畢業(yè)論文固定管板式換熱器

北京化工大學畢業(yè)(設計)論文畢業(yè)設計（論文）PAGE2基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡水表的設計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單片機控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設計基于單片機技術的WDR-01型聚氨酯導熱系數(shù)測試儀的研制一種RISC結(jié)構(gòu)8位單片機的設計與實現(xiàn)基于單片機的公寓用電智能管理系統(tǒng)設計基于單片機的溫度測控系統(tǒng)在溫室大棚中的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的數(shù)字化超聲電源的研制基于ADμC841單片機的防爆軟起動綜合控制器的研究基于單片機控制的井下低爆綜合保護系統(tǒng)的設計基于單片機的空調(diào)器故障診斷系統(tǒng)的設計研究單片機實現(xiàn)的尋呼機編碼器單片機實現(xiàn)的魯棒MRACS及其在液壓系統(tǒng)中的應用研究自適應控制的單片機實現(xiàn)方法及基上隅角瓦斯積聚處理中的應用研究基于單片機的鍋爐智能控制器的設計與研究超精密機床床身隔振的單片機主動控制PIC單片機在空調(diào)中的應用單片機控制力矩加載控制系統(tǒng)的研究項目論證，項目可行性研究報告，可行性研究報告，項目推廣，項目研究報告，項目設計，項目建議書，項目可研報告，本文檔支持完整下載，支持任意編輯！選擇我們，選擇成功！項目論證，項目可行性研究報告，可行性研究報告，項目推廣，項目研究報告，項目設計，項目建議書，項目可研報告，本文檔支持完整下載，支持任意編輯！選擇我們，選擇成功！單片機論文，畢業(yè)設計，畢業(yè)論文，單片機設計，碩士論文，研究生論文，單片機研究論文，單片機設計論文，優(yōu)秀畢業(yè)論文，畢業(yè)論文設計，畢業(yè)過關論文，畢業(yè)設計，畢業(yè)設計說明，畢業(yè)論文，單片機論文，基于單片機論文，畢業(yè)論文終稿，畢業(yè)論文初稿，本文檔支持完整下載，支持任意編輯！本文檔全網(wǎng)獨一無二，放心使用，下載這篇文檔，定會成功！固定管板式換熱器摘要這篇論文主要介紹的是換熱器機械計算等相關的設計過程。本文引用這三年學過的書本知識及相關的技術標準，對換熱器的結(jié)構(gòu)、強度進行了系統(tǒng)的闡述。換熱器是目前許多工業(yè)部門廣泛應用的通用工藝設備。其中，換熱器是目前應用較為廣泛的換熱設備。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在相同管束情況下其殼體內(nèi)徑最小，管程分程較方便。缺點：殼程無法進行機械清洗，殼程檢查困難，殼體與管子之間無溫差補償元件時會產(chǎn)生較大的溫差應力，即溫差較大時需采用膨脹節(jié)或波紋管等補償元件以減小溫差應力。我設計的換熱器內(nèi)部以換熱管和折流板做為基本構(gòu)件，冷介質(zhì)、余熱介質(zhì)分別在管程與殼程之間流動，以達到降溫或升溫的效果。換熱器由筒體、管箱、封頭、支座、換熱管、折流板、管板及接管、法蘭等組成。通過強度計算合理選擇材料，確保安全運行，提高設備的生產(chǎn)效率，降低設備的制造成本，實現(xiàn)化工單元操作的最佳化。關鍵詞換熱器管箱殼體管板封頭目錄摘要1目錄2符號說明4前言5第一章命題6第1.1節(jié)概述6第1.2節(jié)設計任務、設計思想7第二章?lián)Q熱器的工藝設計8第2.1節(jié)換熱器的工藝條件8第2.2節(jié)估算設備尺寸8第三章?lián)Q熱器零部件的工藝結(jié)構(gòu)設計10第3.1節(jié)傳熱管10第3.2節(jié)折流板11第3.3節(jié)拉桿、定距管12第3.4節(jié)防沖板14第3.5節(jié)接管14第3.6節(jié)管箱16第3.7節(jié)管板結(jié)構(gòu)尺寸17第3.8節(jié)封頭18第3.9節(jié)法蘭20第3.10節(jié)墊片的選取20第3.11節(jié)鞍座的選取21第四章?lián)Q熱器的機械結(jié)構(gòu)設計22第4.1節(jié)傳熱管與管板的連接22第4.2節(jié)管板與殼體的連接22第4.3節(jié)管板與管箱的連接23第五章?lián)Q熱器的強度設計與校核25第5.1節(jié)殼體、管箱的壁厚計算25第5.2節(jié)法蘭的強度校核26第5.3節(jié)管板厚度的計算29第5.4節(jié)開孔補強計算33第5.5節(jié)壓力試驗35第六章?lián)Q熱器的加工工藝和裝配程序37第6.1節(jié)概述37第6.2節(jié)材料驗收37第6.3節(jié)筒體的制造37第6.4節(jié)封頭的制造39第6.5節(jié)管板的制造40第6.6節(jié)管束的制造40第6.7節(jié)折流板的制造41第6.8節(jié)裝配42第6.9節(jié)油漆、包裝45第6.10節(jié)換熱器在使用中常見故障及處理45結(jié)論47參考文獻48致謝49符號說明符號意義單位[σ]t許用應力MPaσt計算應力MPaC厚度附加量mmC1鋼材厚度偏差mmC2腐蝕裕量mmDi圓筒內(nèi)直徑mm[Pw]t最大允許工作壓力MPaPc計算壓力MPaE材料的彈性模量Paф焊縫系數(shù)——δ計算厚度mmδd設計厚度mmδn名義厚度mmδe有效厚度mmm墊片系數(shù)mmye比壓力MPaA補強截面積mm2B補強有效寬度mmF壓力NK橢圓形封頭形狀系數(shù)——M力矩N.mm

