U型管換熱器設(shè)計

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1、吉林化工學(xué)院課程設(shè)計（說明書） 吉林化工學(xué)院 《過程設(shè)備設(shè)計》課程設(shè)計 換熱器設(shè)計-U型管式 專業(yè)：過程裝備與控制工程 姓名：黃少華 學(xué)號：05420338 指導(dǎo)教師：張志文 2008年12月15～25日 22 摘要 本文扼要介紹了U型管換熱器的特點及在工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展前景，詳細(xì)的闡述了U型管式換熱器的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計計算及制造、檢修和維護(hù)。 參照GB151-1999及換熱器設(shè)計手冊，綜合考慮各種因素，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要選擇適用合理、經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度計算的內(nèi)容包括換熱器的材料，

2、確定主要結(jié)構(gòu)尺寸，滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等要求，根據(jù)設(shè)計壓力確定壁厚，使換熱器有足夠的腐蝕裕度，從而使設(shè)計結(jié)果達(dá)到最優(yōu)化組合。 設(shè)計結(jié)果滿足用戶要求，安全性與經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保要求均合格。 關(guān)鍵詞：換熱器、U型管式、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強(qiáng)度設(shè)計 目 錄 摘要 - Ⅰ - 第一章 緒論 1 第二章 U型管換熱器的特點 2 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 3.1 管箱設(shè)計 3 3.3 封頭設(shè)計 4 3.4 管板設(shè)計 5 3.5 拉桿和定距管的確定 7 3.7

3、旁路擋板設(shè)計 8 3.8 容器法蘭的設(shè)計 8 3.9 選取支座 9 第四章 強(qiáng)度校核 9 4.1 管箱筒體計算 9 4.1.1計算條件： 9 4.1.2厚度及重量計算 9 4.1.3壓力試驗時應(yīng)力校核 10 4.1.4壓力及應(yīng)力計算 10 4.2 殼程圓筒計算 10 4.2.1計算條件 10 4.2.2厚度及重量計算 11 4.2.3壓力實驗時應(yīng)力校核 11 4.2.4壓力及應(yīng)力計算 11 4.3 開孔補強(qiáng)計算 11 4.3.1計算條件 11 4.3.2開孔補強(qiáng)計算 12 4.3.3設(shè)計條件 12 4.3.4開孔補強(qiáng)計算 13 4.4管板和法蘭

4、的強(qiáng)度計算 13 4.5僅有殼程壓力作用下的危險組合工況 15 4.6僅有管程壓力作用下的危險組合工況 17 第五章 換熱器的制造、檢驗、安裝與維修 18 5.1 換熱器的制造、檢驗與驗收 18 5.1.1筒體 18 5.1.2 換熱管 18 5.1.3管板 18 5.1.4 折流板、支持板 18 5.1.5 管束的組裝 18 5.1.6換熱器的組裝 19 5.1.7 壓力試驗 19 5.2 換熱器的安裝與維護(hù) 19 5.2.1安裝 19 5.2.3 維護(hù) 19 結(jié)束語 20 參考文獻(xiàn) 21 第一章 緒論 在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置

5、稱為熱交換器，簡稱換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度高，放熱；另一種流體溫度低，吸熱。在工程實踐中有時也會有兩種以上流體參加換熱的換熱器，但其基本原理與前一致。 化工、石油、動力、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，能源消耗量不斷增加，能源緊張已成為一個世界性問題。為緩和能源緊張的狀況，世界各國競相采取節(jié)能措施，大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中一個重要課題。換熱器在節(jié)能技術(shù)改造中具有很重要的作用，表現(xiàn)在兩方面：一是在生產(chǎn)工藝流程中使用著大量的換熱器，提高這些換熱器效率，顯然可以減少能源的

