1、U型管式換熱器的設(shè)計(jì)摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了U型管換熱器的特點(diǎn)以及在工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展前景，并根據(jù)GBT151-2014、GB150-2011和換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)以及其他相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了U型管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞：煙氣-導(dǎo)熱油換熱；U型管；工藝計(jì)算；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；強(qiáng)度校核Abstracts：This paper describes the characteristics of u-tube heat exchanger and its application in industrial and development prospects，And according to GBT151-2014,

2、GB150-2011, and heat exchanger Design Handbook and other related standards，Design and calculation of the u-tube heat exchanger。Keywords：Gas-oil heat；U-tube；Process calculation；Structure design；Strength checking目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc18148 第一章 緒論 PAGEREF _Toc18148 1 HYPERLINK l _Toc14686 1.1

3、設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGEREF _Toc14686 1 HYPERLINK l _Toc29455 1.2 U型管換熱器 PAGEREF _Toc29455 1 HYPERLINK l _Toc21456 1.2.1 U型管換熱器的特點(diǎn) PAGEREF _Toc21456 1 HYPERLINK l _Toc1153 1.2.2 U型管換熱器的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc1153 2 HYPERLINK l _Toc17475 1.2.3 U型管換熱器的發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc17475 4 HYPERLINK l _Toc28519 1.3研究?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc

4、28519 4 HYPERLINK l _Toc20205 第二章 工藝設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20205 5 HYPERLINK l _Toc27897 2.1工藝簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc27897 5 HYPERLINK l _Toc32429 2.2換熱面積的計(jì)算 PAGEREF _Toc32429 5 HYPERLINK l _Toc24821 2.2.1熱負(fù)荷的計(jì)算 PAGEREF _Toc24821 5 HYPERLINK l _Toc9000 2.2.2傳熱平均溫差的計(jì)算 PAGEREF _Toc9000 6 HYPERLINK l _Toc21473 2.2.3換熱

5、面積的計(jì)算 PAGEREF _Toc21473 7 HYPERLINK l _Toc1133 2.3工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 PAGEREF _Toc1133 7 HYPERLINK l _Toc28814 2.3.1管徑和管內(nèi)流速 PAGEREF _Toc28814 7 HYPERLINK l _Toc8458 2.3.2傳熱管數(shù) PAGEREF _Toc8458 8 HYPERLINK l _Toc9836 2.4換熱器核算 PAGEREF _Toc9836 8 HYPERLINK l _Toc12666 2.4.1傳熱管排列 PAGEREF _Toc12666 8 HYPERLINK l _T

6、oc24485 2.4.2折流板 PAGEREF _Toc24485 9 HYPERLINK l _Toc17489 2.4.3流速核算 PAGEREF _Toc17489 10 HYPERLINK l _Toc28976 2.4.4傳熱系數(shù)核算 PAGEREF _Toc28976 11 HYPERLINK l _Toc8349 2.4.5換熱器內(nèi)流動(dòng)的流動(dòng)阻力 PAGEREF _Toc8349 14 HYPERLINK l _Toc23592 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23592 17 HYPERLINK l _Toc18499 3.1管束及殼程分程設(shè)計(jì) PAGEREF _T

7、oc18499 17 HYPERLINK l _Toc29485 3.1.1管束分程 PAGEREF _Toc29485 17 HYPERLINK l _Toc621 3.1.2殼程分程 PAGEREF _Toc621 18 HYPERLINK l _Toc19365 3.2換熱管的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19365 18 HYPERLINK l _Toc22083 3.2.1管子布置 PAGEREF _Toc22083 19 HYPERLINK l _Toc25099 3.2.2 U形彎管 PAGEREF _Toc25099 19 HYPERLINK l _Toc24702 3.2.3

8、布管限定圓 PAGEREF _Toc24702 20 HYPERLINK l _Toc20913 3.5管板 PAGEREF _Toc20913 20 HYPERLINK l _Toc674 3.5.1管板管孔 PAGEREF _Toc674 21 HYPERLINK l _Toc17315 3.5.2管板與管子的連接 PAGEREF _Toc17315 21 HYPERLINK l _Toc8406 3.5.3管板與殼體的連接 PAGEREF _Toc8406 21 HYPERLINK l _Toc5514 3.6拉桿與定距管 PAGEREF _Toc5514 22 HYPERLINK l

9、_Toc2999 3.6.1拉桿尺寸 PAGEREF _Toc2999 22 HYPERLINK l _Toc193 3.7折流板 PAGEREF _Toc193 23 HYPERLINK l _Toc23968 3.8防短路結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc23968 24 HYPERLINK l _Toc2811 3.8.1旁路擋板設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2811 24 HYPERLINK l _Toc3890 3.8.2中間擋板 PAGEREF _Toc3890 24 HYPERLINK l _Toc5416 3.9容器法蘭 PAGEREF _Toc5416 25 HYPERLINK

10、l _Toc25893 3.10支座選取 PAGEREF _Toc25893 25 HYPERLINK l _Toc17024 3.11焊接 PAGEREF _Toc17024 26 HYPERLINK l _Toc10669 3.11.1焊接要求 PAGEREF _Toc10669 26 HYPERLINK l _Toc215 3.11.2主要焊接缺陷分析 PAGEREF _Toc215 27 HYPERLINK l _Toc30199 3.12儀表 PAGEREF _Toc30199 27 HYPERLINK l _Toc1195 3.12.1流量計(jì) PAGEREF _Toc1195 27

11、 HYPERLINK l _Toc13444 3.12.2溫度表 PAGEREF _Toc13444 29 HYPERLINK l _Toc24203 3.12.3壓力表 PAGEREF _Toc24203 29 HYPERLINK l _Toc15558 第四章 強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc15558 30 HYPERLINK l _Toc5607 4.1換熱器殼體壁厚設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5607 30 HYPERLINK l _Toc17285 4.1.1計(jì)算厚度 PAGEREF _Toc17285 30 HYPERLINK l _Toc20058 4.1.2設(shè)計(jì)厚度 PA

