(shù)量拉桿直徑和數(shù)量,如表3-11圖3-10防沖板結(jié)構(gòu)和尺寸表3-11拉桿直徑和數(shù)量/mm殼體公稱直徑900拉桿直徑12拉桿數(shù)量83.5.3拉桿尺寸和重量拉桿尺寸和重量,如表:表3-12拉桿尺寸和重量/mm公稱直徑DNdaLbLMeLdL重量kg900121560128600186.48200186.1注:表中dL為管板上拉桿螺孔深度。3.5.4定距管尺寸定距管的規(guī)格,一般與所在換熱器的換熱管規(guī)格相同,則定距管的尺寸0.219?φ。表3-13定距管尺寸/mm序號(hào)規(guī)格數(shù)量長(zhǎng)度10.219?φ19502555038420432390圖3-11拉桿尺寸圖3-12換熱管3.5.5換熱管尺寸表3-14換熱尺寸表/mm序號(hào)123456數(shù)量171613141212R*4061.783.3105.0126.6148.3單件質(zhì)量(kg2.542.562.592.612.632.65總質(zhì)量(kg43.24133.736.531.631.83.5.6換熱管尺寸公差表3-15換熱管尺寸公差/mm規(guī)格材料外徑公差壁厚公差上偏差下偏差0.219?φTA2±0.13+10%-10%3.5.7換熱管排列形式換熱管排列形式采用三角形排列。如圖3-13圖3-13換熱管排列形式表3-16換熱管中心距/mm換熱管外徑19換熱管中心距25分程隔板處換熱管中心距383.5.8換熱管排管圖換熱管排管原則:1.管束最外層換熱管外表面與殼體內(nèi)表面間的距離,最小為換熱管外徑的1/4;2.換熱管外表面與鄰近防沖板表面之間的距離,最小為6mm;3.換熱管中心線與防沖板板厚中心線或上表面之間的距離,最大為換熱管中心距的2/3;4.換熱管的排列應(yīng)使整個(gè)管束完全對(duì)稱;5.拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。在靠近折流板缺邊位置處應(yīng)布置拉桿,其間距小于或等于700mm。拉桿中心至折流板缺邊的距離應(yīng)盡量控制在換熱器中心距的35.0(∽范圍內(nèi)。5.16.各個(gè)管程管數(shù)應(yīng)盡量相等,其相對(duì)誤差控制在10%以內(nèi),最大不得超過20%。換熱管排管圖。如圖:圖3-14換熱管排管圖3.6設(shè)備法蘭3.6.1設(shè)備法蘭法蘭結(jié)構(gòu)形式:平焊法蘭和對(duì)焊法蘭。密封面形式:平面、凹凸面和榫槽面。根據(jù)使用介質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、公稱直徑等因素來(lái)確定,同時(shí)參照2000-4703JB/T長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭,選用對(duì)焊法蘭結(jié)構(gòu)形式,密封面采用凹面。表3-17管箱設(shè)備法蘭尺寸公稱直徑DNmm法蘭mm螺柱DD1D2D3D4D5D6δδ1δ2hRd規(guī)格數(shù)量90010401000965955912916944541222251223M2020表3-18殼體設(shè)備法蘭公稱直徑DNmm法蘭mm螺柱最小厚度δ0mmDD1D2D3δHhδ1δ2Rd規(guī)格數(shù)量圖3-15管箱設(shè)備法蘭圖3-16殼體設(shè)備法蘭90010401000965955541102512221223M2036103.6.2帶肩雙頭螺柱帶肩雙頭螺柱的形式與尺寸,如圖3-17表3-19帶肩雙頭螺柱尺寸dL0CCd0L1L2L3L質(zhì)量mmkg20702.540951526公稱尺寸極限偏差0.6220±1.53.7管板3.7.1符號(hào)說(shuō)明b—管板厚度,mm;fb—管板法蘭厚度,mm;d—換熱管外徑,mm;1d—管孔直徑,mm;2d—法蘭螺栓孔直徑,mm;K—管孔開槽深度,mm;1L—脹接長(zhǎng)度;2L,3L,4L—換熱管伸出管板長(zhǎng)度,mm;1n—管孔數(shù)量;2n—螺栓孔數(shù)量;sP—?dú)こ淘O(shè)計(jì)壓力,3/cmkgf;tp—管程設(shè)計(jì)壓力,3/cmkgf;[q]—許用拉脫力,3/cmkgf;S—?dú)んw厚度,mm;圖3-17帶肩雙頭螺柱r—管板材料重度,16310/-?cmkgf。