畢業(yè)設(shè)計(jì)---t-101b蒸汽再沸器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)論文題目： T-101B蒸汽再沸器</p><p>　　學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí)： 裝0603</p><p>　　學(xué)生 指導(dǎo)教師（含職稱(chēng)）： 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人</p><p>　　1.設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及

2、目標(biāo)</p><p>　　通過(guò)釜式T-101B蒸汽再沸器（F=1189m2 ，1800）的全過(guò)程設(shè)計(jì)，掌握過(guò)程裝備工程設(shè)計(jì)的一般程序；熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力，為今后工作打下良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。</p><p>　　2.設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容</p><p>　?。?）主要內(nèi)容：換熱器設(shè)計(jì)，英文文獻(xiàn)翻譯，文獻(xiàn)綜述。</p>&l

3、t;p><b>　　（2）基本要求：</b></p><p>　　1）T-101B蒸汽再沸器（F=1189 m2 ，1800）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度計(jì)算，繪制施工圖紙和編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。圖紙總量不少于6張1# 圖紙。設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)不少于40頁(yè)，內(nèi)容包括封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、中英文摘要、目錄、前言、文獻(xiàn)綜述、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)、符號(hào)說(shuō)明、致謝、附錄等。</p><p>　　

4、2）英文翻譯不少于5000漢字，原文至少有20000印刷符號(hào)。</p><p>　　3）文獻(xiàn)綜述不少于1000字，查閱文獻(xiàn)不少于20篇，其中英文不少于5篇。</p><p>　　4）書(shū)寫(xiě)格式按學(xué)校有關(guān)規(guī)定。</p><p>　　5）答辯提交：圖紙、計(jì)算書(shū)、翻譯、文獻(xiàn)綜述，以及所有相關(guān)的電子文檔。</p><p><b>　　3.主要

5、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　GB151-1999《管殼式換熱器》、GB150《鋼制壓力容器》.</p><p><b>　　4.進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　換熱器工藝條件表</b></p><p>　　T-101B蒸汽再沸器的設(shè)計(jì)</p><

6、;p>　　摘要：沸騰傳熱設(shè)備是化工過(guò)程中常用的一種設(shè)備, 在化工過(guò)程中, 裝于蒸餾塔底部用于汽化塔底產(chǎn)物的換熱器通常稱(chēng)之為再沸器(也稱(chēng)之為重沸器)。大多數(shù)的再沸器為管殼式換熱器。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中不同的需要, 沸騰過(guò)程既可以發(fā)生在殼程, 也可以發(fā)生在管程。加熱介質(zhì)通常是蒸汽, 也可以是載熱的流體、氣體等。</p><p>　　作者設(shè)計(jì)的是T-101B蒸汽再沸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。殼程設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa,設(shè)計(jì)溫度為3

7、00℃；管程設(shè)計(jì)壓力為0.75MPa,設(shè)計(jì)溫度為150℃；換熱面積1189筒體直徑為1800mm,筒體及封頭都采用材料16MnR,換熱管采用0Cr18Ni9,法蘭、接管、定距管等都采用20號(hào)鋼，本設(shè)備管板兼做法蘭。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要參考GB150，GB151等標(biāo)準(zhǔn)和其他參考資料對(duì)再沸器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核，并完成了6張一號(hào)圖紙，其中包括1張裝配圖，4張零件圖。</p>&l

8、t;p>　　關(guān)鍵詞：再沸器； 換熱器； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).</p><p>　　The Design of T-101B Steam Reboiler</p><p>　　Du Chunxiao</p><p>　　（Process Equipment and Control Engineering）</p><p>　　Directed by

9、 Prof.Duan Chenghong</p><p>　　Abstract：Boiling heat transfer equipment is a commonly used chemical process equipment.In chemical process,the heat exchanger which is installed at the bottom of distillation to

10、wer used to vaporized the product is called reboiler(also known as reboiler ). Most of the reboilers are shell and tube heat exchangers. According to the he different needs of actual process, the boiling process can occ

11、ur both in the shell pass and tube pass. Steam is usually used as heating medium ,as well as heat carri</p><p>　　Keywords: reboiler; heat exchanger ;structer design .</p><p><b>　　前言</b

12、></p><p>　　經(jīng)過(guò)四年的本科學(xué)習(xí)和實(shí)踐，到底自己學(xué)到了什么，知識(shí)掌握的怎么樣，實(shí)際應(yīng)用能力怎么樣，平時(shí)的考試時(shí)無(wú)法檢測(cè)到這些的，而畢業(yè)設(shè)計(jì)在大學(xué)本科的學(xué)習(xí)過(guò)程中是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其主要目的非常明確：一是檢測(cè)自己，二是通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)自己的不足，進(jìn)而查漏補(bǔ)缺鞏固所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，為今后解決工程中的實(shí)際問(wèn)題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　本次畢業(yè)

13、設(shè)計(jì)作者所做的是T-101B蒸汽再沸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是從殼程、管程的設(shè)計(jì)壓力、工作壓力，設(shè)計(jì)溫度、工作溫度，換熱面積等幾個(gè)工藝條件出發(fā)，再結(jié)合經(jīng)濟(jì)合理性，運(yùn)行以后的維修、清洗等因素，最后設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的方案。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中作者通過(guò)上網(wǎng)或者圖書(shū)館查資料的方式對(duì)再沸器有了具體的認(rèn)識(shí)。沸騰傳熱設(shè)備是化工過(guò)程中常用的一種設(shè)備, 在化工過(guò)程中, 裝于蒸餾塔底部用于汽化塔底產(chǎn)物的換熱器通常稱(chēng)之為再