6、消耗；另一方面，用換熱器來回收工業(yè)余熱，可以顯著地提高設(shè)備的熱效率。 本次課程設(shè)計的內(nèi)容是U型管換熱器，屬管殼式（列管式）換熱器，其設(shè)計分析包括熱力設(shè)計、流動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及強(qiáng)度設(shè)計。其中以結(jié)構(gòu)設(shè)計最為重要, U型管式換熱器只有一個管板，管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。對于列管式換熱器，一般要根據(jù)換熱流體的腐蝕性及其它特性來選擇結(jié)構(gòu)與材料，根據(jù)材料的加工性能，流體的壓力和溫度。換熱器管程與殼程的溫度差，換熱器的熱負(fù)荷，檢修清洗的要求等因素決定采用哪一類的列管式換熱器。 由于我們水平和能力有限，設(shè)計時間倉促，存

7、在不妥之處在所難免，懇請老師給予批評指正。 第二章 U型管換熱器的特點 U型管換熱器僅有一個管板，管子兩端均固定在同一管板上，這一換熱器的優(yōu)點是：管束可以自由伸縮，不會因為管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強(qiáng)；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜。 缺點：管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分部管不緊湊，所以管字?jǐn)?shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。此外，為了彌

8、補彎管后管壁的減薄，直管部分必須用壁較厚的管子。這就影響了其適用場合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的場合。 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 管箱設(shè)計 3.1.1管箱短節(jié) a 材料：由于管程走循環(huán)水，對管箱來說，要求不高，腐蝕性極低，所以選其材料為20R板材。 b 加工：采用20R鋼板卷制，使用氬弧打底的單向焊焊接。 c 尺寸：根據(jù)GB151-1999表8中低合金鋼圓筒的最小厚度規(guī)定公稱直徑DN=1000～1500時，U型管換熱器筒體最小

9、厚度為12，即=12根據(jù)GB151-89規(guī)定，短節(jié)長度L≥300，取L=500所以短節(jié)尺寸DN=1300，=12mm L=500。 3.1.2分程隔板 a 材料 ：選用Q235-A板材，許用應(yīng)力。 b 尺寸：根據(jù)GB151-1999表6中碳素鋼及低合金鋼分成隔板最小厚度規(guī)定：當(dāng)DN=600～1200時，最小厚度為4.5,取=12。分程隔板長度L同管箱深度。 c 為了使換熱器在停車時將水排凈，要在分程隔板上開設(shè)一個的排凈孔或三角口。 d 隔板應(yīng)連續(xù)焊在管箱壁上。 3.1.3管箱深度 a 根據(jù)圖2—1得管箱深度L=866。 b 根據(jù)鋼制U型管換熱器結(jié)構(gòu)手冊P165得換熱器的管箱最

10、小長度 其中 ——換熱管內(nèi)徑。 ——各相鄰的管程間分程處物料流通的最小寬度。 根據(jù)鋼制U型管換熱器結(jié)構(gòu)手冊P167表4-37選取E=1300。 h——封頭內(nèi)曲面高度。 S——封頭厚度。 c 管箱最大長度 根據(jù)鋼制U型管換熱器結(jié)構(gòu)手冊P169中圖4—38管箱最大長度，根據(jù)鋼制U型管換熱器結(jié)構(gòu)手冊P168：在設(shè)計中如果管箱長度不能滿足，對最小長度和的要求，則應(yīng)滿足最小長度=365的要求來確定管箱長度，為此，取L=700。 3.2 圓筒的設(shè)計 a 材料：由于工作介質(zhì)為丙烯，苯為易燃，中度危害的介質(zhì)，以及容

11、器的使用條件，總和經(jīng)濟(jì)性等選材為16MnR. b 加工與尺寸： 設(shè)計溫度 T=265，設(shè)計壓力 Pc=1.88Mpa,雙面焊對接接頭 0.85. 公稱直徑 DN=800mm,鋼板負(fù)偏差C1=0,腐蝕裕量C2=3mm. 由設(shè)計公式 取厚度為12mm。 筒體長度l=5975mm. 由于筒體的公稱直徑DN=800mm>400mm,所以采用板材卷制而成，查換熱器設(shè)計手冊表1-6-5得 筒體的總重量為 240x5975x0.001=1434kg. 3.3 封頭設(shè)計 3.2.1 受內(nèi)壓封頭計算： 選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，DN=800 材料：16MnR 負(fù)偏差c=0.

