0010-36萬噸滑油系統(tǒng)浮頭式換熱器設計（CAD圖+論文+翻譯）

0010-36萬噸滑油系統(tǒng)浮頭式換熱器設計（CAD圖+論文+翻譯）,36,萬噸滑油,系統(tǒng),頭式,換熱器,設計,cad,論文,翻譯 機械工程學院畢業(yè)設計（論文）1 概述11 換熱設備在工業(yè)中的應用在煉油、化工生產(chǎn)中，絕大多數(shù)的工藝過程都有加熱、冷卻和冷凝的過程，這些過程總稱為換熱過程。傳熱過程的進行需要一定的設備來完成，這些使傳熱過程得以實現(xiàn)的設備就稱之為換熱設備。據(jù)統(tǒng)計，在煉油廠中換熱設備的投資占全部工藝設備總投資的3540,因為絕大部分的化學反應或傳質(zhì)傳熱過程都與熱量的變化密切相關，如反應過程中：有的要放熱、有的要吸熱、要維持反應的連續(xù)進行，就必須排除多余的熱量或補充所需的熱量。工藝過程中某些廢熱或余熱也需要加以回收利用，以降低成本。綜上所述，換熱設備是煉油、化工生產(chǎn)中不可缺少的重要設備。換熱設備在動力、原子能、冶金及食品等其他工業(yè)部門也有著廣泛的應用。12 換熱設備的分類1.2.1 按作用原理或傳熱方式可分為：（1）直接接觸式（2）蓄熱式（3）間壁式（4）中間載體式換熱器1.2.1.1 直接接觸式換熱器，如下圖所示熱流體冷流體熱流體冷流體圖1.1其傳熱的效果好，但不能用于發(fā)生反應或有影響的流體之間。 蓄熱式換熱器，如下圖所示 冷流體冷流體熱流體熱流體 圖1.2其適用于溫度較高的場合，但有交叉污染，溫度被動大。1.2.1.3 間壁式換熱器，又稱表面式換熱器利用間壁進行熱交換。冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。1.2.2 按其工藝用途可分為：冷卻器（cooler）、冷凝器（condenser）、加熱器（一般不發(fā)生相變）（heater）、蒸發(fā)器（發(fā)生相變）（evaporator）、再沸器（reboiler） 、廢熱鍋爐（waste heat boiler） 。1.2.3 按材料分類：分為金屬材料和非金屬材料換熱器。13 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀上個世紀70年代初發(fā)生世界性能源危機，有力地促進了傳熱強化技術的發(fā)展。為了節(jié)能降耗，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，要求開發(fā)適用不同工業(yè)過程要求的高效能換熱設備。因此，幾十年來，高效換熱器的開發(fā)與研究始終是人們關注的課題，國內(nèi)外先后推出了一系列新型高效換熱器。近年來，國內(nèi)已經(jīng)進行了大量的強化傳熱技術的研究，但在新型高效換熱器的開發(fā)方面與國外差距仍然較大，并且新型高效換熱器的實際推廣和應用仍非常有限。尚需從事?lián)Q熱器專業(yè)的技術人員在制造工藝方面加大力度進行研究，使我國換熱器技術從各個方面趕上國際水平，也需要各換熱設備使用廠家勇于引進和推廣新型高效換熱器，為我國的節(jié)能事業(yè)做出貢獻。14設計方案本設計為浮頭式換熱器，屬于管殼式換熱器的一種。管殼式換熱器具有可靠性高、適用性廣等優(yōu)點，在各工業(yè)領域中的到最為廣泛的應用。近年來受到其他新型換熱器的挑戰(zhàn)，但反過來也促進了其自身的發(fā)展。在換熱器向高參數(shù)、大型化的今天，管殼式換熱器仍占主要地位。該設計參考的前提是常減壓裝置中的工藝條件，根據(jù)裝置工藝條件選擇具體的流量、溫度、壓力等參數(shù)。浮頭式換熱器的主要特點是管束可以從殼體中抽出，便于清洗管間和管內(nèi)。管束可以在其筒體內(nèi)自由伸縮，不會產(chǎn)生熱應力。但是結構復雜，造價高，制造安裝要求高。浮頭式換熱器是由管箱、筒體、管板、封頭、折流板、換熱管等零部件組成，根據(jù)換熱管材料、尺寸、管數(shù)、管程壓力、管壁溫度、管程數(shù)以及殼體材料、內(nèi)徑、厚度、殼程壓力、溫度等條件下確定管板的厚度、折流板的形狀、尺寸與數(shù)量、折流板的布置情況和確定換熱器的結構尺寸。根據(jù)已知的工作狀況，選定換熱器所在的化工工藝過程，從而根據(jù)工藝條件，以確定換熱器內(nèi)介質(zhì)的物性參數(shù)；根據(jù)工藝結構尺寸結合已知條件，進一步計算換熱器結構參數(shù)；最后進行換熱器核算。2 浮頭換熱器工藝設計21 設計任務和工藝條件一、已知設計參數(shù):滑油（己烷）流量50m3/h， 進口溫度45,出口溫度40,冷卻水流量54m3/h,進口溫度33，管程殼程操作壓力為0.45MPa。二、換熱器類型 浮頭式 22 確定設計方案2.2.1 選擇換熱器 按要求使用浮頭式換熱器。2.2.2 流程安排 如下圖所示，由于循環(huán)冷卻水較易結垢，若流速太慢將會加快污垢增長速度，使換熱器的流量下降，所以綜合考慮，使水走管程，滑油走殼程，且選擇逆流的形式。