F320浮頭式換熱器設(shè)計(jì)含10張CAD圖.zip

F320浮頭式換熱器設(shè)計(jì)含10張CAD圖.zip,F320,頭式,換熱器,設(shè)計(jì),10,CAD 設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題　　目 F320浮頭式換熱器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè) 1 選題的目的與意義 由于我國(guó)重工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，所以換熱器的種類(lèi)和設(shè)計(jì)方面等經(jīng)歷了很大的變化。對(duì)于換熱器，很對(duì)企業(yè)更著重于發(fā)展新材料的換熱器，所以對(duì)換熱器的發(fā)展又有了更嚴(yán)格的要求。而浮頭式換熱器的出現(xiàn)，在工藝方面相比于其它很多換熱器都要完善，而且性能方面也更加安全可靠，所以浮頭式換熱器也是如今使用較多的換熱器之一。 浮頭式換熱器，兩端管板中僅有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)，稱(chēng)為浮頭。浮頭由浮動(dòng)管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。 浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)如下： （1） 管束可以抽出，以方便清洗管、殼程； （2） 介質(zhì)間溫差不受限制； （3） 可在高溫、高壓下工作，一般溫度小于等于450度，壓力小于等于6.4兆帕； （4） 可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合； （5） 可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。 其缺點(diǎn)如下： （1） 小浮頭易發(fā)生內(nèi)漏； （2） 金屬材料耗量大，成本高20%； （3） 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 給定設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 管程介質(zhì)：煙道氣 殼程介質(zhì)：水 管程設(shè)計(jì)壓力：1.35MPa 殼程設(shè)計(jì)壓力：1.25MPa 管程設(shè)計(jì)溫度：480°C 殼程設(shè)計(jì)溫度：95°C 腐蝕余量：1.00mm 換熱面積：320 m2 2 國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，強(qiáng)化換熱元件的開(kāi)發(fā)，使得新型高效換熱器的研究有了較大的發(fā)展，根據(jù)不同的工藝條件與工況設(shè)計(jì)制造了不同結(jié)構(gòu)形式的新型換熱器，也取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。故我們?cè)谶x擇換熱設(shè)備時(shí)一定要根據(jù)不同的工藝、工況要求選擇。換熱器的作用可以是以熱量交換為目的。在即定的流體之間，在一定時(shí)間內(nèi)交換一定數(shù)量的熱量；也可以是以回收熱量為目的，用于余熱利用；也可以是以保證安全為目的，即防止溫度升高而引起壓力升高造成某些設(shè)備被破壞。換熱器的作用不同，其設(shè)計(jì)、選型、運(yùn)行工況也各不相同。 未來(lái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量水平提出了更高的要求，如環(huán)保、節(jié)能型產(chǎn)品將是今后發(fā)展的重點(diǎn)；要求產(chǎn)品性?xún)r(jià)比提高；對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化、多樣化的需求趨勢(shì)強(qiáng)烈；逐漸注意品牌產(chǎn)品的選用；大工程項(xiàng)目青睞大企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的良好機(jī)遇，以及進(jìn)口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同預(yù)示著我國(guó)換熱器行業(yè)良好的發(fā)展前景。同時(shí)，行業(yè)發(fā)展必須要注重高端產(chǎn)品的研發(fā)。 近年來(lái)，在生物、電子制造業(yè)、汽車(chē)制造業(yè)、航空以及空間技術(shù)等領(lǐng)域也開(kāi)始大量使用換熱設(shè)備，其技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，而換熱器技術(shù)的發(fā)展也時(shí)刻為人們所關(guān)注。在國(guó)內(nèi)換熱器技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，國(guó)外特殊結(jié)構(gòu)換熱器也有新的進(jìn)展 。主要包括以下幾種：（1）熱塑性全焊式換熱器；（2）插塞式接頭轉(zhuǎn)換器式換熱器；（3）板式換熱器一反應(yīng)囂一體化裝置；（4）毛細(xì)板式換熱器；（5）多孔翅片板翅式換熱器；（6）氟塑料制蛇管式換熱器； 3 課題的主要工作 3.1 準(zhǔn)備相關(guān)工作 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料了解浮頭式換熱器的基本原理、性質(zhì)及應(yīng)用。在化工生產(chǎn)中的地位和作用、換熱器應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)、設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)路線及其意義。 3.2 工藝計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型、操作條件的選擇和操作方式選擇。熱流量計(jì)算、傳熱系數(shù)計(jì)算、傳熱面積的確定、殼程阻力及壓力降計(jì)算。 3.3 主要受壓元件強(qiáng)度計(jì)算 換熱器殼體、管箱短節(jié)、封頭厚度確定，容器法蘭、螺栓、墊片的校核計(jì)算，管板厚度的計(jì)算，開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 3.4 計(jì)算機(jī)繪圖及說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě) 利用AutoCAD軟件繪制出固定管殼式換熱器的裝配圖及各個(gè)零件圖，并編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，并完成英文資料翻譯的編寫(xiě)。 4 課題的進(jìn)度安排 第一階段 2018年1月13日至2018年3月11日，收集資料，閱讀文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告。 第二階段 2018年2月26日至2018年4月30日，參加畢業(yè)實(shí)習(xí)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做好資料準(zhǔn)備。 第三階段 2018年5月1日至2018年5月6日，查閱文獻(xiàn)資料，擬定設(shè)計(jì)方案，開(kāi)始課題設(shè)計(jì)。 第四階段 2018年5月7日至2018年5月18日，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě) 第五階段 2018年5月18日至2018年5月24日，依據(jù)設(shè)計(jì)步驟繪制零件圖，裝配圖。 第六階段 2018年5月25日至2018年5月28日，交論文正式稿，做好答辯前準(zhǔn)備。 第七階段 2018年5月29日至2018年6月1日，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 參考文獻(xiàn) [1] 陸璐.換熱器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，10（2）：49-50. [2] 曹蕾，曹緯.國(guó)外特殊結(jié)構(gòu)換熱器的研發(fā)新進(jìn)展［J］. 化學(xué)工程與裝備，2010,10:139-141. [3] 仟孝平. 換熱器研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)［J］. 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，257097[P].2011. [4] 鄭雪蘋(píng)，孫俊杰，李寶安.