12、00 腐蝕余量c=3.00 取 封頭的總重 71.5kg. 3.2.2受外壓封頭計算： 選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，DN=800 材料16MnR 假設(shè)名義厚度 負(fù)偏差c=0.00 腐蝕余量c=3 有效厚度=12-0-3=9 當(dāng)量球殼外半徑 則 查GB150-1998圖6—3 E=2.010 [P]= 故=12合適。 橢圓封頭簡圖： （1）橢圓封頭 3.4 管板設(shè)計 材料：選用16MnR,其許用應(yīng)力 （1）管板和換熱器的連接型式：要求管板和換熱器的連接接頭嚴(yán)密不漏，管殼程介質(zhì)不能接觸，且有很高的腐蝕危險，同時由于脹接是不連續(xù)的，

13、管子和管孔間的間隙會成為腐蝕的起點，則管板和換熱器采用焊接形式。 （2）管板最小厚度 a 布管： 管子的材料：選用材料16MnR作為換熱器。 本設(shè)計選取464根換熱管，由GB151-1999中知管子的排列形式分為四種：三角形、轉(zhuǎn)角三角形、正方形、轉(zhuǎn)角正方形排列。設(shè)計的U型管換熱器的換熱管外徑為25，殼程需用機(jī)械清洗時不采用三角形排列，所以選擇正方形旋轉(zhuǎn)形排列形式。 由換熱器手冊表1-6-16得外徑為25mm的換熱管，當(dāng)用轉(zhuǎn)置正方形排列時，其換熱管分程板槽兩側(cè)相鄰的管中心距應(yīng)為32mmx32mm正方形的對角線長，即Sn=45.255mm. b 管孔：由GB151-1999表17得換熱

14、管和管孔直徑允許偏差為：換熱管：管孔 。 c 換熱器中心距及分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距 ①由于分程隔板厚度為14，為此我們?nèi)」馨迳系姆殖谈舭宀凵顬?，寬為12。 管板分程隔板槽示意圖： （2）管板分程隔板槽 d 布管限定圓 根據(jù)表1-6-17布管限定圓有且不小于10得 所以取 即 其中：d——管板的計算厚度 ——U型管換熱器管束最外層換熱管外表面至殼體內(nèi)壁的最短距離 Di——換熱器筒體內(nèi)直徑。 布管限定圓示意圖： （3）布管限定圓示意圖 e.管板計算 ①管板的計算厚度： 其中：d——管板的計算厚度 ——墊片壓緊力作

15、用中心圓直徑 ——管板設(shè)計壓力 根據(jù)《鍋爐壓力容器法規(guī)》取兩值中較大值 ——管板強(qiáng)度消弱系數(shù) ——設(shè)計溫度下管板材料的許用應(yīng)力 即 ②據(jù)（7-556）：管板厚度應(yīng)小于下列三者之和 1）管板的計算厚度 2）殼程腐蝕余量或結(jié)構(gòu)開槽深度取大者 3）管程腐蝕余量或分程隔板開槽深度取大者 由前面知： 1）管板的計算厚度 2）殼程腐蝕余量，開槽深度 ，所以管板厚度： 取 3.5 拉桿和定距管的確定 a 拉桿 ①拉桿的結(jié)構(gòu)形式：拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑大于或等于19m

