固定管板式換熱器 設(shè)計說明書【畢業(yè)設(shè)計論文】好
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1、固定管板式換熱器 設(shè)計說明書【畢業(yè)設(shè)計(論文)】-好 摘 要 固定管板式換熱器是管殼式換熱器的一種典型結(jié)構(gòu)也是目前應(yīng)用比較廣泛的一種換熱器這類換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊可靠性高適應(yīng)性廣的特點并且生產(chǎn)成本低選用的材料范圍廣換熱表面的清洗比較方便固定管板式換熱器能承受較高的操作壓力和溫度因此在高溫高壓和大型換熱器中其占有絕對優(yōu)勢 本次設(shè)計的題目是乙二醇塔底進料換熱器的設(shè)計課題預(yù)期達到的目標(biāo)為 換熱器面積的計算實際換熱面積926mm2管程殼程壓力降的計算小于等于04MPa工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計算管程數(shù)1管程換熱管的確定內(nèi)徑19mm 數(shù)量50
2、0根殼體內(nèi)徑600mm殼程數(shù)1殼程的計算折流板的選型形式弓形折流板數(shù)量13等 換熱器的強度計算對筒體管箱厚度的計算和校核對殼體及管箱各處開孔補強對延長部分兼做法蘭的計算及強度核算經(jīng)水壓試驗壓力校核后顯示結(jié)果全部合格 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計折流板法蘭甲型平焊法蘭換熱管支座鞍式支座墊片石棉橡膠板墊片的規(guī)格及選型 完善設(shè)計圖紙及設(shè)計說明書 關(guān)鍵詞換熱器工藝結(jié)構(gòu)強度 Abstract Fixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide ran
3、ge of heat exchanger This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure compact high reliability and wide adaptability and low cost of the production wide choice of used materials more convenient of cleaning heat exchanger the surface Fixed tube plate heat exchanger can with
4、stands the higher operating pressure and temperature so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large This design topic is naphtha condenser design the goal which the topic anticipated achieved The craft design of heat exchangerthe
5、heat transfer area computation actual heat transfer area3222mm2 tube side pressure drop computation ≤04MPa the craft structure size computationnumber of tube passes 2 tube passes the number of heat exchange tube inside diameter19mmnumber900 the inside diameter of shell 1000mm number of shell passes
6、 1 shell passes the lectotype of baffle board formsegmental bafflenumber13 etc The strength calculation of heat exchangerthe computation and check of cylinder thinckness and channel thincknessthe shell and the reinforcement for opening supplements the intensitythe extension part concurrently makes
7、 the flange the computation and the intensity calculation Examinatation part carried on the hydraulic pressure test the pressure examination and so on in which all results has been all qualified The structural design of the heat exchangerThe specification and lectotype of baffle plateflange type A
8、manhole weded flange heat exchange tubesuppot saddle support gasket paronite gasket Consummates the design paper and the design instruction booklet Keywords heat exchanger craftstructure intensity 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 引言 1 11 換熱器的用途 1 12換熱器的分類 1 13 換熱器的發(fā)展趨勢 1 第2章 固定管板式換熱器的工藝計算