圖2.123 確定物性參數(shù)2.3.1 計算冷卻水出口溫度熱流量 =qv=8761.95550(45-40)=428145kJ/h其中，定壓比熱容 kJkg-1K-1 qm 質(zhì)量流量 kgh-1 流體的密度 kgm3假設冷卻水出口溫度為35管程流體的定性溫度為 t=（3335）/2=34循環(huán)冷卻水在35的物性參數(shù)：密度 =994.3 kg/ 定壓比熱容 cp=4.174 kJ/(kgK)冷卻水的溫差 =/m=428145/(4.17454994.3)=2()故假設基本合理，由管式換熱器設計中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值取傳熱系數(shù)K=510W/(K)2.3.2 確定定性參數(shù)對于一般滑油和水等低粘度流體,其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值，故殼程滑油的定性溫度為 T=（4550）/2=42.5 管程流體的定性溫度為（即冷卻水的溫度） t=（3340）/236.5 根據(jù)定性溫度分別查取管程和殼程流體的有關物性數(shù)據(jù)，可知：滑油在42.5下的有關物性數(shù)據(jù)如下 密度 876kg/ 定壓比熱容 =1.955 kJ/(kgK) 熱導率 =0.144W/(mK) 粘度 =0.21pas循環(huán)冷卻水在34的物性數(shù)據(jù)： 密度 994.3kg/ 定壓比熱容 =4.174kJ/(kgK) 熱導率 =0.624 W/(mK) 粘度 =0.742Pas24 估算換熱面積2.4.1 熱流量=8761.95550(50-45)=428145kJ/h=119kw 2.4.2 平均傳熱溫差 先按純流體計算，由于/t2=(45-35)/(40-33)=10/710000故假設成立，此時普蘭特數(shù) =4.96代入數(shù)值：=0.023 (25125=6013 W/()2.6.1.3 污垢熱阻和管壁熱阻 按管殼式熱交換器設計手冊GB151表F7.1，可取 管外側污垢熱阻 =0.000176K/W 管內(nèi)側污垢熱阻 =0.0006K/W 管壁熱阻按式= 式中 b傳熱管厚度，m； 管壁熱導率，mK/W碳鋼在該條件下的熱導率為50W/(mK)，所以 0.00004K/W2.6.1.4 傳熱系數(shù)K依式K= ，則 K= =514w/m22.6.1.5 傳熱面積裕度 依式有 =27.45 改換熱器的實際傳熱面積 3.140.0192.25260=34.9該還熱器的面積裕度按式計算有H=27.14，因面積裕度大于1520，故傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。262 壁溫的核算 因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁溫度可按式計算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時，循環(huán)水的進口溫度將會降低。為確?？煽?，取循環(huán)冷卻水進口溫度為15，出口溫度39計算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管的壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側污垢熱阻為零來計算傳熱管壁溫。于是，按式式中 熱流體的平均溫度， 熱流體側的管壁溫度， 冷流體的平均溫度， 冷流體側的管壁溫度，熱流體側的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(K)冷流體側的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(K)式中液體的平均溫度分別按式中 熱流體進口溫度，熱流體出口溫度， 冷流體進口溫度，冷流體出口溫度，代入數(shù)據(jù)得： 34 =42.5=6013 W/(K)=83W/(K)傳熱管得平均壁溫t=34.1殼體壁溫，可近似取為殼程流體得平均溫度即T=42.5殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為t=42.5-34.1=8.4該溫差較小，實際上可不用浮頭式，按題目要求使用浮頭式。263 換熱器內(nèi)流體流動阻力的核算2.6.3.1 管程流體阻力 依式 式中 管程總阻力； 單程直管阻力；局部阻力；殼程數(shù)；管程數(shù)管程結構校正系數(shù)，可近似取1.5。=1， =4由25125，傳熱管的相對粗糙度=0.013，查化工原理莫狄圖，得：摩擦因素0.04，流體速度u=1.25m/s，994.3kg/ ，局部阻力系數(shù)=3.0，所以=0.04=4660=2330=(4660+2330) 141.5=41944此管程阻力在允許范圍內(nèi)。2.6.3.2 殼程阻力按式計算，由Ns=1，=1.15得：流體流經(jīng)管束得阻力 由于管束采用正三角形，所以，有： F=0.5， Re=25125f0=0.5Re-0.228=0.233NTC=1.1NT0.5=1.12600.5=17.7=11 （即折流板數(shù)）, NT =260（即傳熱管的總根數(shù)） 0.54m/s Po=0.50.23317.7 (11+1) =7197 Pa流體流過折流板缺口得阻力 ， B=0.18m D=0.6m=11 (3.5-) =9279 Pa總阻力：9279719716475 Pa殼程流體的阻力比較適宜。