前言換熱器設備是化學工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最中要的設備之一，為了幫助我們的復習與鞏固以往學習過的專業(yè)知識，并對換熱設備有一個深入了解。畢業(yè)設計是我們在學校學習結(jié)束階段的一個綜合學習、訓練，培養(yǎng)獨立工作能力的重要教學環(huán)節(jié)，畢業(yè)設計作為一個獨立的教學環(huán)節(jié)，不同于一門課程的學習，又不同于實際工程設計工作，相同之處在于它是為了教學目的而設置的教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計是一項學習任務，又是一項獨立的創(chuàng)造性工作。最大限度的采用新技術成就，反映現(xiàn)代技術的發(fā)展水平，充分發(fā)揮獨立工作能力，一定要遵循理論聯(lián)系實踐的原則。由于知識和經(jīng)驗的不全面性和貧乏，在這次設計中難免有錯漏之處，敬請老師給予指教。第一章命題第1.1節(jié)概述換熱器在工業(yè)中的應用換熱設備是使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設備，使化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設備。在化工廠中，換熱設備的投資約占總投資的10%～20%；在化肥廠中，約占總投資的30%～41%。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給穩(wěn)到較低的流體，使流體溫度達到工藝流程的指標，以滿足工業(yè)流程上的需要。由于世界性的能源危機，為了降低能耗，工業(yè)生產(chǎn)中對換熱器的需求量越來越多，對換熱器的質(zhì)量要求也越來越高。近幾十年來，緊湊式換熱器(板式、板翅式、壓焊板式換熱器等)、熱管式換熱器、直接接觸式換熱器等得到發(fā)展。目前國內(nèi)使用的換熱器多為列管換熱器和螺旋板換熱器。它的主要特點是管內(nèi)外換熱面積相等。但是交換系數(shù)相差較大的交換介質(zhì)在管內(nèi)外進行熱量交換時，由于其不平恒性而達不到理想的交換目的，換熱效率相對較低。雖然現(xiàn)在出現(xiàn)大量結(jié)構(gòu)緊湊高效的換熱設備，例如：波紋板換熱器、板翅式換熱器、螺旋板換熱器、傘板換熱器等，但在各行業(yè)的換熱設備中，管殼式換熱器仍占據(jù)著主導地位。因為許多工藝過程都具有高溫、高壓、高真空、有腐蝕等特點，而管殼式換熱器具有選材范圍廣(可為碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、鋁材、銅材、鈦材等)，換熱表面清洗較方便，適應性強，處理能力大，特別是能承受高溫和高壓等特點，所以管殼式換熱器被廣泛應用于化工、煉油、石油化工、制藥、印染以及其它許多工業(yè)中，它適用于冷卻、冷凝、加熱、蒸發(fā)和廢熱回收等方面。管殼式換熱器主要由換熱管束、殼體、管箱、分程隔板、支座等組成。換熱管束包括換熱管、管板、折流板、支持板、拉桿、定距管等。換熱管可為普通光管，也可為帶翅片的翅片管，翅片管有單金屬整體軋制翅片管、雙金屬軋制翅片管、繞片式翅片管、疊片式翅片管等，材料有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅材、鋁材、鈦材等。殼體一般為圓筒形，也可為方形。管箱有橢圓封頭管箱、球形封頭管箱和平蓋管箱等。分程隔板可將管程及殼程介質(zhì)分成多程，以滿足工藝需要。

管殼式換熱器在結(jié)構(gòu)設計時，必須考慮許多因素，例如傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、管殼程壁溫溫差、介質(zhì)結(jié)垢情況、流體性質(zhì)以及檢修和清洗條件等等，從而確定一種適合的結(jié)構(gòu)形式。對于同一種形式的換熱器，由于各種不同工況，往往采用的結(jié)構(gòu)并不相同。在工程設計中，應按其特定的條件進行分析設計，以滿足工藝需要。第1.2節(jié)設計任務、思想1.2.1設計任務設計課題為固定管板式換熱器，設計包括結(jié)構(gòu)設計和強度設計。結(jié)構(gòu)設計需要選擇適用合理、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式，同時滿足制造、檢修、裝配、運輸和維修等要求；而強度計算的內(nèi)容包括換熱器的材料，確定主要結(jié)構(gòu)尺寸，滿足強度、剛度和穩(wěn)定性等要求，根據(jù)設計壓力確定壁厚，使換熱器有足夠的腐蝕裕度。1.2.2設計思想

盡可能采用先進的技術、國家與行業(yè)標準，使生產(chǎn)達到技術先進，經(jīng)濟合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則，具體有如下幾點：1） 根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》和GB151-1999〈〈管殼式換熱器〉〉等國家標準為基礎進行設計。2） 滿足工藝和操作要求，所設計出來的流程和設備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，設計的流程與設備需要一定的操作彈性，可方便地進行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。3） 滿足經(jīng)濟上的要求，設計省熱能和電能的消耗，減少設備與基礎的費用，選擇合適的回流比，節(jié)省水蒸汽，設計時要全面考慮，力求總費用盡可能低一些。4） 保證生產(chǎn)安全，保證換熱器具有一定的剛度和強度。設計中根據(jù)設計壓力確定壁厚,再校核其他零件的強度,進行水壓試驗，容器是否有足夠的腐蝕裕度。第二章?lián)Q熱器的工藝設計第2.1節(jié)換熱器的工藝條件設計條件：殼程管程工作介質(zhì)：飽和蒸汽熱水設計溫度：18090工作溫度:16085設計壓力：0.6MPa0.7Mpa工作壓力：0.54Mpa0.65Mpa焊縫系數(shù)：0.850.85腐蝕余量：1mm換熱面積：35M第2.2節(jié)估算設備尺寸2.2.擬用傳熱管規(guī)格為ф25x2，管長L＝2000mm，傳熱管數(shù)NT為SKIPIF1<0式中符號：SKIPIF1<0—換熱管外徑。mmSKIPIF1<0—所需換熱面積。L—換熱管長。MSKIPIF1<0—換熱管總數(shù)。根2.取管心距t=1.3dot=1.3x25=32(mm)橫過管束中心線的管數(shù)SKIPIF1<0采用單管程結(jié)構(gòu)，則殼程內(nèi)徑為D=t(nc-1)+(2-3)do=32x(17-1)+(2-3)x25=487(mm)圓整得D＝600mm第三章?lián)Q熱器零部件的結(jié)構(gòu)設計第3.1節(jié)傳熱管3.1.1換熱管有光管、焊接管、螺紋管、波節(jié)管、波紋管、三維內(nèi)外肋管等。在沒有特殊要求的情況下，一般選用光管因為光管加工方便、價格便宜，本裝置采用光管。選擇管徑時，應盡可能使流速高些，但一般不應超過規(guī)定的流速范圍。易結(jié)垢、粘度較大的液體宜采用較大的管徑。我國目前試用的列管式換熱器系列標準中僅有ф25×2mm及ф19×2mm兩種規(guī)格的管子。本裝置的殼程介質(zhì)是飽和蒸汽，是比較容易清潔和不易結(jié)垢的流體，因此采用ф25×23.1.2常用材料有碳素鋼、低和金鋼、不銹鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金、鈦等。