9、3 21 估算換熱面積 3 com 選擇換熱器的類型 3 com 流程安排 3 com 確定物性數(shù)據(jù) 3 com 估算傳熱面積 4 22 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 5 com 管徑和管內(nèi)流速 5 com 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 5 com 傳熱管排列和分程方法 7 com 殼體內(nèi)徑 8 com 折流板 8 com件 9 com 接管 9 23 換熱器核算 10 com 熱流量核算 10 com 壁溫核算 13 com 換熱器內(nèi)流體的流動阻力 15 24 換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果 17 第3章 強度計算 19 31 筒體壁厚計算 19 32 管箱短節(jié)封頭厚度的計算
10、20 com 管箱短節(jié)厚度的計算 20 com 封頭厚度的計算 20 33 管箱短節(jié)開孔補強的校核 21 34殼體接管開孔補強校核 22 35 管板設(shè)計及校核 23 com 管板計算的有關(guān)參數(shù)的確定 23 com 計算法蘭力矩 27 com計算的相關(guān)參數(shù) 27 com 確定和 29 com 對于其延長部分兼作法蘭的管板計算 29 com 設(shè)計條件不同的組合工況 30 第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 36 41折流擋板 36 42 法蘭 36 43 換熱管 37 44 支座 37 45 壓力容器選材原則 38 46 墊片 39 第5章 結(jié)論 40 參 考 文 獻 41
11、 致 謝 43 第1章 引言 11 換熱器的用途 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備又稱熱交換器換熱器的應(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)用于化工石油動力和原子能等工業(yè)部門[1]它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一[2]換熱器在節(jié)能技術(shù)改革中具有的作用表現(xiàn)在兩個方面一是在生產(chǎn)工藝流程中使用著大量的換熱器的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)余熱可以顯著提高設(shè)備的熱效率[3] 12換熱器的分類 換熱器的種類劃分方法很多方法也各不相同 按其用
12、途可將換熱器分為加熱器冷卻器冷凝器蒸發(fā)器再沸器[45] 按其傳熱方式和作用原理可分為混合式換熱器蓄熱式換熱器間壁式換熱器等其中間壁式換熱器為工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器它按傳熱面形狀可分為管式換熱器板面式換熱器擴展表面換熱器等這其中又以管殼式換熱器應(yīng)用最為廣泛它通過換熱管的管壁進行傳熱具有結(jié)構(gòu)簡單牢固制造簡便使用材料范圍廣可靠程度高等優(yōu)點是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器[5] 管殼式換熱器的形式管殼式換熱器根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可以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釜式重沸器等[68] 13 換熱器的發(fā)展趨勢 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
13、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[912]接著英國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發(fā)動機的散熱30年代末瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器用于紙漿工廠在此期間為了解決強腐蝕性介質(zhì)的換熱問題人們對新型材料制成的換熱器開始注意[13]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一步完善從而推動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一步的發(fā)展70年代中期為
14、了強化傳熱在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器[14] 當(dāng)前換熱器發(fā)展的基本趨勢是繼續(xù)提高設(shè)備的傳熱效率促進設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊性加強生產(chǎn)制造成本的標(biāo)準(zhǔn)系列化并在廣泛的范圍內(nèi)繼續(xù)向大型化發(fā)展并CDFComptational Fluid Dynamics模型化技術(shù)強化傳熱技術(shù)及新型換熱器開發(fā)等形成一個高技術(shù)體系[1516] 板翅式換熱器冷箱主要用于乙烯裂解空氣分離和天然氣液化等我國杭州制氧機集團有限公司杭氧在引進美國S-W公司技術(shù)和關(guān)鍵加工設(shè)備大型真空釬焊爐基礎(chǔ)上生產(chǎn)制造出的乙烯冷箱設(shè)計水平和制造能力已基本達到國際先進水平并在燕山揚子上海天津廣州及齊魯?shù)纫蚁└脑祉椖恐械玫綉?yīng)用板翅式換熱器流