3.7.2管板結(jié)構(gòu)管板結(jié)構(gòu),管板與法蘭連接的密封面為凸面。管板采用10mm的TA1和50mm的16MnⅢ兩種材料,管板基層采用16MnⅢ鍛件。整個(gè)管板為爆炸法生產(chǎn)的鈦—鋼復(fù)合板,復(fù)層厚度不得低于10mm,滿足2006-8547GB/T鈦剛復(fù)合板的相關(guān)規(guī)定,等級(jí)為B0級(jí)。隔板槽寬度為8mm;深度為6mm;表3-20管板尺寸/mmDD1bb1Ckh952900706061083.7.3管板與換熱管和殼體的連接管板與換熱管的連接形式分為焊接和脹接兩類。無(wú)論何種,都必須保證連接處能夠滿足設(shè)計(jì)所需的密封性和具有足夠的抗拉脫強(qiáng)度。本冷卻器采用強(qiáng)度焊加貼脹方式。強(qiáng)度焊加貼脹是指管板與換熱管連接處的密封性和抗拉脫強(qiáng)度均由焊接縫或脹接來(lái)保證,而用貼脹來(lái)消除換熱管與管板孔間的間隙的連圖3-18管板結(jié)構(gòu)圖3-19管板與換熱管的連接圖3-20管板開孔圖接,并消除或降低殼程產(chǎn)生間隙腐蝕和減弱振動(dòng)對(duì)管板與換熱管連接處的損害。管板與換熱管連接的許用拉脫力[q],如表3-21表3-21許用拉脫力[q]3/cmkgf連接形式脹接焊接[q]400.5[σ]注:[q]為換熱管在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力,3/cmkgf。管板與殼體的連接采用墊片密封,螺栓法蘭連接。3.7.4管板的管孔管孔直徑和公差,如表:表3-22管板的管孔中心距和孔橋?qū)挾?mmD19管孔中心距25管孔最大直徑19.3名義孔橋?qū)挾?.7管板厚度70允許≥95%孔橋?qū)挾取?.8允許≤4%的孔橋的最小孔橋?qū)挾?.983.7.5管板厚度管板最小有效厚度管板的有效厚度是指管板的實(shí)際厚度減去殼程和管程的腐蝕1-墊片本體2-鈦環(huán)3-TA14-柔性石墨圖3-21墊片結(jié)構(gòu)形式裕度(多管程的管程腐蝕裕度應(yīng)改為隔板槽深度后的數(shù)值。管板與換熱管的連接是脹接,管板最小有效厚度(但包括腐蝕裕度在內(nèi)的管板厚度不得小于20mm,如表:表3-23脹接管板最小有效厚度/mmd19管板有效厚度3/4d3.8墊片3.8.1管箱墊片符號(hào)說(shuō)明D—墊片外徑,mm;d—墊片內(nèi)徑,mm;1d—內(nèi)定位加強(qiáng)環(huán)內(nèi)徑,mm。墊片結(jié)構(gòu)型式及尺寸按照92-4719JB/T管殼式換熱器用纏繞墊片設(shè)計(jì)。表3-24墊片尺寸/mm墊片名稱管箱墊片PNMPa1.0尺寸Ddd1DN9009529279233.8.2殼體墊片規(guī)格按照2000JB/T纏繞墊片設(shè)計(jì)。4705-表3-25金屬帶的材料和代號(hào)金屬帶材料代號(hào)0Cr19Ni91表3-26填充帶材料和代號(hào)填充帶材料代號(hào)柔性石墨3表3-27墊片的結(jié)構(gòu)型式和代號(hào)墊片型式代號(hào)帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)B注:內(nèi)加強(qiáng)環(huán)材料同金屬帶材料。本冷卻器選用墊片B22—450—1.02000JB/T。