小結換熱器主要結構尺寸和計算結果，見如下表：參數(shù)管程殼程流率/（/h）5450進出口溫度/33/3545/ 40壓力/MPa0.50.5定性溫度/3442.5密度/(kg/)994.3876定壓比熱容/kj/(kgk) 4.1741.955粘度/(pas)0.742* 0.21導熱率/W/(mk)0.6240.144普蘭特數(shù)4.963665形 式浮頭式臺數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm600殼程數(shù)1管徑/mm19管子排列/mm管長/mm2250折流板/個11管數(shù)目/根260折流板間距180傳熱面積/34.9材質(zhì)碳鋼管程數(shù)4管心距/mm25主要計算結果管程殼程流速/(m/s)1.30.54表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/(K)1546013污垢熱阻/(K/W)0.00060.000176阻力/MPa0.0419440.007197熱流量/KW119傳熱溫差/K8.42傳熱系數(shù)/W/(K)73.7 裕度/82.63 浮頭換熱器機械設計31 結構設計3.1.1 橢圓形封頭 由于此換熱器的設計壓力p1.6MPa，使用溫度小于350，故封頭材料可選用Q235-B， 封頭的結構形式常采用橢圓形，查JB/T4737-95，橢圓形封頭與圓筒厚度相等，且由GB150-1998 即下表，取其厚度為8mm，表3.1其結構形式如下圖： 圖3.1公稱直徑DN/mm曲面高度h1/mm直邊高度h2/mm碳鋼厚度/mm內(nèi)表面積A/m2容積V/m36001502580.43740.0353表3.2凸形封頭:公稱直徑DN/mm曲面高度h1/mm直邊高度h2/mm碳鋼厚度/mm內(nèi)表面積A/m2容積V/m37001752580.5480.0442表3.33 2 管箱和圓筒由于筒體的直徑D=600mm，即500mm=DN /2+(b-4)+c=219/2+(30-4)+50=185.5mm圖3.3管箱接管的最小尺寸：（如下圖） /2+c=108/2+105+50=209圖3.4 其中，圖中 DH 補強圈外徑 dh 接管外徑 C4S，且C30mm S 壁厚 b 管板厚度36 浮頭管板及鉤圈法蘭的結構設計 3.6.1 浮頭管板及鉤圈法蘭尺寸由于換熱器內(nèi)徑已確定，故采用標準內(nèi)徑?jīng)Q定浮頭管排列外徑及結構尺寸。浮頭管板外徑 =-2b=600-23=594mm 由GB151表14、15知：浮頭管板外徑與殼體內(nèi)徑間隙，取=3mm，墊片寬度，取=12mm 浮頭管板密封面寬度，取=+1.5=13.5mm 浮頭法蘭和鉤圈外直徑=+80=680mm浮頭法蘭和鉤圈內(nèi)直徑= -2()600-2(3+12)=570mm外頭蓋內(nèi)徑, mm螺栓中心圓直徑, =(594+680)/2=637mm3.6.2 浮頭管板及鉤圈法蘭結構圖3.51一 外頭蓋側法蘭，2 一 外頭蓋墊片，3一外頭蓋法蘭 ，4-鉤圈6一 排氣口或放液口；7一 浮頭法蘭 , 8一 雙頭級柱9 - 螺母，10一封頭11-球冠形封頭 12一分程隔板;13-墊片。14一浮動管板。15-檔管,16一換熱管37 管法蘭按標準GB/T9113.1-2000，則有如下圖：表3.5滑油進出口自來水進出口管子直徑/mm219108法蘭內(nèi)徑/mm221110螺栓孔中心圓直徑/mm280170公稱直徑/mm200100螺栓孔直徑/mm2222螺栓孔數(shù)量n88法蘭外徑/mm340210法蘭厚度/mm2418密封面d254144密封面f22螺紋規(guī)格M16M16其結構如下圖：圖3.638 布管限定圓3.8.1 尺寸表3.6換熱器型式/mm/mm布管限定圓直徑/mm固定管板式60085843.8.2 結構圖3.7 39 拉桿的直徑、數(shù)量和尺寸3.9.1 拉桿的結構由于換熱管的直徑為19mm，常采用拉桿定距管結構，如下：圖3.83.9.2拉桿的尺寸 圖3.9表3.7拉桿螺紋公稱直徑/mm數(shù)量基本尺寸拉桿直徑d/mm/mm/mm/mm1241215502.03.9.3 拉桿孔圖3.103.9.4 拉桿的布置 拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣。對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應布置適當數(shù)量的拉桿，任何折流板應不少于3個支承點。3.9.5 其他 拉桿數(shù)量與直徑表查取，本換熱器殼體內(nèi)徑為600mm，故其拉桿直徑為12拉桿。