15、道多達15股單體外形尺寸達6m×11×1154m最高設(shè)計壓力達512Mpa 管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)堅固彈性大和使用范圍廣等獨特優(yōu)點一直被廣泛應(yīng)用尤其在高溫高壓和大型化的場合下以及制造工藝上的進一步自動化和機械化管殼式換熱器今后將在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到繼續(xù)發(fā)展[17] 第2章 固定管板式換熱器的工藝計算 21 估算換熱面積 com 選擇換熱器的類型 兩流體溫度變化情況熱流體進口溫度170℃出口溫度140℃冷流體進口溫度70℃出口溫度90℃因此初步確定選用固定管板式換熱器 com 流程安排 從兩物流的操作壓力來看應(yīng)使溫度低的走管程溫度高的走殼程 com 確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度對于一般氣
16、體和水等低粘度流體其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值 故殼程流體的定性溫度為 管程流體的定性溫度為 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) 在155℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下 密度 138kg 定壓比熱容 1038kJkg·℃ 熱導(dǎo)率 00545Wm·℃ 粘度 23×Pa·s N2在80℃下的物性數(shù)據(jù) 密度 114kg 定壓比熱容 1038kJkg·℃ 熱導(dǎo)率
17、 0051Wm·℃ 粘度 21×Pa·s com 估算傳熱面積 1熱流量 2-1 2平均傳熱溫差 2-2 3傳熱面積 由于殼程的壓力較高故可以選取較大的K值假設(shè)K 20W㎡K則估算的面積為 2-3 22 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 com 管徑和管內(nèi)流速 換熱管的規(guī)格包括管徑和管長換熱管直徑越小換熱器單位
18、體積的換熱面積越大因此對于潔凈的流體管徑可取小些但對于不潔凈或易結(jié)垢的流體管徑應(yīng)取得大些以免堵塞 本設(shè)計選用Φ25×2較高級冷拔傳熱管碳鋼取管內(nèi)流速 108ms com 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)[19] 2-4 按單程管計算所需的傳熱管長度為 2-5 按單程管設(shè)計傳熱管過長宜采用多管程結(jié)構(gòu) 我國生產(chǎn)的鋼管系列標(biāo)準(zhǔn)中管長有15m2m3m45m6m和9m根據(jù)選定的管徑和流速現(xiàn)取傳熱管長 則該換熱器的管程數(shù)為
19、 2-6 傳熱管總根數(shù) 平均溫差校正系數(shù) 按單殼程兩管程結(jié)構(gòu)查得 平均傳熱溫差 ℃ 2-7 由于平均溫差校正系數(shù)大于08同時殼程流體流量較大故取單殼程合適 com 傳熱管排列和分程方法 管子的排列方式有等邊三角形正方形轉(zhuǎn)角正方形三種與正方形相比等邊三角形排列比較僅湊管外流體湍動程度高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大正方形排列雖然比較松散傳熱效果也較差但管外清洗比較方便對易結(jié)垢流體更為適用若將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn)45°安裝可在一定程度上提高對流傳熱系數(shù)[12] 圖2-1
20、換熱管排列方式 綜合本設(shè)計結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)考慮采用正三角形排列方法 取管心距 焊接時則 2-8 隔板中心到力氣最近一排管中心距離 2-9 com 殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)取管板利用率則殼體內(nèi)徑為 2-10 按卷制殼體的進級檔可取mm com 折流板 安裝折流擋板的目的是為了提高管外對流傳熱系數(shù)為取得良好效果擋板的形狀和間距必須適當(dāng)本設(shè)計采用弓形折流板弓形缺口太大或太小都會產(chǎn)生死區(qū)太大
21、不利于傳熱太小又增加流體阻力[12] 取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25則切去的圓缺高度為 mm則 mm 2-11 com件 根據(jù)本換熱器殼體的內(nèi)徑故按標(biāo)準(zhǔn)取拉桿直徑為拉桿數(shù)量4根 殼程入口處應(yīng)設(shè)防沖擋板[19]如下表所得 表2-1 拉桿直徑表 換熱管外徑d 拉桿直徑dn 10≤d≤14 10 14〈d〈25 12 25≤d≤57 16 com 接管 殼程流體進出口接管取接管內(nèi)流速為則接管內(nèi)徑為
