F150浮頭式換熱器的設(shè)計含10張CAD圖

F150浮頭式換熱器的設(shè)計含10張CAD圖,f150,頭式,換熱器,設(shè)計,10,cad 答辯及最終成績評定表 學(xué)院： 機械工程學(xué)院 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名學(xué)號班級答辯日期課題名稱F150浮頭式換熱器指導(dǎo)教師成 績 評 定分值評 定小計課題介紹思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學(xué)，分析歸納合理，結(jié)論嚴謹，設(shè)計（論文）有應(yīng)用價值。30212423252223答辯表現(xiàn)思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。必答題40302931283230自由提問30232122242022合 計100747476777475答 辯 評 分分值：答辯小組長（簽章）：答辯成績a： 30指導(dǎo)教師評分分值：指導(dǎo)教師評定成績b： 60評閱教師評分分值：評閱教師評定成績c： 10最終評定成績： 分數(shù)： 等級：答辯委員會主任（簽章）： 年 月 日說明：最終評定成績a+b+c，三個成績的百分比由各學(xué)院自己確定，但應(yīng)控制在給定標準的10左右。答辯記錄表題目F150浮頭式換熱器學(xué)生姓名學(xué) 院專 業(yè)鄒志剛答辯時間答辯地點指導(dǎo)教師答辯組成員答辯記錄：問題1. 簡述你所設(shè)計的浮頭式換熱器的工作原理？回答：浮頭式換熱器的主要作用是將能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流程規(guī)定的指標，以滿足工藝流程上的需要。浮頭式換熱器多用于溫度波動和溫差大的場合。問題2、煙道氣與水是否分開？回答：煙道氣與水是分開的。煙道氣走管程；水走殼程。問題3、本次設(shè)計的材料是怎么選的？回答：殼體材料選用16MnR號鋼；管板選用20號鋼；法蘭選用16MnR號鋼；外頭蓋、浮頭蓋選用OCr18Ni8。以上材料的選擇根據(jù)其重量、厚度、經(jīng)濟型來定。 答辯組秘書簽名：任務(wù)書學(xué)院： 機械工程學(xué)院 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師學(xué)生姓名課題名稱F150浮頭式換熱器設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)擬設(shè)計一單殼程雙管程浮頭式換熱器，用于熱量回收。給定設(shè)計參數(shù)如下：管程介質(zhì)：煙道氣 殼程介質(zhì)：水管程設(shè)計壓力：1.65MPa 殼程設(shè)計壓力：1.55MPa管程設(shè)計溫度：420 殼程設(shè)計溫度：90 腐蝕余量：自定 換熱面積：150m2 需完成的主要內(nèi)容如下：1、緒論2、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計3、材料選擇及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計4、強度計算與校核5、加工工藝、裝配程序、安全防腐等6、繪制裝配圖及零部件圖7、翻譯外文文獻擬達到的要求或技術(shù)指標1、首先需在互聯(lián)網(wǎng)、圖書館、工廠廣泛查閱相關(guān)科技資料2、進行結(jié)構(gòu)、材料及裝置選擇論證時，要求資料詳實，數(shù)據(jù)充分3、進行強度校核時，要求計算準確，分析詳細，公式的字母含義應(yīng)標明4、查閱15篇以上與題目相關(guān)的文獻，其中近三年的文獻不少于5篇，鼓勵引用一定的外文文獻；按要求格式獨立撰寫不少于12000字的設(shè)計說明書；寫出不少于400字的中文摘要，關(guān)鍵詞的個數(shù)一般取5個左右；鼓勵翻譯一篇本專業(yè)外文文獻5、完成不少于3張零號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含一張以上用計算機繪制的具有中等難度的1號圖紙，同時至少有折合4號圖幅以上的圖紙用手工繪制，并要求圖面整潔，視圖齊全，布局合理，線條、文字及尺寸標注等均應(yīng)符合有關(guān)標準規(guī)定進度安排起止日期工作內(nèi)容備注2月18日3月1日3月4日3月15日3月18日5月24日5月27日5月31日畢業(yè)設(shè)計調(diào)研集中實習畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)答辯主要參考資料1 秦叔經(jīng)，葉文邦.化工設(shè)備設(shè)計全書-換熱器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032 工程材料實用手冊編輯委員會.工程材料實用手冊.北京：中國標準出版社，20023 朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054 錢頌文.換熱器設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20025 朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20116 華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計.廣州：華南理工 大學(xué)出版社，19867 趙惠清，蔡紀寧.化工制圖 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20158 譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ).天津：天津大學(xué)出版社，2014教研室意見本課題符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求，設(shè)計任務(wù)飽滿，同意下達任務(wù)書 本課題不符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求，不同意下達任務(wù)書教研室主任（簽章）：年 月 日開題報告題目 F150浮頭式換熱器設(shè)計學(xué)生姓名班級學(xué)號專業(yè)1 選題的目的與意義換熱器是國民經(jīng)濟和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的熱量交換設(shè)備。