310 折流板和支持板3.10.1 折流板 該換熱器采用單弓形折流板，其流動方式和結構形式如下： 圖3.11圖3.12弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑得25，則切去得圓缺高度為 H=0.25600=150mm折流板間距B，最小的距離為殼體直徑的1/31/2，且不應小于50mm，取B=0.3D，則 B=0.3600=180mm折流板數(shù)： =傳熱管長/折流板間距-1=2250/180-1=11.511塊由殼體的公稱直徑DN=600mm，選取換熱管無支撐跨距300mm，查換熱器設計手冊表1-6-26知： 折流板或支撐板的最小厚度為4mm，取折流板的厚度為6mm。折流板名義外直徑=DN4.5=595.5mm，折流板外直徑允許偏差 由于此換熱器的殼程為單相潔凈流體，折流板缺口應水平上下布置，如下圖所示：圖3.13折流板圓缺面水平裝配數(shù)量不得少于4個。3.10.2 支撐板一般換熱管無支撐跨距小于最大跨距，所以無需設置支撐板，但由于浮頭式換熱器需設置支持板，此支持板可采用加厚的環(huán)板。3.10.3 折流板的布置一般因使管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進、出口接管，其余折流板等距離布置，靠近管板的折流板與管板間的距離如圖所示：圖3.14其尺寸按下式計算式中 =dH接管外徑c=4S，S為壁厚所以，C=50mm，無防沖板時，可取防沖板長度 =可算出 +c=185.5mm所以 =(185.5+219/2)- (36-4)=263mm折流板切口尺寸 h=0.2600=120mm311 防沖板或?qū)Я魍惨驗樗畊=3.0m/s，滑油（己烷）： ，所以，管程和殼程都不設防沖板或?qū)Я魍病?12 支座由鞍座材料Q235-B查JB/T 4712-92，選取B型鞍式支座，其結構及尺寸如下：圖3.15圖3.16表3.8公稱直DN/mm允許載荷Q/KN鞍座高度h/mm底板/mm腹板2/mm600165200550150108筋板/mm墊板/mm螺栓間距弧長e3001208710200636400313 外頭蓋側法蘭 依工藝條件、殼側壓力、溫度及公稱直徑DN=700mm，按JB4703-92長頸法蘭標準選取，并確定各部分尺寸，并畫出結構草圖及尺寸如下：圖3.17表3.9公稱直徑DN/mmD/mm7008408007657557525010525螺栓規(guī)格螺栓數(shù)量M2032171412221223314 管箱法蘭和管箱側殼體法蘭 依工藝條件，管側壓力和殼側壓力的最大值，以及設計溫度和公稱直徑DN=600mm，按JB4703-92長頸法蘭標準選取，并確定各部分尺寸，并畫出結構草圖，如下圖所示：表3.10公稱直徑DN/mmD/mm6007407006656556524410525螺栓規(guī)格螺栓數(shù)量M2028171412221223圖3.18315 固定端管板 依據(jù)所用的管法蘭管箱側法蘭的結構尺寸,確定固定端最大外徑為D=638mm。316 排氣和排液管排氣口和排液口直徑不小于15mm，設置的位置分別在殼體中的最高點和最低點。由于采用了四管程結構，所以設置應有一定的偏離。排氣、排液接管的端部必須與殼體或接管內(nèi)壁平齊。圖3.19317 防短路結構3.17.1 旁路擋板 如下圖：表3.11可知：旁路擋板應要2對，其厚度與折流板的厚度相同。其結構如下：圖3.203.17.2 擋管擋管為兩端堵死的換熱管，設置于分程隔板槽背面兩管板之間，擋管與換熱管的規(guī)格相同，可與折流板點焊固定，也可用拉桿（帶定距管或不帶定距管）代替。擋管應每隔3-4排換熱管設置一根，但不應設置在折流板缺口處。擋管伸出第一塊及最后一塊折流板或支持板的長度應不大于50mm,擋管應與任意一塊折流板焊接固定。圖3.21318 連接3.18.1 換熱管與管板的連接 因無較大震動和間隙可采用強度焊接，且管板與換熱管采用焊接連接時，管板的最小厚度應滿足結構設計和制造的要求，且不小于12mm。如下圖：圖3.22表3.12換熱管規(guī)格：外徑壁厚/mm換熱管最小伸出長度最小坡口深度l2/mml1/mm1921.523.18.2 管板與殼體、管箱的連接如下所示：圖3.23 其中，=28mm 4 換熱器的強度校核41 筒體壁厚校核 由工藝設計給定溫度42.5，設計壓力0.5MPa，選用低合金鋼板Q235-B卷制，此材料42.5時的允許應力=113MPa，取焊縫系數(shù)=1.0，腐蝕裕度=1mm，則計算厚度 =1.33mm設計厚度 =1.33+1=2.33mm名義厚度 =2.33+1=3.33mm，圓整后，取=4mm有效厚度 =4-1-1=2mm水壓試驗應力 =1.250.51=0.5625MPa所選材料的屈服應力 =235 MPa水壓試驗校核=85.2 MPa因為0.9=0.93251=292.5 MPa，T=85.2 MPa292.5，則水壓強度滿足要求。由于介質(zhì)非易燃和毒性程度為非極度，且允許由微量泄漏，所以不需進行氣密性試驗。42 外頭蓋短節(jié)和封頭厚度校核 外頭蓋內(nèi)徑=700mm，其余條件，參數(shù)同筒體。短節(jié)計算壁厚 =1.55mm短節(jié)設計厚度 1.55+1=2.55mm短節(jié)名義厚度 =2.55+1=3.55，圓整后，取=6mm, =1.1 滿足要求。有效厚度 =6-1-1 =4壓力試驗應力校核 =49.5MPa則T 0.9=0.93251=292.5 MPa 故，壓力實驗滿足強度要求。