22、 2-12 圓整后可取內(nèi)徑為360mm 管程流體進出口接管取接管內(nèi)液體流速則接管內(nèi)徑為 2-13 圓整后取管內(nèi)徑為410mm 23 換熱器核算 com 熱流量核算 1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[1819] 用克恩法計算 2-14 當(dāng)量直徑 2-15 殼程流通截面積 2-16 殼體流體流速及雷諾數(shù)分別為 2-17 2-18 普朗特數(shù)
23、 2-19 粘度校正 則 2 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 2-20 管程流體流通截面積 2-21 管程流體流速 普朗特數(shù) 2-22 3污垢熱阻和管壁熱阻 管外側(cè)污垢熱阻 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為 管壁熱阻為 4 傳熱系數(shù) 2-23 5傳熱面積裕度 計算的傳熱面積為 2-
24、24 該換熱器的實際傳熱面積為 2-25 該換熱器的面積裕度為 2-26 傳熱面積裕度合適該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù) com 壁溫核算 由于換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大會使傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大會使傳熱管壁溫升高減低了傳熱管和殼體的壁溫之差但在操作初期污垢熱阻較小殼體和傳熱管間壁溫差可能較大計算中應(yīng)按最不利的操作條件考慮因此取兩側(cè)污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫[19] 2-27 式中液體的平均溫度和為 ℃ 2-28 ℃
25、 2-29 傳熱管平均壁溫 ℃ 殼體壁溫可近似取為殼程流體的平均溫度即℃ 殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 由于換熱器殼程流體的溫差不大殼程壓力不高因此選用固定管板式換熱器較為適宜 com 換熱器內(nèi)流體的流動阻力 1管程流體阻力 2-30 2-31 傳熱管對粗糙度查圖得流速 Pa Pa 2-32 Pa 管程流
26、體阻力在允許范圍之內(nèi)[19] 2殼程阻力 2-33 2-34 2-35 ms Pa 流體流過折流板缺口的阻力 2-36 m m Pa 總阻力 Pa 由于該換熱器殼程流體的操作壓
27、力較高所以殼程流體的阻力也比較適宜 24 換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果 表2-2 物性參數(shù)表 參數(shù) 管程 殼程 流率Kgh 148971 347600 進出溫度℃ 7090 170140 壓力MPa 0045 0009 定性溫度℃ 80 155 密度Kgm 138 11
28、4 定壓比熱容KJ KgK 1038 1038 粘度cp 0211 023 熱導(dǎo)率[W m℃ ] 0051 0054 普朗特數(shù) 442 4 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)殼體內(nèi)徑mm800 殼程數(shù)1 管徑mm25×2 材質(zhì)碳鋼 管心距mm 25 管數(shù)目根449 折流板數(shù)個2 傳熱面積㎡176 折流板間距mm 2000管程數(shù)1 表2-3 計算結(jié)果表 主要計算結(jié)果
29、 管程 殼程 流速ms 108 20 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W ㎡℃ ] 7637 1565 污垢熱阻㎡h℃Kcal 00002 0000176 阻力MPa 00288 0025 傳熱溫差K 623 面積裕度% 179 第3章 強度計算 31 筒體壁厚計算 由工藝設(shè)計給定的設(shè)計溫度155℃設(shè)計壓力 11
30、 11×0099 00099選低合金結(jié)構(gòu)鋼板16MnR卷制材料170℃時的許用應(yīng)力 170Mpa假設(shè)厚度為6~16mm時[12]取焊縫系數(shù) 085腐蝕裕度C2 2mm則 計算厚度 3-1 設(shè)計厚度 3-2 對于16MnR鋼板負偏差因而可取名義厚度 有效厚度 3-3 水壓試驗壓力 3-4 所選材料的屈服應(yīng)力 水壓試驗應(yīng)力校核 3-5 水壓強度滿足要求 氣密試驗壓力 32 管箱短節(jié)封頭厚度的計算
31、com 管箱短節(jié)厚度的計算 由工藝設(shè)計給定設(shè)計參數(shù)為設(shè)計溫度60℃設(shè)計壓力 11 11×04 044選用16MnR鋼板材料許用應(yīng)力 170Mpa屈服強度取焊縫系數(shù)[12] 計算厚度 3-6 設(shè)計厚度 3-7 名義厚度 3-8 綜合考慮結(jié)構(gòu)補強焊接的需要取 有效厚度 3-9 com 封頭厚度的計算 殼體封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 計算厚度 3-10 名義厚度
32、 3-11 為了便于選材殼體封頭厚度取與短節(jié)厚度相同 有效厚度 壓力試驗應(yīng)力校核 水壓試驗壓力 3-12 3-13 33 管箱短節(jié)開孔補強的校核 開孔補強采用等面積補強法由工藝設(shè)計給定的接管尺寸為考慮實際情況選20號熱軋?zhí)妓劁摴?腐蝕裕度 3-14 接管計算壁厚 3-15 接管有效壁厚 3-16 開孔直徑 3-17 接管有效補強寬度 3-18 接管外側(cè)有效補強高