隨著現(xiàn)代新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷開發(fā)和能源問題的日趨嚴重。世界各國已普遍把石油化工深度加工和能源綜合利用擺到十分重要的位置。換熱器因而面臨著新的挑戰(zhàn)。換熱器的性能對產(chǎn)品質(zhì)量、能量利用率以及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和可靠性起著重要的作用，有時甚至是決定性的作用。目前在發(fā)達的工業(yè)國家熱回收率已達 96%。換熱設(shè)備在現(xiàn)代裝置中約占設(shè)備總重的 30%左右，其中管殼式換熱器仍然占絕對的優(yōu)勢，約 70%。其余 30%為各類高效緊湊式換熱器、新型熱管熱泵和蓄熱器等設(shè)備。其中板式、螺旋板式、板翅式以及各類高效傳熱元件的發(fā)展十分迅速。在繼續(xù)提高設(shè)備熱效率的同時，促進換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊性、產(chǎn)品系列化、標準化和專業(yè)化、并朝大型化的方向發(fā)展。浮頭式換熱器屬于管殼式換熱器的范疇,管殼式換熱器仍然是當今應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備,其可靠性和可能性已被充分證明。特別是在較高的參數(shù)的工況條件下,管殼式更顯示其獨有的長處。浮頭式換熱器的優(yōu)點如下：（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)垢比較嚴重的場合；（5） 可用于管程易腐蝕場合。其缺點如下：（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)計參數(shù)如下：管程介質(zhì)：煙道氣 殼程介質(zhì)：水管程設(shè)計壓力：1.65MPa 殼程設(shè)計壓力：1.55MPa管程設(shè)計溫度：420C 殼程設(shè)計溫度：90C腐蝕余量：自定 換熱面積：150 m22 國內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前各國在提高管殼式換熱器性能所開展的研究主要是強化傳熱，適應(yīng)高參數(shù)和各類有腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕材料以及為大型化的發(fā)展所作的結(jié)構(gòu)改進。提高傳熱系數(shù)，擴大傳熱面積，增大傳熱溫差是強化傳熱的三種途徑。其中提高傳熱系數(shù)是當今強化傳熱的重點。它包括有源強化（即利用外部能量的機械和流體振動，電場、磁場沖擊的辦法，改善流動狀態(tài)而強化傳熱）和非源強化（即改變傳熱元件本身的表面形狀和便面處理方法，獲得粗糙表面和擴展表面：也有用內(nèi)插物增加流體本身的擾流來強化傳熱）兩種。目前用于管殼式換熱器的強化傳熱，多數(shù)采用非源強化的辦法。采用強化傳熱管提高傳熱強度，減少換熱面積，使換熱器提高緊湊程度，節(jié)省材料，減緩結(jié)垢速度。國內(nèi)外換熱器用強化傳熱管通常使用螺紋管和低翅管，我國螺紋管的翅化率一般 3，該類管子適用于管內(nèi)介質(zhì)給熱系數(shù)比管外介質(zhì)的給熱系數(shù)大于 2 倍以上的換熱器，試驗證明可以提高傳熱系數(shù) 30%左右。德國 Hde 公司的螺旋槽管，當2300R e 105 時，傳熱效率比光管提高 2.3 到 11.1 倍，當 300Re 1500 時，傳熱效率比光管提高 2.2 到 22 倍，充分證明對于粘性介質(zhì) R e 不太高的條件下，使用螺旋槽管有明顯的效果。瑞典 ALLARDS 公司生產(chǎn)的螺旋扁管換熱器，起換熱管經(jīng)壓扁再扭轉(zhuǎn)加工成型，管子的橫截面均為長圓形。改換熱器管束設(shè)計有兩種布置，一種為混合管束，一種為純螺旋扁管束。前者用 33%的螺旋扁管和 67%的光管混合排列組成。使用扁管的主要原因是可以用管子壓扁的程度來滿足管內(nèi)介質(zhì)鍋中流量下的適應(yīng)的流通面積，以保證一定的管內(nèi)流速，使換熱器兩側(cè)的流動達到較理想的狀態(tài)。這種管束不僅有利于提高傳熱率，同時混合管束的排列能使相鄰的管子接觸良好，互相支撐，從而提高了抗振能力。改善換熱器殼側(cè)的傳熱。傳統(tǒng)的管殼式換熱器，流體在殼側(cè)流動存在著轉(zhuǎn)折和進出口兩端渦流的滯留區(qū)，影響了殼側(cè)的給熱系數(shù)。為改善殼側(cè)的流動狀態(tài)，從以下兩方面開展研究，采用折流桿式換熱器。美國在 70 年代初為解決換熱器管束振動開發(fā)了這種結(jié)構(gòu)的換熱器。目前美國已直接應(yīng)用強化傳熱管設(shè)計制造折流桿式換熱器，如菲利普公司使用螺紋管作為換熱管，不僅解決了振動問題，而且由于殼側(cè)的流動的改善使折流桿換熱器比傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器傳熱系數(shù)提高了 30%左右。管束的壓降減少 50%。因而這種換熱器在各國的應(yīng)用日趨廣泛，且多數(shù)用于煉油廠，到 90年代初至少有 1000 余臺投入運行。采用縱流管束換熱器。德國 GRIMMA 公司制造了一種整圓形折流板換熱器，起結(jié)構(gòu)為折流板上橫排管孔，以四個孔為一組將管橋出銑通，殼側(cè)流體在管橋處沿著軸向流動，避免了流體因轉(zhuǎn)折引起的滯留區(qū)。該公司用不同粘度的甘油和水混合物進行實驗，結(jié)果表明在中、低粘度范圍內(nèi)縱流管束換熱器傳熱效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)圓缺形折流板換熱器。3 課題的主要工作3.1 準備相關(guān)工作 查閱相關(guān)文獻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、設(shè)計的理論基礎(chǔ)、技術(shù)路線及其意義。3.2 工藝計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計 浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型、操作條件的選擇和操作方式選擇。