此外還有一些非金屬材料，如石墨、陶瓷等。本換熱器材質(zhì)選用0Cr18Ni9。3.1.3管子在管板上的排列有正三角形、正方形和同心圓排列三種方式，如圖所示。傳熱管的排列應使其在整個換熱器圓截面上均勻分布，同時還要考慮流體的性質(zhì)，管箱結(jié)構(gòu)及加工制造等方面的問題。正三角形排列的優(yōu)點有:管板的強度高；流體走短路的機會少，但管外流體擾動較大，因而對流傳熱系數(shù)較高；相同的殼徑內(nèi)可排列更多的管子；但是正三角形排列蝕管外機械清洗較為困難。正方形排列的優(yōu)點是便于清洗列管的外壁，適用于殼程流體易產(chǎn)生污垢的場合；但是在同樣的管板面積上可排列的管子數(shù)量為最少。同心圓排列方式優(yōu)點再也靠近殼體的地方管子分布較均勻，在殼體直徑較小的換熱器中可以排列的傳熱管數(shù)比三角形排列還多。本換熱器流體的性質(zhì)屬于比較潔凈和不易結(jié)垢，因此采用正三角形排列，如圖（a）所示。圖3.1.1管子的排列方式管板上兩傳熱管中心距離稱為管心距，管心距的大小主要與傳熱管和管板的連接方式有關，此外還要考慮到管板強度和清洗管外表面時所需的空間。根據(jù)GB151-1999規(guī)定管心距為32mm。第3.2節(jié)折流板列管式換熱器的殼程流體流通截面積大，在殼程流體屬對流傳熱條件時，為增大殼程流體的流速，加強其湍動程度，提高其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，需要設置折流板。折流板有橫向折流板和縱向折流板兩類，單殼程的換熱器僅需設置橫向折流板，橫向折流板同時兼有支承傳熱管，防止產(chǎn)生振動作用。管殼式換熱器常用的有弓形和盤環(huán)形。在弓形折流板中，流體在板間錯流沖刷管子，而流經(jīng)折流板弓形缺口時是順流經(jīng)過管子后進入下一板間，改變方向，流動中死區(qū)較少，比較優(yōu)越，結(jié)構(gòu)比較簡單，一般標準換熱器中只采用這種。盤環(huán)形折流板制造不方便，流體在管束中為軸向流動，效率較低。而且要求介質(zhì)必須是清潔的，否則沉淀物將會沉積在圓環(huán)后面，傳熱面積失效，一般用于壓力比較高而又清潔的介質(zhì)。因此，采用單弓形折流板。3.2根據(jù)GB151-1999弓形折流板圓缺大小用切去弓弦高占圓筒內(nèi)直徑的百分比來確定，單弓形折流板缺口弦高h值，宜取0.20-0.45倍的圓筒內(nèi)直徑,取系數(shù)為0.25，切去圓缺高度h=0.25x600=155mm3.2折流板外周與殼體內(nèi)徑之間的間隙越小，殼程流體介質(zhì)在此處的泄漏越小，使傳熱效率提高，但間隙越小，給制造、安裝帶來困難。選取折流板名義外直徑D=DN-8=600-3=597mm。3.2折流板厚度與殼體直徑、換熱管無支承長度有關，其厚度根據(jù)參考選取δ＝5mm。3.2.①、折流板的管孔直徑和公差按GB151-99規(guī)定，Ⅰ級管束換熱器折流板管孔直徑d+0.4=25+0.4=25.4②、管孔中心距折流板上管孔中心距（包括分程隔板處的管孔中心距）t=32,公差為相鄰兩孔，任意兩孔±1.00mm③管孔加工折流板上管孔加工后兩端必須倒角0.5X45°。3.設計溫度180℃和設計壓力P＝0.6MPa,根據(jù)GB150-1998選取Q235-B鋼板，它的適用范圍：容器設計壓力P≤1.60MPa；鋼板使用溫度為0～35℃；用于殼體時，鋼板厚度不大于20mm；不得用于液化石油氣介質(zhì)以及毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器。Q235-A.F和Q235-A鋼板技術要求低，鋼板質(zhì)量差，以往因鋼材供應情況的限制，不得不采用。線技術要求較高的Q235－B已大量生產(chǎn)。從標準的技術合理性、壓力容器的使用安全性以及鋼材供應的可能性等方面綜合考慮，2002年7月1日第3.3節(jié)拉桿、定距管3.折流板與支持板一般均采用拉桿與定距管等元件與管板固定，其固定形式有如下幾種：1）采用全焊接方式，如圖（c）拉桿一端插入管板并與管板焊接，每塊折流板間距固定后與拉桿焊接固定。常用于拉桿與折流板為不銹鋼結(jié)構(gòu)或換熱管外徑≤14mm的管束。2）采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，拉桿一端用螺紋擰入管板，每兩塊折流板之間的間距用定距管固定，每根拉桿上最后一塊折流板與拉桿焊接如圖（d）；也有的是最后一塊折流板用兩個螺母鎖緊固定，這種形式易于調(diào)節(jié)折流板之間夾緊程度，在穿進換熱器后，各折流板處于相對自由狀態(tài)，是列管換熱器最常用的形式如圖（b）。3）螺紋與焊接相結(jié)合，如圖（a）拉桿一端用螺紋擰入管板，然后將每塊折流板焊在拉桿上，同樣不需要定距管，適于換熱管外徑≤14mm的管束。4）定距螺栓拉桿，如圖（e）是靠一節(jié)節(jié)定距螺栓將折流板夾持而達定距及固定折流板的目的。定距螺栓分A、B兩種形式，A型是與管板連接的定距螺栓，其兩端均為螺栓，B型是兩折流板之間采用的，其一端是螺栓，另一端是螺母，該結(jié)構(gòu)安裝簡單方便，間距正確。圖3.3.1拉桿的結(jié)構(gòu)形式本裝置的換熱管外徑為25mm，換熱器直徑為600mm，根據(jù)上述所說選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。3.1)、拉桿直徑和數(shù)量根據(jù)GB151－1999規(guī)定，拉桿直徑d＝10mm，拉桿數(shù)量為2)、拉桿尺寸如零件圖3.拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣。拉桿位置占據(jù)換熱管的位置，對于大直徑換熱器，在布管區(qū)的中心部位或靠近折流板缺口處也應布置適當數(shù)量的拉桿。第3.4節(jié)防沖板為了防止殼程物料進口處流體對換熱管表面的直接沖刷，引起侵蝕及振動，應在流體入口處裝置防沖板，以保護換熱管。設置防沖板時，殼程進出口處的流道面積為接管處圓筒脮表面與防沖板表面之間介質(zhì)通過的面積；殼程進出口處設置防沖板時，管束進出口處流道面積為折流板與管板或折流板之間距內(nèi)換熱管之間的通道面積減去防沖板的投影面積。防沖板在殼體內(nèi)的位置，應使防沖板周邊與殼體內(nèi)壁所形成的流通面積為殼程進口接管截面積的1～1.25倍。根據(jù)GB151-1999規(guī)定，防沖板的固定形式有A）防沖板的兩側(cè)焊在定距管或拉桿上，也可同時焊在靠近管板的第一塊折流板上；B）防沖板焊在圓筒上；C）用U形螺栓將防沖板固定在換熱器上。