新型換熱器的發(fā)展趨勢(shì)［J］. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2011,7(14):79-80. [5] 黃蕾 ，黃慶軍.世界換熱器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀綜述［J］. 石油與化工設(shè)備, 2011,14(3):5-9. [6] 張峰，孟祥京.換熱器制造中存在的問(wèn)題及解決措施［J］.山東機(jī)械，1998（3）：34-35. [7] 鄭津洋，董其伍，桑芝富主編.過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)[M].第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010.6:240-266. [8] 劉月芹.淺談?chuàng)Q熱器的分類(lèi)和特點(diǎn)［J］.化工設(shè)計(jì)通訊，2003,9（29）3:39-42. [9] 張海峰.一種浮頭式管板換熱器硇設(shè)計(jì)[R].科技信息. [10] 王文波，劉風(fēng)柱，趙淑娟. 浮頭式換熱器鉤圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.黑龍江日化，1997,4:30-31. 指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn) 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 F320浮頭式換熱器設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)的課題為F320浮頭式換熱器，組成部分為：浮頭、管體、殼體、管束等。此次設(shè)計(jì)的換熱器設(shè)計(jì)為雙殼程雙管程浮頭式換熱器。其中，管程的介質(zhì)為煙道氣，設(shè)計(jì)壓力為1.35MPa，設(shè)計(jì)溫度為480℃。殼程的介質(zhì)為水，設(shè)計(jì)壓力為1.25MPa，設(shè)計(jì)溫度為95℃。腐蝕余量定義為1.00mm。換熱面積為320m2 。通過(guò)以上參數(shù)可制定此次設(shè)計(jì)的具體步驟及內(nèi)容。 浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種，它的特點(diǎn)是兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對(duì)殼體滑移，稱(chēng)為浮頭。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會(huì)因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于拆卸方便，易清洗。在化工工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下所述。首先，進(jìn)行材料的選擇以及各個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。然后對(duì)有些部件結(jié)構(gòu)通過(guò)計(jì)算進(jìn)行強(qiáng)度校核，之后進(jìn)行加工工藝的設(shè)計(jì)。再之后對(duì)換熱器的防腐方面做出研究，最后把所有的圖紙由AutoCAD繪出。 關(guān)鍵詞 ： 浮頭式換熱器；殼體；管程;浮頭；管束 ABSTRACT The subject of this design is F320 floating head heat exchanger, which consists of floating head, tube body, shell, tube bundle, etc. The heat exchanger designed is a double shell double tube floating head heat exchanger. Among them, the medium of the pipe is flue gas, the design pressure is 1.35MPa, and the design temperature is 480 C. The medium of the shell side is water, the design pressure is 1.25MPa, and the design temperature is 95 C. The corrosion allowance is defined as 1.00mm. The heat transfer area is 320m2 . Through the above parameters, the specific steps and contents of the design can be worked out. The float head type heat exchanger is one of the tube and shell heat exchanger series. Its characteristic is that the end of the tube is fixed only one end and the outer shell, the other end can slip relative to the shell, which is called the float head. As the expansion of the tube bundle is not restricted by the shell of the tube, the temperature difference and thermal stress will not be produced by the differential expansion between the tube bundles, and the advantages of the float type heat exchanger are also easy to disassemble and easy to clean. It is widely used in the chemical industry. The main contents of this design are as follows. First, the selection of materials and the design of various structures. Then the strength of some parts is checked through calculation, and then the processing technology is designed. After that, the corrosion prevention of heat exchanger is studied. Finally, all the drawings are drawn by AutoCAD. Key words Float type heat exchanger；Housing；Course；Floating head；Tube bundle 目錄 1 緒論 1 1.1 浮頭式換熱器介紹 1 1.2 浮頭式換熱器原理 1 1.3 浮頭式換熱器優(yōu)缺點(diǎn) 1 1.4 換熱器的應(yīng)用 1 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.1 材料選擇 3 2.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3 強(qiáng)度計(jì)算與校核 12 3.1 管箱筒體計(jì)算 12 3.2 管箱封頭計(jì)算 13 3.3 殼程圓筒計(jì)算 14 3.4 管箱法蘭計(jì)算 15 3.5 管箱螺栓間距校核 16 3.6 筒體法蘭計(jì)算 17 3.7 筒體螺栓間距校核 18 3.8 總體強(qiáng)度校核方法 19 4 加工工藝 20 4.1 總體制造工藝 20 4.2 封頭的成型 20 4.3 筒節(jié)的彎卷成型 20 4.4 固定管板制造 21 4.5 浮動(dòng)管板制造 21 4.6 法蘭制造 21 4.7 鉤圈制造 22 4.8 管箱制造 23 4.9 筒體制造 24 4.10 補(bǔ)強(qiáng)圈制造 25 4.11 殼體制造 26 4.12 安裝與拆卸 27 5 換熱器的安全防腐 29 5.1 換熱器的腐蝕 29 5.2 換熱管腐蝕 29 5.3 管子與管板、折流板連接處的腐蝕 29 5.4 殼體腐蝕 29 5.5 換熱器的防腐 29 總結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 1 緒論 1.1 浮頭式換熱器介紹 浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列之中的一種，管殼式換熱器由于其具備了良好的經(jīng)濟(jì)性。