14、沸器(也稱(chēng)之為重沸器)。大多數(shù)的再沸器為管殼式換熱器。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中不同的需要, 沸騰過(guò)程既可以發(fā)生在殼程, 也可以發(fā)生在管程。加熱介質(zhì)通常是蒸汽, 也可以是載熱的流體、氣體等。由于沸騰傳熱系數(shù)是換熱溫差的強(qiáng)函數(shù)。因此, 再沸器的蒸發(fā)率受換熱溫差的影響很大。在有充分的換熱溫差的條件下, 通過(guò)調(diào)節(jié)溫差的大小, 便很容易獲得所需要的蒸發(fā)量, 在這種情況下, 再沸器的近似設(shè)計(jì)將不會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題。然而, 為了有效地利用能源, 要求再沸器能在較小

15、的溫差條件下和穩(wěn)定的加熱介質(zhì)的操作條件下工作, 因此, 對(duì)再沸器良好的選擇就顯得十分必要, 這包括精確地確定傳熱面積, 較好地分析和預(yù)測(cè)再沸器的性能等。此外,即使在足夠大的換熱溫差條件下, 再沸器的性能也總要受到臨界熱負(fù)荷的限制。因此, 為了更有效地利用能源, 對(duì)再沸器的性能分析和研究方向的討論是非常有意義的。如何選擇再沸器的設(shè)計(jì)方案取決于幾個(gè)因素：1．進(jìn)料的流動(dòng)方式及其蒸</p><p>　　經(jīng)過(guò)以上考慮，我作

16、者先對(duì)換熱器進(jìn)行了系統(tǒng)的了解，明確了換熱器設(shè)計(jì)的一般思路，對(duì)換熱器的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，之后就對(duì)其各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。大概思路如下：筒體強(qiáng)度校核、封頭強(qiáng)度校核、管箱短節(jié)的強(qiáng)度校核、換人管的設(shè)計(jì)及校核、管箱法蘭的設(shè)計(jì)及校核、筒體法蘭的設(shè)計(jì)及校核、管板的設(shè)計(jì)及校核、接管的設(shè)計(jì)及校核、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)方面的考慮，經(jīng)過(guò)這一系列的常規(guī)設(shè)計(jì)，我收獲頗豐，達(dá)到了我剛開(kāi)始選題的目的。由于本人本科畢業(yè)選擇直接工作鍛煉自己，提前對(duì)單位的情況有所了解，所以選題

17、時(shí)就定下目標(biāo)要做換熱器這一塊，為將來(lái)的工作打下基礎(chǔ)，所以這次畢設(shè)也做得非常仔細(xì)認(rèn)真。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)包括：圖紙（計(jì)算機(jī)繪圖一號(hào)圖六張）、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、文獻(xiàn)翻譯。</p><p>　　由于作者水平有限且缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，雖經(jīng)努力，在設(shè)計(jì)中難免有不妥甚至錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　換熱

18、器概述</b></p><p>　　第1．1節(jié) 換熱器的發(fā)展</p><p>　　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(chǎng)。

19、在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意。</p><p>　　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(kāi)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

20、，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。</p><p>　　換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類(lèi)[1]。</p><p>　　混合式換熱器是通過(guò)冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱(chēng)接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)分離，這類(lèi)換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠(chǎng)和發(fā)電廠(chǎng)所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下

21、而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的密度差得以及時(shí)分離。</p><p>　　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，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。這類(lèi)換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類(lèi)設(shè)備稱(chēng)蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。</p>&l

22、t;p>　　間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開(kāi)，并通過(guò)間壁進(jìn)行熱量交換的換熱器，因此又稱(chēng)表面式換熱器，這類(lèi)換熱器應(yīng)用最廣。</p><p>　　間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為

23、滿(mǎn)足某些特殊要求而設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤(pán)式換熱器和空氣冷卻器等。</p><p>　　換熱器中流體的相對(duì)流向一般有順流和逆流兩種。順流時(shí)，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。逆流時(shí)，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進(jìn)出口溫度一定的條件下，當(dāng)兩種流體都無(wú)相變時(shí)，以逆流的平均溫差最大順流最小。</p><p>　　在完成同樣傳熱量的條件

24、下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減??；若傳熱面積不變，采用逆流時(shí)可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié)省設(shè)備費(fèi)，后者可節(jié)省操作費(fèi)，故在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)使用中應(yīng)盡量采用逆流換熱。</p><p>　　當(dāng)冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時(shí)，由于相變時(shí)只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無(wú)變化，因此流體的進(jìn)出口溫度相等，這時(shí)兩流體的溫差就與流體的流向選擇無(wú)關(guān)了。除順流和逆流這兩種流向外，還有

25、錯(cuò)流和折流等流向。</p><p>　　在傳熱過(guò)程中，降低間壁式換熱器中的熱阻，以提高傳熱系數(shù)是一個(gè)重要的問(wèn)題。熱阻主要來(lái)源于間壁兩側(cè)粘滯于傳熱面上的流體薄層(稱(chēng)為邊界層)，和換熱器使用中在壁兩側(cè)形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對(duì)較小。</p><p>　　增加流體的流速和擾動(dòng)性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱系數(shù)。但增加流體流速會(huì)使能量消耗增加，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協(xié)調(diào)

26、。為了降低污垢的熱阻，可設(shè)法延緩污垢的形成，并定期清洗傳熱面。</p><p>　　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(kāi)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。</

27、p><p>　　第1．2節(jié) 換熱器的功能、結(jié)構(gòu)、類(lèi)型</p><p>　　換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等,應(yīng)用更加廣泛。換熱器種類(lèi)很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類(lèi)即：間壁式、混合式和蓄熱式。在三類(lèi)換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多。</p>&

28、lt;p>　　1．2．1、間壁式換熱器的類(lèi)型</p><p><b>　?。?）夾套式換熱器</b></p><p>　　這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數(shù)也不高.為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻,可在釜內(nèi)安裝攪拌器.當(dāng)夾套中通入冷卻水或無(wú)相變的加熱劑時(shí),亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措施,以提高夾套一側(cè)

