PAGE浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u17096摘要 2674第一章緒論 4169831.1選題背景及研究意義 4161591.2換熱器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 510240第二章工藝設(shè)備選型 6222432.1設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù) 6143552.2重要的參數(shù)計(jì)算 629862.2.1定性溫度的確定 6105922.2.2介質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù) 6197082.2.3熱量的相關(guān)計(jì)算 6228812.3換熱的面積 7179712.4換熱器中較為主要的結(jié)構(gòu)的確定 788732.4.1與換熱管相關(guān)參數(shù)的選取和計(jì)算 7229642.4.2溫差的核對(duì)校正 8286032.4.3與管束有關(guān)的數(shù)據(jù)整理 8232622.4.4計(jì)算殼體內(nèi)側(cè)的直徑數(shù)值 9137572.4.5折流板的最優(yōu)選型 993392.4.6接管的詳細(xì)計(jì)算 1075852.5熱量的核點(diǎn)計(jì)算 10224592.5.1殼程的熱核算數(shù)據(jù) 1060752.5.2管程的熱核算數(shù)據(jù) 11122862.5.3傳熱相關(guān)參數(shù) 12135342.5.4管壁溫度的核點(diǎn)計(jì)算 12312242.6流體阻力的核點(diǎn)計(jì)算 13147002.6.1管程相關(guān)核算 13289202.6.2殼程相關(guān)核算 1416908第三章對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析及對(duì)強(qiáng)度的具體計(jì)算 1769973.1殼體各項(xiàng)參數(shù)的選取確定 17201903.2對(duì)管箱墊片的設(shè)計(jì)過(guò)程 17182513.3對(duì)管箱法蘭的選擇過(guò)程 18290183.4對(duì)管板數(shù)值的確定流程 1950793.5對(duì)兩種接管的選擇設(shè)計(jì) 20313103.5.1殼程的管子數(shù)據(jù) 2034073.5.2管程的管子數(shù)據(jù) 21124293.6對(duì)管箱以及相接構(gòu)件的設(shè)計(jì) 21255373.7校核殼程管子的補(bǔ)強(qiáng) 2277553.8校核管程管子的補(bǔ)強(qiáng) 23126503.9確定浮頭各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù) 24128693.9.1作用在管程壓力下的取值 25147843.9.2作用在殼程壓力下的取值 2569373.9.3管程作用于浮頭法蘭 2635533.9.4殼程壓力作用下浮頭法蘭的計(jì)算 29139543.10選取拉桿及其定距管 33105983.11對(duì)接管位置的確定 34315723.12排氣管和排液管 36294213.13保溫層 37154623.14支座 3896893.15應(yīng)力計(jì)算 39214613.15.1熱交換器所受的應(yīng)力 3959063.15.2溫差應(yīng)力 403173.15.3拉脫力 4153253.15.4許用拉脫力 4123258第四章?lián)Q熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果匯總 42250044.1工藝參數(shù)匯總 42288584.2物性參數(shù)匯總 4235034.3結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)匯總 4231328參考文獻(xiàn) 43摘要浮頭式換熱器的工作質(zhì)量，是否能夠安全、連續(xù)、有效地運(yùn)行使用,直接影響了本減壓裝置及其他相關(guān)后續(xù)配套設(shè)備的正常使用生產(chǎn)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)是換熱面積為123.4m2，雙管程、單殼程的浮頭式換熱器。