16、m的管束。 下圖為拉桿定距管結(jié)構(gòu)： （4）拉桿定距管結(jié)構(gòu) ②拉桿的直徑和數(shù)量 由GB151-1999表43選取拉桿直徑d=16mm，筒體內(nèi)徑為800時，拉桿數(shù)目n=6。 尺寸如下圖： （5）拉桿尺寸圖 ③拉桿的布置 拉桿應(yīng)盡量均勻的布置在管束的邊緣外側(cè)，這樣可減少輕流體沖擊帶來的振動，防止管束損壞。 b 定距管 定距管采用換熱器切向間距和折流板間距相同的管段套在拉桿上，一端固定在管板上，另一端用螺母擰緊國定，用來固定折流板，防止移動。 尺寸：同換熱器尺寸相同，長度如組件圖ZB0604-2 材料選用20。 3.6 折流板設(shè)計 折流板的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要根據(jù)工藝過

17、程和要求來確定，其設(shè)置的主要目的是為了增加管間流速，提高傳熱效果。 折流板主要形式：弓形、圓盤-圓環(huán)形、圓缺形等，本設(shè)計采用圓缺形單缺邊折流板。 材料：為保持物料清潔，選用Q235-A板材制作折流板，許用應(yīng)力：。 折流板尺寸： 折流板缺邊位置尺寸：切去部分的高度一般取 折流板的間距： ①最小板間距：取殼體內(nèi)徑的或50中的較大值。本設(shè)計取50。 ②最大板間距：折流板最大間距應(yīng)保持換熱管的無支承長度。用作折流時，其值應(yīng)大于殼體內(nèi)徑。本設(shè)計取1900。 折流板的厚度：折流板厚度與殼體直徑換熱管無支承長度有關(guān)。本設(shè)計取16。 3.7 旁路擋板設(shè)計 a 旁路擋板的數(shù)目：由[7]

18、—P600知：當(dāng)公稱直徑DN=700～1000時，采用兩對擋板。 b 材料：選用Q235-A板材 c 尺寸及安裝形式： 查文獻(xiàn)[7]—P600知：旁路擋板的厚度一般取與折流板相同的厚度，旁路擋板嵌入折流板槽，并與折流板焊死。 3.8 容器法蘭的設(shè)計 a 法蘭的形式：根據(jù)本設(shè)計使用的介質(zhì)、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、公稱直徑確定。法蘭的結(jié)構(gòu)形式為對焊法蘭，法蘭的密封面形式為凹凸面，材料選取16MnR。許用壓力。 b 法蘭的選?。? 管法蘭：HG5001～5028-58 設(shè)備法蘭：JB1157～1164-82 拉管法蘭：HG5001～5028-58 管箱上的設(shè)備法蘭：本設(shè)計選取JB11

19、58-82甲型平焊法蘭 3.9 選取支座 臥式換熱器采用固定型和滑動型鞍式支座各一個，鞍式支座是固定臥式容器中的支座形式，按照鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)。我們選取BI1300-S和BI1300-F的支座，材料為Q235-A.F,墊板材料為16MnR板材，各部分尺寸如下所示： 圖為B型鞍式支座： （6）鞍式支座 第四章 強(qiáng)度校核 4.1 管箱筒體計算 4.1.1計算條件： 計算壓力： 設(shè)計溫度：t=265.00℃ 內(nèi)徑： 材料：16MnR板材 試驗溫度許用應(yīng)力 設(shè)計溫度許用應(yīng)

20、力 試驗溫度下屈服點 鋼板負(fù)偏差 腐蝕裕量 焊接接頭系數(shù) 4.1.2厚度及重量計算 計算厚度： 有效厚度： 名義厚度： 重量為194.13kg 4.1.3壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型：液壓試驗 試驗壓力值： 壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平： 試驗壓力下圓筒的應(yīng)力： 因為 所以校核結(jié)果合格 4.1.4壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力： 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力： 因為 所以結(jié)論：筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度11.00 合格。 4.2 殼程圓筒計算 4.2.1計算條件 計算壓力 設(shè)計溫度t=265.00℃ 內(nèi)徑： 材料：16M