29、的給熱系數(shù).為補(bǔ)充傳熱面的不足,也可在釜內(nèi)部安裝蛇管. 夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過(guò)程的加熱和冷卻。</p><p>　?。?）沉浸式蛇管換熱器</p><p>　　這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀,并沉浸在容器內(nèi)的液體中.蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能承受高壓,可用耐腐蝕材料制造;其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低,管外給熱系數(shù)小.為提高傳熱系數(shù),容器內(nèi)可安裝攪拌器。</p

30、><p>　?。?）噴淋式換熱器 </p><p>　　這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng),冷卻水 從上方噴淋裝置均勻淋下,故也稱(chēng)噴淋式冷卻器.噴淋式換熱器的管外是一層湍動(dòng)程度較高的液膜,管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多.另外,這種換熱器大多放置在空氣流通之處,冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量,可起到降低冷卻水溫度,增大傳熱推動(dòng)力的作用.因此,和沉浸式相比,噴淋式換熱器

31、的傳熱效果大有改善。</p><p><b>　?。?）套管式換熱器</b></p><p>　　套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管,并由U形彎頭連接而成.在這種換熱器中,一種流體走管內(nèi),另一種流體走環(huán)隙,兩者皆可得到較高的流速,故傳熱系數(shù)較大.另外,在套管換熱器中,兩種流體可為純逆流,對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能承受高壓,應(yīng)用亦方便(可根據(jù)需

32、要增減管段數(shù)目). 特別是由于套管換熱器同時(shí)具備傳熱系數(shù)大,傳熱推動(dòng)力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在超高壓生產(chǎn)過(guò)程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過(guò)程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。</p><p><b>　?。?）管殼式換熱器</b></p><p>　　管殼式(又稱(chēng)列管式) 換熱器是最典型的間壁式換熱器,它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史,而且至今仍在

33、所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。</p><p>　　管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成,殼體多呈圓形,內(nèi)部裝有平行管束,管束兩端固定于管板上。在管殼換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體,一種在管內(nèi)流動(dòng),其行程稱(chēng)為管程；一種在管外流動(dòng),其行程稱(chēng)為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數(shù),通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路,增加流體速度,還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過(guò)管束

34、,使湍動(dòng)程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤(pán)形兩種,前者應(yīng)用更為廣泛.。流體在管內(nèi)每通過(guò)管束一次稱(chēng)為一個(gè)管程,每通過(guò)殼體一次稱(chēng)為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體的速度,可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當(dāng)隔板,將全部管子平均分隔成若干組。這樣,流體可每次只通過(guò)部分管子而往返管束多次,稱(chēng)為多管程。同樣,為提高管外流速,可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過(guò)殼體空間,稱(chēng)多殼程。在管殼式換熱器內(nèi),由于管內(nèi)外流體溫度不同,殼體和管束的溫度也不同。如兩者溫差很大, 換

35、熱器內(nèi)部將出現(xiàn)很大的熱應(yīng)力,可能使管子彎曲,斷裂或從管板上松脫。因此,當(dāng)管束和殼體溫度差超過(guò)50℃時(shí),應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臏夭钛a(bǔ)償措施,消除或減小熱應(yīng)力。</p><p>　　1．2．2、混合式換熱器</p><p>　　混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進(jìn)行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場(chǎng)合，都可以

36、采用混合式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動(dòng)力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)部門(mén)中。</p><p>　　按照用途的不同，可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類(lèi)型：</p><p>　　(1)冷卻塔(或稱(chēng)冷水塔)</p><p>　　在這種設(shè)備中，用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中

37、已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。例如熱力發(fā)電廠(chǎng)或核電站的循環(huán)水、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等，經(jīng)過(guò)水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用，這種方法在實(shí)際工程中得到了廣泛的使用。</p><p>　　(2)氣體洗滌塔(或稱(chēng)洗滌塔)</p><p>　　在工業(yè)上用這種設(shè)備來(lái)洗滌氣體有各種目的，例如用液體吸收氣體混合物中的某些組分，除凈氣體中的灰塵，氣體的增濕或干燥等。但其最廣泛

38、的用途是冷卻氣體，而冷卻所用的液體以水居多?？照{(diào)工程中廣泛使用的噴淋室，可以認(rèn)為是它的一種特殊形式。噴淋室不但可以像氣體洗滌塔一樣對(duì)空氣進(jìn)行冷卻，而且還可對(duì)其進(jìn)行加熱處理。但是，它也有對(duì)水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn)：所以，目前在一般建筑中，噴淋室已不常使用或僅作為加濕設(shè)備使用。但是，在以調(diào)節(jié)濕度為主要目的的紡織廠(chǎng)、卷煙廠(chǎng)等仍大量使用!</p><p>　　(3)噴射式熱交換器</p>&

39、lt;p>　　在這種設(shè)備中，使壓力較高的流體由噴管?chē)姵?，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進(jìn)行傳熱，并一同進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力和溫度后送給用戶(hù)。</p><p><b>　　(4)混合式冷凝器</b></p><p>　　這種設(shè)備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。</p><p>　　1．2． 3

40、、蓄熱式換熱器</p><p>　　蓄熱式換熱器用于進(jìn)行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時(shí)用金屬波形帶等）。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，熱氣體通過(guò)火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來(lái)。第二階段，冷氣體通過(guò)火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時(shí)，冷氣體進(jìn)入另一器。常用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于

41、化學(xué)工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒室，人造石油廠(chǎng)中的蓄熱式裂化爐。</p><p>　　蓄熱式換熱器一般用于對(duì)介質(zhì)混合要求比較低的場(chǎng)合。</p><p>　　第1．3節(jié) 安裝方法</p><p>　　安裝換熱器的基礎(chǔ)必須滿(mǎn)足以使換熱器不發(fā)生下沉，或使管道把過(guò)大的變形傳到傳熱器的接管上。基礎(chǔ)一般分為兩種：一種為磚砌的鞍形基礎(chǔ)，換熱器上沒(méi)有鞍式支座而直接放在鞍形基礎(chǔ)