12、GEREF _Toc20058 31 HYPERLINK l _Toc30394 4.1.3名義厚度 PAGEREF _Toc30394 31 HYPERLINK l _Toc22317 4.1.4有效厚度 PAGEREF _Toc22317 31 HYPERLINK l _Toc19597 4.1.5最小厚度 PAGEREF _Toc19597 31 HYPERLINK l _Toc32240 4.2管箱壁厚設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc32240 32 HYPERLINK l _Toc29744 4.2.1計(jì)算厚度 PAGEREF _Toc29744 32 HYPERLINK l _Toc

13、30059 4.2.2設(shè)計(jì)厚度 PAGEREF _Toc30059 33 HYPERLINK l _Toc31799 4.2.3名義厚度 PAGEREF _Toc31799 33 HYPERLINK l _Toc25862 4.2.4有效厚度 PAGEREF _Toc25862 33 HYPERLINK l _Toc7413 4.2.5最小厚度 PAGEREF _Toc7413 33 HYPERLINK l _Toc8262 4.3封頭的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8262 33 HYPERLINK l _Toc20069 4.3.1封頭的計(jì)算厚度 PAGEREF _Toc20069 34

14、HYPERLINK l _Toc12164 4.3.2設(shè)計(jì)厚度 PAGEREF _Toc12164 35 HYPERLINK l _Toc20131 4.3.3名義厚度 PAGEREF _Toc20131 35 HYPERLINK l _Toc23301 4.3.4封頭的有效厚度 PAGEREF _Toc23301 35 HYPERLINK l _Toc9485 4.3.5封頭的最小厚度 PAGEREF _Toc9485 35 HYPERLINK l _Toc13336 4.3.6水壓試驗(yàn)校核 PAGEREF _Toc13336 36 HYPERLINK l _Toc20350 4.4管箱接管

15、設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20350 37 HYPERLINK l _Toc13291 4.4.1接管的計(jì)算厚度 PAGEREF _Toc13291 37 HYPERLINK l _Toc29245 4.4.2設(shè)計(jì)厚度 PAGEREF _Toc29245 38 HYPERLINK l _Toc1580 4.4.3名義厚度 PAGEREF _Toc1580 38 HYPERLINK l _Toc26780 4.4.4封頭的有效厚度 PAGEREF _Toc26780 38 HYPERLINK l _Toc1475 4.4.5封頭的最小厚度 PAGEREF _Toc1475 39 HYPERL

16、INK l _Toc17244 4.5殼程接管設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17244 39 HYPERLINK l _Toc25622 4.5.1接管的計(jì)算厚度 PAGEREF _Toc25622 39 HYPERLINK l _Toc27465 4.5.2設(shè)計(jì)厚度 PAGEREF _Toc27465 40 HYPERLINK l _Toc30652 4.5.3名義厚度 PAGEREF _Toc30652 40 HYPERLINK l _Toc4530 4.5.4有效厚度 PAGEREF _Toc4530 40 HYPERLINK l _Toc9641 4.5.5最小厚度 PAGEREF _

17、Toc9641 40 HYPERLINK l _Toc12151 4.6螺栓的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc12151 41 HYPERLINK l _Toc31787 4.6.1墊片的選用 PAGEREF _Toc31787 41 HYPERLINK l _Toc3687 4.6.2螺栓的校核 PAGEREF _Toc3687 42 HYPERLINK l _Toc2719 4.7容器法蘭的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2719 43 HYPERLINK l _Toc26975 4.7.1殼體法蘭的選擇 PAGEREF _Toc26975 43 HYPERLINK l _Toc20055 4

18、.7.1法蘭強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc20055 44 HYPERLINK l _Toc26999 4.8開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) PAGEREF _Toc26999 48 HYPERLINK l _Toc4334 4.8.1開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc4334 48 HYPERLINK l _Toc27449 4.8.2補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 PAGEREF _Toc27449 48 HYPERLINK l _Toc30902 4.9管板的校核 PAGEREF _Toc30902 50 HYPERLINK l _Toc4054 4.9.1管板設(shè)計(jì)壓力 PAGEREF _Toc4054 50 HYPERL

19、INK l _Toc3486 4.9.2管板厚度 PAGEREF _Toc3486 50 HYPERLINK l _Toc1275 4.9.3管板軸向應(yīng)力 PAGEREF _Toc1275 50 HYPERLINK l _Toc24115 4.9.4管板徑向應(yīng)力 PAGEREF _Toc24115 51 HYPERLINK l _Toc8272 第五章 換熱器的制造、檢驗(yàn)、安裝與維護(hù) PAGEREF _Toc8272 52 HYPERLINK l _Toc3490 5.1換熱器的制造與檢驗(yàn) PAGEREF _Toc3490 52 HYPERLINK l _Toc5090 5.1.1筒體 PAG

20、EREF _Toc5090 52 HYPERLINK l _Toc6894 5.1.2換熱管 PAGEREF _Toc6894 52 HYPERLINK l _Toc29367 5.1.3換熱器組裝 PAGEREF _Toc29367 52 HYPERLINK l _Toc15295 5.1.4壓力實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc15295 52 HYPERLINK l _Toc10302 5.2換熱器的安裝與維護(hù) PAGEREF _Toc10302 52 HYPERLINK l _Toc5548 5.2.1安裝 PAGEREF _Toc5548 52 HYPERLINK l _Toc19090

21、 5.2.2維護(hù) PAGEREF _Toc19090 52 HYPERLINK l _Toc503 第六章結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc503 53 HYPERLINK l _Toc15154 致謝 PAGEREF _Toc15154 54 HYPERLINK l _Toc32559 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc32559 55緒論1.1設(shè)計(jì)的目的和意義目的：通過(guò)對(duì)U型管換熱器的研究，設(shè)計(jì)一種煙氣-導(dǎo)熱油U型管換熱器，工作原理為利用導(dǎo)熱油和煙氣在U型管換熱器殼程和管程間的對(duì)流與熱量交換，以達(dá)到在工業(yè)生產(chǎn)中煙氣的相關(guān)規(guī)定排放溫度，從而對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中煙氣余熱資源的合理回收利用，避免造成熱