33、度 3-19 需要補強面積 3-20 可以作為補強的面積為 3-21 3-22 3-23 該接管補強的強度足夠不需另設(shè)補強結(jié)構(gòu) 34殼體接管開孔補強校核 開孔補強采用等面積補強選取20號熱軋?zhí)妓劁摴茕摴艿脑S用應(yīng)力 接管計算壁厚 3-24 接管有效壁厚 3-25 開孔直徑 3-26 接管有效補強寬度 3-27 接管外側(cè)有效補強高
34、度 3-28 需要補強面積 3-29 可以作為補強的面積為 3-30 3-31 3-32 無需另設(shè)補強結(jié)構(gòu) 35 管板設(shè)計及校核 com 管板計算的有關(guān)參數(shù)的確定 計算殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 3-33 圓筒殼壁金屬的橫截面積 3-34 一根換熱管管壁金屬的橫截面積
35、 3-35 3-36 兩管板間換熱管有效長度 估計管板厚度為 3-37 管束模數(shù) 根據(jù)查得 換熱管材料為 3-38 管子回轉(zhuǎn)半徑 3-39 管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 由確定
36、 3-40 取 3-41 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 根據(jù)查得[4] 3-42 由公式得為 3-43 管板開孔后面積 3-44 管板布管區(qū)面積 3-45
37、 管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑 3-36 系數(shù)為 3-37 殼體不帶波形膨脹節(jié)時換熱管束與圓筒剛度比 3-38 系數(shù)
38、 3-39 3-40 3-41 管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比 3-42 com 計算法蘭力矩 根據(jù)殼程直徑選用甲型平焊法蘭直徑螺柱選用數(shù)量材料為[20] 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 墊片選用石棉橡膠板墊片公稱直徑公稱壓力P 10Mpa 墊片型號1400-10JBT4701-2000D 1155mmd 20mm根據(jù)表查得系數(shù)比壓力[
39、21] com計算的相關(guān)參數(shù) 確定 假定管板的計算厚度則換熱管的加強系數(shù)為 3-43 剛度參數(shù)計算及某些系數(shù)的確定 確定根據(jù) 3-44 3-45 3-46 com 確定和 由和根據(jù)查得 3-47 com 對于其延長部分兼作法蘭的管板計算
40、 計算 3-48 由和根據(jù)查得 計算 3-49 3-50 3-51 com 設(shè)計條件不同的組合工況 殼程壓力作用下的危險組合 殼程壓力 管程壓力 不計膨脹 由和根據(jù)查得 則取與中較大的值
41、 3-5255 1管板應(yīng)力 3-56 3-57 3-58 2殼體法蘭應(yīng)力 3-59 按 3-60 3管子應(yīng)力 3-61 4殼程圓筒
42、軸向應(yīng)力 3-62 5拉脫應(yīng)力 連接形式選用焊接 3-63 管程壓力作用下的危險組合 殼程壓力 管程壓 不計膨脹差 3-6467 由和根據(jù)查得 則 3-6871 1管板應(yīng)力 3-72 3-73
43、 3-74 3-75 2殼體法蘭應(yīng)力 3-76 按 3-77 3管子應(yīng)力 3-78 4殼程圓筒軸向應(yīng)力 3-79 5拉脫應(yīng)力 連接形式選用焊接
44、 3-80 計算結(jié)果表明進行的管板設(shè)計合格 第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 41折流擋板 安裝折流擋板的目的是為提高管外對流傳熱系數(shù)為取得良好效果擋板的形狀和間距必須適當(dāng)對常用的圓缺型擋板弓形缺口的大小對殼程流體的流動情況有重要影響弓形缺口太大或太小都會產(chǎn)生死區(qū)太大不利于傳熱太小又增加流體阻力 擋板的間距對殼程的流動亦有重要的影響間距太大不能保證流體垂直流過管束使管外對流傳熱系數(shù)下降間距太小不便于制造和檢修不便于制造和檢修阻力損失亦大一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的02~10倍我國系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的擋板間距為固定管板式有 100mm150mm200mm300m
45、m450mm600mm700mm7種浮頭式有100mm150mm250mm300mm350mm450mm 或480mm 600mm 8種[18] 42 法蘭 換熱器設(shè)備常用的法蘭分為設(shè)備法蘭和管法蘭兩類 設(shè)備法蘭標(biāo)準(zhǔn)有JB 4710甲型平焊法蘭 選用壓力范圍為025~16 Mpa JB 4702 乙形平焊法蘭 選用壓力范圍為025~40 Mpa JB 4703 長頸對焊法蘭 選用壓力范圍為 06~64 Mpa 本設(shè)計選用JB 4701甲型平焊法蘭 選用壓力范圍為025~16 Mpa 甲型平焊法蘭只有法蘭環(huán)一般