42、上，換熱器與基礎(chǔ)不加固定，可以隨著熱膨脹的需要自由移動(dòng)。另一種為混凝土基礎(chǔ)，換熱器通過(guò)鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固的連接起來(lái)。</p><p>　　在安裝換熱器之前應(yīng)嚴(yán)格的進(jìn)行基礎(chǔ)質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收工作，主要項(xiàng)目如下：基礎(chǔ)表面概況；基礎(chǔ)標(biāo)高，平面位置，形狀和主要尺寸以及預(yù)留孔是否符合實(shí)際要求；地腳螺栓的位置是否正確，螺紋情況是否良好，螺帽和墊圈是否齊全；放置墊鐵的基礎(chǔ)表面是否平整等。</p>&l

43、t;p>　　基礎(chǔ)驗(yàn)收完畢后，在安裝換熱器之前在基礎(chǔ)上放墊鐵，安放墊鐵處的基礎(chǔ)表面必須鏟平，使兩者能很好的接觸。墊鐵厚度可以調(diào)整，使換熱器能達(dá)到設(shè)計(jì)的水平高度。墊鐵放置后可增加換熱器在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性，并將其重量通過(guò)墊鐵均勻地傳遞到基礎(chǔ)上去。墊鐵可分為平墊鐵、斜墊鐵和開(kāi)口墊鐵。其中，斜墊鐵必須成對(duì)使用。地腳螺栓兩側(cè)均應(yīng)有墊鐵，墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。</p><p>　　換熱器就位后需用水平儀對(duì)換熱器

44、找平，這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。找平后，斜墊鐵可與芝座焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。當(dāng)兩個(gè)以上重疊式換熱器安裝時(shí)，應(yīng)在下部換熱器找正完畢，并且地腳螺栓充分固定后，再安裝上部換熱器?？沙楣苁鴵Q熱器安裝前應(yīng)抽芯檢查，清掃，抽管束時(shí)應(yīng)注意保護(hù)密封面和折流板。移動(dòng)和起吊管束時(shí)應(yīng)將管束放置在專(zhuān)用的支承結(jié)構(gòu)上，以避免損傷換熱管。</p><p>　　根據(jù)換熱器的形式，應(yīng)在換熱器的兩端留有足夠的空間來(lái)

45、滿(mǎn)足條件（操作）清洗、維修的需要。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應(yīng)留有足夠的空間以便能從殼體內(nèi)抽出管束，外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。</p><p>　　固定管板式換熱器的兩端應(yīng)留出足夠的空間以便能抽出和更換管子。并且，用機(jī)械法清洗管內(nèi)時(shí)。兩端都可以對(duì)管子進(jìn)行刷洗操作。U形管式換熱器的固定頭蓋應(yīng)留出足夠的空間以便抽出管束，也可在其相對(duì)的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。</p>

46、<p>　　換熱器不得在超過(guò)銘牌規(guī)定的條件下運(yùn)行。應(yīng)經(jīng)常對(duì)管，殼程介質(zhì)的溫度及壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱管的泄漏和結(jié)垢情況。管殼式換熱器就是利用管子使其內(nèi)外的物料進(jìn)行熱交換、冷卻、冷凝、加熱及蒸發(fā)等過(guò)程，與其他設(shè)備相比較，其余腐蝕介質(zhì)接觸的表面積就顯得非常大，發(fā)生腐蝕穿孔結(jié)合處松弛泄漏的危險(xiǎn)性很高，因此對(duì)換熱器的防腐蝕和防泄漏的方法也比其他設(shè)備要多加考慮，當(dāng)換熱器用蒸汽來(lái)加熱或用水來(lái)冷卻時(shí)，水中的溶解物在加熱后，大部分溶解度都會(huì)

47、有所提高，而硫酸鈣類(lèi)型的物質(zhì)則幾乎沒(méi)有變化。冷卻水經(jīng)常循環(huán)使用，由于水的蒸發(fā)，使鹽類(lèi)濃縮，產(chǎn)生沉積或污垢。又因水中含有腐蝕性溶解氣體及氯離子等引起設(shè)備腐蝕，腐蝕與結(jié)垢交替進(jìn)行，激化了鋼材的腐蝕。因此必須經(jīng)過(guò)清洗來(lái)改善換熱器的性能。由于清洗的困難程度是隨著垢層厚度或沉積的增加而迅速增大的，所以清洗間隔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)，換熱介質(zhì)的性質(zhì)，腐蝕速度及運(yùn)行周期等情況定期進(jìn)行檢查，修理及清洗。</p><p&g

48、t;　　換熱器的應(yīng)用廣泛，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(mén)。它的主要功能是保證工藝過(guò)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。</p><p>　　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。</p><

49、p>　　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。 </p><p>　　第1．4節(jié) 質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容和方法</p><p>　　設(shè)備制造過(guò)程中的檢驗(yàn)，包括原材料的檢驗(yàn)、工序間的檢驗(yàn)及壓力試驗(yàn)，具體內(nèi)容如下：</p&

50、gt;<p>　?。?）原材料和設(shè)備零件尺寸和幾何形狀的檢驗(yàn)；</p><p>　?。?）原材料和焊縫的化學(xué)成分分析、力學(xué)性能分析試驗(yàn)、金相組織檢驗(yàn)，總稱(chēng)為破壞試驗(yàn)；</p><p>　　（3）原材料和焊縫內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法是無(wú)損檢測(cè)，它包括：射線(xiàn)檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等；</p><p>　?。?）設(shè)備試壓，包括：水壓試驗(yàn)、介質(zhì)

51、試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)等。</p><p>　　耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)：</p><p>　　制造完工的換熱器應(yīng)對(duì)換熱器管板的連接接頭，管程和殼程進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或增加氣密性試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)包括水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。換熱器一般進(jìn)行水壓試驗(yàn)，但由于結(jié)構(gòu)或支撐原因，不能充灌液體或運(yùn)行條件不允許殘留試驗(yàn)液體時(shí)，可采用氣壓試驗(yàn)。</p><p>　　如果介質(zhì)毒性為極度，高度危害或管、殼程之間