且對(duì)溫度、壓力、介質(zhì)有著非常好的耐用性和的適應(yīng)性，在換熱器領(lǐng)域始終占有很重要的地位。因此，浮頭式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)被認(rèn)為是很重要的一部分，并且受到了國(guó)際組織的高度重視。由此產(chǎn)生了一系列的浮頭式換熱器標(biāo)準(zhǔn)，許多國(guó)家機(jī)構(gòu)共同參與浮頭式換熱器標(biāo)準(zhǔn)的定制。浮頭式換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中受到了廣大人群的喜愛(ài)。 1.2 浮頭式換熱器原理 浮頭換熱器的兩端有著管板，浮頭端是沒(méi)有連接殼體的一端。在加熱管程的時(shí)候，管束和浮頭會(huì)沿著軸隨意進(jìn)退，從而消除大部分熱應(yīng)力。殼體和管束可以隨意脹大，因此當(dāng)兩個(gè)介質(zhì)之間的溫差較大的時(shí)候，管、殼體之間消除了溫差應(yīng)力。浮頭是可以拆卸的，便于插入或提取管道，這讓維修以及清洗變得方便。 1.3 浮頭式換熱器優(yōu)缺點(diǎn) 1.3.1 優(yōu)點(diǎn) ⑴ 管道的清洗非常的方便； ⑵ 沒(méi)有溫差限制； ⑶ 能夠在高溫的條件下很好的工作； ⑷ 在結(jié)垢比較重的情況之下也能很好的使用； ⑸ 管程易腐蝕場(chǎng)合也能使用。 1.3.2 缺點(diǎn) ⑴ 浮頭端容易泄露； ⑵ 對(duì)于金屬材料的消耗大； ⑶ 結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜。 1.4 換熱器的應(yīng)用 換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中在非常多的方面有著很廣泛的應(yīng)用。比如說(shuō)制冷行業(yè)。其中蒸汽制冷機(jī)中有蒸發(fā)器和冷凝器;又比如說(shuō)制糖工藝和造紙工藝。糖液蒸發(fā)器和紙漿蒸發(fā)器中都有換熱器的應(yīng)用。在化學(xué)工業(yè)和石化工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，換熱器的應(yīng)用更是眾多。在航空航天工業(yè)中，換熱器也是及時(shí)去除發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助動(dòng)力裝置在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱量所不可或缺的組成部分。還有很多很多的領(lǐng)域有著浮頭式換熱器的應(yīng)用，這里不一一舉例。在每個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，為挖掘能源利用潛力，節(jié)約能源和減少排放，我們必須組織熱交換器過(guò)程并利用和回收廢熱。 由于世界煤炭，石油和天然氣能源儲(chǔ)量有限，各國(guó)面臨非常嚴(yán)峻的能源短缺問(wèn)題，所以各國(guó)都在致力于新能源的開(kāi)發(fā)。因此，換熱器的應(yīng)用和能源的發(fā)展（如太陽(yáng)能，地?zé)崮芎秃Ｑ竽埽┡c經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。因此，熱交換器用于電力，煉金，化學(xué)工程，提油，建筑，機(jī)械制造，食品等各個(gè)工業(yè)部門(mén)。同時(shí)換熱器還有著很多不同的發(fā)展方向。它不單單是一種通用設(shè)備更是在很多領(lǐng)域都有著重要的地位。所以我們要多多挖掘浮頭式換熱器的各種應(yīng)用方式，使浮頭式換熱器發(fā)揮更多作用。 46 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 材料選擇 2.1.1 殼體材料選擇 換熱器屬于比較常見(jiàn)的容器設(shè)備。所以根據(jù)使用成本、使用條件等其它諸多原因。本次殼體的材料選擇了16MNR號(hào)鋼。16MNR是低碳低合金鋼，有著非常出色的工藝性能，而且使用低碳合金鋼可以減少容器的重量，減輕厚度，節(jié)省材料，是非常不錯(cuò)的材料。 2.1.2 管箱材料選擇 除了要求具有足夠強(qiáng)度的傳熱管之外，當(dāng)使用膨脹管方法來(lái)固定時(shí)，它還需要管的良好塑性以避免由于膨脹而產(chǎn)生的裂縫。當(dāng)焊接固定的時(shí)候，管道通常需要具有良好的可焊性。所以通常使用優(yōu)質(zhì)碳鋼用來(lái)保證管程的質(zhì)量。按照一般條件來(lái)說(shuō)，十號(hào)鋼和二十號(hào)鋼管可以用在非腐蝕性或腐蝕性較小的流體。對(duì)于高度腐蝕性的流體來(lái)說(shuō)，可以使用不銹鋼無(wú)縫管，鋼和鋁，對(duì)于高度腐蝕性流體，可以采用石墨管、聚四氟乙烯等。由于水和煙氣的腐蝕性低，可以使用碳鋼，現(xiàn)在正在選擇二十號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。 2.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1 殼體結(jié)構(gòu) 殼體材料的選擇除了要符合一定的強(qiáng)度之外，由于制造時(shí)要經(jīng)過(guò)多道工序，所以材料要有一定的塑性和可焊性，一般采用的R3、MnR16等材料?，F(xiàn)選用MnR16鋼。擬定殼體內(nèi)徑Ds=600mm殼體壁厚： （1） 為殼體在工作時(shí)候的許用應(yīng)力，根據(jù)該課題任務(wù)書(shū)可以得知?dú)こ淘O(shè)計(jì)溫度為95℃，則tw<95℃。依照碳鋼板的許用應(yīng)力表查得=170 為焊縫系數(shù)，取=0.85 ，p1為工作壓力，等于1.25MPa c=2mm 則： 實(shí)取，然后根據(jù)要求使用分析軟件ANSYS來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度的校核。 2.2.2 管子排列方式 換熱器各種排列方式如圖1所示： （1）正三角形排列：該排列十分緊密，管外的流體湍流程度高； （2）正方形排列：給熱效果不好，但容易清洗； （3）正方形錯(cuò)列：可以一定量的提高給熱系數(shù)。 圖1 各種排列方式 由于本次設(shè)計(jì)對(duì)給熱效果要求不高。我們此次設(shè)計(jì)選擇正方形排列方式。原因是這種方式容易清洗。換熱管中心距S=30mm。而且，由于換熱管的管間需要進(jìn)行機(jī)械清洗，兩管之間的距離要大于6mm。 2.2.3 管箱 根據(jù)此次設(shè)計(jì)的要求選擇16MnR的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，所以接下來(lái)的壁厚可用以下公式計(jì)算： （2） 本次的管程設(shè)計(jì)溫度為480℃，所以tw<480℃。根據(jù)所查得碳鋼板許用應(yīng)力，得=43MP p=1.2 p1=1.2×1.6 則 （3） 實(shí)取，之后用ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核。 曲面高度： （4） D為封頭的平均直徑 直邊高度 壁厚： （5） 實(shí)取。 內(nèi)徑： 長(zhǎng)度： 2.2.4 管程分程隔板 管箱的劃分需要安裝在固定端管箱和浮頭管箱中。清潔時(shí)不需要去除，因此分離器可以直接焊接在盒子上。管分區(qū)的部分必須要考慮到密封問(wèn)題。為了確保密封處可以用作密封件，隔板的長(zhǎng)度必須根據(jù)安裝尺寸計(jì)算。具體尺寸見(jiàn)三維實(shí)體圖。 2.2.5 殼程分程隔板 分區(qū)隔板的安裝一方面必須考慮密封問(wèn)題，另一方面則需要容易拆卸，所以使用圖2所示的裝置來(lái)安裝分隔板。在把偏心桿的手柄進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，偏心桿的凸輪應(yīng)該要推動(dòng)帶有密封墊的板。在與偏心桿連接的一端，夾緊兩端并松開(kāi)。便于拆卸。因?yàn)橐獙?duì)浮動(dòng)頭的管束進(jìn)行拆卸，所以隔板必須是要可以拆卸的。因此，此裝備有著很重要的作用。 圖2 殼程分程隔板 2.2.6 浮頭結(jié)構(gòu) 如浮動(dòng)頭組裝圖所示，包括圓盤(pán)蓋，掛鉤法蘭和浮管板，由于浮管板從殼體的一端向著另外一端進(jìn)行膨脹，因此，管板的外徑應(yīng)該小于殼體的內(nèi)徑。 圖3 浮頭結(jié)構(gòu) 浮動(dòng)管板外直徑： 浮動(dòng)管板厚： 浮頭法蘭外徑： （6） 浮頭法蘭內(nèi)直徑： mm （7） 碟形蓋內(nèi)半徑： （8） 厚度：取10mm 2.