我們需要進(jìn)行工藝方面的計(jì)算，包括傳熱面積的估算、主體構(gòu)件工藝尺寸的確定、熱量核算、流體阻力核算等；第二部分是換熱器的結(jié)構(gòu)確定與強(qiáng)度計(jì)算，包括浮頭、殼體、管箱墊片和法蘭、管板、接管、管箱、拉桿、保溫層、支座等的確定和相關(guān)校核以及應(yīng)力計(jì)算。最后進(jìn)行了結(jié)果的匯總，使用AutoCAD完成了裝配圖和零件圖的繪制。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，換熱器也在不斷地改進(jìn)與更新，浮頭式換熱器也會(huì)用有更好的發(fā)展前景。尤其是在大型煉油化工企業(yè)中,換熱器更多的應(yīng)用是其相關(guān)的龍頭配套設(shè)備。該裝置常是本減壓設(shè)備裝置的重要工作關(guān)鍵設(shè)備之一。關(guān)鍵詞：浮頭式換熱器；換熱管；加熱器；第一章緒論1.1選題背景及研究意義換熱器系統(tǒng)是一種在大型石油化工、化學(xué)藥品制造業(yè)、能源工業(yè)等重要的工業(yè)生產(chǎn)工程技術(shù)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種熱量自動(dòng)互換控制設(shè)備。尤其是在大型煉油化工企業(yè)中,換熱器更多的應(yīng)用是其相關(guān)的龍頭配套設(shè)備。該裝置常是本減壓設(shè)備裝置的重要工作關(guān)鍵設(shè)備之一,它的工作質(zhì)量，是否能夠安全、連續(xù)、有效地運(yùn)行使用,直接影響了本減壓裝置及其他相關(guān)后續(xù)配套設(shè)備的正常使用生產(chǎn)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。主動(dòng)地采取措施,有計(jì)劃地組織實(shí)施設(shè)備的升級(jí)或者更新、改造再使用,是為了保障設(shè)備裝置的安全和生產(chǎn)、增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,行之有效。而且伴隨著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)與工業(yè)的高速進(jìn)步，出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，諸如能源的短缺、能源上的浪費(fèi)，以及環(huán)境被受污染等問(wèn)題。為了解決相關(guān)的問(wèn)題，世界各國(guó)的學(xué)者科學(xué)家在不斷探索新的能源來(lái)替代。對(duì)可再生能源深度應(yīng)用的同時(shí)，許多的研究學(xué)者科學(xué)家也投身到了對(duì)換熱器的研究上，可見(jiàn)換熱器的優(yōu)秀利用價(jià)值，例如好的換熱器可以提高我們的資金能源利用率也可以提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量，也是企業(yè)研制和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)各種綜合利用石油二次能源的主要熱工設(shè)備[2]。目前,在空氣換熱器的使用設(shè)備中,使用量最高的就是小型管殼式空氣換熱器,約占室內(nèi)換氣散熱器使用設(shè)備數(shù)量總數(shù)的70%。管式燃?xì)鈸Q熱器系統(tǒng)作為其中一種屬于比較傳統(tǒng)的管式換熱控制裝置,在許多供熱行業(yè)和相關(guān)部門(mén)都已得到嚴(yán)格保障。其主要特點(diǎn)是對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)能力強(qiáng)、清潔方便、制造成本低等。由于這種采用浮頭式換熱器的管束能夠被吸收和排氣,因此清潔方便,管束在實(shí)際使用時(shí)由于溫差大大地膨脹且又不受到殼體的約束,不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何溫差和應(yīng)力等優(yōu)勢(shì),它的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域比較寬[3]。