本裝置采用防沖板焊在圓筒上。根據(jù)GB151-1999規(guī)定，防沖板的最小厚度：當殼程進口接管直徑小于300mm時，對碳鋼、低和金鋼取4.5mm；對不銹鋼取3mm。當殼程進口接管直徑大于300mm時，對碳鋼、低合金鋼取6mm；對不銹鋼取4mm.本裝置的殼程進口接管直徑為150mm小于300mm，防沖板的材料為Q235B，它的厚度取4.5mm。第3.5節(jié)接管3.5.11)．接管（含內(nèi)焊縫）不應凸出殼體內(nèi)表面，并在該部位打磨平滑，以免妨礙管束的拆裝。2)．接管應盡管沿徑向或軸向布置，（4管程的例外）以方便配管與檢修。3)．設計溫度在300℃4)．對利用接管（或接口）仍不能放氣和排液的換熱器，應在管程和殼程的最高點設置放氣口，最低點設計排液口，其最小公稱尺寸為20mm。5)．操作允許時，一般是在高溫、高壓或不允許介質(zhì)泄漏的場合，接管與外部管線的連接也可采用焊接。6)．必要是可設置溫度計接口、壓力表及液面計接口。3.5.2接管伸出殼體（或管箱殼體）外壁的長度，主要考慮法蘭形式，焊接操作條件，螺栓拆裝，有無保溫及保溫厚度等因素決定。一般最短應符合下式計算值l≥h+h1+δ+15(mm)式中：h――接管法蘭厚度，mm；h1――接管法蘭的螺母厚度，mm；δ――保溫層厚度，mm；l――接管安裝高度，如圖a、b圖a殼程接管位置圖b管箱接管位置依據(jù)上述要求接管高度為：熱水進口接管高度l=208mm,熱水出口接管高度l=208mm,蒸汽進口接管高度l=208mm,排凝出口接管高度l=208mm,管箱排氣口接管高度l=158mm,管箱排污口接管高度l=158mm，殼程排氣口接管高度l=158mm。3.5.3殼程接管位置最小尺寸見圖a，按下式估算：無補強圈L2≥do/2+(b-4)+C管程接管最小尺寸見圖b，按下式估算：無補強圈L2≥do/2+hf+C為考慮焊縫影響，一般取C≥3倍殼體壁厚且不小于50～100mm。有時殼徑較大且折流板間距也很大，則L1值在設計時尚應考慮第一塊折流板與管板的間距，以使流體分布均勻。（a）(b)依據(jù)上述要求接管高度為：熱水進口接管L2=250mm,熱水出口接管高度L2=250mm,蒸汽進口接管L2=250mm,排凝出口接管L2=150mm。3.5.4為提高傳熱效率，排除或回收工作殘液（氣），凡不能借助其他接管排氣，排液的換熱器應在其殼程和管程的最高，最低點，分別設置排氣、排液接管，排氣、排液接管的端部必須與殼體或管箱殼體內(nèi)壁平齊。第3.6節(jié)管箱管箱的作用是把由管道來的管程流體均勻分布到各傳熱管把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在多管程換熱器中，管箱還起到改變流體流向的作用。無論那種管箱，其管箱的最小內(nèi)側(cè)深度應當滿足這樣的要求：使連接雙程間流體流動的橫截面至少大于或等于單管程通過的截面。3.6（1）、A型（平蓋管箱）如圖（a）裝有管箱平蓋（或稱盲板），清洗管程時只要拆開盲板即可，而不必拆卸整個管箱和與管箱相連的管路，缺點是盲板結(jié)構(gòu)用材多，且尺寸較大是得用鍛件，耗費大量機加工時，提高制造成本，并增加一道密封的泄漏可能。一一般多用于DN<900mm的浮頭式換熱器中。（2）、B型封頭管箱型如圖（b），用于單程或多程管箱，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，適于高壓，清潔介質(zhì)，可省掉一塊造價高的盲板、法蘭和幾十對螺栓，且橢圓封頭受力情況要比平端蓋好的多，缺點是檢查管子和清洗管程時必須拆下連接管道和管箱。（3）、C型、D型管箱這種形式是管箱一端與殼體及管板連成一體，或是用于可拆管束與管板制成一體的管箱，另一端可采用A型結(jié)構(gòu)，減少了泄漏的可能性。一般用的較少，只在高壓情況下采用。本換熱器由于壓力不高，所以采用B型管箱。第3.7節(jié)管板結(jié)構(gòu)尺寸管板在換熱器的制造成本中占有相當大的比重，管板設計與管板上的孔數(shù)、孔徑、孔間距、開孔方式以及管子的連接方式有關。選用固定管板兼作法蘭形式的管板，圖3.7.1固定管板式換熱器管板尺寸這種管板結(jié)構(gòu)尺寸，在依據(jù)確定的設計壓力，殼體內(nèi)徑來選擇或設計法蘭，然后根據(jù)法蘭相應結(jié)構(gòu)尺寸確定管板的最大外徑，密封面位置、寬度、螺栓直徑、位置、個數(shù)等，根據(jù)上述確定的殼體內(nèi)徑D=600mm和設計壓力PN＝0.6MPa，確定D=730mm、D1=690mm、D2=642mm、D4=600mm、D5=597mm、螺栓孔數(shù)n=482、管板孔直徑和允許公差，由參考得管孔直徑為25.25，允許偏差為SKIPIF1<03、管板材料在選擇管板材料時，除力學性能外，還應考慮管程和殼程流體的腐蝕性，以及管板和換熱管之間的電位差對腐蝕的影響。本換熱器采用Q235-B。第3.8節(jié)封頭3.8壓力容器封頭的種類較大，分為凸形封頭、錐殼、變徑段、平蓋及緊縮口等，其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和球冠形封頭。采用什么樣的封頭要根據(jù)工藝條件的要求、制造的難易程度和材料的消耗等情況來決定。1）、半球形封頭，在均勻內(nèi)壓作用下，薄壁球形容器的薄膜應力為相同直徑圓筒的一半，故從受力分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點是深度大，直徑小時，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。半球形封頭常用在高壓容器上。2）、橢圓形封頭是由半個橢球面和短圓筒組成，由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應用較多的封頭之一。3）、碟形封頭是帶折邊的球面封頭該邊緣彎曲應力與薄膜應力疊加，使該部位的應力遠遠高于其他部位，故受力狀況不佳。但過渡環(huán)殼的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，且壓制碟形封頭的鋼模加工簡單，使碟形封頭的應用范圍較為廣泛。4）、錐殼，軸對稱錐殼可分為無折邊錐殼和折邊錐殼，由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)，錐殼的應力分布并不理想，但其特殊的結(jié)構(gòu)形式有利于固體顆粒和懸浮或粘稠液體的排放，可作為不同直徑圓筒的中間過渡段，因而在中、低壓容器中使用較為普遍。