22、能資源的浪費(fèi)。意義：通過(guò)本次的設(shè)計(jì)使我能夠掌握在工藝過(guò)程中的傳熱計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算中的材料選擇、強(qiáng)度計(jì)算、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、附件選擇設(shè)備制造工藝等，并通過(guò)文獻(xiàn)檢索，計(jì)算機(jī)繪圖，計(jì)算機(jī)編程，電子文檔處理，真正的將所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)與實(shí)際的工程問(wèn)題有機(jī)的結(jié)合，該課題涉及化學(xué)工程、機(jī)械工程和控制工程等方面的基本知識(shí)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)逐步培養(yǎng)我在過(guò) 程設(shè)備（壓力容器）設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行控制等方面的基本思路，讓我在以后工作中能夠有解決困難的能力。1.2 U型管換熱器1.2.1 U型管換熱器的特點(diǎn)本次設(shè)計(jì)采用U型管換熱器，它主要由筒體、換熱管、接管以及管箱等部件組成，這類換熱器的特點(diǎn)是筒體與管子沒(méi)有直接相

23、連，因此每根管子都可以移動(dòng)，不會(huì)因管壁兩側(cè)溫度差引起溫差效應(yīng)；在相似情況下?lián)Q熱面積最大，造價(jià)低。缺點(diǎn)就在于U型管換熱器管子之間存在較寬的空隙，筒體內(nèi)的流體流動(dòng)不均勻，影響傳熱效果；還有就是U型管換熱管的U型彎管位置處沒(méi)有相應(yīng)的支撐元件，會(huì)導(dǎo)致管子之間時(shí)常容易發(fā)生振動(dòng)，有時(shí)會(huì)造成管子的損壞；清理和檢修都需將整個(gè)管束抽出，較為麻煩。對(duì)于一些大型U型管換熱器，檢修和清理都需用吊裝機(jī)械將U型管換熱器吊起，再將U型換熱管束拉出，這樣不僅檢修和清理工作量增大，而且檢修和清理的成本也相應(yīng)增加；并且在出現(xiàn)U形管管子中有一個(gè)損壞時(shí)，就相當(dāng)于損失了2根管等。而目前U型管換熱器較大的一個(gè)問(wèn)題就是管間污垢問(wèn)題，它規(guī)律

24、性極差，又不好控制，不僅影響換熱器在各個(gè)數(shù)值上的計(jì)算還是實(shí)際操作中最為造成困擾的方面。 有一種新的換熱器，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1-1，這種換熱器將筒體與管子設(shè)計(jì)成U形，間接避開(kāi)了殼程流體易形成死區(qū)的位置，并且在彎管出的位置安放了支承件，直接降低了管子之間的振動(dòng)；還在筒體上開(kāi)設(shè)了用來(lái)清洗殼程接口。1-管箱；2-管板；3-清洗接口；4-換熱器；5-簡(jiǎn)體；6-管間支撐件；7-支座圖 SEQ 圖 * ARABIC 1-1新U型管換熱器這種新型的U 型管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、殼程流體不易形成死區(qū)、管間不易結(jié)垢，降低了U型管換熱器的檢修和清理工作的成本，在高壓工況下的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性也比其它類型的換熱器高很多，是值得

25、大力推廣應(yīng)用的。1.2.2 U型管換熱器的研究現(xiàn)狀中國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，大多數(shù)是在參考國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始獲得較快的發(fā)展。到21世紀(jì)后，許多的強(qiáng)化元件被用到工業(yè)生產(chǎn)，我國(guó)換熱器達(dá)到了訊速發(fā)展。近年來(lái)我國(guó)也在國(guó)外先進(jìn)換熱器技術(shù)的基礎(chǔ)上加大了對(duì)U型管換熱器的開(kāi)發(fā)，并取得了很多實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。（1）在交通運(yùn)輸方面目前，軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)都采用的是非U型換熱器，換熱器也只用在空調(diào)機(jī)組縱向或橫向空間。當(dāng)軌道交通車輛空調(diào)機(jī)組空間有限時(shí)非U型換熱器就沒(méi)有足夠的換熱面積，從而導(dǎo)致軌道交通車輛空調(diào)制冷效果不良。為了解決這一問(wèn)題，金鑫美萊克空調(diào)系統(tǒng)（無(wú)錫）有限公司設(shè)計(jì)出了一種軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)用的U型管換熱

26、器，使得軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)換熱器換熱面積更大，以適應(yīng)更加惡劣的運(yùn)行環(huán)境。（2）在建筑方面地源熱泵系統(tǒng)是以以地下土壤作為冷/熱源的空調(diào)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于酒店、大型超市和展覽中心等大型建筑。而U型埋地管換熱器就是該系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，通常供暖/制冷設(shè)計(jì)師常會(huì)設(shè)計(jì)雙U型埋地?fù)Q熱器，與單U型換熱器相比，換熱效率提高了很多。為了控制鉆井的成本，鉆井的尺寸都很小，由于空間限制，對(duì)常規(guī)的單/雙U型埋地?fù)Q熱器來(lái)說(shuō)U型接頭與管材的安裝就變得很困難，多數(shù)情況下，不得不采用特殊的焊接工具，間接地增加了制造成本。為了解決這一問(wèn)題，上海喬治費(fèi)歇爾管路系統(tǒng)有限公司設(shè)計(jì)出了一種多U型埋地?fù)Q熱器，克服了現(xiàn)有的雙U型埋地?fù)Q熱器

27、安裝困難的不足；鄭州大學(xué)設(shè)計(jì)出了一種新U型埋地?fù)Q熱器，和傳統(tǒng)的雙U型埋地?fù)Q熱器相比，這種換熱器結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，施工簡(jiǎn)便，換熱面積更大，能減少打井?dāng)?shù)量的初投資，有效避免換熱短路現(xiàn)象，提高了地埋管換熱器的換熱效率及地源熱泵系統(tǒng)的總效率。但由于我們地勢(shì)原因，存在“土壤不平衡”問(wèn)題，北方地區(qū)的供暖需求量大，需要從土壤吸出大量熱量，反向我國(guó)南方地區(qū)大多數(shù)都是以供冷為主，需長(zhǎng)期向地下注入熱量，在這種情況下長(zhǎng)期操作必然會(huì)導(dǎo)致土壤溫度失衡，進(jìn)一步生態(tài)平衡。面對(duì)這一大問(wèn)題，我國(guó)的埋地管換熱器仍需要平衡的研究。（3）工業(yè)生產(chǎn)方面現(xiàn)有的U型管換熱器在制作時(shí)，焊接常用手工電弧焊，這樣會(huì)導(dǎo)致焊縫會(huì)形成一定程度的缺陷，最終

