畢業(yè)設(shè)計(jì)-pn16dn500浮頭式換熱器設(shè)計(jì)-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 ......... 43 . 防短路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................... 43 . 鞍式支座的選用 [11]................................. 44 . 預(yù)防管束發(fā)生振動(dòng)破壞的措施 ...................... 45 第 三 章 浮頭式換熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收 .......................... 46 、檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求 ........................ 46 [4] ................................ 46 主要零部件的加工工藝 .............................. 46 浮頭式換熱器的焊接工藝 ............................ 49 浮頭式換熱器的涂漆工藝 ............................ 51 ................................ 51 換熱器常見的試驗(yàn)工藝及要求 ........................ 52 浮頭式換熱器的檢驗(yàn)工藝 ............................ 52 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 V 第 四 章 浮頭式換熱器的安裝、使用與維修 .......................... 54 .................................. 54 [4] .............................. 54 浮頭式換熱器使用時(shí)常見的幾種破壞形式 ............................. 54 浮頭式換熱器的 維修 ................................................................. 55 第 五 章 分析與總結(jié) .......................................................................................... 56 設(shè)計(jì)小結(jié) .............................................................................................................. 57 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 58 致 謝 ................................................................................................................ 59 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 1 緒 論 過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，是化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、能源、紡織、宇航、城建、國防、海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備。 floating head flange； flow resistance； segmental baffle； floatinghead type heat exchanger 。 目前在 過程工業(yè) 中，應(yīng)用最廣泛的的換熱設(shè)備是管殼式換熱器 ， 尤其是在石油化工、能源等部門。 其結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是由于管板焊在殼體上，因此在冷、熱流體溫差較大時(shí)，管束與殼體熱膨脹伸長量不同，易造成管子與管板連接處因溫差應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，甚至被拉脫，使換熱器發(fā)生泄漏。殼體和管束對熱膨脹是自由的，故當(dāng)兩種介質(zhì)的溫差較大時(shí)，管束與殼體之間不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 5 第一章 方案論證 換熱器是化工、石油、食品、動(dòng)力等許多部門 實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞 的通用設(shè)備。 B 采用傳熱速率大、流體流動(dòng)壓力將小、傳熱面積小的換熱設(shè)備，以取得最佳效益。 然而，傳熱溫差的增大將使整個(gè)系統(tǒng)的熱力學(xué)不可逆性增加。而 污垢熱阻是一個(gè)可變因素 ， 在換熱器投入使用的初期，污垢熱阻很小。 目前，這些措施和方法在工業(yè)生產(chǎn)中以得到過應(yīng)用，本設(shè)計(jì)選用浮頭式換熱器在技術(shù)上是可行的。