46、采用鋼板制作必要時也可以采用鍛件軋制與圓筒體或封頭角焊連接由于法蘭環(huán)與筒體或封頭連接的整體性差即該法蘭的連接強度和剛度較小因此只適用于溫度壓力較低的場合在現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中甲型平焊法蘭只有四個壓力等級PN025061016MPa公稱直徑的適用范圍也較小DN300~2000mm所用工作溫度范圍為-20~300℃[22] 43 換熱管 換熱管的規(guī)格包括管徑和管長換熱管的直徑越小換熱器單位體積的傳熱面積越大因此對于潔凈的流體管徑可取小些但對于不潔凈或亦結(jié)垢的流體管徑應(yīng)該取得大些以免堵塞目前我國試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用Φ25×2和Φ19×2兩種規(guī)格對于一般流體是適用的此外還有Φ38×25Φ57×25的
47、無縫鋼管本設(shè)計選用Φ25×2規(guī)格的換熱管 我國生產(chǎn)的鋼管系列標(biāo)準(zhǔn)中管長有15m2m3m45m6m9m按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目再根據(jù)所需傳熱面積求得管長合理截取同時管長又應(yīng)與殼徑相適應(yīng)一般管長與殼徑之比即LD為3~45本設(shè)計選用3m的管長 管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種與正方形相比等邊三角形排列比較緊湊管外流體湍流程度高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大正方形排列雖比較松散傳熱效果也較差但管外清洗方便對亦結(jié)垢流體更為適用本設(shè)計選用等邊三角形的排列方式[18] 44 支座 化工壓力容器及設(shè)備都是通過支座固定在工藝流程中的某一位置上的支座的形式主要分三大類立式容器支座臥式容器支座球式容器支座臥式容
48、器支座又可分為鞍式支座圈式支座和支腿式支座尤以鞍式支座使用最為廣泛 鞍式支座的結(jié)構(gòu)特征 1.鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)分輕型代號A和重型代號B兩種輕型用于滿足一般臥式容器使用要求重型用以滿足臥式換熱器盛裝液體重度大和LD大的臥式容器使用要求 2.根據(jù)安裝形式鞍式支座分固定式代號F和滑動式代號S兩種 3.鞍式支座適用于臥式容器直徑DN159~426用無縫管件筒體300~4000用卷制筒體的范圍內(nèi)[22] 本設(shè)計選用鞍式支座[23] 圖4-1 鞍式支座 45 壓力容器選材原則 1選用壓力容器材料時必須考慮容器的工作條件如溫度壓力和介質(zhì)特征材料的使用性能如機械性能物理性能和化學(xué)性能加工性能
49、如材料的焊接性能和冷熱加工性能經(jīng)濟合理性能如材料的價格制造費用和使用壽命 2剛制壓力容器用鋼材應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》中所列材料選用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定設(shè)計壓力不大于35Mpa對于超出規(guī)定的應(yīng)進行具體分析并進行試驗經(jīng)過研究以后決定 3鋼材的使用溫度不超過各鋼號許用應(yīng)力中所對應(yīng)的上限溫度但要注意的是碳素鋼和碳錳鋼在高于425℃溫度下長期使用時應(yīng)考慮鋼中碳化物的石墨化傾向奧氏體剛的使用溫度高于525℃時鋼中的含碳量不應(yīng)小于004%對于≤-20℃的低溫容器材料用鋼還應(yīng)進行夏比V型缺口沖擊試驗 4壓力容器非受壓元件用鋼必須有良好的可焊性 5在考慮壓力容器受壓元件有足夠強度的情況下必須考慮他的韌性以
50、防止外加載荷作用下發(fā)生脆性破壞[22] 46 墊片 設(shè)備墊片標(biāo)準(zhǔn)主要有 JB4704 非金屬軟墊片 JB4705 纏繞墊片 JB4706 金屬包墊片 一般情況下非金屬軟墊片適用于甲型平焊法蘭乙型平焊法蘭長頸對焊法蘭法蘭密封面形式為光滑密封面或凹凸密封面纏繞墊片適用于乙型平焊法蘭長頸對焊法蘭 非金屬軟墊片厚度一般根據(jù)容器直徑選取容器直徑DN≤450mm時厚度δ 2mm容器直徑DN〉4500mm時厚度δ 3mm金屬平墊片厚度一般為3~6mm 墊片的選擇要綜合考慮操作介質(zhì)的性質(zhì)操作壓力操作溫度以及需要密封的程度對墊片本
51、身要考慮墊片性能壓緊用的次數(shù)對高溫高壓的情況一般多采用金屬墊片中溫中壓可采用金屬和非金屬組合式或非金屬墊片中低壓情況多采用非金屬墊片高真空或深冷溫度下以采用金屬墊片為宜 根據(jù)本設(shè)計要求選用石棉橡膠板墊片確定墊片系數(shù)m 25比壓力y 20MPa墊片尺寸D 944㎜d 904㎜[21] 第5章 結(jié)論 半學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束我完成了石腦油冷凝器的工藝設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計強度設(shè)計的計算確定了設(shè)備結(jié)構(gòu)完善了設(shè)計圖紙通過這次的畢業(yè)設(shè)計使我系統(tǒng)全面地了解了化工設(shè)備的設(shè)計過程對化工設(shè)備有了更深刻全面地認(rèn)識拓寬了知識領(lǐng)域為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ) 本設(shè)計主要進行了換熱面積估算實際換熱面積為 926 m2面