浮頭式工業(yè)換熱器廣泛地大量應(yīng)用于我國(guó)石油、石化以及制藥、食品等各種工業(yè),由于使用換熱器的管程內(nèi)外高溫介質(zhì)對(duì)換熱壓力的巨大差異、介質(zhì)內(nèi)壁受到熱的腐蝕、沖刷、溫度、焊縫等的缺陷以及對(duì)換熱密封件等原材料造成損壞,使得工業(yè)換熱器的安全故障不斷,影響著工業(yè)換熱管程設(shè)備及其生產(chǎn)管理裝置的正常生產(chǎn)使用和運(yùn)行，影響了企業(yè)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,造成了原物料和熱資源的嚴(yán)重過(guò)度浪費(fèi)和對(duì)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重過(guò)度污染,已逐漸發(fā)展成為工業(yè)換熱管程設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的一個(gè)不可忽視的安全問(wèn)題。近年來(lái),隨著換熱產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐日益加快,企業(yè)已經(jīng)對(duì)燃?xì)鈸Q熱器相關(guān)產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法結(jié)構(gòu)提出了一個(gè)新的技術(shù)要求，即換熱產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式豐富多元,設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。由于現(xiàn)代換熱器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身必須具有一定技術(shù)特點(diǎn),在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作過(guò)程中由于工作量較大,傳統(tǒng)的換熱人工輔助設(shè)計(jì)和電腦繪圖已經(jīng)無(wú)法完全適應(yīng)它的快速發(fā)展,而公司采取了以電腦繪圖為設(shè)計(jì)主體的現(xiàn)代換熱器人工輔助設(shè)計(jì)繪圖技術(shù),這種設(shè)計(jì)方法不但不僅可大量適度地有效節(jié)省公司人力、物力,提高效率,還同時(shí)可以大大改善公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)質(zhì)量、可靠性與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化管理水平[4]。1.2換熱器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀自建國(guó)以來(lái)，我們國(guó)家關(guān)于換熱器相關(guān)研究的技術(shù)進(jìn)展還比較晚。近年來(lái),我國(guó)對(duì)于新型復(fù)合金屬材料、合金材料、非金屬材料等相關(guān)技術(shù)上的發(fā)展已經(jīng)取得了較大程度的技術(shù)突破，提高了系統(tǒng)傳熱器的效率。實(shí)施節(jié)能低碳減排,提升能源綜合利用率,這就是制定我國(guó)新一輪能源開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的主要目標(biāo)。近年來(lái),我國(guó)換熱器行業(yè)在實(shí)現(xiàn)節(jié)能増效、提高傳熱質(zhì)量、減輕傳熱范圍、降低溫度和壓降等方面發(fā)展明顯。在實(shí)現(xiàn)了大型化產(chǎn)品的同時(shí),也增強(qiáng)了其產(chǎn)品的換熱效率,更加充分地體現(xiàn)了節(jié)能、降耗[5]，這是我們新時(shí)代發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)的一個(gè)重要宗旨。美國(guó)公司發(fā)明創(chuàng)造的螺旋折流換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原理主要是:將圓形橫截面上的特殊型高壓換熱板直接沖壓安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中,保溫殼程系統(tǒng)中的各個(gè)流體可以作為一個(gè)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng),可以盡量減少保溫?fù)Q熱塑料管板和保溫殼體之間容易受熱產(chǎn)生固體結(jié)垢的工作死角。新式的加熱器大約每年可以大幅減少30%-40%的氣體傳熱溫度范圍,節(jié)約20%-30%的換熱材料。