28、將會(huì)造成換熱器的腐蝕破化，使兩種介質(zhì)相互滲漏、混合，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和存在安全隱患，此時(shí)維修或更換換熱器，會(huì)增加生產(chǎn)成本。上海遠(yuǎn)躍制藥機(jī)械股份有限公司設(shè)計(jì)出了一種雙管板U型換熱器，有效地隔絕了管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)的接觸，防止了兩介質(zhì)間的相互滲漏。在國(guó)外的，換熱器的研究更為先進(jìn)和精細(xì)，有在雙U型管換熱器中使用Al2O3/水納米流體的研究；還有儲(chǔ)熱在 U 型管換熱器中的實(shí)驗(yàn)研究；以及成熟使用商業(yè)軟件 FLUENT6.3并采用GAMBIT2.3對(duì)換熱器建立流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模型進(jìn)行精確數(shù)值的計(jì)算；還有利用萊文伯特-馬夸特方法（LMM）和流體動(dòng)力學(xué)（CFD）建立三維U型管換熱器模型對(duì)其均勻管流率的研究

29、；在地源熱泵U型管換熱器方面的研究也比我們更為成熟。1.2.3 U型管換熱器的發(fā)展趨勢(shì)在全球，U型管換熱器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)都在向產(chǎn)品的大型化、高效化和節(jié)能化發(fā)展，另一方面就是向換熱器新型材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、產(chǎn)品技術(shù)的更新?lián)Q代、不同領(lǐng)域產(chǎn)品的細(xì)分化也是行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)?？刂萍夹g(shù)的迅速發(fā)展，使得工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)合為一體，CAD軟件包的發(fā)展，使得換熱器的設(shè)計(jì)也將會(huì)變得更簡(jiǎn)單和精確。為了對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)更為精確和細(xì)致，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立流體的流動(dòng)和熱傳遞模型，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬和仿真，從而對(duì)流體的流動(dòng)區(qū)域和熱傳遞的分布進(jìn)行更詳細(xì)的預(yù)測(cè)，利用流體力學(xué)（CFD）的分析結(jié)果和相對(duì)應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)換熱器進(jìn)行更為

30、精確和細(xì)致的設(shè)計(jì)。強(qiáng)化元件的迅速發(fā)展，也使換熱器的效率大為改善，包括改善傳熱面的形狀，傳熱流體的路徑，換熱管傳熱的強(qiáng)化，殼程傳熱的強(qiáng)化等，使得新型高效換熱器的研究有了很大的發(fā)展，根據(jù)工廠實(shí)際的工藝條件和換熱技術(shù)的加工情況制定合適的不同結(jié)構(gòu)的新型換熱器，以成為換熱器市場(chǎng)的重要因素，并在實(shí)際工業(yè)中，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。1.3研究?jī)?nèi)容煙氣-導(dǎo)熱油U型管換熱器，是管殼式（列管式）換熱器中的一種，其主要設(shè)計(jì)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、結(jié)構(gòu)計(jì)算、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算、管板的設(shè)計(jì)計(jì)算等。第二章 工藝設(shè)計(jì)2.1工藝簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)是U型管換熱器，用于煙氣與導(dǎo)熱油的熱交換，500的高溫?zé)煔鈴膿Q熱器殼

31、程入口進(jìn)去殼程，與導(dǎo)熱油換熱后，溫度降至250，從殼程出口流出。同時(shí)，173的導(dǎo)熱油由換熱器接管進(jìn)入換熱管內(nèi)，被加熱到183后流出。殼程入口溫度為500，出口溫度為250，則煙氣的定性溫度為350。管程的入口溫度為173，出口溫度為183，則導(dǎo)熱油的定性溫度為178。兩流體在定性溫度下的工藝參數(shù)如表2-1所示。表2-1 兩流體在定性溫度下的工藝參數(shù)名稱殼程管程工作介質(zhì)煙氣導(dǎo)熱油工作溫度t/350178比熱容cp/KJkg-1-11.1372.307流量V/kgh-182000粘度/Pas310-50.8810-3密度/kg/m30.571900導(dǎo)熱系數(shù)/Wm-1-10.05270.3974程數(shù)

32、12型式臥式2.2換熱面積的計(jì)算2.2.1熱負(fù)荷的計(jì)算無(wú)相變時(shí)傳熱，熱量衡算式如下。上式在理想狀態(tài)下成立。式中：ms1、ms2-兩流體的質(zhì)量流量，kg/s； cp1、cp2-兩流體的定壓比熱容，J/（kg)； T、t-兩熱流體的溫度，； 下標(biāo)1和2分別表示換熱器的進(jìn)口和出口。按加熱管內(nèi)導(dǎo)熱油來(lái)計(jì)算正常情況下，Q損是不易計(jì)算的，而且與換熱器的類型。工程上常用熱損失系數(shù)c加以估算，熱損失系數(shù)c的值通常取0.97-0.98之間。2.2.2傳熱平均溫差的計(jì)算恒溫傳熱時(shí)，平均溫差變溫傳熱時(shí)當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí) 式中：-較小的溫差； -較大的溫差。在冷、熱流體進(jìn)、出口溫度相同的情況下，逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差恒大于并流

33、時(shí)的，故從傳熱推動(dòng)力的角度看，逆流優(yōu)先于并流，因而在工業(yè)設(shè)計(jì)中，在滿足工藝條件下，通常選用逆流。故選逆流方式，按逆流計(jì)算，傳熱平均溫差 U型管換熱器為殼側(cè)單程，管側(cè)雙程，則求溫差修正系數(shù)，由于難以從圖上讀取，需要進(jìn)一步計(jì)算以代替查參考文獻(xiàn) 譚天恩，竇梅.化工原理M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.圖5-19（a）得2.2.3換熱面積的計(jì)算傳熱速率方程式式中：K-總傳熱系數(shù)，Wm-2-1； A-與K值對(duì)應(yīng)的換熱器傳熱面積，m2； -平均溫差，。假定傳熱系數(shù)K為50W/（m2），則所需的傳熱面積為2.3工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算2.3.1管徑和管內(nèi)流速換熱管常用的尺寸（外徑x壁厚）主要為19mmx2mm、