21、nR板材 試驗溫度許用應(yīng)力： 設(shè)計溫度許用應(yīng)力： 試驗溫度下屈服點： 鋼板負(fù)偏差： 腐蝕裕量： 焊接接頭系數(shù)： 4.2.2厚度及重量計算 計算厚度： 有效厚度： 名義厚度： 重量：1434kg 4.2.3壓力實驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型：液壓試驗 試驗壓力值： 壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平： 試驗壓力下圓筒的應(yīng)力： 因為 所以校核結(jié)果合格。 4.2.4壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力： 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力： 因為 所以結(jié)論：筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度11.00 合格。 4.3 開孔補強(qiáng)計算 接管：A 4.3.1計算條

22、件 計算壓力： 設(shè)計溫度：t=70℃ 殼體形式：圓形筒體 殼體材料名稱及類型：16MnR板材 殼體開孔處焊接接頭系數(shù)： 殼體內(nèi)直徑： 殼體開孔處名義厚度： 殼體厚度負(fù)偏差： 殼體腐蝕裕量： 殼體材料許用應(yīng)力： 接管實際外伸長度：200 接管實際內(nèi)伸長度：0 接管焊接接頭系數(shù)：1 接管腐蝕裕量：2 接管厚度負(fù)偏差： 接管材料許用應(yīng)力： 4.3.2開孔補強(qiáng)計算 殼體計算厚度： 接管計算厚度： 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)： 開孔直徑： 補強(qiáng)區(qū)有效寬度： 接管有效外伸長度： 接管有效內(nèi)伸長度： 開孔削弱所需的補強(qiáng)面積： 殼體多余金屬面積： 接管多余金屬

23、面積： 補強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積： 因為，大于，所以不需要另加補強(qiáng)。結(jié)論：補強(qiáng)滿足要求，不需要另加補強(qiáng)。 接管：B 4.3.3設(shè)計條件 計算壓力： 計算溫度：60℃ 接管實際外伸長度：200 接管實際內(nèi)伸長度：0 接管焊接接頭系數(shù)：1 接管腐蝕裕量：2 接管厚度負(fù)偏差： 接管材料許用應(yīng)力： 4.3.4開孔補強(qiáng)計算 殼體計算厚度： 接管計算厚度： 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)： 開孔直徑： 補強(qiáng)區(qū)有效寬度： 接管有效外伸長度： 接管有效內(nèi)伸長度： 開孔削弱所需的補強(qiáng)面積： 殼體多余金屬面積： 接管多余金屬面積： 補強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積： 因為大于A，所以不需

24、另加補強(qiáng)。結(jié)論：補強(qiáng)滿足要求，不需另加補強(qiáng)。 4.4管板和法蘭的強(qiáng)度計算 1.管板： 材料名稱：16MnR 設(shè)計溫度： 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力： 設(shè)計溫度下彈性模量： 管板腐蝕裕量： 管板輸入厚度： 管板計算厚度： 隔板槽面積： 管板強(qiáng)度削弱系數(shù)： 管板剛度削弱系數(shù)： 管子加強(qiáng)系數(shù)： 管板和管子連接型式：焊接 管板和管子焊接高度： 焊接許用拉脫應(yīng)力： 2.殼體法蘭： 材料名稱：16Mn 殼體法蘭厚度： 法蘭外徑： 法蘭寬度： 比值： 比值： 系數(shù)： 系數(shù)： 旋轉(zhuǎn)剛度： 3.系數(shù)計算： 法蘭外徑與內(nèi)徑之比： 殼體法蘭

25、應(yīng)力系數(shù)Y：按k查GB150-1998表9-5得16.73 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)： 管板第一彎矩系數(shù)：按 系數(shù)： 系數(shù)：按查GB151-1998圖29得 換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼剛度之比： 管板第二彎矩系數(shù)：按K，Q查GB151-1999圖28（a）得 系數(shù)： 系數(shù)：按K，Q查圖30得 法蘭力矩折減系數(shù)： 管板邊緣力矩變化系數(shù)： 法蘭力矩變化系數(shù)： 4.5僅有殼程壓力作用下的危險組合工況 1.基本法蘭力矩系數(shù)： 不計溫差應(yīng)力： 計溫差應(yīng)力： 2.殼體法蘭力矩系數(shù)： 不計溫差應(yīng)力： 計溫差應(yīng)力： 3.殼體法蘭應(yīng)力： 不計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值