對受均勻內(nèi)壓封頭的強度計算，由于封頭和圓筒相連接，所以不僅需要考慮封頭本身因內(nèi)壓引起的薄膜應力，還要考慮與圓筒連接除的不連續(xù)應力。連接處總應力的大少與封頭的幾何形狀和尺寸，封頭與圓筒厚度的比值大少有關。封頭設計時，一般應優(yōu)先選用封頭標準中推薦的型式與參數(shù)，然后根據(jù)受壓情況進行強度或穩(wěn)定性計算，確定合適的厚度。SKIPIF1<03.為了制造的方便，采用橢圓形封頭。設計溫度180℃，設計壓力P＝0.7MPa，選用Q235B,材料的許用應力[σ]t=105MPa取焊縫系數(shù)ф＝1。腐蝕裕度C2＝1m,鋼板厚度偏差C1=符合GB150-1998規(guī)定標準橢圓形封頭的有效厚度應不少于封頭內(nèi)直徑的0.15％設計溫度下圓筒的最大允許工作應力,查表系數(shù)K取值為1SKIPIF1<0根據(jù)JB/T4737-95選取橢圓形封頭為Dg600x8直邊高度h2=25mm,曲面高度h=390mm第3.9節(jié)法蘭3.法蘭的基本結(jié)構(gòu)形式按組成法蘭的圓筒、法蘭環(huán)及錐頸三部分的整體性程度可分為松式法蘭、整體法蘭和任意式法蘭三種。1）、松式法蘭：指法蘭不直接固定在殼體上或者雖固定而不能保證與殼體作為一個整體承受螺栓載荷的結(jié)構(gòu)。適用于有色金屬和不銹鋼制設備或管道上，且法蘭可采用碳素鋼制作，以節(jié)約貴重金屬。但法蘭剛度小，厚度較厚，一般只適用于壓力較低的場合。2）、整體法蘭：將法蘭于殼體鍛或鑄成一體或經(jīng)全熔透的平焊法蘭，這種結(jié)構(gòu)能保證殼體與法蘭同時受力，使法蘭厚度可適當減薄，但會在殼體上產(chǎn)生較大應力。其中的帶頸法蘭可以提高法蘭與殼體的連接剛度，適用于壓力、溫度較高的重要場合。3）、任意式法蘭：從結(jié)構(gòu)來看，這種法蘭與殼體連成一體，但剛性介于整體法蘭和松式法蘭之間，這類法蘭結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，故在中低壓容器或管道中得到廣泛應用。第3.10節(jié)墊片的選取設備墊片主要有：非金屬軟墊片、纏繞墊片和金屬包墊片。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，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面及榫槽密封面。金屬包墊片適用于乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面及榫槽密封面。本換熱汽殼程和管程介質(zhì)為蒸汽和熱水，工作溫度與壓力不高，采用非金屬墊片。第3.11節(jié)鞍座的選取本換熱器是臥式換熱器，換熱器鞍式支座可按JB/T4712選用。鞍式支座在換熱器上的布置應按下列原則確定：a)當L≤3000mm時，取Ls=(0.4-0.6)Lb)當L>3000mm時，取Ls=(0.5-0.7)Lc）盡量使Lc和Lc′相近如圖所示第四章?lián)Q熱器的機械結(jié)構(gòu)設計第4.1節(jié)傳熱管與管板的連接管子與管板的連接，在管殼式換熱器的設計中，是一個比較重要的結(jié)構(gòu)部分。它不僅加工工作量大，而且必須使每個連接處在設備的運行中，保證介質(zhì)無泄漏及承受介質(zhì)壓力的能力。管子與管板的連接形式有強度脹接、強度焊接與脹焊接的混合結(jié)構(gòu)。無論采用何種連接形式，度必須滿足一下兩種條件：連接處保證介質(zhì)無泄漏的充分氣密性；承受介質(zhì)壓力的充分結(jié)合力。強度脹接結(jié)構(gòu)簡單，換熱管修補容易。由于脹接管端處在脹接使產(chǎn)生塑性變形，存在著殘余應力。不銹鋼管與管板無論壓力大小，溫度高低，一般均采用焊接結(jié)構(gòu)，目的是消除換熱管與管板孔的間隙，從而消除間隙腐蝕。第4.2節(jié)管板與殼體的連接管板與殼體的連接依換熱器的結(jié)構(gòu)形式分為可拆連接及不可拆連接?？刹疬B接主要用于浮頭式，U型管式和填料函式換熱器的固定端管板，不可拆連接在剛性結(jié)構(gòu)換熱器中采用，其兩端管板的內(nèi)側(cè)面直接焊在殼體上，而根據(jù)兩端管板的外測面連接形式又分為管板兼法蘭和不兼作法蘭。前者用于管側(cè)介質(zhì)壓力及密封性能要求不高的場合即通常稱為固定管板式換熱器；后者多見于管側(cè)壓力很高或密封性能要求也高的高壓高溫換熱器中，如合成氨系統(tǒng)中的廢熱鍋爐及合成換熱器中。本設備選取了延長部分兼作法蘭的管板。如圖為常見的兼作法蘭的管板與殼體連接結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體情況也可選用其他形式的結(jié)構(gòu)。其使用壓力及場合主要依據(jù)焊縫是否焊透及焊縫受力情況?？珊竿附Y(jié)構(gòu)及對接焊縫使用壓力則較高，反之則較低，如圖（a）為角焊縫，無論殼體其他環(huán)焊縫質(zhì)量多高，可以采用對接雙面焊，但是進行殼程強度計算時，只能依這里的焊縫為最薄弱環(huán)節(jié)取用焊縫系數(shù)。管板上開槽，是使殼體容易保證與管板對中，施焊方便，這種結(jié)構(gòu)適于殼體板厚大于10mm，殼程壓力Ps≤1MPa，不適宜用于易燃、易爆、易揮發(fā)及有毒介質(zhì)的場合。圖（b）、（c）形式的焊接質(zhì)量可大大提高，因此適宜用在壓力較高（Ps≤4MPa），設備直徑較大，管板較厚的場合。圖（d）、（e）形式的使用壓力更高，一般Ps>4MPa。此時管板帶有凸肩，其焊接結(jié)構(gòu)性能已由角接變?yōu)閷?，故承載能力更佳。在選定上述結(jié)構(gòu)形式時，要特別注意殼程介質(zhì)有無間隙腐蝕作用，則只能選擇圖（b）、（d）兩種不帶墊板的結(jié)構(gòu)；若殼程節(jié)奏無間隙腐蝕的作用，應盡量選擇帶有墊板的存在間隙的結(jié)構(gòu)形式，即圖（c）、（e），它可以保證對接焊縫焊透，焊接質(zhì)量更佳。至于管板上環(huán)形圓角則完全是為減少應力集中。圖4.2.1兼作法蘭的管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)本設備直徑較大，管板較厚，殼體介質(zhì)無間隙腐蝕的作用，選擇沒有墊板的存在間隙的結(jié)構(gòu)形式。第4.3節(jié)管板與管箱的連接管板與管箱連接多數(shù)是靠法蘭連接，形式很多，隨著溫度，壓力及耐腐蝕情況不同而異。在設計中應合理選擇不同連接形式，對設備的制造，安全及節(jié)約材料有重要的意義。