34、25mmx2.5mm和38mmx2.5mm的無(wú)縫鋼管以及25mmx2mm和38mmx3mm的不銹鋼管。初選用19mm2mm的無(wú)縫鋼管，材料為15CrMo低合金鋼。，2.3.2傳熱管數(shù)傳熱管采用19mm2mm的無(wú)縫鋼管，材質(zhì)10鋼，當(dāng)按單程管計(jì)算時(shí)，管長(zhǎng)L取6m，則需要的管子數(shù)。根又因?yàn)閁型管換熱器為雙管程，管長(zhǎng)L取3m。查參考文獻(xiàn) 錢頌文主編.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.表1-2-17得相近的換熱器主要參數(shù)見(jiàn)下表2-2。表 2-2換熱器主要參數(shù)名稱數(shù)據(jù)公稱直徑DN/mm600管程數(shù)N2管數(shù)n199管尺寸/mm192管長(zhǎng)L/m3管排列方式正三角形傳熱面積A/m269.1殼程

35、公稱壓力Ps/MPa1.6管程公稱壓力Pt/MPa2.52.4換熱器核算2.4.1傳熱管排列管子的排列方式如圖2-1（a）、（b）所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 2-1 管子在管板上的排列按正三角形排列管子結(jié)構(gòu)緊湊，可以在筒體內(nèi)排列較多的管子，傳熱效率較好，但殼程的清洗會(huì)有一定難度。按正方形排列時(shí)，殼程清洗比較方便，但傳熱效率差些，如將其45安放，成為錯(cuò)列排列，如圖2-1(c)所示，則傳熱效率會(huì)有所改善。所以我采用正三角形排列。查參考文獻(xiàn) 藩國(guó)昌，郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，1996.表3-3得管間距t=25mm。橫過(guò)管束中心線的管數(shù)根，取整16根。2.4.2折流板在

36、換熱器中，換熱管的長(zhǎng)度L和殼徑D要相適應(yīng)，一般L/D為4-6。，符合選用范圍。采用弓形折流板，圓缺高度為殼內(nèi)徑的25%，則圓缺高度為 折流擋板間距，查參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref13399 f h 2得表2-3。表 2-3折流板間距L/mDNS3600150200-6600150200-300-700-900150200-300-4501000-1200-250300350450則，取B=200mm。折流板數(shù)目塊2.4.3流速核算根據(jù)工程上經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，查參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref12210 f h 1得確定煙氣和導(dǎo)熱油合理經(jīng)濟(jì)流速的大致范圍，見(jiàn)下表2-4。表 2-4 煙氣和導(dǎo)熱油

37、合理經(jīng)濟(jì)流速范圍流體種類經(jīng)濟(jì)流速范圍/ms-1管程殼程煙道氣5-303-15低粘度油0.8-1.80.4-1.02.4.3.1管程流速由 式中：V-管內(nèi)流體流量，kgh-1； Si-管程流體流通截面積，m2。 式中：n-換熱管數(shù)。 所以 所以，管程流體流速，符合選取要求。2.4.3.2殼程流速 由 式中：V-殼程流體流量，kgh-1； S1-換熱器在中心附近管排中心流通的最大截面積m2。 式中：B-折流板間距，m； D-為換熱器殼直徑，m； nc-中心排管數(shù)，m。 所以 殼程流體流速，符合選取要求。2.4.4傳熱系數(shù)核算2.4.4.1管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 流體在圓形直管中流動(dòng)時(shí)，臨街雷諾數(shù)約為20

38、00，即Re2000時(shí)屬于層流；Re4000時(shí)一般為湍流；Re在2000到4000之間時(shí)，流動(dòng)處于一種過(guò)度狀態(tài)，可能是層流也可能是湍流，或者是二者交替出現(xiàn)。 式中：di-換熱管內(nèi)徑，m2； -管熱管內(nèi)流速，ms-1； -管內(nèi)流體密度，kgm-3； -管內(nèi)流體粘度，pas。 所以 對(duì)于低粘度流體 式中：-管內(nèi)流體的導(dǎo)熱系數(shù)Wm-1-1； 液體被加熱時(shí)n=0.4 Pr-普朗特?cái)?shù) 式中：cp-管內(nèi)流體的定壓比熱容，Jkg-1-1。 所以 所以2.4.4.2殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 當(dāng)有25%的圓缺形擋板時(shí)，殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 式中：-殼程流體的導(dǎo)熱系數(shù)Wm-1-1； de-管群的當(dāng)量直徑，m。 -是考慮熱流

39、體方向的校正系數(shù)，對(duì)工程問(wèn)題可做簡(jiǎn)化，液體被加熱時(shí)，液體被冷卻時(shí)，氣體無(wú)論加熱還是冷卻均取。 管子按正三角形排列時(shí)雷諾數(shù) 普朗特?cái)?shù) 所以 2.4.4.3污垢熱阻和管壁熱阻由化工原理上冊(cè)表5-5取管內(nèi)側(cè)污垢熱阻管內(nèi)側(cè)污垢熱阻管壁熱阻差參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref12210 h 7圖5-4查得碳鋼在該情況下的熱導(dǎo)率為=50w/mk，.所以2.4.4.4總傳熱系數(shù) 式中：Ke-基于換熱器外表面的總傳熱系數(shù)，Wm2-1； a1、ai-分別為換熱管外和管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)，Wm2-1； R0、Rsi-分別為換熱管外側(cè)和內(nèi)側(cè)表面的污垢系數(shù)，m2W -1； d0、di、dm-分別為換熱管的外徑、內(nèi)徑和平

40、均直徑，m； b-換熱管管壁厚度，m； -換熱管管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，Wm-1-1。 忽略管壁熱阻，所以 = 2.4.4.5核算總傳熱系數(shù) 滿足要求 2.4.5換熱器內(nèi)流動(dòng)的流動(dòng)阻力增加工藝流體的流速，可以增加傳熱膜系數(shù)，從而提高總傳熱系數(shù)，使得換熱器的結(jié)構(gòu)比較緊湊，但增加流體流速將會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器的壓力降增大，從而使得換熱器的磨蝕和振動(dòng)破化程度加劇等。同時(shí)，換熱器的壓力降增加會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程的能量消耗加大，所以，最大允許的壓力降范圍由參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref13399 f h 2表1-3-1可知，如表2-5所示。表 2-5最大允許的壓力降范圍工藝物流的壓力p/MPa允許壓力降/MPa真空