26、 計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值 4.換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力： 不計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值 計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值 4.6僅有管程壓力作用下的危險組合工況 1.殼體法蘭力矩系數(shù)： 不計溫差應(yīng)力： 計溫差應(yīng)力： 2.殼體法蘭應(yīng)力： 不計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值 計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值 3.換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力： 不計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值 計溫差應(yīng)力： 計算值 許用值 3 計算結(jié)果：管板名義厚度 管板校核通過。 第五章 換熱器的制造、檢驗、安

27、裝與維修 5.1 換熱器的制造、檢驗與驗收 換熱器的制造、檢驗與驗收，應(yīng)遵守GB151-1999和GB150-1998的有關(guān)規(guī)定。 5.1.1筒體 a 圓筒內(nèi)直徑允許偏差：用板材卷制時，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外圓周長允許上偏差為10mm，下偏差為0。 b 圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為e≤0.5%DN，DN=0.5%1100=5.5mm c 圓筒直線度偏差為L/1000，且當(dāng)L≤6000mm時，其值不大于4.5mm。L=6000mm 所以直線度允許偏差4.5mm。進(jìn)行檢查時，應(yīng)通過中心線和垂直面即沿圓周0、90、180、270四個部位測量。 d

28、 殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均應(yīng)磨至與母材表面齊平。 e 插入式接管不應(yīng)伸出管箱、殼體和頭蓋的內(nèi)表面。 5.1.2 換熱管 a 換熱管管端外表面應(yīng)除銹，用于焊接時，管端清理長度應(yīng)不小于管外徑，且不小于25mm。 b 管端坡口應(yīng)采用機(jī)械方法加工，焊前應(yīng)清洗干凈。 5.1.3管板 a 管板由低合金鋼鍛件16MnR制成，加工前表面不平度不得大于2mm，如超過此值，應(yīng)先進(jìn)行校平，然后進(jìn)行加工。 b 拼接管板的對接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測，按JB4730-94進(jìn)行表面檢測，檢測結(jié)果不低于Ⅲ級，或超聲檢測中的Ⅰ級為合格。 c 換熱管與管板的連接：二者采用焊接的形式連接，

29、連接部位的換熱管和管板孔表面，應(yīng)清理干凈，不得有毛刺、鐵屑、銹斑、油污等。焊渣及凸出于換熱器內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。 d 管板與換熱管焊接時，管孔表面粗糙度Ra值≤25m。 5.1.4 折流板、支持板 a 折流板、支持板的管孔直徑及允許誤差按GB151-1999中5.9.3的規(guī)定為：19.6，但允許超差0.1mm的管孔數(shù)不得超過4%。 b 折流板、支持板外圓表面粗糙度Ra值不得大于25m，外圓面兩側(cè)的尖角應(yīng)倒鈍。還應(yīng)取出折流板、支持板上的任何毛刺。 5.1.5 管束的組裝 a 拉桿上的螺母應(yīng)擰緊，以免在裝入或抽出管束時，因折流板竄動而損傷換熱管。 b 穿管時不應(yīng)強(qiáng)行敲打，換熱管表面

30、不應(yīng)出現(xiàn)凹癟或劃傷。 c 除換熱管與管板間以焊接連接外，其他任何零件均不準(zhǔn)與換熱管相焊。 d 管箱應(yīng)在補焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭應(yīng)在熱處理后加工。 e 換熱器的密封面應(yīng)予以保護(hù)，不得因磕碰劃傷、電弧損傷、焊瘤、飛濺等二損壞密封面。 5.1.6換熱器的組裝 a 換熱器零、部件在組裝前應(yīng)認(rèn)真檢查和清掃，不應(yīng)留有焊疤、焊接飛濺物、浮銹及其他雜物等。 b 吊裝管束時，應(yīng)防止管束變形和損傷換熱管。 c 螺栓的緊固至少應(yīng)分三遍進(jìn)行，每遍的起點應(yīng)相互錯開120角。 5.1.7 壓力試驗 壓力試驗的方法及要求應(yīng)符合GB150-1998《鋼制壓力容器》第十章10.9的規(guī)定。 U型管