52、積裕度為179工藝結(jié)構(gòu)尺寸的確定殼體內(nèi)徑為800換熱管規(guī)格為Φ25×2流動阻力計算零部件選型選用甲型平焊法蘭墊片選用石棉橡膠板墊片鞍式支座折流板選用弓形折流板螺栓規(guī)格M12×60設(shè)備強度計算經(jīng)計算及校核后所得的數(shù)據(jù)均符合要求參 考 文 獻 [1] 鄭津洋董其伍桑芝富過程設(shè)備設(shè)計[M]化工工業(yè)出版社 20057 [2] 羅光華馮莉超限型換熱器的制造[J]石油化工設(shè)備200433 7 32-35 [3] 秦叔經(jīng)葉文邦等化工設(shè)備設(shè)計全書[M]北京化學(xué)工業(yè)出版社1997 [4] 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編GB15098 鋼制壓力容器匯編第一版[S]北京學(xué)苑出版社1998 [5] GIndus
53、trial Heat Exchangers a basic guide [A]Hemisphere Publishing CoNew York1982 [6] 張康答洪起超等壓力容器手冊[M]北京勞動人事出版社1987 [7] Mand LondonALCompact Heat Exchangers2nd ed[J]MacGraw-Hill Book CompanyNew York1984 [8] 錢頌文主編換熱器設(shè)計手冊[M]北京 化學(xué)工業(yè)出版社2002 [9] 化工設(shè)備設(shè)計全書編輯委員會.換熱器設(shè)計[M].上??茖W(xué)技術(shù)出版社 [10] 化工基本過程與設(shè)備[M
54、].化學(xué)工業(yè)出版社 [11] 譚天恩.麥本熙.丁惠華.化工原理[M].上冊.北京化學(xué)工業(yè)出版社.1984. [12] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB151-1999管殼式換熱器[S]. [13] 陳匡民.過程裝備腐蝕與防護[M].化學(xué)工業(yè)出版社. [14] 樓宇新化工機械制造工藝化工機械制造工藝ZHANG Qing-lin YOU Li-ming Dalian RefrigeratorCo Ltd[J] Dalian 116033 China .The Common HeatExchangers For IndustrialRefrigeration System [1
55、7] comunEditor-in-chiefHeat Exchanger Design Handbook Hemisphere Publishing Corporation1983 [18] 李鳳華于士君 化工原理[M] 大連大連理工大學(xué)出版 2004 [19] 匡國柱史起才化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計[M]北京化學(xué)工業(yè)出版社 2002 [20] JBT4700~47072000 壓力容器法蘭[S] 云南云南科技出版社出版 2000 [21] 鋼制管法蘭墊片緊固件[S]中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部1991 [22] 李勤李福寶壓力容器過程設(shè)備[M]2006 [23] 中華人民共
56、和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)容器支座[S]中華人民共和國機械電子工業(yè)部中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部中華人民共和國勞動部中國石油化工總公司發(fā)布1992 致 謝 經(jīng)過半學(xué)期的設(shè)計實踐使我對化工容器的主要性能和設(shè)計要點有了一個全面的認(rèn)識與了解對書本上的理論知識有了更深的理解與記憶同時也學(xué)習(xí)到了很多課堂上沒接觸過的知識拓展了知識面開闊了眼界在此我要特別感謝我的指導(dǎo)教師趙瑜超老師本次設(shè)計從選題構(gòu)思設(shè)計畫圖到最后成型都是在時老師的悉心指導(dǎo)和監(jiān)督下進行的在設(shè)計的這段時間里老師給予了我正確的指導(dǎo)及時糾正了論文及圖紙中的錯誤使我能及時順利的完成設(shè)計任務(wù)他一絲不茍的工作作風(fēng)對學(xué)生認(rèn)真負責(zé)的態(tài)度令我受益非淺
57、 腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃
58、蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇
59、肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞
60、襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆
61、膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀
62、罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇
63、螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁
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