52、不允許有微量泄漏時(shí)，必須增加氣密性試驗(yàn)。換熱器壓力試驗(yàn)的順序如下：</p><p>　　固定管板換熱器先進(jìn)行殼程試壓，同時(shí)檢查換熱管與管板連接接頭，然后進(jìn)行管程試壓；</p><p>　　U形管式換熱器、釜式重沸器（U形管束）及填料函式換熱器先用試驗(yàn)壓環(huán)進(jìn)行殼程試壓，同時(shí)檢查接頭，然后進(jìn)行管程試壓；</p><p>　　浮頭式換熱器、釜式重沸器（浮頭式管束）先用試驗(yàn)

53、壓環(huán)和浮頭專(zhuān)用工具進(jìn)行管頭試壓，對(duì)于釜式重沸器尚應(yīng)配備管頭試壓專(zhuān)用殼體，然后進(jìn)行管程試壓，最后進(jìn)行殼程試壓；</p><p>　　重疊換熱器接頭試壓可單臺(tái)進(jìn)行，當(dāng)各臺(tái)換熱器程間連通時(shí)，管程和殼程試壓應(yīng)在重疊組裝后進(jìn)行。</p><p>　　第2章 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　第2．1節(jié) 換熱器型式的確定</p><p>　　根據(jù)換熱器

54、工藝條件可知，其工作壓力殼程為0.35MPa，管程為0.559MPa，工作溫度殼程為153.7 ，管程為145.6。用于冷熱流體溫度差不大,且殼程流動(dòng)的是蒸汽不需機(jī)械清洗，所以選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的管殼式固定管板換熱器。</p><p>　　2．1．1、 總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　有工藝條件表可知，換熱器面積為1189，布管方式采用正三角形排列，殼程為蒸汽，管程為C4，乙腈。管程設(shè)計(jì)

55、壓力為0.75MPa，設(shè)計(jì)溫度為150，殼程設(shè)計(jì)壓力位0.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為300，。管程材料用16Mn。殼程材料16MnR，殼體內(nèi)經(jīng)為1800，總體結(jié)構(gòu)的設(shè)備簡(jiǎn)圖如下圖2·1所示：</p><p>　　圖2·1 再沸器設(shè)備簡(jiǎn)圖</p><p>　　2．1．2、 殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）換熱管</b>

56、;</p><p>　　現(xiàn)取換熱管的外徑d=25mm，管壁厚為δ=2.5mm，由GB151-1999《管殼式換熱器表10可查得外徑偏差為±0.40mm，壁厚偏差+0.15mm，-0.10mm。</p><p>　　（2）布管：換熱管的排列方式為正三角形排列，如下圖2·2所示：</p><p>　　圖2·2 再沸器中換熱管的排列方式<

57、;/p><p>　　根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》表12知，換熱管中心距為S=32mm,布管限定直徑有下式確定：</p><p><b>　　=-2</b></p><p>　　式中： ：布管限定圓直徑，mm；</p><p>　　：圓筒內(nèi)直徑，mm；</p><p>　　最外層換熱管外表面

58、至殼體內(nèi)壁的最短距離，=0.25d，一般不小于8mm所以在這里取10mm；所以 =1800-210=1780mm</p><p><b>　　（3）換熱管長(zhǎng)度</b></p><p>　　有布管分布圖可知，管子的根數(shù)為2740根，所以：dL=，所以L(fǎng)=5.53m所以取管長(zhǎng)為L(zhǎng)=6.0m.</p><p><b>　?。?）拉桿定距管&

59、lt;/b></p><p>　　根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》表43可知，拉桿直徑為=16mm，根據(jù)表44可知，拉桿的數(shù)量為12根，拉桿的連接尺寸按GB151-1999《管殼式換熱器》圖42和表45 確定，拉桿直徑=16mm，拉桿螺紋公稱(chēng)直徑=16mm，拉桿簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)如下圖2·3所示：</p><p>　　圖2·3 拉桿定距管</p>&l

60、t;p>　　此時(shí)=20mm，60mm,b=2.0mm, 拉桿長(zhǎng)度L按需要確定，拉桿應(yīng)盡量均勻布置。 </p><p><b>　　（5）接管</b></p><p>　　容器接管一般采用無(wú)縫鋼管，物料入口處的接管公稱(chēng)直徑為500mm，根據(jù)HG20580-1998《鋼制壓力容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》表5-6可得最小接管壁厚為10mm，接管外徑為=508mm，管側(cè)物料出口接

61、管的公稱(chēng)直徑為600mm，根據(jù)上表5-6可知最小接管壁厚為10mm，接管外徑為=610mm。</p><p>　　殼側(cè)入口接管公稱(chēng)直徑為400，有表5-6可知最小接管壁厚為10mm，接管外徑為406.4mm，殼側(cè)出口公稱(chēng)直徑為150，由表5-6知最小壁厚為7.1，接管外徑為168.3mm。殼側(cè)放凈口接管公稱(chēng)直徑為25mm，由表5-6可知最小接管壁厚為3.3mm，接管外徑為33.7mm，放空口和放凈口一樣。<

62、/p><p>　?。?）管法蘭的選用[15]</p><p>　　根據(jù)HG/T20592-20635-2009《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》選用制管法蘭。根據(jù)P47表8.23.2選?。?lt;/p><p>　　DN500mm的接管：蘭外徑D為715mm，螺栓孔中心圓直徑K為650mm，法螺栓孔直徑L為33mm，螺栓孔數(shù)量為20個(gè)，螺栓選M30，法蘭厚度為44mm，法蘭內(nèi)徑為5

63、78mm，法蘭高度90mm；</p><p>　　DN600mm的接管：蘭外徑D為840mm，螺栓孔中心圓直徑K為770mm，法螺栓孔直徑L為36mm，螺栓孔數(shù)量為20個(gè)，螺栓選M33，法蘭厚度為54mm，法蘭內(nèi)徑為670mm，法蘭高度95mm；</p><p>　　DN400mm的接管：蘭外徑D為580mm，螺栓孔中心圓直徑K為525mm，法螺栓孔直徑L為30mm，螺栓孔數(shù)量為16個(gè)，螺