-470結(jié)構(gòu)型式及尺寸按照2000JB/T纏繞墊片設(shè)計(jì)。-4705圖3-22墊片結(jié)構(gòu)型式表3-28墊片尺寸/mm墊片名稱管箱墊片PNaMP1.0尺寸DNDdd19009529279073.8.3帶肩雙頭螺柱墊片按照1985-97.1GB/T平墊圈-A級(jí)設(shè)計(jì)。帶肩雙頭螺柱平墊圈結(jié)構(gòu)及尺寸,如圖3-23。表3-29帶肩雙頭螺柱平墊圈尺寸/mm公稱尺寸d1d2dh數(shù)量個(gè)重量kg公稱直徑內(nèi)徑外徑厚度202137360接地柱墊片按照2002-97.2GB/T平墊圈倒角型A級(jí)設(shè)計(jì)。接地柱平墊圈結(jié)構(gòu)及尺寸,如圖3-24圖3-23帶肩雙頭螺柱平墊圈結(jié)構(gòu)圖3-24接地柱平墊圈結(jié)構(gòu)表3-30接地柱平墊圈尺寸/mm公稱規(guī)格(螺紋大徑d內(nèi)徑d1外徑d2厚度h公稱(minmax公稱(maxmin公稱maxmin1010.510.772019.4822.21.83.9管箱3.9.1符號(hào)說(shuō)明C—接管補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣(當(dāng)無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí),是指接管外壁至設(shè)備法蘭與管箱殼體連接焊縫間的距離,mm;1d—接管外徑,mm;2d—接管內(nèi)徑,mm;d—換熱管外徑,mm;id—換熱管內(nèi)徑,mm;D—接管補(bǔ)強(qiáng)圈外徑,mm;gD—公稱直徑,mm;E—各相鄰管程間分程處,物料流通的最小寬度,mm;1h—封頭內(nèi)曲面高度,mm;2h—封頭直邊高度,mm;fh—法蘭厚度(對(duì)焊法蘭是指法蘭的總高,mm;2L—接管位置尺寸,mm;3L—接管至殼體與封頭連接焊縫間距離,mm;4L—封頭高度,mm;gL—管箱長(zhǎng)度,mm;mingL—管箱最小長(zhǎng)度,mm;'mingL—按流通面積計(jì)算所需的管箱最小長(zhǎng)度,mm;''mingL—按各相鄰焊縫間距離計(jì)算所需的管箱最小長(zhǎng)度,mm;maxgL—管箱最大長(zhǎng)度,mm;cpN—各管程平均管數(shù);S—管箱殼體厚度,mm;pS—封頭厚度。3.9.2管箱結(jié)構(gòu)及尺寸管箱結(jié)構(gòu)形式本冷卻器選用B型管箱。B型主要用于單程和多程管箱,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于制造;缺點(diǎn)是檢修和清洗換熱器的管程時(shí),需將管箱上的接管法蘭和設(shè)備法蘭都拆開,并取下整個(gè)管箱。國(guó)內(nèi)目前采用最多的一種。分程隔板圖3-25管箱結(jié)構(gòu)形式分程隔板結(jié)構(gòu)及尺寸,如圖3-26圖3-26分程隔板的布置圖3-27分程隔板結(jié)構(gòu)mmCdL99242150222=+=+≥管箱長(zhǎng)度管箱最小長(zhǎng)度的確定原則:多程管箱,流經(jīng)相鄰兩管程之間的最小流通面積應(yīng)大于或等于其中一程的管內(nèi)流通面積(為了計(jì)算方便,按各程的平均管數(shù)計(jì)算。管箱上相鄰焊縫間之距離,必須大于或等于4S,且應(yīng)大于或等于30mm。管箱最小長(zhǎng)度計(jì)算B型管箱:按流通面積計(jì)算:(3–9式中,E值按照E值表查取的。(此處計(jì)算只考慮管箱的直段部分,封頭曲面部分,因其隨分程情況而變化,僅作為管箱長(zhǎng)度的富裕量。按各相鄰焊縫間的距離計(jì)算:(3–10式中:mmShhL2651022530124=++=++=其中mmSC20,4≥≥且根據(jù)管箱最小長(zhǎng)度mingL,取'mingL和''mingL中之較大值。