固定管板式換熱器的管板與管箱法蘭的連接形式比較簡單，除了滿足工藝上要求選擇一定的密封面形式外，按壓力、溫度來選擇法蘭的結(jié)構(gòu)形式。如圖所示為三種最常見的固定管板換熱器的管板與管箱法蘭連接形式。圖（a）的結(jié)構(gòu)采用平面密封形式，適用于管程操作壓力小于1.6MPa，且對氣密性要求不高的情況下。圖（b）采用榫槽密封面形式，適于氣密性要求較高的場合，但具有制造要求較高，加工比較困難，墊片窄，安裝不便等缺點，一般在中低壓較少采用，當在較高壓下采用時，法蘭的形式應改用長頸法蘭。圖（c）的形式時最常見的，法蘭的密封面采用凹凸面形式，視壓力高低，法蘭形式可為平焊法蘭，更多的為長頸法蘭。根據(jù)本設備的氣密性要求和為了加工方便，安裝便利，采用下面的連接方式，法蘭的密封面采用凹凸面形式，視壓力高低，法蘭形式可為平焊法蘭，更多的為長頸法蘭。圖4.3.1固定管板換熱器的管板與管箱的連接第五章?lián)Q熱器的強度設計與校核第5.1節(jié)殼體、管箱的壁厚計算5.1.1采用Q235-B，根據(jù)GB150－1998在設計壓力0.6MP和設計穩(wěn)到180℃下的許用應力[σ]t=105MP,受壓元件的焊接接頭型式是雙面焊對接接頭或相當于雙面焊的全焊透對接接頭，其100％無損檢測下的焊接接頭系數(shù)Φ＝1.00，局部無損檢測Φ＝0.85，取Φ＝1。公稱直徑Di=600mm,碳鋼的腐蝕余量C2＝1mm,鋼板厚度負偏差C1＝0.8mmSKIPIF1<0SKIPIF1<05.采用Q235B材料。根據(jù)GB150-1998,在設計壓力0.7MPa和設計溫度90℃下的許用應力[σ]t=113Mpa焊接接頭系數(shù)Φ＝1，公稱直徑Di=600mm,腐蝕余量C2SKIPIF1<0SKIPIF1<0第5.2節(jié)法蘭的強度校核5.2.11、墊片采用D＝645mm，d=600mm,δ=3mm的石棉橡膠墊片。由GB150－1998表9－2查得：墊片系數(shù)m=2.0mm,比壓力y=11MPa1)墊片的有效密封寬度接觸寬度N＝22mm，基本密封寬度bO＝N/2=22/2=11mm根據(jù)GB150－1998，當bO>6.4mm時，2)墊片壓緊力作用中心圓直徑當bO>6.4mm時，墊片壓緊力作用中心圓直徑DG＝D-2b=654-2x7=63)墊片壓緊力預緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力FG=Fa=3.14DGby=3.14x640x11x11=243161.6N4)操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力FG=FP=6.28DGbmPC=6.28x640x7x2.0x0.65=36574.72N2、螺栓1)螺栓的布置根據(jù)GB150-1998的表9-3，選取法蘭徑向尺寸LA＝24mm，Le＝202)螺栓載荷(1).預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa＝Fa=3.14DGby=3.14x640x7x11=154739.2N(2).操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WP=F+FP=0.785DG2PC+6.28DGbmPC=0.785x6402x0.65+6.28x640x7x2.0x0.65=245573.12N3)螺栓面積(1)預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積SKIPIF1<0(2)操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積SKIPIF1<0(3)需要的螺栓面積取Aa和AP的最大值Am=1395.3mm(4)實際螺栓面積AbAb≥Am,符合4)螺栓設計載荷(1).預緊狀態(tài)下螺栓設計載荷SKIPIF1<0(2).操作狀態(tài)下螺栓設計載荷3、法蘭1)法蘭力矩SKIPIF1<02)預緊狀態(tài)下的法蘭力矩SKIPIF1<03)操作狀態(tài)下的法蘭力矩SKIPIF1<02)法蘭設計力矩法蘭材料Q235B在設計溫度90℃常溫下法蘭材料的許用應力SKIPIF1<0第5.3節(jié)管板厚度計算[1].未能被換熱管支承的面積SKIPIF1<0管板布管區(qū)面積SKIPIF1<0管板布管區(qū)當量直徑SKIPIF1<0系數(shù)SKIPIF1<0[2].根據(jù)前選取的結(jié)構(gòu)尺寸：寬度bf=133mm,厚度δfˊ=32mm，厚度δ=42mm[3].EP=Ef’=2.06x105MPa,EP=Ef”=2.06x105MPa,ES=2.06x105MPa由δS/Di=8/600=0.01和δf’/Di=32/600=0.05,查圖26得ω’=0.007；由δS/Di=8/600=0.01和δf”/Di=40/600=0.07,查圖26得ωω”=0.018管板開孔前的抗彎剛度SKIPIF1<0旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)：SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0管板布管區(qū)當量直徑SKIPIF1<0SKIPIF1<0[4].由GB151-1999的圖19、圖20和圖21，按SKIPIF1<0分別查?。篊C=0.2320,Ce=0.01,CM=0.140[5].計算管板中心處（r=0），布管區(qū)周邊處（r=Rt）和邊緣處（r=R）d的徑向應力1．以殼程設計壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：SKIPIF1<02.以管程設計壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：SKIPIF1<0[6].由圖22按SKIPIF1<0分別查?。害蜶=0.72,ξT=0.72[7].計算基本法蘭力矩Mm，操作工況法蘭力矩MpSKIPIF1<0[8].計算法蘭預緊力矩MfoPs作用下，SKIPIF1<0Pt作用下，SKIPIF1<0[9].計算由法蘭預緊力矩Mfo所引起的在管板中心處（r=o），布管區(qū)周邊處(r=Rt)和邊緣處(r=R)的徑向應力1．以殼程設計壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：SKIPIF1<02.以管程設計壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：SKIPIF1<0[10]．計算設計力矩Mws和管板延長部分的法蘭應力1．