64、栓選M27，法蘭厚度為32mm，法蘭內(nèi)徑為464mm，法蘭高度85m。</p><p>　　DN150mm的接管：蘭外徑D為285mm，螺栓孔中心圓直徑K為240mm，法螺栓孔直徑L為22mm，螺栓孔數(shù)量為8個(gè)，螺栓選M20，法蘭厚度為22mm，法蘭內(nèi)徑為184mm，法蘭高度55mm； DN25mm的接管：蘭外徑D為115mm，螺栓孔中心圓直徑K為85mm，法螺栓孔直徑L為14mm，螺栓孔數(shù)量為4個(gè)，螺栓

65、選M12，法蘭厚度為18mm，法蘭內(nèi)徑為46mm，法蘭高為40mm.</p><p><b>　?。?）封頭</b></p><p>　　管箱封頭：由JB/T4726-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈、鋼制壓力容器用封頭》由筒體直徑1800m選直邊高度h=25mm，曲面高度為450mm，厚度為12mm，內(nèi)表面積為3.6535，容積為0.8270，橢圓形封頭的總深度為475mm，質(zhì)量為

66、338.4kg。</p><p><b>　　（8）附件</b></p><p>　　根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》可知，質(zhì)量大于30kg的管箱封頭宜設(shè)置吊耳。吊耳支座有JB/T4712.1-4712.4-2007《容器支座》選擇B7型支座。</p><p>　　（9）換熱器主體材料的選用</p><p>　　

67、根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》的材料選擇原則及工藝要求，管程選用16Mn，殼程選用16MnR。</p><p><b>　　第3章 強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　第 3.1節(jié) 筒體</b></p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》P26的內(nèi)壓圓筒的計(jì)算可知：設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算厚

68、度按下式3·1計(jì)算：</p><p>　　式中： δ：筒體的計(jì)算厚度，mm；</p><p>　?。河?jì)算壓力（取設(shè)計(jì)壓力），MPa；</p><p>　?。和搀w的內(nèi)直徑，mm;</p><p>　?。涸O(shè)計(jì)溫度下材料的需用應(yīng)力，MPa；</p><p><b>　?。汉附咏宇^系數(shù)。</b>

69、</p><p><b>　　參數(shù)值的確定：</b></p><p>　　在該工藝條件下取0.6MPa，有工藝條件表得知=1800mm，由GB151-1999《管殼式換熱器》P19表8知筒體的焊接接頭系數(shù)按100%無(wú)損探傷檢測(cè)，選=0.85。故筒體的設(shè)計(jì)厚度為：</p><p>　　考慮到筒體的腐蝕，設(shè)計(jì)厚度為</p><p

70、>　　=δ=4.0821.5=5.582mm</p><p>　　根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》表8可知內(nèi)徑在15002000mm的筒體的最小厚度為12mm，所以在這里取為14mm。</p><p><b>　　名義厚度：</b></p><p><b>　　==14mm</b></p>&l

71、t;p>　　所以有效厚度： </p><p><b>　　==12.5mm</b></p><p><b>　　筒體的強(qiáng)度校核：</b></p><p>　　液壓試驗(yàn)（GB151-1999《管殼式換熱器》P14公式3-3可知）：</p><p>　　式中： ：試驗(yàn)壓力，MPa；</p

72、><p>　　P：設(shè)計(jì)壓力（有工藝條件確定），MPa；</p><p>　?。簱Q熱器元件材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力，MPa；</p><p>　　：換熱器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa；</p><p>　　經(jīng)查GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1知 =170MPa =144MPa</p><p><

73、;b>　　則</b></p><p>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)按GB151-1999《管殼式換熱器》公式3-7： 校核圓筒應(yīng)力.</p><p>　　式中： ：試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力，MPa；</p><p>　?。和搀w的內(nèi)直徑，mm;</p><p>　?。涸囼?yàn)壓力，MPa；</p><p>　?。簣A筒的有效厚

74、度，mm；</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)知：</b></p><p>　　應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 0.9，其中：圓筒材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa；</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1查得 =345MPa，有前面知 =0.85 代入其他數(shù)據(jù)得：</p><p>　　0.9=0.90

75、.85345=263.925MPa</p><p><b>　　顯然：</b></p><p>　　因而筒體的厚度滿(mǎn)足該工藝條件的要求強(qiáng)度。</p><p><b>　　所以筒體厚度。</b></p><p>　　第3．2節(jié) 管箱短節(jié)的設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　選管箱短

76、節(jié)材料為16MnR，假設(shè)其壁厚為616mm，由GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1查得在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力為=170MPa，由GB150-1998《鋼制壓力容器》P26式5-1可知：</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得： </b></p><p><b>　　而設(shè)計(jì)厚度： </b></p><p>　　=

77、=4.68+3.0=7.68mm</p><p><b>　　圓整后取 ： </b></p><p><b>　　=8mm</b></p><p>　　由GB151-1999《管殼式換熱器》P19表8可知最小取為14mm。</p><p><b>　　有效厚度 </b><

78、;/p><p>　　=c= 143=11mm</p><p><b>　　強(qiáng)度校核：</b></p><p>　　由液壓試驗(yàn)（GB151-1999《管殼式換熱器》P14公式3-3可知），</p><p>　　經(jīng)查GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1知 =170MPa =170MPa</p><p

79、><b>　　則</b></p><p>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)按GB151-1999《管殼式換熱器》公式3-7：</p><p><b>　　校核管箱短節(jié)應(yīng)力</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)知：</b></p><p>　　應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 0.9，其中：管箱短節(jié)

80、材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa；</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1查得 =325MPa，有前面知 =0.85 代入其他數(shù)據(jù)得：</p><p>　　0.9=0.90.85325=248.625MPa</p><p><b>　　顯然</b></p><p>　　0.9