則mmLg549min=。管箱最大長(zhǎng)度mmLg1000max=。管箱長(zhǎng)度,一般應(yīng)滿足下列關(guān)系:對(duì)于B型管箱:maxmingggLLL≤≤mmShENdLpcpig27410231900212'min=++??=++≥πmmLLLLgm54926518599432''=++=++≥圖3-28管箱最大長(zhǎng)度maxgL圖3-29臥式支座位置尺寸mmLg895=管箱的加工要求管箱分程隔板與管箱組焊完畢后,同時(shí)對(duì)分程隔板密封面和管箱法蘭密封面進(jìn)行精加工。3.10支座3.10.1符號(hào)說(shuō)明ab—鞍座墊板邊緣至地腳螺栓孔中心的距離,mm;C—鞍座墊板邊緣至接管補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣(無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí),是指接管外徑間的距離,mm;gD—公稱直徑,mm;D—補(bǔ)強(qiáng)圈外徑,mm;aH—鞍座高度(包括墊板厚度,mm;L—換熱器的管束長(zhǎng)度,mm;1L—?dú)こ探庸芪恢贸叽?mm;AL—兩鞍座間的距離,mm;BL,'BL—鞍座至管束端部的距離,mm;S—?dú)んw厚度,mm。3.10.2支座位置尺寸臥式支座,采用固定型和滑動(dòng)型鞍式支座各一個(gè)。臥式支座在換熱器上的位置尺寸,如圖:位置尺寸按下列原則來(lái)確定:1.兩支座應(yīng)設(shè)置在換熱器管束長(zhǎng)度范圍內(nèi)的適當(dāng)位置,一般為:當(dāng)3000mmL≤時(shí),取0.6L~(0.4LA=;當(dāng)L>3000mm時(shí),取0.7L~(0.5LA=;并且'BBLL≈。i囊攀囊譬ApplicationGuides蝕裁~般豢凡耪甚至+幾秘億學(xué)暇料按一定的醞比組成,它們之聞具有良好的化學(xué)平衡性,以保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的全部金屬部件。防凍液在汽車嗣涵液電占有較大比重,其用量?jī)H次于率用潤(rùn)滑油。按全國(guó)汽車假有量6.0X107輛計(jì)算,防凍液酶霉囂求差約梵6.0X{04t。出于防凍液生產(chǎn)工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單,生產(chǎn)準(zhǔn)入門檻低,目前全國(guó)有2000多家工廠生產(chǎn)防凍滾。大多數(shù)生產(chǎn)廠魏模小,為小型作坊式生產(chǎn),原材料沒有標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)配方不闡定,造成產(chǎn)品震量差另l鎂大。近A笨來(lái),國(guó)家矮鹼總局和地方質(zhì)監(jiān)局多次繾織防凍液產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)衡抽查,產(chǎn)晶合格率多數(shù)迭不到50%。大部分不會(huì)格產(chǎn)品的臌量問題主耍表現(xiàn)在泳煮較高、沸點(diǎn)較低及金屬腐蝕嚴(yán)重。本文擬對(duì)防凍液組分對(duì)使用性能的影響避行分析,供產(chǎn)鑫磷餐及使霜時(shí)參考。防凍液的主要傳熱介質(zhì)——水防凍渡是發(fā)動(dòng)槐冷幫系統(tǒng)審的傳熱介質(zhì)。因此要求具有較高的傳熱性能,即具有高的比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)。比熱察是單崔質(zhì)爨的某靜物艨溫度升高1℃時(shí)吸收的熱量。