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.1 固定管板 外徑： 板厚： 管板上孔的數(shù)量和孔之間的距離與管的孔數(shù)相同。管板材料選用20號(hào)鋼。 管道和管板之間的連接必須要緊密。牢固且無(wú)泄漏，并且要求不能出現(xiàn)大的變形。膨脹節(jié)只能用于工作壓力較低和4 MPa且溫度低于500°C的應(yīng)用場(chǎng)合;焊接通常用于高溫，高壓，易燃和易爆的操作條件，但是使用焊接將會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，并且會(huì)使間隙中的流體不流動(dòng)，非常的容易造成間隙腐蝕。采用的脹焊并用的方法可以避免。 由于工作壓力和溫度不是特別高，并且管之間的距離相對(duì)較大，所以管板和管之間的連接被擴(kuò)大。管板內(nèi)的換熱管膨脹長(zhǎng)度L = 38mm。 2.3.2 折流板 此次設(shè)計(jì)采用的折流板為弓形折流板，材料選擇A3F鋼板，且采用半弓形如圖4示，布置的方式采用為垂直切口流動(dòng)方向。 圖4 折流板 按一個(gè)殼程計(jì)算（計(jì)算過(guò)程見(jiàn)熱力學(xué)計(jì)算）得： 拱高： 板間距： 板數(shù)： 板厚： 由于實(shí)際情況可能與理想情況存在著很大的偏差，第一塊折流板的位置可能會(huì)受到影響，所以折流板在每一個(gè)殼程應(yīng)有30個(gè)，折流板總數(shù)為60。 2.3.3 拉桿 常用的拉桿的形式有兩種： 拉桿定距管結(jié)構(gòu)，換熱管的外徑大于18mm的管束，； 拉桿和折流板之間采取點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管的外徑≤13mm的管束，； 當(dāng)管板比較薄時(shí)，應(yīng)該換不同的連結(jié)結(jié)構(gòu)。由于此時(shí)的換熱管外徑為24mm，因此選拉桿定距管結(jié)構(gòu)。 其尺寸如圖5所示： 圖5 拉桿具體尺寸 拉桿的參數(shù)如表1所示： 表1 拉桿的參數(shù) 拉桿直徑d 拉桿螺紋公稱(chēng)直徑dn Ｌa Ｌb b 拉桿的數(shù)量 16 16 20 60 2 4 拉桿的長(zhǎng)度應(yīng)該按照所需要的條件來(lái)確定。 拉桿要盡可能均勻的放置在管束的外端口部分。對(duì)比較大直徑的換熱器來(lái)說(shuō)，把合適數(shù)量的拉桿放在擋板槽內(nèi)。或者擋板槽口附近，任何擋板需要不少于3個(gè)支撐點(diǎn)。 2.3.4 補(bǔ)強(qiáng)圈 在實(shí)際的設(shè)計(jì)和制造中，容器中的所有開(kāi)口都不需要加固。當(dāng)殼體的公稱(chēng)厚度大于12毫米時(shí)，如果它是80毫米，則需要添加一個(gè)孔以加固接頭。接管 Dg]50 mm就必須加開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，。因此，需要對(duì)Dg100管箱連接器和Dg150外殼連接器進(jìn)行加固。 加固環(huán)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了加強(qiáng)環(huán)的尺寸。加強(qiáng)環(huán)的厚度可以通過(guò)等面積加強(qiáng)法來(lái)計(jì)算。設(shè)定補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度均為15mm。當(dāng)以后使用該公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證時(shí)，加強(qiáng)環(huán)的厚度會(huì)得到優(yōu)化。 2.3.5 法蘭 在壓力容器還有管道的法蘭連接之中，通常會(huì)使用以下這三種類(lèi)型的密封面。 平面型密封面： 密封表面是一個(gè)突出的光滑平面（也稱(chēng)為投影平面）。密封面的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，因此其加工方便，有利于防腐。但是，在把螺栓擰緊之后，墊片的材料會(huì)向兩側(cè)拉伸，在壓縮力不高并且介質(zhì)無(wú)毒時(shí)壓緊和使用很不方便。 凹凸型密封面： 此封面就是由一個(gè)凹面和一個(gè)凸面所組成，在凹面之上放一個(gè)墊圈，把它壓緊后，由于凹面的外部有遮擋臺(tái)，墊圈不會(huì)因?yàn)槠渌蚨粩D出。 榫槽型密封面： 密封表面由坩堝和墊圈放置在其中的凹槽組成。這種密封表面規(guī)定不使用非金屬軟墊圈，可以看到可以使用纏繞的方法用金屬來(lái)覆蓋墊圈，并且可以非常容易的獲得較好的密封效果。其適用于密封易燃、易爆、有毒介質(zhì)。密封面的凸面不易保護(hù)。非常的容易受到外部損壞，所以搬運(yùn)和組裝時(shí)要小心。 在選擇密封面時(shí)，考慮到多種因素，殼體法蘭采用凹凸密封面。管箱承接法蘭采用平面式密封面，殼體承接法蘭采用凸凹面密封面。 殼體接管采用頸部對(duì)接法蘭，由于管殼，殼體和浮頭箱的直徑不同，所以在選擇法蘭時(shí)，不能按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。圖6所展示的是外殼和浮頭箱的配合法蘭。DN = 600法蘭是根據(jù)DN600法蘭螺栓孔的位置設(shè)計(jì)的。 圖6 凹凸面密封法蘭 大致尺寸如下: DN=800mm的法蘭，D=950mm， D1=920mm，D2=875mm，D3=865mm，H=110mm， h=35mm，δ=47mm，δ1=15倒圓角R=15mm，螺柱孔徑r=24，配M24的雙頭螺柱。 DN=700mm的法蘭，D=950mm，D1=925mm，D4=820mm， H=130mm， h=40mm， δ=50mm，δ1=16，倒圓角R=16mm，螺柱孔徑r=24，配M24的雙頭螺柱。 其它的法蘭裝配尺寸見(jiàn)三維實(shí)體圖。 管箱接管用的平頸對(duì)焊法蘭，如圖示： 圖7 接管法蘭 設(shè)計(jì)尺寸根據(jù)化工機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，尺寸如下： 管箱接管：DN=100 　PN=2.5MPa時(shí)： N=130mm，K=195mm，D=230mm，H=65mm，H1=16mm，S=5mm，法蘭厚度C=20mm螺栓孔直徑L=20mm，配M18的螺栓8個(gè) 殼體接管：DN=150　 PN=1.6MPa時(shí)： N=135mm，K=190mm，D=240mm，H=60mm，H1=14mm，S=6mm，法蘭厚度C=20mm，螺栓孔直徑L=20mm，配M18的螺栓8個(gè) 另外，對(duì)焊時(shí)法蘭要在頸部開(kāi)坡口。 2.3.6 保溫層 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)溫度選擇的保溫層材料為脲甲醛泡沫塑料，其物性參數(shù)如表2： 表2 保溫層物性參數(shù) 密度 （kg／m3） 導(dǎo)熱系數(shù)（kcal／mh℃） 吸水率 抗壓強(qiáng)度 （kg／m３） 適用溫度 （℃） 12～21 0.0109～0.0250 13% 0.24～0.49 -180～+480 2.3.7 支架 臥式設(shè)備通常使用兩個(gè)馬鞍。這是由于基準(zhǔn)水平可能不統(tǒng)一。 使用雙軸承的時(shí)候，鞍座是作為固定軸承的，地腳螺栓是作為圓孔的;另外的一個(gè)鞍座是可以移動(dòng)的支架。這樣，可使設(shè)備在溫度變化是自由伸縮。如圖8： 圖8 鞍式支座 這其中關(guān)于鞍式支架的主要尺寸如下所示：h=220mm；l1=600mm；b1=160mm； =8mm； =6mm；l3=340mm；b3=130mm；弧長(zhǎng)為800mm； =5mm；e=35mm；l2=450mm。 支座安放的位置有著很多要求來(lái)約束，一般來(lái)說(shuō)支座和殼體端面之間的距離要小于0.2倍殼體長(zhǎng)度。 