由前述可知：外頭蓋封頭選用標準橢圓封頭，封頭計算厚度S=1.55mm封頭設計厚度 1.55+1=2.55mm封頭名義厚度 =2.55+1=3.55，圓整后，取=8mm, =1mm，滿足要求。有效厚度 =8-1-1=6mm壓力試驗應力校核 = =33.09 MPa則TA=271.32mm，故，該接管補強的強度足夠,不需另設補強圈。 4. 6 固定管板的校核 固定管板厚度設計采用BS法。假設管板厚度 b=30mm總換熱管數(shù)量 n=260一根管壁金屬的截面積為0.785 =106.76 開孔強度消弱系數(shù)(4程) =0.5兩管板之間換熱管有效長度(去掉兩管板厚度) L=2158 mm計算系數(shù)K= b管板厚度（不包括厚度附加量）D筒體內(nèi)徑則， =22.6 K=4.7按管板簡支考慮，根據(jù)K值查圖4-45、圖4-46、圖4-47可知，系數(shù)=3.3，0.68，=3.5筒體內(nèi)徑截面積 A= 0.7856002=282743mm2管板上管孔所占的總截面積 C=n/4=2601919/4=73680mm2系數(shù) =系數(shù) =260106.76/()=0.132殼程壓力 =0.5MPa， 管程壓力 0.5MPa當量壓差 pa=pspt(1+)=0.50.5(1+0.132)= 0.66MPa管板最大應力 =13.09MPa管子的最大應力 =17.35MPa管板采用16Mn鍛 =150MPa換熱管采用20號碳素鋼 130 MPa=13.09 MPa1.5 =1.5150=225 MPa=-17.35 MPa1.5 =1.5130=195 MPa管板計算厚度滿足強度要求?？紤]管板雙面腐蝕取，分程隔板槽深取4mm，實際管板厚為38mm。 47 浮頭管板及鉤圈校核 換熱管材料 20#，根據(jù)GB1501998表43，表F2，表F5可知：設計溫度下許用應力 130MPa屈服點 219 MPa彈性模量 190800 MPa管板材料16Mn鍛件，根據(jù)GB1501998 表F2，表F5可知：設計溫度下的許用應力 149.7 MPa彈性模量 202700 MPa許用拉脫力按表1-9-5可知：KN 0.5130=65 MPa浮頭式換熱器浮頭管板的厚度不是由強度決定的，由GB151-1999知：管板厚度 管板設計壓力，由于不能保證和在任何情況下都同時作用，故MAX(,)=0.5MPa；=0.5所以， =0.009管板布管區(qū)的當量直徑 =584mm根據(jù) = 式中，L應為換熱管的有效長度，但由于管板厚度尚未計算出，暫時用管子中長來代替進行計算，待管板厚度計算出，再用有效長度核算。L= (管端外伸出長度)4030MPa=0.039=1.078 查圖可得到，系數(shù)C=0.325，管板計算厚度由得： =17.9mm又由于管板名義厚度不應小于下列三部分之和,即 =MAX(,)+殼程腐蝕裕量 =2mm管程腐蝕裕量 =2mm殼程側隔板槽深 =0 mm管程側隔板槽深 =4 mm所以，=17.9+4+2=23.9mm，圓整后，取=28mm鉤圈采用B形，材料與浮頭管板相同，設計厚度按浮頭厚度加16mm，即 =38+16=44mm。48 無折邊球封頭計算 浮頭蓋上無折邊球形封頭的計算，按內(nèi)壓球殼計算, .選用16Mn鍛, 在設計條件下其=150，查表GB151-98表46知，封頭=500mm，按式計算得：= =3.26mm由于雙面腐蝕，取=3 mm，設計厚度取8mm。49 浮頭法蘭計算 根據(jù)GB 151-1999， 計算方式符號如下圖設計條件計算壓力 設計溫度t=42.5法蘭材料16Mn 鍛許用應力t =150MP設f=85mm, mm螺栓材料 40Cr許用應力t=685 MPa墊片及螺栓計算墊片材料碳鋼-石棉纏繞密封b=10mmy=25.0mmM=2.5MPa螺栓直徑 23螺栓數(shù)量 16Fp=6.28DGbmpc=6.28584102.50.5=45.84KNF=0.785DG2pc=0.78558420.5=133.86KNWa=3.14DGyb=3.145842510=458.44KNF+Fp=402.4KN=操作情況下法蘭受力力臂 mm力矩Nmm33.58907.636.5KN=27.5=1003.75-41.67KN=30.5=-1257=266KN=20.66=5495操作狀態(tài)下法蘭總力矩=3131Nm操作狀態(tài)操作狀態(tài)的值不應小于兩倍球封頭厚度取值為58圖4.14參考文獻1鄭津洋、董其伍、桑芝富 主編 過程設備設計2 GB150-1998.鋼制壓力容器3 GB151-1999.管殼式壓力容器4 朱聘冠. 換熱器原理及計算.清華大學出版社,19875 錢頌文.換熱器設計手冊.化學工業(yè)出版社,20026 石油和化學工業(yè)設備設計手冊-標準零部件.全國化工設備設計技術中心站,20037 匡國柱 史啟才主編.化工單元過程及設備課程設計.化學工業(yè)出版社,20028 秦叔經(jīng) 葉文邦主編.化工設備設計全書-換熱器.化學工業(yè)出版社,20039 賀匡國主編.化工容器及設備簡明設計手冊. 第二版,化學工業(yè)出版社, 200210 祁存謙、丁楠、呂樹申 編 化工原理11 阮黎祥、曹文輝、林杰編纂.標準零部件.