物質(zhì)的比熱容越高,溫度升高時(shí)吸收的熱邈越多,對(duì)傳遞熱量越有剎。一些物鹱的比熱容覓表’。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液(簡(jiǎn)稱防凍f丙二醇。添加劑主要由緩蝕劑、抗泡在所有液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)中,水的液是汽車水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中|劑、染料、防垢賽4、殺菌劑等綴威。緩比熱容最大。這是因?yàn)樗写嬖诰d合酌循環(huán)傳熬介質(zhì),是使發(fā)動(dòng)視正常工作、運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的組成部分,其成接影響汽車的使用壽命。防凍液的主黌功髓是:☆帶走發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中產(chǎn)生的熱量;☆防止在嘉溫下沸鬢鞫羝漫下結(jié)冰;☆保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)金屬部{孛,防止發(fā)生銹蝕、瘸蝕和氣蝕;☆防止發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)因結(jié)垢兩影響傳熱效率。防凍液內(nèi)水、防凍劉稠各類添加劑組成,其中防凍蘩主琵為乙二醇秘分子,當(dāng)水騷熱時(shí),要消耗相當(dāng)多豹熱量來(lái)使締合分子離解,然后才使水的溫度升高。把水作為傳熱介質(zhì),就是剩懲水豹跑熱大這一褥牲。導(dǎo)熱系數(shù)是指?jìng)鬟f熱薰的物質(zhì)厚度為1m、面積為1m2、兩壁面的溫差為’℃對(duì),簿小眩通過的傳熱量。罨熱系數(shù)高的物質(zhì)具有優(yōu)嶷的導(dǎo)熱悛熊。不同物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)見表2。水的導(dǎo)熱系數(shù)比其他液體高,困褥熱傳遞性麓好,適用于作發(fā)動(dòng)杭冷卻系統(tǒng)的傳熱介質(zhì),但含鈣(Ca、鎂(Mq等鹽類的“硬水”易導(dǎo)致水垢的生成,對(duì)散熱不裁。發(fā)動(dòng)枧的教熱器幽鐵、銅或鋁制成,其導(dǎo)熱系數(shù)高。當(dāng)散熱器內(nèi)未結(jié)水垢時(shí),由于散熱器的凌夕I壁漫差不大,悉教熱器肉壁溢度又與散熱器中防凍液的瀨度接近,因此,防凍液攜帶的熱量很快通過散熱囂壁傳遞到潮圈空氣孛,達(dá)到散熱效聚。但當(dāng)散熱器內(nèi)壁結(jié)水垢后,由于水垢的導(dǎo)熱祭數(shù)很小,僅為鋼材的1110~1t100,甚至更低,發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量不鏈校雩夾傳遞虱防凍液中,會(huì)罨致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。同時(shí),防凍液中的熱璺也不能很快傳遞到周圍空氣中,而使防凍液自勢(shì)溫度升高,嚴(yán)重黠會(huì)健防凍液沸騰,影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作,甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱損壞。堯了確僳防凍滾的痰曩,降低水的硬度,防止結(jié)垢和礦物成分如氯化物、硫酸鹽等(這些礦物成分會(huì)加重對(duì)鋁和鐵的腐蝕的帶入,對(duì)用于調(diào)制防凍液的水有一定的潢蹙要求,未綴處理的水遐禁止使用的。