3 強(qiáng)度計(jì)算與校核 3.1 管箱筒體計(jì)算 管箱筒體的計(jì)算如表3所示： 表3 管箱筒體計(jì)算 管箱筒體計(jì)算 計(jì)算條件 筒體簡(jiǎn)圖 計(jì)算壓力 Pc 1.35 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 480.00 ° C 內(nèi)徑 Di 600.00 mm 材料 16MnR(正火) ( 板材 ) 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] 43.00 MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t 40.00 MPa 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 95.00 MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 0.00 mm 腐蝕裕量 C2 1.00 mm 焊接接頭系數(shù) f 0.85 厚度及重量計(jì)算 有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.00 mm 名義厚度 dn = 9.00 mm 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類(lèi)型 液壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力 sT = = 205.89 MPa 校核條件 sT￡ [s]T 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計(jì)算 最大允許工作壓力 [Pw]= = 4.12845 MPa 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 116.29 MPa [s]tf 120.02 MPa 校核條件 [s]tf ≥st 結(jié)論 合格 3.2 管箱封頭計(jì)算 管箱封頭的計(jì)算如表4所示： 表4 管箱封頭計(jì)算 前端管箱封頭計(jì)算 計(jì)算條件 橢圓封頭簡(jiǎn)圖 計(jì)算壓力 Pc 1.35 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 480.0 ° C 內(nèi)徑 Di 600.00 mm 曲面高度 hi 100.00 mm 材料 16MnR(正火) (板材) 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] 43.00 MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t 40.00 MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 0.00 mm 腐蝕裕量 C2 1.00 mm 焊接接頭系數(shù) f 0.85 厚度及重量計(jì)算 形狀系數(shù) K = = 1.0000 計(jì)算厚度 d = = 6.77 mm 有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.00 mm 最小厚度 dmin = 0.50 mm 名義厚度 dn = 8.00 mm 結(jié)論 滿(mǎn)足最小厚度要求 重量 14.44 Kg 壓 力 計(jì) 算 最大允許工作壓力 [Pw]= = 4.16426 MPa 結(jié)論 合格 3.3 殼程圓筒計(jì)算 殼體圓筒的計(jì)算如表5所示： 表5 殼程圓筒計(jì)算 殼程圓筒計(jì)算 計(jì)算條件 筒體簡(jiǎn)圖 計(jì)算壓力 Pc 1.25 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 95.00 ° C 內(nèi)徑 Di 600.00 mm 材料 16MnR(正火) ( 板材 ) 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] 170.00 MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t 162.30 MPa 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00 MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 0.00 mm 腐蝕裕量 C2 1.00 mm 焊接接頭系數(shù) f 0.85 厚度及重量計(jì)算 有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.00 mm 名義厚度 dn = 8.00 mm 重量 153.26 Kg 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類(lèi)型 液壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力值 PT = 1.25P = 1.9640 MPa 壓力試驗(yàn)允許通過(guò) 的應(yīng)力水平 [s]T [s]T￡ 0.90 ss = 310.50 MPa 試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力 sT = = 67.17 MPa 校核條件 sT￡ [s]T 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計(jì)算 最大允許工作壓力 [Pw]= = 4.74538 MPa 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 44.48 MPa [s]tf 137.96 MPa 校核條件 [s]tf ≥st 結(jié)論 合格 3.4 管箱法蘭計(jì)算 管箱法蘭的計(jì)算如表6所示： 表6 管箱法蘭計(jì)算 管箱法蘭計(jì)算 設(shè) 計(jì) 條 件 簡(jiǎn) 圖 設(shè)計(jì)壓力 p 4.000 MPa 計(jì)算壓力 pc 4.753 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 480.0 ° C 軸向外載荷 F 80000.0 N 外力矩 M 1430000.0 N.mm 殼 材料名稱(chēng) 16MnR(正火) 體 許用應(yīng)力 143.0 MPa 法 材料名稱(chēng) 0Cr18Ni9 許用 [s]f 130.0 MPa 蘭 應(yīng)力 [s]tf 86.5 MPa 材料名稱(chēng) 40MnVB 螺 許用 [s]b 230.0 MPa 應(yīng)力 [s]tb 155.5 MPa 栓 公稱(chēng)直徑 d B 24.0 mm 螺栓根徑 d 1 16.0 mm 數(shù)量 n 20 個(gè) Di 600.0 Do 680.0 墊 結(jié)構(gòu)尺寸 Db 625.0 D外 654.0 D內(nèi) 598.0 δ0 8.0 片 mm Le 17.5 LA -3.5 h 50.0 δ1 25.0 材料類(lèi)型 軟墊片 N 5.0 m 2.00 y 11.0 螺 栓 受 力 計(jì) 算 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa Wa= πbDG y = 38099.6 N 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wp Wp = Fp + F = 772798.5 N 所需螺栓總截面積 Am Am = max (Ap ,Aa ) = 4685.9 mm2 實(shí)際使用螺栓總截面積 Ab Ab = = 4698.0 mm2 3.5 管箱螺栓間距校核 管箱螺栓的間距校核如表7所示： 表7 管箱螺栓間距校核 管箱螺栓間距校核 實(shí)際間距 = 73.2 mm 最小間距 46.0 (查GB150-98表9-3) mm 最大間距 150.0 mm 形 狀 常 數(shù) 確 定 59.13 h/ho = 0.6 K = Do/DI = 1.124 3.2 由K查表9-5得 T=1.848 Z =6.144 Y =11.905 U=13.082 應(yīng)力 性質(zhì) 計(jì) 算 值 許 用 值 結(jié) 論 軸向 應(yīng)力 82.00 MPa =126.2 或 =353.0( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任意式法蘭, 取 ) 校核合格 徑向 應(yīng)力 22.27 MPa = 84.2 校核合格 切向 應(yīng)力 21.98 MPa = 84.2 校核合格 綜合 應(yīng)力 = 52.13 MPa = 84.2 校核合格 法蘭校核結(jié)果 校核合格 3.6 筒體法蘭計(jì)算 筒體法蘭的計(jì)算如表8所示： 表8 筒體法蘭計(jì)算 筒體法蘭計(jì)算 設(shè) 計(jì) 條 件 簡(jiǎn) 圖 設(shè)計(jì)壓力 p 4.000 MPa 計(jì)算壓力 pc 4.753 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 480.0 ° C 軸向外載荷 F 14211.0 N 外力矩 M 15400.0 N.mm 殼 材料名稱(chēng) 16MnR(正火) 體 許用應(yīng)力 140.0 MPa 法 材料名稱(chēng) 16MnR(正火) 許用 [s]f 140.0 MPa 蘭 應(yīng)力 [s]tf 86.5 MPa 材料名稱(chēng) 40MnVB 螺 許用 [s]b 230.0 MPa 應(yīng)力 [s]tb 155.5 MPa 栓 公稱(chēng)直徑 