81、 (3·6)</p><p>　　因而管箱短節(jié)的厚度滿(mǎn)足該工藝條件的要求強(qiáng)度。</p><p><b>　　所以管箱短節(jié)厚度。</b></p><p>　　第3．3節(jié) 管箱封頭的強(qiáng)度校核</p><p>　　管箱封頭的計(jì)算厚度按GB150-1998《鋼制壓力容器》式7-1可知

82、：</p><p>　　式中： ：管箱封頭的計(jì)算厚度，mm；</p><p>　　：計(jì)算壓力（取設(shè)計(jì)壓力），MPa；</p><p>　?。汗芟浞忸^的內(nèi)直徑，mm;</p><p>　?。涸O(shè)計(jì)溫度下材料的需用應(yīng)力，MPa；</p><p><b>　　：焊接接頭系數(shù)。</b></p>

83、<p><b>　　代入數(shù)據(jù)知：</b></p><p>　　按JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》[23]設(shè)計(jì)封頭時(shí)，封頭厚度取為12mm，所以取=12mm，</p><p><b>　　因此名義厚度：</b></p><p><b>　　==12mm</b></p&g

84、t;<p><b>　　有效厚度</b></p><p>　　==1201.5=10.5mm</p><p><b>　　強(qiáng)度校核：</b></p><p>　　由液壓試驗(yàn)（GB151-1999《管殼式換熱器》P14公式3-3可知：</p><p>　　經(jīng)查GB150-1998《鋼制壓

85、力容器》表4-1知 =170MPa =156MPa</p><p><b>　　則</b></p><p>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)按GB151-1999《管殼式換熱器》公式3-7：</p><p><b>　　校核管箱封頭應(yīng)力。</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)知：</b>

86、;</p><p>　　應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 0.9，其中：管箱封頭材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa；</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1查得 =345MPa，有前面知 =0.85 代入其他數(shù)據(jù)得：</p><p>　　0.9=0.90.85345=263.93MPa</p><p><b>　　顯然

87、 </b></p><p><b>　　0.9</b></p><p>　　因而管箱封頭的厚度滿(mǎn)足該工藝條件的要求強(qiáng)度。</p><p>　　所以取管箱封頭厚度為12mm。</p><p>　　第3．4節(jié) 換熱管的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核</p><p>　　換熱管的厚度計(jì)算按GB150-199

88、8《鋼制壓力容器》P26式5-1計(jì)算：</p><p>　　其中=25-22.5=20 ，GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-3查得取為163MPa</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》表10可查得換熱管厚度取為2.5mm</p><p>&

89、lt;b>　　因此名義厚度：</b></p><p><b>　　==2.5mm</b></p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p><b>　　=--=1mm</b></p><p><b>　　強(qiáng)度校核：</b>&

90、lt;/p><p>　　由液壓試驗(yàn)GB151-1999《管殼式換熱器》P14公式3-3可知：</p><p>　　經(jīng)查GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1知 =163MPa =163MPa</p><p><b>　　則</b></p><p>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)按GB151-1999《管殼式換熱器》公式3-7：<

91、;/p><p><b>　　校核換熱管應(yīng)力。</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)知：</b></p><p>　　應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 0.9，其中：換熱管材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa；</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1查得 =345MPa，有前面知 =0.8

92、5 代入其他數(shù)據(jù)得：</p><p>　　0.9=0.90.85345=263.93MPa</p><p><b>　　顯然</b></p><p><b>　　0.9</b></p><p>　　因而換熱管的厚度滿(mǎn)足該工藝條件的要求強(qiáng)度。</p><p>　　所以取換熱

93、管的厚度為12mm。</p><p>　　第3．5節(jié) 管箱法蘭的設(shè)計(jì)</p><p>　　管法蘭采用整體法蘭，其基本尺寸如下：</p><p>　　法蘭外徑=1995mm 法蘭內(nèi)經(jīng)=1803mm</p><p>　　法蘭有效厚度=90mm 翻邊直徑=0</p><p>　　錐徑高度h=4寬度mm

94、 頸部小端寬度=18mm</p><p>　　經(jīng)部大端=26mm 法蘭材料選用16Mn</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》表4-1查得=150MPa =147MPa</p><p>　　螺栓選用35GrMoA.</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》P24表4-7查得螺栓材料的=2

95、28MPa =199MPa，螺母選用30GrMoA.</p><p>　　由GB150-1998《鋼制壓力容器》P24表4-7查得螺母材料的=167MPa =140MPa.</p><p>　　墊片選用金屬包墊片，連接面形成凹凸面形式。</p><p><b>　　墊片的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　（1）按G

96、B150-1998《鋼制壓力容器》P93表9-2選取金屬包墊片《金屬板內(nèi)包在棉》的特性參數(shù)可得：墊片系數(shù)m=3.75，比壓力y=62.1MPa，按JB/4706-2000《壓力容器法蘭》P16表2選取公稱(chēng)直徑為1800mm的墊片系數(shù)為D=1877mm d=1837mm。</p><p>　　由按GB150-1998《鋼制壓力容器》P94查得墊片的基本密封寬度為 ,（18771837）=20mm，有效密封厚度b

97、=2.53=2.53=11. 3mm </p><p>　?。?）墊片壓緊力作用中心圓直徑</p><p>　　因?yàn)?20mm6.4mm，所以=D2b=1877-22.6=1854.4mm</p><p><b>　?。?）墊片壓緊力</b></p><p>　　a. 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按GB150-1998

98、《鋼制壓力容器》P94式（9-1）計(jì)算：</p><p>　　==3.14=3.141854.411.362.1=4086.0445KN</p><p>　　b．操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按GB150-1998《鋼制壓力容器》P94式（9-2）計(jì)算：</p><p>　　==6.28=6.281854.411.33.750.75=370.113KN</p&