由于近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不斷進(jìn)步而且速度比較快,所以對(duì)于空氣換熱器發(fā)電裝置的生產(chǎn)需要量也就隨之增加了許多。第二章工藝設(shè)備選型2.1設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)2.2重要的參數(shù)計(jì)算2.2.1定性溫度的確定熱流體的定性溫度：tm1=T1+T冷流體的定性溫度：tm2=2.2.2介質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)(1)(2)2.2.3熱量的相關(guān)計(jì)算熱損失系數(shù)：傳熱量為:Q=M1c綜合各種相關(guān)的有效因素考慮，決定使冷流體走管程，而熱流體選擇走殼程。2.3換熱的面積流體間溫差?t?t平均溫差△t1mc參考查閱《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》[6]的數(shù)據(jù)和相關(guān)規(guī)定，初步判斷來(lái)選取K=350W╱(m2?℃)。傳熱面積為F'=Q考慮到面積裕度F'=ηF'=1.15×107.36在上述式子中我們?nèi)〉溅菫?.152.4換熱器中較為主要的結(jié)構(gòu)的確定2.4.1與換熱管相關(guān)參數(shù)的選取和計(jì)算綜合各種相關(guān)因素考慮，管子選用φ25×2.5mm10號(hào)鋼最為適合。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)算管程介質(zhì)的流速應(yīng)該選取ui=0.99m/s。管程所需流通截面積為：At每程管數(shù)為（取整）：n=4每根換熱管長(zhǎng)度為L(zhǎng)=F'如果選擇按照單管程的方式設(shè)計(jì)的話，那么我們考慮到傳熱管的長(zhǎng)度應(yīng)該會(huì)過(guò)長(zhǎng)，綜上所述選取多管程進(jìn)行排列顯然會(huì)比較適宜，結(jié)合以上理論知識(shí)再參考本次設(shè)計(jì)的具體實(shí)際情況，最優(yōu)的方案確定為每根換熱管的長(zhǎng)度為6m,這樣設(shè)計(jì)最為適宜。則管程數(shù)為Np換熱管總根數(shù)為：nt2.4.2溫差的核對(duì)校正P=tR=T按單殼程、雙管程結(jié)構(gòu)，我們可以參考查閱與之相關(guān)的圖表，由此得到了φ=0.96這個(gè)數(shù)值顯然是大于0.8的，所以以上的設(shè)計(jì)是可行的。則△tm2.4.3與管束有關(guān)的數(shù)據(jù)整理管子的陳設(shè)方法有很多種，綜合各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及本次設(shè)計(jì)的計(jì)算以及實(shí)際工作情況，我們擇優(yōu)選取正三角形的陳設(shè)方法，每程內(nèi)和隔板兩側(cè)均采用該種擺放的方法。接著我們要認(rèn)真查閱GB151-2014[7]表6-2《換熱管中心距》中的規(guī)定，最后確定這兩個(gè)重要參數(shù)的取值分別為S=32mm和Sn=44mm。2.4.4計(jì)算殼體內(nèi)側(cè)的直徑數(shù)值根據(jù)上述內(nèi)容，管子的陳設(shè)的布局選擇了正三角形,管程數(shù)我們選取了2,由計(jì)算和實(shí)際要求確定η=0.75。殼體內(nèi)徑的計(jì)算值為：Ds取殼體內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值：Ds=0.7m2.4.5折流板的最優(yōu)選型全面分析各種折流板的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)計(jì)算中弓形折流板最為適宜被采用，因?yàn)橄鄬?duì)而言它在介質(zhì)的流動(dòng)過(guò)程中所生成的死角更為微小，而且它的結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜清理起來(lái)也會(huì)耗費(fèi)較少的時(shí)間和人力成本，采取上下缺口的陳列方式，通過(guò)計(jì)算分析我們把折流板距離管板的位置確定為0.41m。