美國(guó)防凍液標(biāo)準(zhǔn)ASTMD3306《小汽車和輕型設(shè)備愛發(fā)動(dòng)毒旯二元醇鱉冷卻液鬣范》規(guī)定,調(diào)制預(yù)稀釋防凍液時(shí)要用符合ASTMD1193水試劑規(guī)范中IV類去離子求的擺標(biāo)鬢求,吳藩覓裝3。ASTMD4985《重型發(fā)動(dòng)機(jī)低磁酸鹽乙二醇型冷卻液規(guī)范》規(guī)定的調(diào)制預(yù)稀釋防凍液時(shí)對(duì)水豹震量要求冤襲4,兩用濃縮液配制實(shí)際使用的防凍液時(shí),ASTMD3306、ASTMD4985、ASTMD6210《重型發(fā)動(dòng)機(jī)全配方乙二醇型冷卻液規(guī)范》釉AsTMD6211《重型發(fā)動(dòng)奉晁全配方焉二醇墼冷卻液規(guī)范》都要求所用的水不舍過量固體、硬鹽、硫酸鹽和氯化物,具體指標(biāo)見濃4。我國(guó)正在筏訂魏《發(fā)動(dòng)極冷卻液》國(guó)家ApplicationGuidEs揀準(zhǔn)要求瓣裁防凍滾輯用水應(yīng)符含GB6682《分析實(shí)驗(yàn)堂用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》中規(guī)定的三級(jí)水要求,具體搖揀羹表§。●●靠ApplicationGuides防凍液的防凍劑——乙二醇或丙=醇水具竅來(lái)源廣、無(wú)毒、輸廉、囂燕t陛髓良好等諸多優(yōu)點(diǎn),長(zhǎng)期阪來(lái)一直作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液使用。但水也存在不足,如冰點(diǎn)高。o℃以下就會(huì)維、承。汽車在嚴(yán)寒圭毽區(qū)冬季鷺爭(zhēng)}婷赦時(shí),夜間地掰氣溫有時(shí)會(huì)降到一40cC以下。要保證水箱及冷卻系統(tǒng)管路不被滾裂,陵凍渡應(yīng)在基匕瀵凄下不縫、承或凝固,以免發(fā)生體積膨脹;同時(shí)亦保證隨時(shí)可以啟動(dòng)汽車。水的沸點(diǎn)低,當(dāng)發(fā)動(dòng)枕處于苛刻條件下行駛時(shí)。尤其在炎熱的夏季行駛時(shí),會(huì)造成水溫升高,甚至沸膦,影響汽車正常行駛。因此,在防凍液中除加入水外。還要麴入防凍劑,潑降低防凍滾的冰點(diǎn),提高沸點(diǎn)。以前市場(chǎng)上的防凍劑有濃鹽溶液、爭(zhēng)醇、乙醇、苗;囊、異秀簿、二甲亞砜等,但其都存強(qiáng)不同的缺點(diǎn):☆濃鹽溶液會(huì)嚴(yán)璧腐蝕水箱,已被淘汰;☆甲醵、乙醇易攆發(fā),不利于防凍液長(zhǎng)期保持冰點(diǎn);☆甘油密度大、黏發(fā)高、流動(dòng)憔差,影響防凍液的循環(huán)使靂,會(huì)遮藏發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難;☆異丙醇價(jià)格較高,毒性較大;☆二舉蓮轆逶合綴埯抗凍,毽價(jià)格極高。目前市場(chǎng)上的防凍液基本上采用乙二醇散防凍裁。乙二簿是一秘?zé)o龜徽黏的液體,沸點(diǎn)197.4℃,冰點(diǎn)一115℃,能與水以任意比例混合,是比較理想的防凍液激料。由于乙二醇與水混合后改變了冷卻水的蒸氣壓,防凍液的冰點(diǎn)顯著降低。冰點(diǎn)降低的程度在一定范圍內(nèi)隧乙二醇含量的增加面下降。當(dāng)乙二醇會(huì)羹秀68%時(shí),冰點(diǎn)可降低到一68oC;當(dāng)乙二醇含量超過68%時(shí),冰點(diǎn)殿而上升。乙二醇、丙二醇含量與防凍液冰點(diǎn)的獎(jiǎng)系凳墅1。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,因汽車而帶來(lái)的環(huán)保問題圈益突出。