以殼程設計壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：SKIPIF1<02.以管程設計壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：SKIPIF1<0[11]．應力校核1．以殼程設計壓力Ps=0.6MPa,Pt=0MPa：設計溫度下管板材料Q235-B的許用應力SKIPIF1<0設計溫度下管板的延伸法蘭材料的許用應力SKIPIF1<02.以管程設計壓力Pt=0.7MPa,Pt=0MPa：設計溫度下管板材料的許用應力SKIPIF1<0設計溫度下管板的延伸法蘭材料的許用應力SKIPIF1<0SKIPIF1<0∴管板符合標準。第5.4節(jié)開孔補強的計算5.4我們設計的換熱器是不能沒有接管的，有接管就不可避免要開孔。在容器的開孔部位產(chǎn)生的應力集中將引起殼體局部強度削弱。若開孔很小，并有接管，且接管又足以使強度的削若得以補嘗，則不需另行補強，若開孔較大，此時就應采取適當?shù)难a強措施，這就是開孔補強設計。但經(jīng)補強后的接管區(qū)可以使應力集中系數(shù)降低，但不能消除應力集中。5.4.21.殼體開孔滿足下列全部要求時，可不用補強，據(jù)文獻GB150-1998知：1)．設計壓力小于或等于2.5Mpa.2)．兩相鄰開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計算）應小于兩孔直徑之和的兩倍。3)．接管公稱外徑小于或等于89mm4).接管最小壁厚滿足GB150-1998表8-1殼體開孔的排氣口、排污口和排凝出口接管選擇了φ32*3.5和φ76×6的接管，可不用補強。2.殼體飽和蒸汽入口和管箱封頭熱水入口、出口開孔補強的校核因殼體和管箱開孔尺寸相同，兩者計算其以即可1)開孔補強采用等面積補強法管箱、圓筒計算厚度δ＝1.43mm，有效厚度δe＝8.0mm，設計壓力P＝0.7MPa,設計溫度180℃，在圓筒接ф159x7的接管，接管高度221mm,圓筒和接管材料為Q235-B,其許用應力[σ]t=105MPa,封頭和接管的厚度附加量C＝1.0mm，焊接接頭系數(shù)ф＝1。接管計算壁厚SKIPIF1<0接管有效厚度SKIPIF1<0開孔直徑SKIPIF1<0接管有效補強寬度SKIPIF1<0接管外側(cè)有效補強高度SKIPIF1<0需要補強面積SKIPIF1<0可以作為補強的面積為SKIPIF1<0該接管補強的強度足夠，不需另設補強結(jié)構(gòu)。第5.5節(jié)壓力試驗除材料本身的缺陷外，容器在制造（特別是焊接過程）和使用中會產(chǎn)生各種缺陷，為考核缺陷對壓力容器安全性的影響，壓力容器制造完畢后或定期檢驗時，都要進行壓力試驗。壓力試驗包括耐壓試驗和氣密性試驗。這里只要進行液壓試驗，在液壓試驗時，為防止材料發(fā)生低應力脆性破壞，液體溫度不得低于容器殼體材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。5.設計壓力P＝0.7，設計溫度90℃SKIPIF1<0當容器各元件（圓筒、封頭、接管、法蘭及緊固件等）所用材料不同時，應取各元件材料許用應力比[σ]/[σ]t的最小值。應力校核：SKIPIF1<0σS=170.2MPa,(查《化工設備用鋼》的表9-13)SKIPIF1<05.設計壓力P＝0.6MPa,設計溫度180℃，試驗壓力：SKIPIF1<0應力校核：SKIPIF1<0σS=170.2MPa,SKIPIF1<0∴此換熱器滿足要求第六章加工工藝及裝配程序第6.1節(jié)概述設計確定后，制造質(zhì)量是換熱器最終建造質(zhì)量的重要組成部分。因此，換熱器制造單位必須按照《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》（1999版）的規(guī)定具備健全的質(zhì)量保證體系，并持有國家主管部門頒發(fā)的批準書和許可證。在全國制造過程中接受安全監(jiān)察機構(gòu)（或其授權的檢驗機構(gòu)）的全面監(jiān)督。如果建造主要制造監(jiān)理時（監(jiān)理內(nèi)容在合同中商定）制造單位還應配合業(yè)主做好監(jiān)理。制造完成后，制造單位必須向業(yè)主提供完整的制造出廠資料，資料應符合國家標準的規(guī)定，并附有安全監(jiān)察機構(gòu)的監(jiān)督檢驗報告。還應向業(yè)主提供監(jiān)督檢驗機構(gòu)打好鋼印的產(chǎn)品銘牌。第6.2節(jié)材料驗收選擇材料應考慮使用條件，焊接性能，制造工藝以及經(jīng)濟合理性，符合相應的標準。制造單位從材料生產(chǎn)單位獲得材料時，應取得材料質(zhì)量證明書，其內(nèi)容必須齊全、清晰、并有材料生產(chǎn)單位質(zhì)量檢驗章。在材料的明顯部位有清晰、牢固的標，至少包括材料制造標準代號、材料生產(chǎn)單位名稱及檢驗印鑒標志。從非材料生產(chǎn)單位獲得材料時，應同時取得材料質(zhì)量證明書原件或加蓋供材單位檢驗公章合經(jīng)辦人章的有效復印件。如果采用國外材料時，應選用國外壓力容器規(guī)范允許使用且國外以有使用實例的材料，其使用范圍應符合材料生產(chǎn)國相應規(guī)范合標準的規(guī)定，技術要求一般不得低于國內(nèi)相應的技術指標，并有該材料的質(zhì)量證明書。第6.3節(jié)筒體的制造筒體有兩種制造方式：一種是用鍛件筒節(jié)加工而成，另一種是用鋼板卷制而成。通常采用的是鋼板卷制的筒體。6.鋼板卷制的筒體成形前板厚應在設計圖紙最小壁厚的基礎上增加工藝減薄量。工藝減薄量包括熱成形時的減薄量、多次熱處理時的燒損量、保證筒體圓度的內(nèi)壁加工量及必要的工藝打磨量等。筒節(jié)的下料展開長度尺寸：SKIPIF1<0式中Di——筒節(jié)中徑；△L1——筒節(jié)在卷制工藝過程中的伸長量；△L2——焊縫收縮；△L3——筒體內(nèi)壁堆焊時的圓周收縮量。6.筒節(jié)的程序根據(jù)筒體鋼板的厚度和卷板設備的能力，可分為冷卷、中溫卷板、高溫卷板三種。冷卷成形通常在室溫下完成，對Cr－Mo鋼材料，成形時溫度應不低于10℃中溫卷板成形通常溫度控制在680℃高溫卷板成形通常溫度控制在960℃筒節(jié)縱縫按工藝施焊完成后，還需要進行校圓，校圓后筒節(jié)的圓度應符合GB151-1999規(guī)定的要求值。6.由于換熱器的直線度在GB151-1999中要求較高，為了保證其直線度，其環(huán)縫坡口應在筒節(jié)校園后采用專業(yè)立式車床進行加工，在組對時應使用自動定心工裝。