全國化工設備設計技術中心站，20035 翻譯5.1 英文原文Shell-and-tube and plate heat exchanger water Comparative Analysis Abstract: Through the closed cycle cooling water system in thewater water heat interchanger shaping, in detail elaborated the shell type and the disc heat interchanger structure performance technology economy compares, provides the reference for the water and water heat interchanger shaping. Keyword: Heat interchanger performance comparison From the domestic power plants have been built, for closed-cycle cooling water system of water heat exchanger two categories. is a shell and tube type heat exchangers, and the other is the plate heat exchanger. Shell heat exchanger is used in the form of heat exchanger in the plant design has been widely used, In some domestic units of the plant imports, the gas-steam combined cycle power plants and nuclear power plants are more used plate heat exchanger. Plate heat exchanger as a compact, light weight, high heat transfer efficiency, and the people are interested in growing. This paper shell - and-tube heat exchanger plate and two kinds of styles, and make selection suggestions1. A plate and shell heat exchanger structure brief (1) Shell type heat interchangerShell-and-tube heat exchanger is the former Marine Room, probation, cylinder, the water room and so on. Control the use of pumped - Bundle, which consists of around tube sheet, Baffled, the stick, distance control, Tube components. Stick with the management board, demolition of the plates using screw connection tube and tube sheet adopted inflation accelerating sealed welding. In the shell side entrance to the control of water on board-equipped to prevent the cooling water washed Tube. In order to reduce the load or to take control of the cylinder friction, with the control on the slide. Room for cleaning up the rubbish, sediment and the blockage of the tubes in the water around the room on the Cover of an inspection hole. To monitor water heat exchanger performance, in the cooling water side (except salt water side) and the cooling water side (of seawater) for the import and export are equipped with a temperature and pressure measurement, There is also supposed to exhaust and interfaces. (2) Plate heat exchanger plate heat exchanger consists of a set of