汽車使愛豹茨凍滾霉定期燹換,但更挨下p~《篝+乙二薛+丙二醇一,\.■\/\。\一。/\\/\■\./\■\/\、/’、心k/N/≮“≯、、/\。Y、乙二醇{瓣二簿;落積分?jǐn)?shù)搦圖1乙二醇、丙二醇含量與防凍液冰點(diǎn)的關(guān)系寒的防凍滾卻只有極小部分徭以循環(huán)再生,絕大部分被排放到大自然中。由于乙二醇是一種毒性大且難以生物降惑豹億合麴,程瑞±聯(lián)邦毒魏法中被意為4類有毒化合物,因此,乙二醇型防凍液所帶來(lái)的環(huán)保問題也日漸受到人們的關(guān)注。英國(guó)翻臻±旱在1972年就禁止在超市、汽車配侔商店出售乙二醇型防凍液。為了替代乙二醇,許多歐洲國(guó)家采嗣囂二醇作為防凍液的調(diào)配基液。丙二醇用作防凍液的防凍劑,在熱傳導(dǎo)、冰點(diǎn)防護(hù)及橡膠相容性等方面的牲麓與乙二醇榻警,在抗氣鑲、毒牲及生物降解方面則有著乙二醇無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。在毒性方面,乙二醇的LD50僮{半數(shù)致強(qiáng)量憊47(X朔nq/kq,而丙二醇的LD50值為33700mq/kq,毒憔和刺激性極小,屬于微毒化合物。攫生物降熊性方面,有數(shù)握表明,丙二醇5天后裔69%降艇,兩乙二醇只蔭36%降解。但丙二醇的價(jià)格較高,是制約其殿用的主要原因。丙二醇兩{乍環(huán)保型防凍滾的防凍劑時(shí),最為引人注目的是可以用其調(diào)制無(wú)水型丙二醇防凍液(見圖¨。當(dāng)乙二簿露積分?jǐn)?shù)迭至l68%融,防凍滾的冰點(diǎn)最低為一68℃;如果進(jìn)一步提高乙二醇的體積分?jǐn)?shù),反而會(huì)使冰點(diǎn)上舟。當(dāng)防凍潑全部為乙二簿時(shí),冰點(diǎn)將只鴦一{1,5℃。囂無(wú)東囂二薅型防凍液冰點(diǎn)低達(dá)L68℃,沸點(diǎn)高達(dá)187℃,具有優(yōu)異的抗沸、抗凍性能。由于瑟時(shí)防凍滾中無(wú)水存在,可便冷卻系統(tǒng)弦~種低壓狀態(tài)下運(yùn)行,避免了高壓對(duì)金屬的侵蝕;同時(shí),二醇的氧化反疲被阻斷,就不會(huì)產(chǎn)生有藤蝕性的有梳酸。系統(tǒng)的pH值得阪保持,緩;中劑便可以少加或不加。無(wú)水型丙二醇防凍液的蒸氣糕和蒸氣密發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于壽水型防凍滾,這在重受禱冷卻系統(tǒng)中有著很重要的實(shí)際意義,可大大減小流體從高壓區(qū)向低壓區(qū)及低溫區(qū)騫高滋送流動(dòng)過疆中塞褒麴氣鐿及發(fā)動(dòng)機(jī)謄負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下的超聲波抖渤氣蝕。因此,無(wú)水型丙二醇防凍液在不旋I磊亞磷酸鹽的情況下,仍有怒夠的抗氣蝕髓力,具備耄負(fù)荷冷卻液的性能特征,是一種名副其實(shí)的全壽命防沸、防凍、超級(jí)麗繯型防凍液。美麗防凍液標(biāo)準(zhǔn)對(duì)用于調(diào)制防凍液的乙二醇和丙二醇有一定的質(zhì)量要求,要求符合ASTME1177一06《發(fā)動(dòng)褫冷卻液級(jí)二醇的浚茫》,覓潑6。防凍液的緩蝕劑組分——復(fù)會(huì)陵腐蝕添加荊"4’在防凍液中,乙二醇或丙二醇的缺點(diǎn)遐容易氧化并生成酸性物質(zhì),癔鍵冷卻系統(tǒng)豹金耩部{每,所以防凍液必須加入緩蝕劑才能使用。每個(gè)娩震的防凍滾都有一嬤優(yōu)良翁持久的緩蝕蠢I,對(duì)各種金屬有均衡的腐蝕抑制作用。發(fā)動(dòng)機(jī)冷去S系統(tǒng)含有6靜金屬,分剮是鑄鐵、鑄鋁、鋼、紫銅、黃鋼凝水箱焊縫中的焊錫。