41、0.10.1-0.170.004-0.0340.170.0342.4.5.1管程流體阻力 管程總阻力損失應(yīng)是各程直管損失與每程回彎和進(jìn)出口等局部損失之和。因此管程的總壓降。 式中:Ft為管程結(jié)垢校正系數(shù)，對(duì)于19mm2mm的管，F(xiàn)t=1.5 Ns為殼程數(shù)，Ns=1 Np為每殼程的管程數(shù)，對(duì)于U型換熱器，Np=2 每程直管的壓降式中：d-管內(nèi)徑，mm； l-為每根管的長(zhǎng)度，mm。 每程局部阻力引起的壓降（包括回彎和進(jìn)、出口） 查化工原理表1-1得無(wú)縫鋼管傳熱管的取絕對(duì)粗糙度為0.04mm-0.17mm，得相對(duì)粗糙度，由Re=21477.3，查化工原理圖1-29得摩擦系數(shù)=0.03。 所以滿足要求

42、2.4.5.2殼程流體阻力 因殼程流體的流動(dòng)狀態(tài)甚是復(fù)雜，對(duì)其阻力損失提出的計(jì)算式子不少，結(jié)果頗有出入，我們采用常用的埃索法。 式中:-流體橫向通過(guò)管束的阻力損失 -流體通過(guò)折流擋板缺口的阻力損失 -殼程結(jié)垢校正系數(shù)，對(duì)于液體取1.15，對(duì)于氣體或蒸汽取1.0而式中:F-換熱管管子排列形式的校正系數(shù)，正三角形排列取0.5，正方形直列取0.3，正方形斜轉(zhuǎn)45取0.4 NB-折流擋板數(shù) -按換熱器殼程流動(dòng)的最大截面積計(jì)算的流速，ms-1 -殼程流體的密度，kgm-3 -殼程流體的黏度，Pas -殼程流體的摩擦系數(shù)，當(dāng)Re500時(shí)，有所以管束損失 缺口損失 殼程損失 滿足要求通過(guò)對(duì)換熱器換熱面積的估

43、算，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換熱器的初選型，依據(jù)選型確定換熱器的換熱面積、殼體公稱直徑、換熱管數(shù)等，并對(duì)管程和殼程流體流速、傳熱系數(shù)K進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果符合選用要求，原選換熱器適用。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)換熱器的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算完成之后，如果能選用換熱器標(biāo)準(zhǔn)系列。則結(jié)構(gòu)尺寸也相應(yīng)的確定了，不然還需要對(duì)其零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，包括：管子在管板上的固定，是否需要溫差補(bǔ)償或補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)，管板的強(qiáng)度，管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)，折流擋板與隔板的固定，端蓋與法蘭的設(shè)計(jì)，各部分的公差及技術(shù)條件等。設(shè)計(jì)參數(shù)如下表3-1。表 3-1 設(shè)計(jì)參數(shù)名稱殼程管程工作介質(zhì)煙氣導(dǎo)熱油工作壓力P/MPa0.10.55工作溫度t/350178腐蝕裕

44、度mm22程數(shù)12換熱面積A/m269.13.1管束及殼程分程設(shè)計(jì)3.1.1管束分程 為了解決管數(shù)增加引起管內(nèi)流速及傳熱系數(shù)的降低，可采用多管程。在換熱器的一邊或者兩邊的管箱中放置一定數(shù)量的隔板，一般每一程中管子數(shù)應(yīng)盡量一致。 管程分程結(jié)果可見(jiàn)圖3-1。從設(shè)計(jì)、制造和安裝以及操作的方面看，偶數(shù)的管程有許多好的地方，所以這類管程用得較多。但管程數(shù)不能較多，不然分程隔板就用掉了相當(dāng)大的布管用面積，且在殼程中形成旁路，影響傳熱。管程數(shù)1246流動(dòng)順序管箱隔板介質(zhì)返回側(cè)隔板 圖 3-1 平行的與T形的分程圖由于U型管換熱器是雙管程的，所以選用管程數(shù)為2的那一種。分程隔板端部的厚度應(yīng)比對(duì)應(yīng)的隔板槽寬度小

45、2.0mm，分程隔板與管板的端部可以按圖3-2所示削減。圖 SEQ 圖 * ARABIC 3-2 隔板端部分程隔板與管箱內(nèi)壁可以采用雙面連續(xù)焊，最小的焊腳尺寸是分程隔板厚度的3/4倍；特殊情況下，分程隔板的邊緣可以開(kāi)坡口。查參考文獻(xiàn) GBT151-2014.熱交換器S.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2014.表7-3得，當(dāng)DN600時(shí)，管箱分程隔板20鋼的最小名義厚度為6mm。3.1.2殼程分程殼程的型式見(jiàn)圖3-2。（a）圖是最普通的，是單殼程形狀；（b）圖和（c）圖都是雙殼程，它們之間不同的地方就是換熱器殼體流體的進(jìn)、出口接管位置不同而已；（d）圖的殼體又被稱分流殼體。與（c）圖的殼體有些類似，但接

46、管卻是（c）圖殼體的2倍，故稱之為雙分流殼體。G型和H型均可用于以壓力降作為控制因素的換熱器中。由于我們?cè)O(shè)計(jì)的是U型管換熱器，為單殼程，采用E型殼體。圖 3-3 換熱器的殼程型式3.2換熱管的設(shè)計(jì) 換熱管的長(zhǎng)度由設(shè)定條件給定取值為3m，直徑為=19mm，厚度=2mm，材料為10鋼無(wú)縫鋼管，屬于II級(jí)管束。由參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref15619 f h 4查得換熱管的規(guī)格和尺寸偏差見(jiàn)表3-2。表 3-2 II級(jí)管束換熱管外徑的允許偏差換熱管外徑d0/mm允許偏差250.1025-380.153.2.1管子布置 管子應(yīng)在整個(gè)換熱器截面上均勻而緊湊地布置，此外，還要考慮流體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以