折流板的圓心角：折流板缺口高度為：h=0.25則折流板的數(shù)目為：2.4.6接管的詳細(xì)計(jì)算(1)殼程取接管內(nèi)流體流速為uD1取殼程接管直徑標(biāo)準(zhǔn)值為DN=(2)管程取接管內(nèi)流體流速為D2可取管程接管直徑標(biāo)準(zhǔn)值DN=200mm2.5熱量的核點(diǎn)計(jì)算2.5.1殼程的熱核算數(shù)據(jù)QUOTE傳熱管當(dāng)量直徑傳熱管當(dāng)量直徑de=4×32殼程流通截面積：As殼程流體最小流速：uoReoPro黏度校正項(xiàng)：殼側(cè)換熱系數(shù)為：αo2.5.2管程的熱核算數(shù)據(jù)傳熱管當(dāng)量直徑de管程流通截面積：Ai管程流體最小流速：uiReiPri黏度校正項(xiàng)：管側(cè)表面換熱系數(shù)：αi2.5.3傳熱相關(guān)參數(shù)冷流體水的污垢熱阻：熱流體煤油的污垢熱阻：管壁側(cè)的熱阻的計(jì)算如下所示Rw管子的平均直徑為：dm總傳熱系數(shù)為：K=12.5.4管壁溫度的核點(diǎn)計(jì)算根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體實(shí)際情況而言，應(yīng)該選取污垢熱阻等于零來(lái)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。則傳熱管的平均壁溫為：tw1冷介質(zhì)均溫計(jì)算t熱介質(zhì)均溫計(jì)算T根據(jù)計(jì)算，這個(gè)殼體的內(nèi)側(cè)壁的溫度我們算得為86℃。所以我們可以得到?t=溫度是比較合適的。2.6流體阻力的核點(diǎn)計(jì)算2.6.1管程相關(guān)核算管程總阻力公式為：△Pt式中：???NNF直管阻力為：△Pi回彎阻力為：△Pr式子中的ξ我們稱(chēng)之為局部阻力系數(shù)，一般選取它的數(shù)值為3。進(jìn)出口連接管阻力為：△PN管程總阻力為：△Pt由上式中，我們可以輕松獲得管程流體的阻力的數(shù)值，與我們標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的大小相符合。2.6.2殼程相關(guān)核算△Ps式中：??NF流體流過(guò)管束的阻力為：△Pbk式中ffknt流體流過(guò)折流板缺口的阻力△Pwk殼程總阻力：△Ps第三章對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析及對(duì)強(qiáng)度的具體計(jì)算3.1殼體各項(xiàng)參數(shù)的選取確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們可以得知在殼體內(nèi)流動(dòng)的液體是煤油，所以要求材料需要具備以下特點(diǎn)例如強(qiáng)度較高硬度較高，還需要具備一定的耐腐蝕性等等，結(jié)合以上因素綜合考量，我們要選取不銹鋼S31603來(lái)充當(dāng)筒體的材料最為適合。在上一部分的選型計(jì)算中，我們已經(jīng)闡述了殼體內(nèi)側(cè)直徑的數(shù)值等于700mm。接下來(lái)是衡量筒體薄厚的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)壓力0.125MPa,設(shè)計(jì)溫度為筒體厚度計(jì)算為：δ=P式中：Di——δ——φ——設(shè)計(jì)厚度：δd名義厚度：δn有效厚度：δe根據(jù)以上詳盡的計(jì)算過(guò)程，我們最終將厚度確定為6mm3.2對(duì)管箱墊片的設(shè)計(jì)過(guò)程墊片：查閱相關(guān)的規(guī)定綜合考慮，我們選取圖示結(jié)構(gòu)來(lái)作為本次設(shè)計(jì)的墊片。圖3-1非金屬軟墊片3.3對(duì)管箱法蘭的選擇過(guò)程根據(jù)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)及實(shí)際需求，選用下圖圖示結(jié)構(gòu)來(lái)作為本次設(shè)計(jì)的法蘭。圖3-2凹凸密封面-法蘭由設(shè)計(jì)過(guò)程可得，公稱(chēng)直徑的數(shù)值我們?cè)谏鲜鲞^(guò)程中算得為700mm,在所述的這種條件下，我們可以查到如下圖所示的數(shù)據(jù)表：3.4對(duì)管板數(shù)值的確定流程圖3-3整體管板首先我們要設(shè)法知道管板的尺寸，根據(jù)我們?cè)谏鲜鲇?jì)算過(guò)程中對(duì)和殼體、法蘭、螺栓等結(jié)構(gòu)各項(xiàng)尺寸規(guī)格的設(shè)計(jì)、選取與確定，再根據(jù)相關(guān)手冊(cè)中的明確規(guī)定得到下列表格：到這一步，我們需要選擇一個(gè)合適的元器件，在我們知道了上述管子的數(shù)據(jù)之后，這時(shí)候我們順理成章地想到了Ⅱ級(jí)管束，選取它最為適宜，查閱相關(guān)的資料，再結(jié)合設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，我們將直徑選取為標(biāo)準(zhǔn)的25.3mm,相應(yīng)地設(shè)置允許偏差（+0.10，-0.10）。