d B 24.0 mm 螺栓根徑 d 1 16.0 mm 數(shù)量 n 24 個(gè) Di 437.0 Do 515.0 墊 結(jié)構(gòu)尺寸 Db 480.0 D外 446.0 D內(nèi) 436.0 δ0 8.0 mm Le 17.5 LA -3.5 h 40.0 δ1 25.0 片 材料類(lèi)型 軟墊片 N 5.0 m 2.00 y 11.0 螺 栓 受 力 計(jì) 算 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa Wa= πbDG y = 38099.6 N 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wp Wp = Fp + F = 682716.0 N 所需螺栓總截面積 Am Am = max (Ap ,Aa ) = 3849.5 mm2 實(shí)際使用螺栓總截面積 Ab Ab = = 4698.0 mm2 3.7 筒體螺栓間距校核 筒體螺栓的間距校核如表9所示： 表9 筒體螺栓間距校核 筒體螺栓間距校核 實(shí)際間距 = 73.2 mm 最小間距 44.0 (查GB150-98表9-3) mm 最大間距 150.0 mm 形 狀 常 數(shù) 確 定 59.13 h/ho = 0.6 K = Do/DI = 1.124 3.2 由K查表9-5得 T=1.854 Z =6.324 Y =11.930 U=13.21 剪應(yīng)力校核 計(jì) 算 值 許 用 值 結(jié) 論 輸入法蘭厚度δf = 45.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核 應(yīng)力 性質(zhì) 計(jì) 算 值 許 用 值 結(jié) 論 軸向 應(yīng)力 109.76 MPa =215.1 或 =405.8( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任意式法蘭, 取 ) 校核合格 切向 應(yīng)力 28.99 MPa = 142.5 校核合格 綜合 應(yīng)力 = 70.05 MPa = 142.5 校核合格 法蘭校核結(jié)果 校核合格 3.8 總體強(qiáng)度校核方法 此次換熱器的校核方式，主要是通過(guò)多次厚度以及重量計(jì)算還有各種壓力實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，對(duì)換熱器的各個(gè)部分分別進(jìn)行計(jì)算，從而使此次校核準(zhǔn)確，通過(guò)計(jì)算工藝結(jié)構(gòu)的尺寸、熱流的計(jì)算、壁溫的計(jì)算、換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力的計(jì)算、零件和內(nèi)件的計(jì)算，完成了換熱器的設(shè)計(jì)。換熱器的安裝和驗(yàn)收。換熱器具有換熱器的共同效率，只有一個(gè)管板，換熱器管為U型。管的兩端在同一個(gè)管板上固定的時(shí)候，管束就能夠自由膨脹。當(dāng)殼和U型換熱器存在溫差時(shí)，不能產(chǎn)生溫差。其次，采用計(jì)算機(jī)編程輔助計(jì)算，優(yōu)化換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。 本次的校核主要采用表格來(lái)計(jì)算各部分?jǐn)?shù)據(jù)，這樣可以更加直觀的看出每一部分的計(jì)算是否符合設(shè)計(jì)要求，并且是根據(jù)換熱器的各個(gè)部分分開(kāi)來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。這樣不會(huì)混淆，條理更加清晰。 4 加工工藝 4.1 總體制造工藝 制造工藝：選擇熱交換設(shè)備的材料和等級(jí)，并檢查材料的化學(xué)成分。 具體過(guò)程為：材料準(zhǔn)備 - 標(biāo)記 - 尖端加工（檢測(cè)） - 成形 - 成對(duì) - 焊接 - 焊接質(zhì)量檢驗(yàn) - 裝配焊接 - 壓力測(cè)試。 4.2 封頭的成型 封頭成型的方法有很多種。而且，爆炸成形的操作環(huán)境要求比較高，沖壓一般用于公稱(chēng)直徑不大的頭部。 根據(jù)沖壓前的坯料是否預(yù)熱，分為冷沖壓和燙金。 ①.材料的性能。為了在室溫下具有更好的可塑性，可以使用冷沖壓;熱沖壓可用于具有更好熱塑性的材料。 ②.根據(jù)坯料厚度δ與坯料直徑D0之比（即相對(duì)厚度δ/ D0）選擇冷熱沖壓（見(jiàn)表10）。 表10 冷沖壓和熱沖壓選擇依據(jù) 沖壓狀態(tài) 碳素鋼、低合金鋼 合金鋼、不銹鋼 冷沖壓 δ/D0×100〈0.5 δ/D0×100〈0.7 熱沖壓 δ/D0×100≥0.5 δ/D0×100≥0.7 根據(jù)上面所說(shuō)的，這次設(shè)計(jì)之中的封頭全部應(yīng)用熱沖壓成形。 在熱沖壓的步驟里，加熱的溫度也要按照不同的材料性質(zhì)來(lái)選呢，查表可知，對(duì)于16MnR加熱溫度要≤1050℃，終壓溫度應(yīng)≥850℃。 封頭沖壓的形成通常是在50～8000t的水壓機(jī)或油壓機(jī)上來(lái)進(jìn)行。 4.3 筒節(jié)的彎卷成型 管箱的殼體，殼體的殼體和頂箱的殼體都是通過(guò)在卷取機(jī)上彎曲而形成的。 根據(jù)卷材的材質(zhì)，厚度，彎曲半徑，卷取機(jī)形式，卷板的卷取能力，實(shí)際生產(chǎn)中卷筒段的卷取可分為冷卷和熱卷。為了防止冷加工硬化采取熱圈，從而提高了塑性和韌性，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，即管箱桶，殼的殼體和浮動(dòng)頂盒的殼都是熱軋的。熱軋成形還應(yīng)注意控制加熱溫度和加熱速度。所以在生產(chǎn)過(guò)程中一定主要好加工強(qiáng)度。 4.4 固定管板制造 4.4.1 車(chē)削 車(chē)削外圓及密封面等結(jié)構(gòu)。 光潔度及公差符合圖紙要求。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.4.2 劃線 根據(jù)圖示來(lái)對(duì)管孔以及螺栓孔的位置劃線：? 在平臺(tái)上，根據(jù)圖形畫(huà)出管孔，拉桿和螺栓孔的位置。 在相應(yīng)孔位打沖眼。? 經(jīng)檢查確認(rèn)合格進(jìn)入下工序。 4.4.3 鉆孔 使用模板鉆出熱交換管和拉桿孔的孔。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.4.4 銑槽 根據(jù)要銑出來(lái)的圖案劃分出槽的尺寸要求。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.5 浮動(dòng)管板制造 4.5.1 車(chē)削 車(chē)削外圓及密封面等結(jié)構(gòu)。 光潔度及公差符合圖紙要求。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.5.2 劃線 根據(jù)圖案繪制管孔和螺栓孔的位置： 在平臺(tái)上，根據(jù)圖形畫(huà)出管孔，拉桿和螺栓孔的位置。 在相應(yīng)孔位打沖眼。? 經(jīng)檢查確認(rèn)合格進(jìn)入下工序。 4.5.3 鉆孔 使用模板鉆出熱交換管和拉桿孔的孔。 4.5.4 銑槽 根據(jù)要銑出來(lái)的圖案劃分出槽的尺寸要求。 4.6 法蘭制造 4.6.1 車(chē)削 按照?qǐng)D轉(zhuǎn)動(dòng)外圈，內(nèi)孔和密封面（一次加工）和凹槽等結(jié)構(gòu)。 公差和飾面符合圖紙和標(biāo)準(zhǔn)的要求。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.6.2 劃線 打開(kāi)螺栓孔位置并沖入眼睛。 中心圓直徑和相鄰兩個(gè)孔的弦長(zhǎng)公差為±0.3mm。 兩個(gè)孔弦之間的公差為±0.5mm。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.6.3 鉆孔 依沖眼鉆孔并去毛刺。 兩個(gè)相鄰孔的中心圓直徑和弦長(zhǎng)公差為±0.6mm; 兩個(gè)孔弦長(zhǎng)之間的公差為±1.5mm。 4.7 鉤圈制造 4.7.1 車(chē)削 依沖眼鉆孔并去毛刺。 兩個(gè)相鄰孔的中心圓直徑和弦長(zhǎng)公差為±0.6mm; 兩個(gè)孔弦長(zhǎng)之間的公差為±1.5mm。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.7.2 劃線 打開(kāi)螺栓孔位置并沖入眼睛。 中心圓直徑和相鄰兩個(gè)孔的弦長(zhǎng)公差為±0.3mm。 兩個(gè)孔弦之間的公差為±0.5mm。