早期的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)材膜以黃銅、鑄鐵為主。隨螫輕鍪汽車發(fā)勸李晁設(shè)計(jì)舞離效、重量輕、易維修等方向發(fā)展,鋁合金的使用越來(lái)越廣泛。一般小轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)躲體毒季覆菇鑄鍰,大型貨車的發(fā)動(dòng)毒A缶I體材質(zhì)是鑄鐵,而水箱主要是由紫锏及黃銅制成的。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)所受的腐蝕每對(duì)每裁都是極為嚴(yán)重的。誨多水箱在使用防凍液目寸焊縫開裂并鼠滴漏,就是由未添加緩蝕劑的防凍液腐蝕焊錫所造成的。除抑裁金屬腐蝕外,抗氣錘襤也是防凍液的關(guān)鍵技術(shù)問題。氣蝕(又稱穴蝕懸發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的大敬。氣餒是撰流體在高速滾囊蠢囂力變化條件下,網(wǎng)壓力波動(dòng)而使流體孛氣泡稿漬,產(chǎn)生強(qiáng)大的褫棱沖擊力,使金屬表驪發(fā)生洞穴狀腐蝕的現(xiàn)象。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的氣蝕主要鴦2處:一處是在缸套的外部,鄆艇袋與防凍液的接艇面上;另一處是循環(huán)水泵泵體上。氣蝕嚴(yán)熏時(shí),會(huì)導(dǎo)致缸套穿透,造成防凍液滲入燃燒塞,這季搴情滾在大功率發(fā)動(dòng)規(guī)上尤為突出。只有添加優(yōu)質(zhì)緩蝕劑的防凍液才具有優(yōu)良的防氣蝕能力,髭夠戇長(zhǎng)發(fā)動(dòng)毒曩豹使愛壽會(huì)。程防凍液規(guī)格中,用于評(píng)定防凍液防腐蝕性能的方法有:☆SH/T0085《發(fā)動(dòng)枕冷卻液腐蝕測(cè)京法《玻璃器皿法》(ASTMD1384:☆SH/T0088《發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液模撅使潮瘸蝕溺定法{ASTMD2570舞☆SH/T0087《發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液鋁泵氣穴腐蝕特性試驗(yàn)法》(ASTMD2809;;Application(;uides☆SH/T0620《發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液對(duì)傳熱狀態(tài)下的鑄鋁金金腐蝕測(cè)定法》(ASTMD4340o防凍液中常用的緩蝕劑見表7。從表7可以看出。沒有一種緩蝕蠢l可以對(duì)發(fā)溯杌冷卻系統(tǒng)審的搿霄金屬起到保護(hù)作用。因此,防凍液研制工作的技術(shù)難點(diǎn)就在于找到一個(gè)合適的含畜多籀緩鐿裁豹復(fù)合糞云方,翳髓保護(hù)系統(tǒng)中所有金屬不被腐蝕、±亢蝕和氣蝕,又能在長(zhǎng)期使用中保持性能穩(wěn)定,司聰價(jià)格便宜,對(duì)蓼境無(wú)污縶。目前,防凍液的復(fù)合配方主要有3種類型:無(wú)機(jī)型、有機(jī)型和有機(jī)無(wú)枕復(fù)合型。無(wú)機(jī)型配方有磷酸鹽型、胺愛和硅酸鹽型,它們各自有優(yōu)、缺點(diǎn),因前在國(guó)內(nèi)使用較廣。無(wú)橇筮緩錘荊東使用中消耗較快,行駛25000~30000km時(shí)便需對(duì)所使用的防凍液卒l,/m腐蝕抑制荊,使愛壽會(huì)一般只鴦{~2年。無(wú)奉曩ApplicationGuides瑙防凍滾中饕遍含有的稠fB》、磷fP等無(wú)機(jī)鹽類,對(duì)自然界的水和土壤鼴蔭較強(qiáng)的破壞性。目前,許多歐洲嗣豢譬經(jīng)禁