熱流量計算、傳熱系數(shù)計算、傳熱面積的確定、殼程阻力及壓力降計算。3.3 主要受壓元件強度計算 換熱器殼體、管箱短節(jié)、封頭厚度確定，容器法蘭、螺栓、墊片的校核計算，管板厚度的計算，開孔補強計算。 3.4 計算機繪圖及說明書的編寫 利用AutoCAD軟件繪制出固定管殼式換熱器的裝配圖及各個零件圖，并編寫說明書，并完成英文資料翻譯的編寫。4 課題的進度安排 第一階段 2018年11月28日至2018年12月15日，收集資料，閱讀文獻，完成開題報告。 第二階段 2019年2月18日至2019年3月1日，畢業(yè)設(shè)計調(diào)研。第三階段 2019年3月4日至2019年3月15日，集中實習。第四階段 2019年3月18日至2019年5月24日，畢業(yè)設(shè)計。第五階段 2019年5月27日至2018年5月31日，畢業(yè)設(shè)計答辯。 參考文獻1 秦叔經(jīng)，葉文邦.化工設(shè)備設(shè)計全書-換熱器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032 工程材料實用手冊編輯委員會.工程材料實用手冊.北京：中國標準出版社，20023 朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054 錢頌文.換熱器設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20025 朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20116 華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計.廣州：華南理工 大學(xué)出版社，19867 趙惠清，蔡紀寧.化工制圖 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20158 譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ).天津：天津大學(xué)出版社，2014指導(dǎo)教師批閱意見 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日F150浮頭式換熱器的設(shè)計摘 要換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備，對不同工作介質(zhì)中的換熱器性能有不同的要求，是可以在冷熱流體之間傳輸熱量的設(shè)備。此次設(shè)計了雙管程單殼程浮頭式換熱器。浮頭換熱器的一邊是固定格柵，另一邊是浮頭。因此，益處是熱應(yīng)力相對較小，易于查驗和清洗。缺點是結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。本次設(shè)計的主要設(shè)計參數(shù)為：管程設(shè)計壓力為1.65Map，殼程為1.55Mpa；管程設(shè)計溫度為420，殼程設(shè)計溫度為90；管程介質(zhì)是煙道氣，殼程介質(zhì)是水；管程腐蝕余量自定，殼程換熱面積為150。關(guān)于核實計算，采用了傳統(tǒng)的工藝計算和強度計算。傳統(tǒng)的換熱工藝計算主要包括傳熱面積、傳熱系數(shù)的確定、管程降壓、殼程壓降、流體性質(zhì)和壓強校核等問題。強度計算的重點是管體、管箱、管頭、驗收、支撐、隔板和板厚計算、其他部位的設(shè)計和管法蘭、墊片、安設(shè)、裝配，以及一定程度的強度檢查。本設(shè)計主要按GB 151管殼式換熱器和GB 150壓力容器設(shè)計。換熱器廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和其它領(lǐng)域，當然，在日常生活和現(xiàn)實中，熱交換設(shè)備是非常普遍的，是不能缺少的工業(yè)設(shè)備之一。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用也取得了顯著成果。關(guān)鍵詞: 換熱器；結(jié)構(gòu)設(shè)計；熱力計算；強度校核； 應(yīng)用范圍VABSTRACTHeat exchangers are commonly used equipment in industrial production. They have different requirements for the performance of heat exchangers in different working media. They are devices that can transfer heat between hot and cold fluids. This paper designs a floating head heat exchanger with double tube and single shell. The fixed grille is on one side of the floating head heat exchanger and the floating head is on the other side. Therefore, the thermal stress benefit is relatively small and easy to inspect and clean. The downside is that the structure is more complex.The main design parameters of this design are as follows: the design pressure of the tube is 1.65Map, and the shell is 1.55Mpa. The shell side of the tube side design temperature is 420 , design temperature is 90 ; Pipe medium is flue gas, shell medium is water; The shell side of the tube side corrosion allowance since, so the heat exchange area of 150 . For verification calculation, traditional process