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.7.3 鉆孔 依沖眼鉆孔并去毛刺。 兩個(gè)相鄰孔的中心圓直徑和弦長(zhǎng)公差為±0.6mm; 兩個(gè)孔弦長(zhǎng)之間的公差為±1.5mm。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.7.4 切開(kāi) 按圖將鉤圈鋸開(kāi)。 公差和飾面符合圖紙和標(biāo)準(zhǔn)的要求。 4.8 管箱制造 4.8.1 號(hào)料 按展開(kāi)尺寸及板面實(shí)際尺寸進(jìn)行劃線。詳見(jiàn)通用工藝要求。 并按本廠規(guī)定進(jìn)行標(biāo)記移植。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.8.2 下料 按切割工藝規(guī)程進(jìn)行切割。 選用乙炔焰切割。 切割后，除去氧化物和爐渣等雜質(zhì)。 電路板的表面經(jīng)過(guò)打磨或拋光以除去鱗片等雜質(zhì)。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.8.3 坡口加工 根據(jù)焊接工藝要求，斜角開(kāi)口。 凹槽表面不能有裂紋或分層。 檢查合格進(jìn)入下工序。 4.8.4 壓頭 展開(kāi)料兩端壓頭。 壓頭長(zhǎng)度≮300mm；內(nèi)坡口。 分次壓成，確保胎板軸線與板料中心線垂直。 壓頭時(shí)圓弧半徑采取R450mm的板來(lái)進(jìn)行檢查，樣板弦長(zhǎng)≮350mm。 檢查合格后進(jìn)入下工序。 4.8.5 滾圓 清除板料上雜物。在滾床上，請(qǐng)注意材料標(biāo)記和管段號(hào)必須位于管段之外。當(dāng)軋制時(shí)，管段的長(zhǎng)度垂直于軋輥并卷成幾次形狀。在軋制過(guò)程中，連續(xù)檢查弦長(zhǎng)≮300mm的內(nèi)部模板。 縱向接頭組，錯(cuò)側(cè)量≤3.0mm;端口不平度＜0.5mm；組對(duì)間隙見(jiàn)焊接工藝；定位焊。 檢查合格后進(jìn)入下工序。 4.8.6 焊接 筒節(jié)的兩端點(diǎn)焊引弧板。 焊后清理藥皮等，并打焊工鋼印。檢查合格進(jìn)入下工序。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.8.7 號(hào)孔位 按圖紙及排版圖對(duì)筒體上開(kāi)孔大小及位置進(jìn)行劃線。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.8.8 無(wú)損檢測(cè) 對(duì)筒節(jié)焊縫按圖紙要求進(jìn)行20%RT檢測(cè)，按JB/T4730-2005中有關(guān)規(guī)定III級(jí)合格。 檢查合格進(jìn)入下工序。 4.8.9 找圓 清理筒內(nèi)外焊瘤、飛濺等雜物并調(diào)整滾床進(jìn)行找圓。 找圓時(shí)，保證筒節(jié)軸線與輥輪中心線平行并用弦長(zhǎng)大于1/6Di且≮300mm的內(nèi)樣板檢查，并隨時(shí)清理氧化皮。 棱角度E≤3.8mm；橢圓度e≤4.0mm。 4.9 筒體制造 4.9.1 號(hào)料 按展開(kāi)尺寸及板面實(shí)際尺寸進(jìn)行劃線。詳見(jiàn)通用工藝要求。 并按本廠規(guī)定進(jìn)行標(biāo)記移植。 檢查合格下轉(zhuǎn)。 4.9.2 下料 按切割工藝規(guī)程進(jìn)行切割。 選用乙炔焰切割。 切割后清除氧化物及熔渣等雜物。對(duì)板表面進(jìn)行打砂或砂輪拋光處理，除掉氧化皮等雜物。 合格進(jìn)入下工序。 4.9.3 坡口加工 按焊接工藝要求刨坡口。 坡口表面不可以出現(xiàn)裂紋等缺陷。 檢查合格進(jìn)入下工序。 4.9.4壓頭 展開(kāi)料兩端壓頭。 壓頭長(zhǎng)度≮300mm；內(nèi)坡口。 分次壓成，確保胎板軸線與板料中心線垂直。 壓頭時(shí)圓弧半徑用R450mm的內(nèi)樣板來(lái)檢查。 檢查合格后進(jìn)入下工序。 4.9.5 找圓 清理筒內(nèi)外焊瘤、飛濺等雜物并調(diào)整滾床進(jìn)行找圓。 找圓時(shí)，保證筒節(jié)軸線與輥輪中心線平行并用弦長(zhǎng)大于1/6Di且≮300mm的內(nèi)樣板檢查，并隨時(shí)清理氧化皮。 棱角度E≤3.2mm；橢圓度e≤4.0mm。合格備用。 4.9.6 組對(duì) 根據(jù)排版圖將筒節(jié)進(jìn)行組對(duì)?？v縫排列及筒節(jié)編號(hào)以排版圖為準(zhǔn)。保證每節(jié)四條方位線重合。 組對(duì)間隙見(jiàn)焊接工藝。 組對(duì)錯(cuò)邊量≤3.0mm。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.9.7 焊接 清理焊道兩側(cè)50mm范圍內(nèi)油銹等雜物。 根據(jù)焊接工藝對(duì)筒節(jié)類(lèi)焊縫施焊。 焊后清理，并打焊工鋼印。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.9.8 號(hào)位孔 按圖紙及排版圖對(duì)筒體上開(kāi)孔大小及位置進(jìn)行劃線。 4.10 補(bǔ)強(qiáng)圈制造 4.10.1 號(hào)料 按展開(kāi)尺寸φ400/φ223進(jìn)行劃線。 按規(guī)定進(jìn)行標(biāo)記移植，并標(biāo)記件號(hào)和產(chǎn)品編號(hào)。 檢查合格進(jìn)入下工序。 4.10.2 下料 按照切割工藝來(lái)進(jìn)行切割。切割出焊接工藝要求的坡口。 乙炔焰切割。 切割后需要清理切口表面的氧化物等雜質(zhì)。 檢查合格下轉(zhuǎn)。 4.10.3 機(jī)加工 按圖紙要求加工外圓至尺寸。 鉆氣密檢查孔并攻絲。 檢查合格進(jìn)入下工序。 4.10.4 壓形 曲率與筒體或封頭外表面緊密貼合。 壓形時(shí)考慮螺孔應(yīng)至于補(bǔ)強(qiáng)圈的最低處，臥式容器在補(bǔ)強(qiáng)圈相對(duì)軸線兩側(cè)的最低處；立式容器在補(bǔ)強(qiáng)圈相對(duì)軸線的最低點(diǎn)。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.10.5 檢查確認(rèn) 對(duì)壓形后補(bǔ)強(qiáng)圈的曲率及標(biāo)記等進(jìn)行檢查。 檢查合格備用。 4.11 殼體制造 4.11.1 零件確認(rèn) 按圖樣要求領(lǐng)取各件。 各件標(biāo)記清楚。 確認(rèn)后進(jìn)入下道工序。 4.11.2 組對(duì) 組對(duì)筒體與殼體法蘭。 組對(duì)的錯(cuò)邊量≤3.0mm。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.11.3 焊接 依焊接工藝規(guī)程對(duì)組對(duì)后的焊縫進(jìn)行焊接。做好施焊記錄。 焊后清理，并打焊工鋼印。 檢查合格后進(jìn)入下道工序。 4.11.4 號(hào)位孔 對(duì)開(kāi)孔位置進(jìn)行劃線。 要求詳見(jiàn)通用工藝表。 檢查合格并經(jīng)責(zé)任師確認(rèn)后下轉(zhuǎn)。 4.11.5 檢查確認(rèn) 對(duì)施焊后的B類(lèi)焊縫進(jìn)行20%RT檢測(cè)。 符合JB/T4730.2-2005中規(guī)定III級(jí)要求。 如有不合格時(shí)，應(yīng)及時(shí)返修。 合格后進(jìn)入下道工序。 4.11.6 開(kāi)孔 依切割工藝進(jìn)行開(kāi)孔。并切割出焊接工藝要求的坡口。 清理氧化物及渣瘤并修磨坡口。 檢查合格下轉(zhuǎn)。 4.11.7 組對(duì) 組對(duì)接管補(bǔ)強(qiáng)圈及接管及支座等。 保證接管伸出高度及垂直度。詳見(jiàn)通用工藝表。 檢查合格點(diǎn)固并進(jìn)入下道工序。 4.11.8 焊接 依焊接工藝規(guī)程對(duì)組對(duì)后的焊縫進(jìn)行焊接。 接管與殼體內(nèi)表面圓滑過(guò)度。 焊后清理，做好施焊記錄。 達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一步。 4.11.9 檢查確認(rèn) 對(duì)接管補(bǔ)強(qiáng)圈進(jìn)行氣密試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.45-0.55MPa。 檢驗(yàn)試劑為發(fā)泡水。 4.12 安裝與拆卸 第一步：按照標(biāo)準(zhǔn)焊接需要使用的零部件。其中包括了管箱，殼體，浮頭箱，碟形蓋，支座等； 第二步：安裝折流板，將螺桿的螺紋端擰入固定管板上的螺紋孔，安裝6根拉桿。然后在一組固定距離桿上安裝一組擋板，擋板安裝在拉桿上直到最后兩個(gè)為止。擋板上裝有螺母，另一個(gè)螺釘在拉桿上。