99、gt;<p>　　螺栓的設(shè)計(jì)[25]：</p><p><b>　　螺栓的布置：</b></p><p>　　由JB/T4703-2002 P52表一知公稱(chēng)直徑在該范圍內(nèi)的法蘭應(yīng)選用的螺栓公稱(chēng)直徑為M27螺栓。</p><p>　　法蘭徑尺寸，及螺栓間距上的最小值按GB150-1998《鋼制壓力容器》P95表（9-3）選取，其中

100、：螺栓中心至法蘭徑部與法蘭背面交點(diǎn)的徑向距離，mm，：螺栓中心至法蘭外徑的徑向距離，mm。</p><p>　　選M27的螺栓，則=27mm，=38mm，=28mm，L=62mm。</p><p>　　有以下可知，螺栓公稱(chēng)直徑為=27mm，則其小徑=23.752mm，中經(jīng)=25.051mm（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2卷）</p><p>　　螺栓小徑面積A=442.8

101、</p><p><b>　　螺栓載荷</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按GB150-1998《鋼制壓力容器》P95式（9-4）計(jì)算：</p><p>　　==3.14=3.141854.411.32.1=4086.085KN</p><p>　　操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按GB150-1998

102、《鋼制壓力容器》P94式（9-2）計(jì)算：</p><p>　　=2024.593370.113=2394.706KN</p><p><b>　　螺栓面積：</b></p><p>　?。?）預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積按式P95（9-6）計(jì)算</p><p>　?。?） 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按GB150-199

103、8《鋼制壓力容器》P95式（9-7）計(jì)算：</p><p>　　需要的螺栓面積取的最大值，故：==27240.3，實(shí)際螺栓面積應(yīng)不小于需要的螺栓面積螺栓數(shù)目 </p><p>　　因?yàn)槁菟〝?shù)是4的倍數(shù)，所以取n=64.</p><p>　　操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按GB150-1998《鋼制壓力容器》P94式（9-2）計(jì)算：</p>&l

104、t;p>　　==6.28bm= 6.281854.411.33.750.75=370.113KN</p><p><b>　　螺栓設(shè)計(jì)載荷：</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷按GB150-1998《感知壓力容器》P96（9-8）計(jì)算：</p><p>　　操作狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷按GB150-1998《感知壓力容器》P96（9

105、-9）計(jì)算：</p><p>　　W==2394.706KN</p><p><b>　　法蘭設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　法蘭力矩</b></p><p>　　a.預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩按GB150-1998《鋼制壓力容器》P96式（9-10）計(jì)算：</p><p&

106、gt;<b>　　式中： =；</b></p><p>　?。郝菟ㄖ行闹磷饔梦恢锰幍膹较蚓嚯x，mm；</p><p>　　按表（9-4）計(jì)算：</p><p>　?。ㄆ渲袨槁菟ㄖ行膱A直徑）</p><p><b>　　則</b></p><p>　　==4168.46342.

107、8=17841.0216N.m</p><p>　　b.操作狀態(tài)下的法蘭力矩按GB150-1998《鋼制壓力容器》P96式（9-11）計(jì)算：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中：按表9-4計(jì)算，則：</p><p>　　=0.5=380.526=51mm</p><p&g

108、t;　　根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》P113可知：</p><p>　　=0.785=0.7850.75=1913.914KN</p><p>　　F=0.785=0.7851854.40.75=2024.593KN</p><p>　　=F=2024.5931913.914=110.679KN</p><p><b>

109、　　則： </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1913.91451370.11342.8110.67953.4</p><p><b>　　=1.19KN</b></p><p><b>　　c .法蘭設(shè)計(jì)力矩</b>&l

110、t;/p><p>　　法蘭設(shè)計(jì)力矩取以下大值：</p><p>　　故取=174842012 N.m</p><p>　　形狀參數(shù)按GB150-1998《鋼制壓力容器》計(jì)算：</p><p>　　===180.15mm</p><p>　　由JB4703-2000《壓力容器法蘭》P52表1知，h=40mm</p>

111、;<p><b>　　則 </b></p><p>　　查GB150-1998《鋼制壓力容器》p99圖9-7可知，f=1.3</p><p>　　以下均根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》表9-6計(jì)算：</p><p><b>　　法蘭外徑</b></p><p>　　=+2

112、=1915+228=1971mm</p><p>　　P101查GB150-1998《鋼制壓力容器》表9-5可得T=1.88 Z=11.28 Y=21.76 U=23.91</p><p>　　另外，查圖9-3得=0.885 查圖9-4得=0.42</p><p>　　==180.15=3322841.014</p><p>　　假設(shè)

113、=90mm，則：</p><p>　　=900.00491=1.441</p><p>　　=900.00491=1.588</p><p><b>　　d.法蘭應(yīng)力校核</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　徑向力<

114、/b></p><p><b>　　切向應(yīng)力</b></p><p>　　由前面知=147MPa,1.5=220.5MPa 則</p><p>　　1.5 </p><p>　　0.5（）=0.5（187.444.5）=116.2MPa，經(jīng)校核以上數(shù)據(jù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。</p><

115、;p>　　所以法蘭的基本尺寸如下：</p><p>　　法蘭外徑=1995mm 法蘭內(nèi)經(jīng)=1803mm</p><p>　　法蘭有效厚度=90mm 翻邊直徑=0</p><p>　　錐徑高度h=4寬度mm 頸部小端寬度=18mm</p><p>　　經(jīng)部大端=26mm 螺栓圓直徑1940mm

116、</p><p>　　法蘭材料選用16Mn</p><p>　　第3．6節(jié) 管板的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　布管方式：正三角行排列</p><p>　　換熱管的相關(guān)尺寸：換熱管外徑d=25mm 管壁厚取</p><p>　　換熱管中心距s=32mm 換熱管數(shù)n=2740根</p>&l

117、t;p>　　換熱管材料取為OCr18Ni9 （其彈性模量）</p><p>　　根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》P41計(jì)算：</p><p><b>　　假設(shè)管板厚度</b></p><p>　　殼程圓筒直徑橫截面積：</p><p>　　圓筒殼壁金屬橫截面積：</p><p>