但實(shí)際實(shí)踐中 , 由于焊接應(yīng)力無法徹底消除 , 隔板在使用過程中應(yīng)力釋放產(chǎn)生隔板變形 , 介質(zhì)的冷熱循環(huán)作用也導(dǎo)致隔板變形 , 結(jié)果形成隔板兩側(cè)冷熱介質(zhì)串混 , 換熱效果顯著下降。 . 筒體厚度計(jì)算 1） 確定設(shè)計(jì)壓力 由設(shè)計(jì)任務(wù)給定冷卻器的設(shè)計(jì)壓力 P 為 ；而經(jīng)計(jì)算可知容器承受的液柱靜壓力小于 5%，可忽略不計(jì)，那么取計(jì)算壓力 ?? ppc MPa。 筒體的有效厚度 ? ?12 10 ( 0 1 ) 9en CC??? ? ? ? ? ? ?mm 筒體的強(qiáng)度校核和水壓試驗(yàn) 1）強(qiáng)度校核 由 GB150— 98 查得： [σ ]t =183MPa 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算壓力可用下式計(jì)算： ? ? ? ?1 .6 5 0 0 9 4 5 .22 2 9c i etepD ?? ? ? ??? ? ??MPa []t? , 故 滿 足 強(qiáng) 度要求。 筒體的有效厚度 ? ?12 10 ( 0 1 ) 9en CC??? ? ? ? ? ? ?mm 由 JB/T47462021 ，附錄 B，表 B－ 2， 38P , 12n mm? ? , iD =500mm,查得封頭質(zhì)量 M= 管箱 應(yīng)力校核 取試驗(yàn)溫度為 200℃， 管箱 材料為 Q345R， 鋼板標(biāo)準(zhǔn) GB713，使用狀態(tài)：熱軋正火， 查得： ? ? 183?? MPa。 C. 螺栓設(shè)計(jì)載荷 a) 預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 [ ] 1 2 0 0 5 8 1 .5 52mbGbAAW F N??? ? ? b) 操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 2 10W Wp N? ? ? 3） 受內(nèi)壓管箱法蘭計(jì)算及校核 (參見 GB1501998, 96P ) ① 法蘭力矩 a) 預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩 力臂 ( ) ( 700 ) b GL D D m m? ? ? ? ? ? 其中， bD —— 螺栓中心圓直徑 = D1 =700mm 則 3[ ] 1 2 0 0 5 8 1 . 5 5 8 0 . 1 6 1 0 9 6 2 3 8 . 6 22mba G G b GAAM F L L N N m? ??? ? ? ? ? ? ? b) 操作狀態(tài)下的法蘭力矩 p D D T T G GM F L F L F L? ? ? 由 GB1501998,表 94, 96P ,得 ??? 。 c. 螺栓設(shè)計(jì)載荷 a) 預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 23 NAAFWbbmG ][2 ???? ? b) 操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷 NWpW ??? 2） 浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算 參看 [5]《壓力容器法蘭》 JB/T47002021 P5 表 1 選用長頸對焊法蘭，密封面型式為凸面。 c. 受外壓時(shí)球冠形封頭的計(jì)算厚度確定 取 a、 b 中的較大值，即 ? ? ，取名義厚度 8n?? mm B．受外壓浮頭法蘭厚度計(jì)算（ GB1511999, 8182P? ） 因部分參數(shù)與受內(nèi)壓的參數(shù)相同，這里只就不同的參數(shù)加以計(jì)算說明： 01 0 . 5 0 . 5 4 7 0a r c s in a r c s in 3 2 . 50 . 5 5 0 0 0 . 5 6 . 2 4fiDRi? ? ?? ? ?? ? ? 5 501 4 .0 8 1 0 6 .4 1 0ta n ta n 3 2 .5Dr FFN? ?? ? ? ? 因浮頭法蘭的計(jì)算厚度尚為計(jì)算出，先估取 52f mm???? ，計(jì)算出后再進(jìn)行校核。 查GB151— 1999， 69P ，表 33，得換熱管最小伸出長度 1l =；最小坡口深度3l =2mm；查 GB1501998 P18 表 43 表 34 鋼管許用應(yīng)力 鋼號 鋼板標(biāo)準(zhǔn) 壁厚 mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 []t? MPa b? MPa s? MPa 20 GB8136 2 390 245 130 查 GB1501998 P180 表 F5 20 號鋼在 100 C0 的彈性模量為 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 29 MPaEt 310203 ?? 2）結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 管子外徑 mmd 25? 管子壁厚 mmt 2?? 管子根數(shù) n=164 管長 mmL 30000 ? 管心距 mms 32? 查 GB1511999 P2728 在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支撐的面積 39。 圖 管板與殼體、管箱的連接形式 管板材料選用鍛件 16Mn， 采用整體鍛件形式的管板。 