條紋的末端被擰緊并固定。 第三步：對(duì)于管子的安裝是把管子順著折流板上的孔一根一根的穿過(guò)并且在固定管板上來(lái)脹接。另外一側(cè)安裝好浮動(dòng)管板之后再進(jìn)行脹接； 第四步：把殼程隔板安裝好。首先把殼程隔板的兩側(cè)偏心桿機(jī)構(gòu)安裝好，然后把殼程隔板從管束一邊裝好。再把一邊插進(jìn)固定管板上面裝到隔板的槽中； 第五步：進(jìn)行殼體的安裝。首先把已經(jīng)焊接好了的殼體從浮動(dòng)管板中的一端接入進(jìn)去，再把開(kāi)始已經(jīng)裝好來(lái)了的配件全部裝進(jìn)殼體之中，把殼程隔板的外端旋轉(zhuǎn)進(jìn)入偏心桿的搖柄使隔板兩側(cè)的密封填料擠緊，使之殼程的分程完全的密封； 第六步：進(jìn)行管箱的安裝。首先把已經(jīng)焊好了的管箱放入管板端。然后固定管板端。再把殼體法蘭和管箱法蘭中所對(duì)應(yīng)的地方用螺柱來(lái)連接。然后在浮頭端裝上鉤圈法蘭和碟形蓋，用雙頭螺柱接合； 第七步：進(jìn)行浮頭箱的安裝，把浮頭箱法蘭與殼體法蘭相接。用雙頭螺柱連接； 第八步：對(duì)支座進(jìn)行安裝，把支座直接焊接在殼體之上。 5 換熱器的安全防腐 5.1 換熱器的腐蝕 換熱器腐蝕主要部位是換熱管，管與管板接合處，管與擋板交界處，殼體等的主要部分。腐蝕原因如下所述。 5.2 換熱管腐蝕 由于介質(zhì)中的入口介質(zhì)的污垢，水垢和渦流磨損，它很可能導(dǎo)致管的腐蝕，特別是在管40的入口端處的管的端部40至50mm。這主要是由于流體在死端產(chǎn)生湍流擾動(dòng)。 5.3 管子與管板、折流板連接處的腐蝕 應(yīng)力集中出現(xiàn)在傳熱管和管板的連接處以及管和擋板的連接處，并且在膨脹管的位置容易出現(xiàn)裂紋。Cl +的積累和氧氣的濃度容易發(fā)生，使得換熱管表面出現(xiàn)凹坑或縫隙腐蝕。管子和擋板之間的連接處斷裂通常是由于管子，多個(gè)擋板和稍微彎曲的管子的長(zhǎng)度造成的，這很容易在管壁和擋板處引起局部應(yīng)力集中。除了存在間隙之外，其連接處也成為應(yīng)力腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)。 5.4 殼體腐蝕 由于外殼和附件的焊接質(zhì)量不好，因此容易腐蝕。當(dāng)管束中使用的擋板是銅合金時(shí)，可能發(fā)生電化學(xué)腐蝕，并且殼體被腐蝕并穿孔。 5.5 換熱器的防腐 5.5.1 采用耐腐蝕材料 使用耐腐蝕材料。這些材料能延長(zhǎng)換熱器的使用壽命。但是制造成本高，一次性投資成本高，使用面比較小，一般不會(huì)采取此方法。 5.5.2 采用電化學(xué)保護(hù)法 陰極保護(hù)法是使用外部的直流電源。通過(guò)外部直流電流來(lái)保證金屬表面上的陽(yáng)極不成為陰極。但是這種方法對(duì)電力的消耗非常的大，價(jià)格也十分昂貴，一般來(lái)說(shuō)很少使用。 陽(yáng)極保護(hù)方法是將被保護(hù)設(shè)備連接到外部電源的陽(yáng)極，以在金屬表面上生成鈍化膜以實(shí)現(xiàn)保護(hù)。碳鋼換熱器成本低但抗腐蝕性差。犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)的使用可以延長(zhǎng)熱交換器的使用壽命，但是該技術(shù)的保護(hù)有長(zhǎng)度的限制。陰極的保護(hù)很難在管內(nèi)較深的地方實(shí)現(xiàn)。因此犧牲陽(yáng)極保護(hù)方法在換熱器上也難以實(shí)現(xiàn)。 5.5.3 添加緩蝕劑法 在腐蝕性介質(zhì)中，添加少量某些物質(zhì)。通過(guò)添加這些物質(zhì)來(lái)達(dá)到防腐蝕的效果。添加緩蝕劑應(yīng)注意不能影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 5.5.4 防腐蝕涂層法 在金屬的表面上，通過(guò)一定的方法涂上防腐蝕涂層，用來(lái)避免金屬表面和腐蝕介質(zhì)直接的接觸。這一種方法是最節(jié)約成本的，并且優(yōu)先用在防止氣態(tài)介質(zhì)的腐蝕。新時(shí)代人們正在發(fā)掘他們的抗油和抗溶劑涂。料，高溫涂料，重防腐涂料和特殊環(huán)境涂料。 總 結(jié) 轉(zhuǎn)眼就到了畢業(yè)季， 還記得初選畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的時(shí)候，僅僅是被換熱器三個(gè)字所吸引，隨著翻閱書(shū)籍以及在網(wǎng)上對(duì)課題的查詢(xún)，使我對(duì)此次課題有了更深的理解。當(dāng)然，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我遇到了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面的問(wèn)題，幸好遇到了一位非常優(yōu)秀的指導(dǎo)老師，老師從初期到后期都非常耐心的對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)。終于，在臨近答辯時(shí)我完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，這也意味著我的大學(xué)生活已經(jīng)接近尾聲。在完成設(shè)計(jì)過(guò)程中，使我鞏固了大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)，同時(shí)也學(xué)到了很多新知識(shí)，并且將這些知識(shí)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。在此過(guò)程中，我也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，比如公式計(jì)算不熟悉，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)不理解。所以在今后的日子里，我要更加虛心的學(xué)習(xí)，不斷補(bǔ)充屬于自己的知識(shí)庫(kù)。 參考文獻(xiàn) [1]全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)GB-150《鋼制壓力容器》［Ｍ］．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社．1998 [2]全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)GB-151《管殼式換熱器》［Ｍ］．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社．1999 [3]王志魁主編．《化工原理》［Ｍ］． 北京：高等教育出版社，2004 [4]夏清等編．《化工原理》［Ｍ］． 天津：天津大學(xué)出版社，2005 [5]賈紹義、柴誠(chéng)敬.《化工原理課程設(shè)計(jì)》［Ｍ］． 天津：天津大學(xué)出版社，2002 [6]鄭津洋等編．《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [7]化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)編輯委員會(huì)．《換熱器設(shè)計(jì)》［Ｍ］． 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988 [8]錢(qián)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 [9]楊可楨主編．《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》［Ｍ］． 北京：高等教育出版社，2003 [10]向寓華.化工容器及設(shè)備［Ｍ］.天津：天津大學(xué)出版社，2009 [11]顧永干. 螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [J] . 壓力容器,1992 [12]趙惠清、蔡紀(jì)寧.化工制圖［Ｍ］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015 [13]譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［Ｍ］.天津：天津大學(xué)出版社，2014 [14]N．Jing, L．Zhen,B．P．Xu 《Study on control limits of secondary stress strength in pressure vessels》［J］．International Journal of Pressure Vessels and Piping， 2016 [15]Jonghyeok