47、及制造等方面的問(wèn)題。管子在管板上布置方案如圖3-4所示。 采用正三角形排列（圖2-1a）可以在同樣的管板面積上排列最多的管數(shù)，故應(yīng)用最為普遍。當(dāng)管程在2程以上時(shí)，就要像圖3-4那樣隔開(kāi)，此時(shí)，隔板中心到管中心的距離F殼參照表3-3。表 3-3 管子布置間距管外進(jìn)d0/mm間距pt/mm隔板中心到管中心距離F/mm192519253222384830圖 3-4 隔板中心與管中心的標(biāo)準(zhǔn)距離F3.2.2 U形彎管 換熱器U形彎管段的彎曲半徑R（見(jiàn)圖3-4）不能比換熱管外徑的兩倍還要小，一般U形換熱管的U形彎最小彎曲半徑Rmin可以根據(jù)表3-4選取Rmin=40mm。圖 3-5 U型管彎管半徑表 3-

48、4 常用U形換熱管的最小彎曲半徑Rmin換熱管外徑d0/mmRmin r/mm1940255038763.2.3布管限定圓 布管限定圓是換熱管管束的最外面層管子的中心圓直徑，布管限定圓按表3-5確定。表 3-5 布管限定圓直徑換熱器形式布管限定圓直徑DL固定管板式、U型管式Di-2b3浮頭式Di-2(b1+b2+b) b3-為固 定管 板式換 熱器或者U型管 式換 熱器管束的最外面一層管子的外表面到筒體內(nèi)壁的最短的距離，b3=0.25d=0.2519=4.75mm，一般不小于8mm，取b3=8mm。 得：DL=Di-2b3=600-28=582mm3.5管板 管板的目的是用來(lái)穩(wěn)定換熱器并起著隔

49、離管程、殼程的作用。 當(dāng)換熱器在高溫、高壓的情況下工作時(shí)，管板就應(yīng)該采用薄型管板。薄型管板特點(diǎn)就在于能夠節(jié)約管板的材料，在高壓工況時(shí)可以節(jié)約89%的材料，并且加工制造比較容易。所以在中、低壓換熱器中得以推廣應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的管板工作溫度在180左右，所以我們材料選用15CrMo鋼。3.5.1管板管孔 管板管孔與換熱管外徑有關(guān)，由參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref15619 f h 4查得鋼制II級(jí)管束的管板管孔直徑及允許偏差見(jiàn)表3-6。表 3-6 II級(jí)管束管板管孔直徑及允許偏差換熱管外徑d0/mm管孔直徑d/mm允許偏差1919.250.102525.250.103838.45-0.20+0.1

50、03.5.2管板與管子的連接 在管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，管子與管板的連接方法主要是脹接和焊接。脹接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管子的更換及補(bǔ)修方便，多用在壓力低于4.0MPa和溫度低于300的工況。對(duì)于高溫高壓以及易燃易爆的流體，多采用焊接法。 本次設(shè)計(jì)中換熱管采用不銹鋼管，通常不銹鋼管與換熱器管扳的連接大多數(shù)都是采用焊接連接，不用考慮它壓力大小和溫度高低。采用圖3-6焊接形式，且管板的最小厚度不小于12mm。圖3-6管子與管板的連接3.5.3管板與殼體的連接 U型管換熱器要求管束能夠方便地從殼體中取出并清洗和維護(hù)，因而換熱器的固定端可以用可拆式連接方式，即管板被夾在殼體法蘭與管箱法蘭中。因本設(shè)計(jì)殼程走煙氣，

51、需定期進(jìn)行清理，所以我選用圖3-7所示的連接方式。圖 3-7 管板與法蘭連接形式3.6拉桿與定距管 拉桿有2種的常用的形式，查參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref13399 f h 2，選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，它常用在換熱管的外徑不超過(guò)19mm的管束。見(jiàn)圖3-8。圖 3-8拉桿定距離結(jié)構(gòu)3.6.1拉桿尺寸 查參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref13399 f h 2得，拉桿的直徑按表3-7取dn=12mm。表 3-7 拉桿直徑選用表?yè)Q熱管外徑d/mm10d1414d2525d57拉桿直徑dn/mm101216 查參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref13399 f h 2得，拉桿的數(shù)量按表3-8取4根。表

52、3-8 拉桿數(shù)量選用表公稱直徑DN/mm400400-700700-900900-13001300-15001500-18001800-20002000-23002300-300-600600-900900-12001200-15001500折流板或支撐板最小厚度d/mm400-700456101012700-900568101216900-15006810121816 按表取折流板最小厚度為4mm，加上腐蝕裕度，選用折流板厚度為6mm。3.8防短路結(jié)構(gòu) 在換熱器殼程，由于管束的周邊部分和分程部位的位置都不能合理地安置滿管子，因此在這些地方很容易會(huì)產(chǎn)生旁路。為了避免殼程流體在這些位置大量短路，

53、影響傳熱結(jié)果，可以在其相應(yīng)位置，安置防短路結(jié)構(gòu)，常用的防短路結(jié)構(gòu)主要有旁路擋板、擋管（或稱假管）、中間擋管。利用這些防短路結(jié)構(gòu)或帶定距管的拉桿來(lái)增大旁路的阻力，以迫使殼側(cè)介質(zhì)通過(guò)管束與換熱管內(nèi)流體進(jìn)行換熱。3.8.1旁路擋板設(shè)計(jì) 旁路擋板的名義厚度可以等于折流板的名義厚度6mm，通常在殼體公稱直徑DN500mm時(shí)，安放一對(duì)旁路擋板；500mmDN1000mm時(shí)，安放兩對(duì)旁路擋板；DN1000mm時(shí)，安放不少于三對(duì)的擋板，根據(jù)本次的工藝設(shè)計(jì)，采用兩對(duì)擋板。3.8.2中間擋板 在U型管式換熱器中，U形管束中心部分存在較大的間隙，流體容易短路而影響換熱結(jié)果。所以為了更好的傳熱可以在U形管束的中間通道