calculation and strength calculation are adopted. The traditional calculation of heat transfer process mainly includes heat transfer area, determination of heat transfer coefficient, pipe pressure reduction, shell pressure drop, fluid properties and pressure check and other issues. Strength calculation focuses on pipe body, pipe box, pipe head, acceptance, support, diaphragm and plate thickness calculation, other parts of the design and pipe flange, gasket, installation, assembly, and a certain degree of strength inspection. This design is mainly designed according to GB 151 shell and tube heat exchanger and GB 150 pressure vessel. Heat exchanger is widely used in industry, agriculture and other fields, of course, in daily life and reality, heat exchange equipment is very common, is one of the indispensable industrial equipment. With the continuous development of science industrial application has also achieved remarkable results.Key words: heat exchanger; Structure design; heat calculation； Strength check； Application range 目 錄1緒論11.1浮頭式換熱器簡介11.2 浮頭式換熱器原理11.3 浮頭式換熱器優(yōu)缺點11.4換熱器的應(yīng)用12結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1 換熱流程設(shè)計32.2 管子和傳熱面積32.3 管子排列方式32.4 殼體42.5 管箱42.6 固定管板52.7 分程隔板52.8 折流板62.9 拉桿72.10進出口管82.11浮頭箱92.12 浮頭92.13 補強圈102.14 法蘭102.15 支座123強度校核143.1管箱封頭的校核143.2管箱筒體的校核153.3殼程圓筒的校核163.4管箱法蘭的校核173.5筒體法蘭的校核183.6管箱螺栓間距的校核193.7筒體螺栓間距的校核203.8總體強度校核方法214加工工藝224.1簡體224.2封頭和管箱224.3管子234.4管板234.5折流板234.6膨脹節(jié)234.7管束的組裝244.8管子與管板的連接244.9焊后熱處理244.10設(shè)備組裝245換熱器的安全防腐255.1換熱器的腐蝕255.2換熱器的防腐255.3換熱器的清洗265.4換熱器的防垢處理27參考文獻29致謝301.緒論1.1浮頭式換熱器簡介浮頭式換熱器屬于管殼式換熱器中的一種。管殼式換熱器因為其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，技術(shù)性能好，應(yīng)用范圍廣，傳熱系數(shù)高等優(yōu)點，且管殼式換熱器還具有比較好的經(jīng)濟性，所以在許多領(lǐng)域中，應(yīng)用非常廣泛。而浮頭式換熱器正是其主要代表1。因此在許多國家中，浮頭式換熱器的研究被高度重視，浮頭式換熱器作為傳熱設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中深受人們喜愛。1.2 浮頭式換熱器原理浮頭式換熱器的兩端是管板，一端管板連接殼體被固定，而另一端不連接殼體，可以自由的在殼體內(nèi)浮動，稱之為浮頭。浮頭可以設(shè)計成可拆卸的，殼體和管程對熱膨脹是自由的，因此當兩個介質(zhì)的溫度相差較大時，管程和殼體之間可以消除溫差應(yīng)力。浮頭可以設(shè)計成可拆卸的，使他可以自由的插入或取出殼體，這樣可以使清潔和維修變得更加簡便2。1.3 浮頭式換熱器優(yōu)缺點1.3.1浮頭式換熱器優(yōu)點（1）管程和殼程的清潔方便；（2）兩個介質(zhì)的溫度相差不受影響；（3）在高溫和高壓的條件下也能正常工作；（4）在結(jié)垢比較嚴重的地方也能正常工作；（5）在管程容易腐蝕的地方也能正常工作；1.3.2 浮頭式換熱器缺點（1）浮頭端容易發(fā)生流漏（2）對于金屬材料的消耗比較大，成本高大約20%（3）結(jié)構(gòu)框架更加復(fù)雜1.4換熱器的應(yīng)用換熱器是一種工業(yè)設(shè)備，在工業(yè)熱交換過程中無法替代。它被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，如動力、化學(xué)、冶金、輕工業(yè)等。同時他也是空調(diào)和供熱中不可缺少的一部分。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及資源節(jié)約和新能源開發(fā)的緊迫性，在近幾年開發(fā)出了一系列新型的換熱器，如可拆卸式、全焊板式、淺密波紋型、非對稱型等。近幾年來換熱器使用增加，需求增加，生產(chǎn)增加。換熱器在許多方面都被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。例如，冷凍食品行業(yè)，蒸汽機里有蒸發(fā)器和電容器。例如糖和紙的生產(chǎn)。糖水蒸發(fā)器和紙板蒸發(fā)器都有變熱，在化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過程中，使用換熱器的應(yīng)用范圍更加廣泛。在航空航天工業(yè)中，換熱器也是發(fā)動機和輔助發(fā)動機及時放出熱量的一部分。使用變換器的其他領(lǐng)域也很多。