31、換熱氣的壓力試驗的順序：先用試驗壓環(huán)進(jìn)行殼程試驗，同時檢查接頭，水壓試驗壓力1Mpa（表壓）在進(jìn)行殼程試驗，合格后，再以0.105（表壓）進(jìn)行氣密性試驗。 5.2 換熱器的安裝與維護(hù) 5.2.1安裝 1.安裝位置：根據(jù)該換熱器的結(jié)構(gòu)形式，在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足拆裝、維修的需要。 2.基礎(chǔ)：必須使換熱器不發(fā)生下沉。在活動支座的一端應(yīng)予埋滑板。 3.地腳螺栓和墊鐵 （1）活動支座的地腳螺栓應(yīng)裝有兩個緊鎖的螺母，螺母與底板間應(yīng)留有1～3mm的間隙。 （2）地腳螺栓兩側(cè)均有墊鐵。設(shè)備找平后，斜墊鐵，可與設(shè)備支座底板焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。 （3）墊鐵的安裝不

32、應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。 5.2.3 維護(hù) 換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下進(jìn)行。要經(jīng)常對管殼程介質(zhì)的溫度和壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱器的泄漏和結(jié)構(gòu)情況。在壓降增大和傳熱系數(shù)降低超過一定數(shù)值時，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)和換熱器的結(jié)構(gòu)，選擇有效的方法進(jìn)行清洗。應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視管束的振動情況。 結(jié)束語 這次設(shè)計是在大學(xué)完成四年全部課程的基礎(chǔ)上，通過實習(xí)對102、104廠的實地考察，參觀了一系列的換熱設(shè)備，查閱了相關(guān)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。是一次理論與實踐相結(jié)合的綜合性訓(xùn)練。兩個多星期以來，我們在指導(dǎo)教師的熱心指導(dǎo)下，經(jīng)過個人的努力，順利完成了本次設(shè)計任務(wù)。 本次設(shè)計大致分四個步驟，

33、首先進(jìn)行的是工藝部分的計算，確定出換熱面積、換熱管數(shù)、管長、管程及殼程流體的流速、換熱器筒體的內(nèi)徑等：然后就開始換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過已知條件及工藝計算部分的結(jié)果選定U型管換熱器，其中涉及到了一系列零部件的設(shè)計和選擇，這步工作需要參照GB151，GB150等國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計；接著進(jìn)行各零部件的強(qiáng)度校核，用以保證各零部件的強(qiáng)度和剛度，這也是設(shè)計的難點和重點。這三步工作完成以后，最后就是繪圖和論文的編排與打印。 設(shè)計是一個從無到有的過程，其中有很多因素都必須考慮到，因此需要一定的耐心和細(xì)心才能夠完得成。 在這次的課程設(shè)計過程中，使我學(xué)到了很多知識，把以前的理論知識聯(lián)系到實際當(dāng)中，但是，由于時間

34、和自己掌握的知識有限，在設(shè)計的過程中難免有錯誤，衷心希望老師指正。 參考文獻(xiàn) [1] 化工設(shè)備設(shè)計手冊.上海：科學(xué)技術(shù)出版社；1982 [2] 管殼式換熱器:GB151-1999. 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版 [3] 鋼制壓力容器:GB150-1998. 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版 [4] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4700～4707-2000.壓力容器法蘭，2000 [5] 壓力容器與化工設(shè)備使用手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2000 [6] 換熱器設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [7] 化工原理. 天津 天津大學(xué)出版社 1999 [8] 過程設(shè)備設(shè)計. 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2001 附件 U型管式換熱器裝配圖圖紙一張（A1）