換熱器管板設(shè)計(jì) 參考 《換熱器設(shè)計(jì)手冊》 P257 管板是管殼式換熱器的一個(gè)重要元件，它除了與管子和殼體連接外，還是換熱器中的一個(gè)主要受壓元件。兩個(gè)半圓環(huán)合在一起，與浮頭法蘭用螺栓相聯(lián)接，夾持住浮動(dòng)管板。 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 24 設(shè)計(jì)厚度 ????? Cd ?? mm； 名義厚度圓整后可取 6?n? mm 檢查： 6?n? mm 時(shí)， ??t? 、 1C 無變化且滿足封頭選型時(shí)的假設(shè)，故取封頭名義厚度 6?n? mm 合適。 c) 組合應(yīng)力 MP aMP a tfRH 170][ ??? ??? ? MP aMP a tfTH 170][ ??? ??? ? 符合選用要求。 橢圓封頭的最大允許工作壓力 ? ? ? ?2 2 9 1 8 3 1 .0 6 .4 70 .5 1 5 0 0 0 .5 9teieP M P akD? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 管箱法蘭設(shè)計(jì) 法蘭 選用 [5] 用于制照法蘭的低合金鋼鍛件其級別不得低于 ? 級，考慮到法蘭和筒體的焊接性能，法蘭材料為 Q345R 鍛件，法蘭為長金頸對焊法蘭，其最大容許工作壓力滿Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 13 足要求。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。 3） 選用 筒體材料 介質(zhì)為易燃易爆氣體，筒體材料 選 Q345R，殼程設(shè)計(jì)溫度為 200℃，由 GB150— 98 查 表 41 如下： 表 31 筒體材料許用應(yīng)力 鋼號 鋼板標(biāo)準(zhǔn) 使用狀態(tài) 厚度 mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 []t? MPa b? MPa s? MPa Q345R GB713 熱軋 正火 3— 16 510 345 183 4） 筒體的厚度計(jì)算 圓 筒由 鋼 板卷焊而成； 焊 縫型 式： 雙 面焊或相 當(dāng) 于 雙 面焊的全焊透 對接 焊縫； 無損 探 傷 要求： 100%無損 探 傷 ， ? =。在本次浮頭管殼式冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 , 對此進(jìn)行了改進(jìn)而采用帶肩式緊固螺栓， 如圖 5所示連接結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)可操作性 為了從結(jié)構(gòu)上保證并符合設(shè)計(jì)的冷卻器熱傳導(dǎo)技術(shù)性能 , 目前在大多數(shù)浮頭式換熱器設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行了一些改進(jìn)，如：對浮 動(dòng)隔板部分結(jié)構(gòu)改進(jìn) 。當(dāng)間壁兩側(cè)流體的對流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，應(yīng)設(shè)法強(qiáng)化對流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的對流傳熱。 盡可能增大傳熱系數(shù) K 提高傳熱系數(shù)是強(qiáng)化傳熱過程的積極措施。這就必然要求在設(shè)計(jì)和選型 時(shí)充分考慮到強(qiáng)化換熱器的傳熱過程。在 設(shè)計(jì)和選用時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行選擇。 浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)見下圖： 圖 浮頭式換熱器示意圖 目前國內(nèi)浮頭管殼式換熱器結(jié)構(gòu)不宜隨便拆卸 ,拆下管箱后管程內(nèi)介質(zhì)就會(huì)大量從松動(dòng)的密封面泄漏。其管程至少有兩程，板上管束可因冷熱變化而自由伸縮，而不會(huì)造成溫差應(yīng)力。 Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 2 （ 1） 固定管板式換熱器 固定管板式換熱器 是管殼式換熱器中最基本的一種 ，其是不同溫度的兩種流體分別從管外、管內(nèi)流過，通過間壁進(jìn)行熱交換。因此， 換熱器不僅是保證工藝流程順利進(jìn)行所廣泛使用的通用設(shè)備，也是開發(fā)利用工業(yè)二次能源、實(shí)現(xiàn)熱回收和節(jié)約能源的重要設(shè)備。Xxxxxxxx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明 書 I 摘 要 本設(shè)計(jì)說明書介紹了題目為 冷卻器的設(shè)計(jì)過程， 并簡要論述了它的 運(yùn)用場合、特點(diǎn)和 制造加工工藝。目前，研究的重點(diǎn)主要是傳熱機(jī)理、傳熱強(qiáng)化、兩相流、模擬及測試技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、振動(dòng)、污垢以及與能源利用和環(huán)境保護(hù)有關(guān)的新型高效換熱器。這類換熱器