對(duì)于換熱的管子和管板之間的的相接方式，在綜合對(duì)比之后我們確定為強(qiáng)度焊這一方法，與之相對(duì)應(yīng)的焊接的粗糙度Ra我們應(yīng)該保證它是小于等于35μm的。接下來(lái)我們要確定一種結(jié)構(gòu)來(lái)將管板與法蘭接應(yīng)起來(lái)，經(jīng)過(guò)全面的比較和分析，采用如下圖所示的連接方法最為適宜。圖3-4管箱-e型3.5對(duì)兩種接管的選擇設(shè)計(jì)3.5.1殼程的管子數(shù)據(jù)我們可以通過(guò)《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的規(guī)定來(lái)確定殼程的管子向外伸出的高度，也就是說(shuō)當(dāng)DN的數(shù)值我們?nèi)榈扔?25時(shí)，我們應(yīng)該將δ的取值設(shè)置到0和50之間，將l4的具體數(shù)據(jù)確定為最為適宜的200。3.5.2管程的管子數(shù)據(jù)同上，我們通過(guò)相關(guān)的規(guī)定來(lái)確定管程的管子向外伸出的高度，也就是說(shuō)當(dāng)DN的數(shù)值我們?nèi)榈扔?00時(shí)，我們應(yīng)該將δ的取值設(shè)置到0和50之間，將l4的具體數(shù)據(jù)確定為最為適宜的200。3.6對(duì)管箱以及相接構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先我們要選擇一種合適的鋼作為管箱的材料，我們查閱并研究與管箱及其封頭相關(guān)的國(guó)標(biāo)中的數(shù)據(jù)選取規(guī)定，最后將其材料定為不銹鋼S31603。接下來(lái)我們要通過(guò)計(jì)算來(lái)完成管箱的尺寸的設(shè)計(jì)，根據(jù)上文中提到的設(shè)計(jì)要求溫度我們還是定為50℃,對(duì)于計(jì)算壓力Pc這個(gè)參數(shù)我們將它的取值定為等于0.13MPa，另外幾個(gè)重要取值焊縫系數(shù)選取它的計(jì)算數(shù)值為1，腐蝕裕度規(guī)定它的取值為2，同上負(fù)差值規(guī)定為選取數(shù)值1。計(jì)算厚度：δ=P設(shè)計(jì)厚度：δd名義厚度：δn考慮殼體厚度，圓整后名義厚度為有效厚度：δe接下來(lái)是對(duì)封頭這一結(jié)構(gòu)的選取以及具體尺寸大小的確定，同上文管箱的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，我們首先要認(rèn)真查閱并研究與本次設(shè)計(jì)情況相關(guān)的國(guó)標(biāo)規(guī)定，我們擇優(yōu)選取它的材料為不銹鋼S31603，對(duì)各種形式的特點(diǎn)比較分析綜合考量后確定為如下圖所示的橢圓形。圖3-5橢圓形封頭EHA分程隔板選取的各項(xiàng)具體數(shù)據(jù)經(jīng)我們查閱總結(jié)后確定為如下圖所示管箱短節(jié)長(zhǎng)度為：QUOTE管箱短節(jié)長(zhǎng)度為：Lg3.7校核殼程管子的補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)上述的設(shè)計(jì)過(guò)程我們選取了殼程中的接管為139.7×7mm這一規(guī)格，經(jīng)過(guò)比較分析最終確定了它的材料為碳鋼NO.20,在該種材料相關(guān)數(shù)據(jù)的要求下，我們確定許用應(yīng)力的數(shù)值取到140MPa。