為了在各個生產(chǎn)領(lǐng)域充分利用能源、節(jié)約能源、減少排放潛力，我們必須組織熱交換機過程，利用和加工熱量。世界上煤炭、石油和天然氣供應(yīng)有限，因此各國面臨著嚴重的能源短缺問題，并正在努力開發(fā)新的能源。因此，熱交換和能源發(fā)展(太陽能、地熱能、海洋能源)與經(jīng)濟密切相關(guān)。因此，換熱器被用于電力、煉金術(shù)、化學(xué)工程、力學(xué)、力學(xué)、食品工業(yè)等等。這樣，我們就能找到更多的方法來使用浮頭式換熱器，使浮頭式換熱器更有效的工作。22.結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 換熱流程設(shè)計采用1殼程2管程的1-2型換熱器。由于換熱器的尺寸較小，所以用一臺，不考慮多臺組合使用。管程分程采用橫向隔板結(jié)構(gòu)，主要優(yōu)點是布管密切。殼體分程采用縱向隔板結(jié)構(gòu)9，主要優(yōu)點是布管密切。2.2 管子和傳熱面積除了熱交換管需要足夠的強度外，用膨脹管固定時，為了避免膨脹引起的龜裂，管需要良好的塑性。焊接和固定時，管道要求良好的焊接性，為了保證管道的質(zhì)量，一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，一般對于不具有腐蝕性或腐蝕性不大的流體，可采用10號和20號鋼管。對于高腐蝕性流體，可采用不銹鋼（189）10、鋼、鋁等無縫管，在強腐蝕性流體的情況下，可采用石墨管、聚四氟乙烯管等。由于水、油的腐蝕性少，所以可以采用碳鋼，現(xiàn)在選定了20號鋼的無縫鋼管。根據(jù)設(shè)計要求采用的無縫鋼管管子總數(shù)為330根。其傳熱面積為： 2.3 管子排列方式管子在管板上的排列方式，必須考慮均勻、緊湊、清潔和整體結(jié)構(gòu)的要求?；镜呐帕蟹绞接腥N11：（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）正方形錯列：可以一定量的提高給熱系數(shù)。 圖1 各種排列方式多管路換熱器常采用組合排列法 11 ，各行程為正三角形排列，各等級間為正方形排列，隔板配置容易。綜合比較以上幾種布管方式，可采用組合排列形式，中間正方形，其余三角形。布管位置如圖1示。在十字型的走廊設(shè)置隔板，有殼流體的泄漏和旁路的問題，共計有330個管孔，其中6個是為了安裝拉桿。2.4 殼體殼體材料除了必須滿足一定的強度外，由于在制造過程中經(jīng)過搭接、沖壓和焊接，材料還需要一定的可塑性和焊接性，一般采用含碳量較低的、等，現(xiàn)選用鋼12。殼體內(nèi)徑Ds=700mm 殼體壁厚： （1） 為殼體工作溫度下的許用應(yīng)力，已知殼程設(shè)計溫度為90，則tw220。根據(jù)碳鋼板許用應(yīng)力，表查得=167為焊縫系數(shù)13，取=0.85，p1為工作壓力，等于1.6MPac=2mm則 實取，之后要用有限元分析軟件solidworks進行強度校核。2.5 管箱2.5.1 封頭根據(jù)壓力容器設(shè)計規(guī)范采用材質(zhì)為16MnR的標準橢圓封頭，在滿足強度要求的情況下，其壁厚可用以下公式計算： （2） 已知管程設(shè)計溫度為200，則tw80mm接管就必須加開孔補強， 當殼體名義厚度小于或等于12mm時，Dg50mm接管就必須加開孔補強。因此，必須在DG 100的管箱管和DG 150的管箱管上開孔進行加強。在補強圈標準中規(guī)定了補強圈的尺寸，按標準尺寸Dg100的接管補強圈外直徑D0=210mm，Dg150的接管補強圈外直徑D0=300mm。補強圈的厚度可通過等面積補強法進行計算。此處不作具體計算，設(shè)定補強圈的厚度均為15mm。 2.14 法蘭2.14.1 法蘭密封面的型式管道法蘭和壓力容器連接中通常使用下面三種密封面型式。a.平面型密封面密封面是突出的光滑平面。 這個密封面構(gòu)造簡單，加工容易，防腐蝕襯里容易完成。 但是，系緊螺栓后，墊圈的材料容易向兩側(cè)延伸，難以壓迫，因此，適用于必要的壓縮力不高，介質(zhì)沒有毒性的情況。b.凹凸型密封面它由凸面和凹面構(gòu)成，將墊圈放置在凹面上，按壓墊圈時，凹面的外側(cè)有支撐，因此墊圈不會被推出。c.榫槽型密封面密封面由榫和溝構(gòu)成，墊圈進入溝內(nèi)。 密封面上的這些規(guī)定不是非金屬軟墊圈，而是采用螺旋式金屬墊圈，容易得到良好的密封效果。 用于密封易燃易爆、易爆炸、有毒介質(zhì)的密封裝置。密封面凸出部分易損壞，搬運和拆卸時應(yīng)注意。選擇密封面時，綜合考慮介質(zhì)因素和拆卸因素，殼體法蘭采用凹凸型密封面，管箱接管法蘭采用平面型密封面，殼體接管法蘭采用凹凸型密封面。2.14.2 殼體法蘭殼體接管采用平頸對焊法蘭，由于管箱、殼體、浮頭箱直徑都不一樣，因此在選用法蘭時，不能只按標準選取。如圖6為殼體與浮頭箱的對接法蘭，DN=800mm的是按標準選取的，而DN=700的法蘭是按DN800法蘭螺栓孔的位來設(shè)計其尺寸的，圖6 凹凸面密封法蘭大致尺寸如下:DN=800mm的法蘭，D=960mm， D1=915mm，D2=876mm，D3=866mm，H=115mm， h=35mm，=48mm，1=16倒圓角R=12mm，螺柱孔徑r=26，配M24的雙頭螺柱。DN=700mm的法蘭，D=960mm，D1=915mm，D4=863mm， H=115mm， h=35mm， =46mm，1=16，倒圓角R=12mm，螺柱孔徑r=26，配M24的雙頭螺柱。其它的法蘭裝配尺寸見三維實體圖。2.14.3 接管法蘭管箱接管采用平頸對焊法蘭，如圖7示： 圖7 接管法蘭設(shè)計尺寸按化工機械標準設(shè)計，其尺寸大致如下：管箱接管：DN=100 PN=2.5MPa時：N=132mm，K=190mm，D=235mm，H=66mm，H1=12mm，S=6mm，法蘭厚度C=24mm螺栓孔直徑L=22mm，配M20的螺栓8個殼體接管：DN=150 PN=1.6MPa時：N=132mm，K=190mm，D=285mm，H=61mm，H1=12mm，S=6.5mm，法蘭厚度C=22mm，螺栓孔直徑L=22mm，配M20的螺栓8個另外，對焊時法蘭要在頸部開坡口。2.15 支座臥式設(shè)備通常采用兩個鞍座。這是因為，如果使用多個支柱，基礎(chǔ)的水平高度可能不一致，這會導(dǎo)致支柱反應(yīng)分布不均，從而增加設(shè)備的局部應(yīng)力，因此采用兩個支柱。采用雙支架時，一個鞍座為固定支架，地腳螺栓為圓孔；另一個是活動支座，地腳螺栓為長圓孔，帶兩個螺母，將第一個螺母向后擰一圈，然后用第二個螺母鎖緊。