6.3筒節(jié)上主焊縫的焊接是關系到產(chǎn)品整體質(zhì)量的關鍵之一，焊縫的返修會使焊縫金屬的組織構(gòu)成發(fā)生變化，因此，采用可靠的焊接設備和先進的工藝手段是不可忽視的問題，國內(nèi)的大型制造廠目前均采用埋弧自動焊進行焊接，并嚴格控制返修次數(shù)。6.3.5對于立式熱虹吸換熱器的筒體焊縫的檢測主要通過無損檢測完成的，包括MT（磁粉檢測）；UT（超聲檢測）；RT（射線檢測）；CT（化學成分分析）；HB（硬度檢測）。MT檢測主要是在ISR熱處理前后、PWHT后和水壓試驗后對設備A、B和D類焊接接頭內(nèi)外表面進行檢測，按JB4730第四篇“磁粉檢測”進行，缺陷顯示累積長度Ⅰ級合格。UT檢測主要是在ISR熱處理、PWHT后和水壓試驗后對設備A、B和D類焊接接頭進行100％檢測，一般按JB4730第三篇“鋼制壓力容器焊縫超聲檢測”進行，缺陷等級Ⅰ級為合格。其中筒體與接管的D類焊縫，由于厚度差大，給探頭的聲耦合帶來困難，標準上又無明確的規(guī)定，制造廠需經(jīng)檢測工藝模擬試驗，“K”值選擇計算，編制相應檢測工藝，采用多探頭、多角度的方法進行，并選派有經(jīng)驗的檢測工進行操作。RT檢測主要是在ISR熱處理后對設備A、B和D類焊接接頭進行100％檢測，一般按JB4730第二篇進行，Ⅱ級合格，RT透照質(zhì)量不低于AB級。由于殼體的厚度較大，通常用直線加速器進行。CT化學成分分析是在設備主體焊縫（A、B、D類）上按相關規(guī)定提取試樣進行化學成分檢測。HB硬度檢測是設備最終熱處理之后和密封面最終加工后對主體焊縫和密封面硬度是否合格進行檢驗。焊縫硬度檢測包括焊縫金屬、熱影響區(qū)和母材3個部分。第6.4節(jié)封頭的制造換熱管在材料進廠驗收合格后，主要的制造工序為劃線氣割坡口加工加熱沖壓切除余量檢查。封頭成形一般有兩種方式，一種是旋壓，一種是沖壓，而沖壓又分為整體沖壓和分瓣沖壓。在本設備中的封頭采用整體沖壓成形。封頭成形過程可分為一次沖壓成形，二次沖壓成形及多次沖壓成形。封頭成形過程中的加熱溫度及成形后的熱處理溫度推薦如下。封頭沖壓時加熱溫度：950℃SKIPIF1<020℃。封頭正火溫度：920SKIPIF1<0封頭回火溫度：690SKIPIF1<0為了控制好封頭的成形尺寸，沖壓時應注意以下幾點：1.封頭沖壓前，模具安裝要真確，無偏心現(xiàn)象。2.沖壓過程中模具要清理干凈，控制好壓邊力的大小。3.控制終壓溫度和脫模溫度。橢圓形、無折邊錐形封頭沖壓時的壁厚減薄量應不大于毛坯壁厚的10％。沖壓封頭表面不允許有裂紋、刻痕和降低強度的皺紋，橢圓形的直邊部分上的縱向皺褶深度應不大于1.0mm。封頭成形后對母材必須進行全面積100％UT檢測，封頭表面進行100％MT檢測。封頭沖壓過程中須帶封頭母材試板。試板隨封頭正火+回火后，取1/2模擬熱處理后送檢。待試板各項性能合格后，封頭才能進行后序工作。第6.5節(jié)管板的制造管板是固定管子作用的，其加工工藝隨毛坯材料來源的不同而有所不同。用作管板的材料是Q235B，在毛坯在精車之前，按JB755-85《壓力容器鍛件技術條件》的規(guī)定，對材料還需作超聲波探傷和機械性能檢驗。鍛件的機械性能檢驗試樣必須在同爐、同罐、同牌號和同一鍛壓工藝（包括熱處理工藝）的餅形鍛件上的切向方向取樣，如圖所示中的1/3R處切削試樣。管板是屬于典型的群孔結(jié)構(gòu)。單孔質(zhì)量的好壞決定了管板的整體質(zhì)量，有時甚至會影響整臺換熱器的制造和使用。因此管板孔的加工是非常重要的一道工序。要有專用的加工工藝，需要多工序、多刃具進行。第6.6節(jié)管束的制造換熱管在材料進廠驗收合格后，主要的制造工序為：固溶化熱處理酸洗鈍化逐根水壓試驗待組裝。換熱器管子的表面積即為傳熱面積，通常以其外徑上的表面積作為計算傳熱導面積的依據(jù)。當管徑和管子根數(shù)確定之后，管子越長，傳熱面積也就越大。一般常用的管子長度為2000、3000、6000mm等。為了安裝和檢修方便以及降低制造費用，制造廠根據(jù)需要大都按定尺長度進行材料定貨。否則會因管子對接焊縫的加長而可能出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，并使制造成本提高。1．固溶化熱處理是將需固溶化的零件加速加熱至1050℃固溶化熱處理國內(nèi)通常有兩種方法：一種是在工業(yè)爐內(nèi)進行的熱處理，這種方法工藝陳舊，溫度和工藝不易控制，故效果不好；另一種方法是利用電阻法（焦耳效應），溫度控制采用紅外線溫度檢測儀與電腦程序控制相連。整個升溫、保溫和冷卻均為程序控制，效果較好，但工作效率較低，該方法為國際先進水平，國內(nèi)所用的設備均為國外引進的，目前該方法國內(nèi)只有少數(shù)制造廠掌握。對上述兩種方法處理后的殘余應力進行測定，根據(jù)金屬材料的線性彈性理論，采用內(nèi)應力釋放、常溫下電測殘余應力，結(jié)果為：工業(yè)爐內(nèi)進行的固溶化熱處理，消除40.4％的內(nèi)應力；電阻法程序控制固溶化熱處理，消除73％的內(nèi)應力。2．酸洗鈍化是不銹鋼零件表面處理的常用手段之一，其目的是為了洗掉零件表面氧化物和污物，以使零件表面產(chǎn)生一層保護膜。酸洗鈍化的工藝配方是有嚴格要求的，各制造廠都有專用的酸洗工藝。為了保證管子在制造后的水壓試驗時，以及使用運行中不致發(fā)生泄漏，還必須對管子數(shù)的5％、且不少于2根作拉力和硬度以及擴口等抽樣檢驗。此外，用作換熱器管束的管子還應逐根地進行水壓試驗，其試驗壓力為0.84MPa，合格者方可使用。第6.7節(jié)折流板的制造考慮到裝夾和外圓切削加工的方便，弓形折流板下料時，除在直徑方向上留放一定的加工余量外，還要求按整圓下板坯料。由于折流板上各對應孔都將被同一根管子所穿過，所以要求各折流板的對應孔應有一定的尺寸和位置精度。為此，在加工過程中常常將圓板坯按8～10塊組成一疊，其邊緣點焊固定，待劃線或鉆模鉆孔后，以群孔定中心并夾緊而切削加工折流板的外圓。為使穿管作業(yè)能順利進行，各折流板按組疊的順序，分別將其對應剪切成弓形（如圖），以避免孔間相對位置改變而造成的較大安裝誤差。折流板的剪切折流板的管孔直徑及管橋間距的允差見第三章的3.25折流板的管孔。折流板應矯平后加工，平面度允差為3mm，鉆孔后應去除折流板上的任何毛刺，折流板外圓面兩側(cè)的尖角應倒鈍。第6.8節(jié)裝配6.筒體裝焊端法蘭時，除注意使筒體縱縫的布置符合立式容器的規(guī)定外，還應以法蘭端面基準來保證法蘭與筒體軸線的垂直度，及法蘭螺孔的方位。法蘭螺孔一般應以軸線成對稱分布（亦稱跨中分布），其偏差不得大于5°角。為了防止平焊法蘭密封面的變形，應先焊接法蘭背面，不然再進行端口焊；當然也可以兩面兼顧施焊。6.管箱的組焊過程是，先將焊好并經(jīng)驗合格的筒節(jié)兩端分別與已粗加工過的