parallel corrugated sheet metal components, Plates in the four corner have access hole, Clamping plate was in connection with an aspect of the fixed plate compactor and activities in the framework of plate and clamping bolts used to be clamping. Connecting with the board of the channel pore right, and with two heat exchange liquid external piping connected Heat plate compactor and activities flag at the top plate bearing beams below it from the bottom of the beams at the position. Plate heat itself is a specific shape surrounded by solid-tight gasket seal to prevent external leakage. and the two heat exchange liquid form by alternating current to flow through another pair of plate heat transfer between the channel. Plates of corrugated not only improves the fluid turbulence, and creating many points of contact to withstand normal operating pressure. Fluid flow, physical properties, the pressur本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告設計（論文）題目36萬噸滑油系統(tǒng)浮頭式換熱器設計設計（論文）題目來源自選課題設計（論文）題目類型工程設計類起止時間2011/1/6-2011/5/31一、 設計（論文）依據(jù)及研究意義： 本設計為浮頭式換熱器設計；設計參考的前提是常減壓裝置中的工藝條件，根據(jù)裝置工藝條件選擇具體的流量、溫度、壓力等參數(shù)。對浮頭式換熱器的研究，將更多地激發(fā)人們對換熱器這方面問題的興趣與注意力，投資、研究和發(fā)展,其結果不僅帶來傳熱理論和裝備水平的提高,將更好地促進工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展,為節(jié)約能源和保護環(huán)境也會產(chǎn)生無法估量的推廣意義。二、 設計（論文）主要研究的內(nèi)容、預期目標：（技術方案、路線）主要研究的內(nèi)容：1、工藝計算 2、結構設計3、換熱器核算4、筒體和封頭計算5、換熱器零部件結構設計（包括分層隔板、折柳板、拉桿、定距桿、防沖板、接管等）6、換熱器機械機構設計（包括管板、管箱、法蘭、墊片、支座等）7、強度校核預期目標：（技術方案、路線）浮頭式換熱器是由管箱、筒體、管板、封頭、折流板、換熱管等零部件組成，根據(jù)換熱管材料、尺寸、管數(shù)、管程壓力、管壁溫度、管程數(shù)以及殼體材料、內(nèi)徑、厚度、殼程壓力、溫度等條件下確定管板的厚度、折流板的形狀、尺寸與數(shù)量、折流板的布置情況和確定換熱器的結構尺寸。 工藝設計蒸發(fā)、換熱器的結構和強度設計施工圖繪制使用說明書制訂三、設計（論文）的研究重點及難點：研究重點是結構設計以及筒體和封頭的計算，這不僅要求我們對換熱器有一定了解，而且要有嚴密的計算能力。研究的難點在于換熱器零部件結構設計，以及換熱器機械機構設計，這要求我們熟悉換熱器的設計制造要求，同時也是對整個專業(yè)只是的運用。四、 設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）：研究方法：首先閱讀大量相關文獻資料,教材及新聞背景資料,包括換熱器制造的原理及方法，質(zhì)量管理應用換熱器現(xiàn)有技術水準,國際水平探討方面的書籍,報刊.以了解可靠性的內(nèi)容,質(zhì)量管理的概況和換熱器領域的基本知識體系.然后通過調(diào)研,進一步了解企業(yè)現(xiàn)狀及需求.接下來進行分析與設計.確定數(shù)據(jù)來源的真實準確.再進行系統(tǒng)設計步驟：（進度安排）、準備階段（1月10號2月10號）搜集有關資料，準備參考資料2、完成開題報告及論文大綱交老師批閱（2月11日2月25日）3、按所給設計參數(shù)完成浮頭式換熱器的結構尺寸計算、強度計算校核（2月26號4月26號）；4、繪制設計圖紙總計3張零號以上，其中要求手工繪圖1張壹號以上（4月27號5月10號）；5、設計說明書字數(shù)不少于1.5萬字，并要求統(tǒng)一用A4紙打?。?