這樣，隨著溫度的變化，設(shè)備可以自由擴展。如圖8示：圖8 鞍式支座243強度校核3.1管箱封頭的校核管箱封頭的校核如表2所示：表2 管箱封頭校核前端管箱封頭計算計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc 1.35MPa設(shè)計溫度 t 480.0 C內(nèi)徑 Di 600.00mm曲面高度 hi 100.00mm材料 16MnR(正火) (板材)試驗溫度許用應(yīng)力 s 43.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 40.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 1.0000計算厚度 d = = 6.77mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.00mm最小厚度 dmin = 0.50mm名義厚度 dn = 8.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 14.44 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力 Pw= = 4.16426MPa結(jié)論 合格3.2管箱筒體的校核管箱筒體的校核如表3所示：表3 管箱筒體校核管箱筒體計算計算條件筒體簡圖計算壓力 Pc 1.35MPa設(shè)計溫度 t 480.00 C內(nèi)徑 Di 600.00mm材料 16MnR(正火) ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s 43.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 40.00MPa試驗溫度下屈服點 ss 95.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計算有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.00mm名義厚度 dn = 9.00mm壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型 液壓試驗試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 205.89 MPa校核條件 sT sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力 Pw= = 4.12845MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 st = = 116.29MPastf 120.02MPa校核條件stf st結(jié)論 合格3.3殼程圓筒的校核殼體圓筒的校核如表4所示：表4 殼程圓筒校核殼程圓筒計算計算條件筒體簡圖計算壓力 Pc 1.25MPa設(shè)計溫度 t 95.00 C內(nèi)徑 Di 600.00mm材料 16MnR(正火) ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s 170.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 162.30MPa試驗溫度下屈服點 ss 345.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計算有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.00mm名義厚度 dn = 8.00mm重量 153.26Kg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PT = 1.25P = 1.9640 MPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 67.17 MPa校核條件 sT sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力 Pw= = 4.74538MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 st = = 44.48MPastf 137.96MPa校核條件stf st結(jié)論 合格表5 管箱法蘭校核管箱法蘭計算設(shè) 計 條 件簡 圖設(shè)計壓力 p4.000MPa計算壓力 pc4.753MPa設(shè)計溫度 t480.0 C軸向外載荷 F80000.0N外力矩 M1430000.0N.mm殼材料名稱16MnR(正火)體許用應(yīng)力 143.0MPa法材料名稱0Cr18Ni9許用sf130.0MPa蘭應(yīng)力stf86.5MPa材料名稱40MnVB螺許用sb230.0MPa應(yīng)力stb155.5MPa栓公稱直徑 d B24.0mm螺栓根徑 d 116.0mm數(shù)量 n20個Di600.0Do680.0墊結(jié)構(gòu)尺寸Db625.0D外654.0D內(nèi)598.008.0片 mmLe17.5LA-3.5h50.0125.0材料類型軟墊片N5.0m2.00y11.0螺 栓 受 力 計 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 38099.6N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 772798.5 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 4685.9mm2實際使用螺栓總截面積 AbAb = = 4698.0mm23.4管箱法蘭的校核管箱法蘭的校核如表5所示：3.5筒體法蘭的校核筒體法蘭的校核如表6所示：表6 筒體法蘭校核筒體法蘭計算設(shè) 計 條 件簡 圖設(shè)計壓力 p4.000MPa計算壓力 pc4.753MPa設(shè)計溫度 t480.0 C軸向外載荷 F14211.0N外力矩 M15400.0N.mm殼材料名稱16MnR(正火)體許用應(yīng)力 140.0MPa法材料名稱16MnR(正火)許用sf140.0MPa蘭應(yīng)力stf86.5MPa材料名稱40MnVB螺許用sb230.0MPa應(yīng)力stb155.5MPa栓公稱直徑 