取CC1接管計(jì)算壁厚：δt接管有效壁厚：δet開(kāi)孔直徑：d=D+接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度：B=2d=2×接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度：h1=d需要補(bǔ)強(qiáng)面積：A=dδ=141.7×強(qiáng)度削弱系數(shù)：接下來(lái)計(jì)算能夠作為補(bǔ)充加強(qiáng)的面積為：A1A2A=A13.8校核管程管子的補(bǔ)強(qiáng)C1接管計(jì)算壁厚：δt=P接管有效壁厚：δet開(kāi)孔直徑：d=D+接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度：B=2d=2×接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度：h1=d需要補(bǔ)強(qiáng)面積：A=d×經(jīng)過(guò)查閱將強(qiáng)度的削弱系數(shù)這一參數(shù)的數(shù)值確定為0.778可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積：A1A2A=A13.9確定浮頭各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)將本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求計(jì)算過(guò)程與國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)相結(jié)合，我們綜合考慮選取了它的形式為鉤圈式，它的端蓋的外形我們最終確定為球冠，擇優(yōu)選擇了以上兩種形式后我們來(lái)確定與之相關(guān)數(shù)據(jù)，，一些具體的數(shù)值展示在下列表格中。浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑：浮頭法蘭和鉤圈的外直徑：外頭蓋內(nèi)直徑：浮動(dòng)管板外直徑：3.9.1作用在管程壓力下的取值封頭的計(jì)算厚度：設(shè)計(jì)厚度：名義厚度：，圓整為有效厚度：3.9.2作用在殼程壓力下的取值封頭計(jì)算厚度：設(shè)計(jì)厚度：名義厚度：，

實(shí)取名義厚度圓整為有效厚度：系數(shù)的計(jì)算，經(jīng)過(guò)相關(guān)查閱后我們確定參數(shù)B的取值是等于137的。所以說(shuō)也是相近的，根據(jù)上述兩個(gè)小節(jié)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，作用于殼程P和管程P時(shí)我們應(yīng)該將兩種情況作比較選取較大的厚度數(shù)值最為安全適宜。綜上所述我們確定名義厚度的最終取值是12，同理有效的厚度是。設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大需用工作壓力：3.9.3管程作用于浮頭法蘭操作狀態(tài)下所需最小墊片壓緊力：流體壓力引起的總軸向力：預(yù)緊狀態(tài)下所需的最小螺栓載荷：根據(jù)規(guī)定和設(shè)計(jì)的具體實(shí)際情況，我們確定螺栓選取35CrMoA這一材料最為適宜，在上述條件都確定后，我們可以確定以下的數(shù)據(jù)取值為，；，螺栓的個(gè)數(shù)應(yīng)該取為36。需要的螺栓總截面積：實(shí)際使用的螺栓總截面積：封頭邊緣處球殼面切線與法蘭環(huán)的夾角：螺栓設(shè)計(jì)載荷：作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力：螺栓中心至F法蘭墊片壓力：螺栓中心至F螺栓中心至作用在法蘭環(huán)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力：F總力矩：法蘭預(yù)緊力矩：，F(xiàn)G=W.法蘭的設(shè)計(jì)力矩：法蘭厚度：操作狀態(tài)下預(yù)緊狀態(tài)下操作狀態(tài)下法蘭厚度：預(yù)緊狀態(tài)下法蘭厚度：因此法蘭厚度：3.9.4殼程壓力作用下浮頭法蘭的計(jì)算所需最小墊片壓緊力流體壓力引起的總軸向力預(yù)緊狀態(tài)下所需的最小螺栓載荷：螺栓材料這個(gè)數(shù)據(jù)的獲取需要我們通過(guò)上網(wǎng)去圖書(shū)館的查找，找到相干的工藝標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)必須要規(guī)范可行，在此情況下，我們才可以放心使用表中的數(shù)據(jù)，例如，，，，螺栓的個(gè)數(shù)取為24個(gè)。需要的螺栓總截面積：實(shí)際使用的螺栓總截面積：