月11號5月20號）；6、翻譯3千左右漢字量的與畢業(yè)設計有關的英文資料；（5月21號5月25號）7、撰寫相當于3百漢字的英文摘要（5月26號5月30號）。五、 進行設計（論文）所需條件：1、要有充分的資料（在圖書館查閱與浮頭式換熱器相關的書籍，進行篩選，選出有用的信息）。2、具備手工和電腦繪圖的能力以及相應的壓力容器理論知識，同時還要有老師的指導。六、 指導教師意見： 簽 名： 年 月 日 畢業(yè)設計任務書學 院： 機械工程學院 題 目： 36萬噸滑油系統(tǒng)浮頭式換熱器設計 設計（論文）內(nèi)容及要求：一、 已知設計參數(shù)；滑油流量50 /h，進口溫度45，出口溫度40，冷卻水流量54/h，進口溫度33，管程殼程操作壓力為0.435MPa。冷凝器類型 浮頭式二、設計內(nèi)容及設計工作量要求：（1）按所給設計參數(shù)完成的浮頭式冷凝器的施工圖設計；（2）繪制設計圖紙總計3張零號以上，其中要求手工繪圖1張壹號以上；（3）設計說明書字數(shù)不少于1.5萬字，并要求統(tǒng)一用A4紙打??；（4）翻譯3千左右漢字量的與畢業(yè)設計有關的英文資料；（5）撰寫相當于3百漢字的英文摘要。三、主要參考資料： 化工設備設計全書（換熱器）GB150-1998鋼制壓力容器 GB151-1999管殼式換熱器 指導教師： 年 月 日畢 業(yè) 設 計 (論 文)題 目： 36萬噸滑油系統(tǒng)浮頭式換熱器 學院名稱： 機械工程學院 浮頭式換熱器設計摘要： 換熱設備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到工藝過程規(guī)定的指標以滿足工藝過程上的需要。浮頭式換熱器是應用最廣泛的管殼式換熱器中的一種.浮頭式換熱器的兩管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對殼體自由移動，稱為浮頭。浮頭由浮動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，因而不會產(chǎn)生熱應力。該設計的浮頭式換熱器主要參照GB151在給定的設計條件下進行工藝設計然后對筒體、管束、浮頭端，進行詳細的機械結構設計、計算和校核對于換熱器的一些零部件則根據(jù)設計參數(shù)查找標準。各設計步驟以及設計準則在說明書中都將說明關鍵字 : 管板 浮頭 浮動管板 鉤圈 The design of Floating-head heat exchangerAbstract: The main function of heat exchanger is to heat the fluid by the high temperature transfer fluid to a lower temperature, so that the fluid temperature reaches the target set to meet the needs of the process. Floating head heat exchanger is one kind of the most widely used shell and tube heat exchanger floating head heat exchanger has two platets , only one plate fixed in the shell and the other plate can move freely comparate to shell, as the floating head. Floating head consist of floating tube sheet , hook ring and floating head cover, is removable connection, control can be extracted from the shell . Control of thermal deformation and the shell are not binding and therefore does not produce thermal stress. The design of the floating head heat exchanger major reference GB151, first make process design in a given design conditions and then on the cylinder, tube, floating head end, a detailed mechanical structural design, calculation and check .for heat exchanger parts find the standard accordance with design parameters. The design steps and design criteria in the brochure will explain.Key words : tube sheet floating head f loating tube sheet hook ring第iii頁