d B24.0mm螺栓根徑 d 116.0mm數(shù)量 n24個Di437.0Do515.0墊 結(jié)構(gòu)尺寸Db480.0D外446.0D內(nèi)436.008.0 mmLe17.5LA-3.5h40.0125.0片材料類型軟墊片N5.0m2.00y11.0螺 栓 受 力 計 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 38099.6N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 682716.0 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 3849.5mm2實際使用螺栓總截面積 AbAb = = 4698.0mm2筒體法蘭的校核校核合格3.6管箱螺栓間距的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際間距 = 73.2mm最小間距 46.0 (查GB150-98表9-3)mm最大間距 150.0mm 形 狀 常 數(shù) 確 定59.13h/ho = 0.6K = Do/DI = 1.124 3.2由K查表9-5得T=1.848Z =6.144Y =11.905U=13.082應(yīng)力性質(zhì)計 算 值許 用 值結(jié) 論軸向應(yīng)力 82.00MPa =126.2 或 =353.0( 按整體法蘭設(shè)計的任意式法蘭, 取 ) 校核合格徑向應(yīng)力 22.27MPa = 84.2校核合格切向應(yīng)力21.98MPa = 84.2校核合格綜合應(yīng)力 = 52.13MPa = 84.2校核合格法蘭校核結(jié)果校核合格3.7筒體螺栓間距的校核筒體螺栓的間距校核如表8所示：表8 筒體螺栓間距校核筒體螺栓間距校核實際間距 = 73.2mm最小間距 44.0 (查GB150-98表9-3)mm最大間距 150.0mm 形 狀 常 數(shù) 確 定59.13h/ho = 0.6 K = Do/DI = 1.124 3.2由K查表9-5得T=1.854Z =6.324Y =11.930U=13.21剪應(yīng)力校核計 算 值許 用 值結(jié) 論輸入法蘭厚度f = 45.0 mm時, 法蘭應(yīng)力校核應(yīng)力性質(zhì)計 算 值許 用 值結(jié) 論軸向應(yīng)力 109.76MPa =215.1 或 =405.8( 按整體法蘭設(shè)計的任意式法蘭, 取 ) 校核合格切向應(yīng)力28.99MPa = 142.5校核合格綜合應(yīng)力 = 70.05MPa = 142.5校核合格法蘭校核結(jié)果校核合格3.8總體強度校核方法將換熱器主要通過不同厚度和重量有多重目的,實驗壓力不同,換熱器組件分別計算,以便準確排除,通過計算結(jié)構(gòu)尺寸、工藝計算、壁溫計算熱流,換熱器流體流動阻力計算、零件和內(nèi)部結(jié)算單位,完成換熱器的設(shè)計。熱交換器的安裝和接收。當U型管的兩邊固定在同一塊管板上時，熱交換器具有共同的熱交換加熱器效率，一根管子可以膨脹。如果溫度不同，船體和U型熱交換器的溫度不可能產(chǎn)生。使用計算機程序優(yōu)化熱交換器的結(jié)構(gòu)尺寸。在這里使用電子表格來計算數(shù)據(jù)的不同部分，以便更直觀地了解項目的每個部分是否符合要求，并根據(jù)熱交換器的單獨部分計算。這樣就不會有混亂，條理更加清晰。4.加工工藝4.1簡體換熱器筒體的橢圓度要求更高，因為需要在筒體和折疊板之間有適當?shù)拈g隙。如果它太大就不能影響熱效應(yīng)，如果它太小了，不可能安裝起來。因此，在下料和輾壓過程中，殼體必須小心安裝，下料須正確的。切割方法有機械切割方法，氧和等離子體等。機械切割由斜切割器、低效和非硬性材料組成:氧氣切割器可以切割更厚的碳鋼板，但不能切割不銹鋼和其他高熔化金屬;等離子體制動不僅能切割高血漿溫度的金屬或非金屬，而且還能有效地切割光滑光滑的切口，而且還能產(chǎn)生少量的熱活動;材料生產(chǎn)率沒有重大變化;人工制品的變形成本較低。切割的鋼板必須在邊緣進行加工，這取決于鋼板的厚度和用于高壓和低壓工作的形狀。需要注意的是，在簡形成一個圓后，圓簡立即被釋放，在縱向縫合線之后，羅爾的扳機被釋放。電焊接使用手動電弧焊接或掩埋電極，這需要在焊接過程中得到注意。電極應(yīng)保持干燥，如發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，應(yīng)完全鑿去，再進行下一層的焊接，盡可能地使用平焊，減少應(yīng)力和應(yīng)變。所有縱向、環(huán)形縫合線(除汽化器外)都必須重新加工成水平平面，以使管束更容易組裝。接管不應(yīng)該開在焊痕上,而應(yīng)該與相連接的內(nèi)表面齊平。4.2封頭和管箱封頭和管狀盒子的厚度一般不小于殼體的最小厚度，而開口的吸收通常發(fā)生在整體上，而不是加強板塊。對角線橫膈膜必須兩邊都有長度，并且必須有相應(yīng)的縫合線。由于焊接應(yīng)力大，故管箱和封頭法蘭等焊接后，需進行消除應(yīng)力的熱處理，最后進行機械加工。在腐蝕性環(huán)境中，管狀盒子和墊圈可以用作合金的組合或腐蝕襯里，也可以作為焊接在法蘭內(nèi)和兩端。在熱交換過程中，管道加工、管板加工、管道與管板連接是熱交換板的一個特征，特別是在管道與管連接過程中是熱交換過程中最重要的部分，這在全世界都很重要，并且進行了廣泛的研究。目前，隨著我國石油加工、化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，熱交換條件變得越來越嚴格。為了適應(yīng)國內(nèi)外的熱浪和鞏固需要，已經(jīng)成功地研究了許多新技術(shù)，這些技術(shù)將在未來逐步用于生產(chǎn)。4.3 管子直管采用整根管子，不可以讓中間存在縫隙，U型管可以拼接，對接焊接必須經(jīng)過JB1147-80的檢查。連接的位置必須正確地選擇，以便盡可能接近彎曲，以避免滾動問題，因為連接是通過支架通過的。U型管的最小彎曲半徑，現(xiàn)在可能是國內(nèi)外側(cè)管道大小的兩倍。彎曲必須通過管子直徑0.85倍的球的強度測試來測試它的周長。4.4管板管校毛坯可以是合金制的，焊制的和復(fù)合的。假設(shè)是鋼板材料，在加工前表面不平度時，但直經(jīng)小于1000毫米時小于2毫米;在相等或超過1000毫米的情況下，不應(yīng)該超過3毫米，如果超過以上規(guī)定，應(yīng)該先進行校平，然后進行精加工。