封頭邊緣處球殼面切線與法蘭環(huán)的夾角：螺栓設(shè)計(jì)載荷：作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力：螺栓中心至法蘭墊片壓力：螺栓中心至螺栓中心至作用在法蘭環(huán)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力：F力矩矢量和法蘭預(yù)緊力矩：，其中FG=W法蘭的設(shè)計(jì)力矩法蘭厚度：操作狀態(tài)下預(yù)緊狀態(tài)下操作狀態(tài)下法蘭厚度：預(yù)緊狀態(tài)下法蘭厚度：因此法蘭厚度：3.10選取拉桿及其定距管當(dāng)當(dāng)當(dāng)根據(jù)以上設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)我們可以得知換熱管的直徑是選擇了等于25mm的,根據(jù)取值范圍顯然選取直徑為16mm，數(shù)量確定為6根.此結(jié)構(gòu)一般會(huì)只有兩種不同的選擇，其兩者有著一定的利害關(guān)系，在此，經(jīng)過(guò)一定的優(yōu)劣對(duì)比，用螺紋連接：圖3-6拉桿定距管結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)對(duì)比分析選擇采用Q235RA作為它的材料顯然最為適宜，數(shù)量我們確定為6根，具體的規(guī)格展示在下圖中。圖3-7拉桿的連接尺寸尋找材料數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們千萬(wàn)要小心謹(jǐn)慎，通過(guò)我們的學(xué)習(xí)和積累，以及同學(xué)老師的交流學(xué)習(xí)，材料采用Q235RA是最為適宜的，定距管的直徑尺寸應(yīng)該做到與換熱的管子一致Φ25mm，它的長(zhǎng)度確定為410mm，個(gè)數(shù)選擇12;在兩個(gè)折流板之間的長(zhǎng)度確定為300mm3.11對(duì)接管位置的確定殼程接管位置的最小尺寸L1式中圖3-8殼程接管位置管程接管位置的最小尺寸L2式中管程的接管陳設(shè)方式如下圖所示圖3-9管程接管位置3.12排氣管和排液管在此我們會(huì)采用的方法有較多的選擇，為了更好的完成我們的任務(wù)的目標(biāo)要求，我們?cè)诮涣鲗W(xué)之后，用下圖的結(jié)構(gòu)，分別在殼體、管箱殼體的上部和底部。選用φ40×4.15，材料20號(hào)鋼無(wú)縫鋼管，外伸高度h=150mm。圖3-10排氣管法蘭3.13保溫層此裝備的選擇，是我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程中的重要一環(huán)，一個(gè)合適的材料對(duì)我們的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，我們?cè)诮?jīng)過(guò)悉心的學(xué)習(xí)了解搭配到了選用脲甲醛泡沫塑料，如下：DoLnδ=式中：

δ——A2fλ——t——T——TPS——i——n——DDDs——保溫層內(nèi)徑，mm；S=iDoLn保溫層外徑δ=Do-D3.14支座選擇鞍式支座，材料為Q235A。圖3-11鞍式支座示意圖在上述的圖片中我們可以清楚的觀察到這個(gè)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，我們是需要均勻的安裝2個(gè)支座，QUOTE鞍座之間的距離LB=（0.5～0.7）3.15應(yīng)力計(jì)算3.15.1熱交換器所受的應(yīng)力F1殼側(cè)截面積：fs管側(cè)截面積：ft殼體的彈性模數(shù)：Es=186000MPa 管子的彈性模數(shù)：Et=210000MPa 殼體應(yīng)力：σs管子應(yīng)力：σt3.15.2溫差應(yīng)力管的外壁溫度：tto管的內(nèi)壁溫度：tti管子的平均溫度：tw=殼側(cè)熱流量：Qs熱流密度：q=Q殼側(cè)內(nèi)壁溫：ts所以：管側(cè)的軸向力：σts殼側(cè)溫差產(chǎn)生的軸向力：σt管子的自由伸長(zhǎng)量：δt式中：Δ——為基礎(chǔ)環(huán)外徑與筒體直徑的差值。殼體的自由伸長(zhǎng)量：δt式中：Δ——為基礎(chǔ)環(huán)外徑與筒體直徑的差值。由于殼體膨脹量大于管子的膨脹量，故：殼體的軸向合成力：σs=σsp-管子的軸向合成力：σt=σtp+σtt=0.67-17.9=-3.15.3拉脫力q=3.15.4許用拉脫力q=q=顯然這是不符合要求的，所以要在合適的位置設(shè)置膨脹節(jié)。第四章?lián)Q熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果匯總4.1工藝參數(shù)匯總表4-1工