54、位置安置中間擋板。 中間擋板一般采用與折流板點(diǎn)焊固定。 通常當(dāng)殼體公稱直徑DN500mm時(shí)，設(shè)置一快中間擋板；500mmDN1000mm時(shí)，設(shè)置兩快中間擋板；DN1000mm時(shí)，設(shè)置不少于三快中間擋板。本次設(shè)計(jì)采用兩塊中間擋板。3.9容器法蘭 法蘭的基本結(jié)構(gòu)形式按組成法蘭的圓筒、法蘭環(huán)和錐頸三部分的整體性程度可分為松式法蘭和整體法蘭和任意式法蘭三種。而整體法蘭適用于壓力、溫度較高的重要場(chǎng)合，所以我選用整體法蘭。常見(jiàn)的整體 法蘭形式有 平焊 法蘭和對(duì) 焊法 蘭兩種。平焊法蘭能保證殼體與法蘭同時(shí)受力，使法蘭厚度可適量減薄，但會(huì)在殼體上產(chǎn)生較大應(yīng)力。對(duì)焊法蘭常用在壓力或溫度波動(dòng)很大的管子或者在高溫、

55、高壓及低溫的地方，由于本次設(shè)計(jì)的換熱器溫度較高，所以我選用對(duì)焊法蘭。 壓緊面的形式主要有以下幾種：平面型壓緊面、凹凸型壓緊面、榫槽型壓緊面。我選用平面型壓緊面，因?yàn)槠矫嫘蛪壕o面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工簡(jiǎn)單、且易于防腐，它主要適用于壓力范圍為（），當(dāng)介質(zhì)有毒或易燃易爆時(shí)，不能采用平面型壓緊面，凹凸型壓緊面和榫槽型壓緊面的密封性能比平面型的要好，適應(yīng)的壓力范圍也相當(dāng)高，從本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況出發(fā)，所以我選用凹凸型壓緊面。 法蘭材料可選為15CrMo鋼。3.10支座選取查參考文獻(xiàn) JB/T4712.1-2007.容器支座S.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2007.，選用重型焊制B類，鞍式支座，尺寸見(jiàn)表3-11。材料為Q

56、235A。墊板材料選用鋼。表3-11 支座尺寸名稱參數(shù)公稱直徑DN/mm500550600650700800900允許載荷Q/KN155160165165170220225鞍座高度h/mm200底板1/mm460510550590640720810b1/mm1501/mm10腹板2/mm810筋板3/mm250275300325350400450b3/mm1203/mm810墊板弧長(zhǎng)5906507107708309401060b4/mm2402604/mm6e/mm5665螺栓間距2/mm330360400430460530590鞍座質(zhì)量/kg帶墊板21232527303843不帶墊板1517

57、1819212730增加100mm高度增加的質(zhì)量/Kg4555578 鞍座分為固定式（代號(hào)F）和滑動(dòng)式（代號(hào)S）兩種安裝形式。按照參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref16514 f h 5的規(guī)定選用固定式鞍座BI 600-F尺寸如下：公稱直徑DN：600mm；允許載荷Q：165KN；鞍座質(zhì)量（帶墊板）：25kg；鞍座高度h：200mm；螺栓間距：2=400mm；腹板：2=8mm；底板尺寸：1=550mm、b1=150mm、1=10mm；墊板：弧長(zhǎng)=700、b4=240mm、4=6mm、e=56。取兩鞍座間距離為2000mm。3.11焊接焊接接頭是壓力容器整體結(jié)構(gòu)中最重要的連接部位，焊接接頭的性能

58、將直接影響壓力容器的質(zhì)量和安全，為保證壓力容器的安全運(yùn)行，正確地設(shè)計(jì)焊接接頭、合理地制定焊接工藝規(guī)程是非常必要的。3.11.1焊接要求焊縫采用全焊透的對(duì)接焊縫。查參考文獻(xiàn) NOTEREF _Ref21423 f h 615CrMoR之間的焊接，焊條采用E5015；15CrMo與15CrMo間的焊接，焊條采用E5016，換熱管與管板之間的焊接，焊條采用E5018-1。容器的兩個(gè)相鄰?fù)补?jié)的縱焊縫或封頭焊縫的端點(diǎn)與筒節(jié)縱焊縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，距離35.00mm-100.00mm。焊縫盡量對(duì)稱中心布置，以減少應(yīng)力和變形。接頭設(shè)計(jì)應(yīng)該保留有足夠的施焊空間，應(yīng)保證施焊方便。3.11.2主要焊接缺陷分析在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)

59、中，常見(jiàn)的焊接缺陷有焊縫外形尺寸不符合要求、弧坑、焊瘤、咬邊、氣孔、夾渣、未焊透和裂縫。其中以條形夾渣、未焊透和裂縫的危害性最大。（1）條形夾渣形成原因主要是焊件邊緣及焊層間清理不干凈，焊接電源太小，使融化金屬凝固太快，焊條角度和運(yùn)用不當(dāng)以及焊接材料選擇不合格。預(yù)防措施有對(duì)焊件邊緣及焊層間清理干凈和增大焊接電流。（2）未焊透形成原因是坡口角度或間隙太小，焊件表面有鐵銹，焊接速度太快和電流太小。預(yù)防措施有增加坡口角度，清除干凈焊件表面鐵銹，加快焊接速度，增大焊接電流。（3）裂縫形成原因是由于焊接過(guò)程中產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)焊縫中含有低熔點(diǎn)雜質(zhì)使焊縫產(chǎn)生熱裂紋，預(yù)防措施有降低氫的含量，降低熔物的含量

60、，降低冷卻溫度，焊前預(yù)熱。3.12儀表3.12.1流量計(jì)3.12.1.1導(dǎo)熱油流量計(jì)一般200時(shí)常采用渦街流量計(jì)，它可以在-19240的范圍內(nèi)使用。選用通徑（DN）為20mm的AVS型渦街流量計(jì)，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3-12。表 3-12 渦街流量計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)名稱數(shù)據(jù)精度等級(jí)1.5%R測(cè)量重復(fù)性0.3%（R）工作壓力/MPa1.6流體溫度/-40 250輸出信號(hào)三線制電壓脈沖或二線制420mA標(biāo)準(zhǔn)電流工作電源/VDC12工作環(huán)境溫度：-2555濕度：95%安裝方式水平連接方式螺栓連接防爆要求本安型ExibCT4流速范圍/ms-1液體：0.55.53.12.1.2煙氣流量計(jì)因煙氣的溫度較高，高達(dá)5