鍛造時的碳鋼材料,由于位移導(dǎo)致空穴形成裂縫和管焊后應(yīng)檢查管子管板表面含碳量,以便含碳量達到0.19%。從任何點,或添加兩層狀板焊接在堆肥低,避免影響極化。大型熱交換管管板可以由數(shù)塊組成，但連接接縫必須經(jīng)100%輻射或超聲波探傷，符合JB1147-80的要求。允許在縫合線上開洞。4.5折流板由于折流板一般很薄，鉆頭在鉆洞時的力會使管狀板的中心變形，這樣在鉆洞完全圓后，鉆頭就可以對齊、重疊、擠壓，然后一起鉆洞。請注意，一旦這些板塊被折疊起來，它們就不可能超過鉆井平臺的四分之五厚。為了防止鉆洞時產(chǎn)生彎曲，需要在鉆洞時在底部的墊子上放一塊木板來支撐鉆頭的推力。為了確保順利通過管道，折流板上的管孔必須與管板中心在同一直線上。管板可以作為鉆模在折流板上進行鉆孔,即基于鉆孔布置管板,應(yīng)該鉆出和管板孔距一致的定位孔,然后取下管板,換上適合折流板的鉆頭,通過引出的定位孔為基準進行加工。但請注意，用于防止誤差積累，故當做鉆模的管板必須是第一塊管板。這種加工方法的優(yōu)點是:可以節(jié)省劃線所需要的工序。每塊板之間的距離都是一樣的，以避免制造困難。節(jié)省加工時間，提高生產(chǎn)率。在鉆洞的基礎(chǔ)上，橫切桿使用外圓的孔和加工，然后根據(jù)需要的靈活折疊板的形式處理并標記為對稱方向，以確保未來的平滑裝配。4.6膨脹節(jié)膨脹區(qū)域補償了波形的可伸縮變形。波形橫斷面的形狀多種多樣，而它們使用的大多數(shù)形式都是U型，其次是Q型。4.7管束的組裝裝管是一項艱苦的體力勞動，許多工廠或人造管在不利的工作條件下效率低下。蘭州煉油廠有一個完整的管道、風車、管道、排水管、排水管和管道，以及一個機械化管道，用于機械化和機械化處理這一問題。熱交換板的組裝要求兩個管道并行，允許誤差不超過1毫米;兩個管之間長度的誤差為2mm土;管子應(yīng)該是垂直的，管子拉桿應(yīng)牢固固定;小心放置遙測管的兩端;當管子穿過管子時，管子的頭不能用鐵棒直接擊打。4.8管子與管板的連接管子與管板之間的連接是管式熱交換的主要問題，這已經(jīng)成為所有國家普遍存在的問題。這不僅需要大量的工作時間，而且更重要的是，連接的地方經(jīng)常在工作中崩潰。因此，開發(fā)高效、高質(zhì)量的通信技術(shù)已成為熱交換生產(chǎn)的主要研究主題。連接方法根據(jù)不同的換熱器，不同的處理條件，可分為膨脹、焊接和焊接。所有的熱交換企業(yè)都有足夠的經(jīng)驗來承受更高的壓力，特別適用于材料可焊性差及制造廠的焊接工作量過大的情況。但脹接存在應(yīng)力腐蝕和疲勞問題，并在使用溫度較高時，由于材料的蠕變使脹接殘余應(yīng)力松地會引起接頭脫落或松動而造成泄調(diào)。所以膨脹通常局限于溫度，一般適用于溫度不超過300 350C。4.9焊后熱處理根據(jù)不同材料、厚度、焊接方法和使用條件等標準，熱處理通常應(yīng)在下列情況下進行:(1)管箱必須有熱處理，在精加工之前中和電壓，否則，在加工過程中，管道中的電壓會以影響處理精度的方式重新分配。(2)產(chǎn)生破壞概率腐蝕的結(jié)構(gòu)。(3)鋼、鍍鉻鋼的屈服強度500MPa以上，需要立即處理退火，以消除焊接電壓、避免裂紋和改進化合物的機械性能。4.10設(shè)備組裝重要的是，在組裝封頭管箱和簡體時，必須注意法蘭的螺栓的緊固程序，特別是在高壓力的大直徑熱交換器上，應(yīng)均勻地沿直徑方向相對錯開上緊。否則，很難保證在水壓試驗時達到嚴密不漏。5.換熱器的安全防腐5.1 換熱器的腐蝕換熱器的腐蝕主要是換熱器中的金屬被腐蝕。金屬腐蝕是指金屬受到環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的影響。金屬腐蝕造成的危險是驚人的。根據(jù)相關(guān)資料，每年有三分之一的金屬因氧氣而腐爛，即使經(jīng)過防腐處理，其中十分之一的金屬也會被腐蝕。美國標準局進行了一項研究，每年損失70億美元相當于560億人民幣。在我們國家沒有做過這方面的統(tǒng)計，但從每年的鍋爐腐蝕報廢情況來看是相當驚人的。5.2換熱器的防腐5.2.1 BF 30a防腐阻垢劑BF 30a防腐阻垢劑:該藥由北京化工學(xué)院研制，它是根據(jù)緩蝕作用原理，利用閾值效應(yīng)規(guī)律，把具有多種功能的防腐阻垢劑配制成為BF 30a藥劑，投放到水系統(tǒng)中，擴散到達并吸附于金屬表面，從而連續(xù)地起到防止鍋爐及換熱器在運行時腐蝕結(jié)垢和停用時腐蝕的作用。1.藥劑的使用方法(1)對于用原水的蒸汽鍋爐和熱水鍋爐系統(tǒng)a. 隨鍋爐上水按2kg/m3量基礎(chǔ)投藥;b.運行期間隨補水按1kg/ m3量補充投藥;c.停用時按Ikg/ m3 量投藥、封閉鍋爐。(2)對于用軟化水的蒸汽鍋爐和熱水鍋爐系統(tǒng)a.隨鍋爐上水按1.5kg/ m3量基礎(chǔ)投藥;b. 運行期間隨補水按0.8kg/m3量補充投藥:c.停用時按1kg/ m3量投藥、封閉鍋爐。2.藥劑的優(yōu)點(1)高效:對運行鍋爐系統(tǒng)的緩蝕率、阻垢率達99%。(2)方便:只是按工藝要求投藥。(3)連續(xù):不管運行或停用都能長期做到防腐阻垢。(4)全面:不僅對鍋爐的運行和停用起到防腐，而且對整個熱網(wǎng)系統(tǒng)提供全面的防腐阻垢。(5)廉價:不需要昂貴的除氧器及軟化水器的投資費用，在停用或運行時均不需要更換藥品從而可節(jié)約運行費用。5.2.2海綿鐵除氧防腐從給水中除去溶解氧，以往常用的方法有熱力除氧法、真空除氧法、解吸除氧法、氧化還原型樹脂法等。海綿鐵除氧法于1994年由武漢水利電力大學(xué)王蒙聚教授研究，航空設(shè)計院姚榮佑高工設(shè)計及試驗。該產(chǎn)品具有低投入、易控制、易維修、除氧效果好、運行成本低等優(yōu)點，是很有發(fā)展前途的新型除氧設(shè)備。5.3換熱器的清洗5.3.1機械清洗法機械凈化方法通常采用噴水清洗。這項方法適用于碳化物污垢層，化學(xué)凈化無法去除，其好處是設(shè)備磨損程度較低。缺點是需要拆除設(shè)備。噴水清洗，水壓力的選擇是重要的，通常用于50到70 mpa的壓力。壓力太低，凈化效率太低，壓力過大可能會損壞設(shè)備。因此，初步壓力試驗必須在噴水清洗前進行。噴管的清潔不僅可以從內(nèi)部，而且可以從管道的外部和簡體內(nèi)部進行。更令人滿意的結(jié)果可以用來清潔塑料鰭、熱交換器或爐子。水中氯氣的含量必須由不銹鋼熱交換加熱器的凈化控制。5.3.2栲膠與堿劑清洗1.凈化原理栲膠與堿劑清洗是用橡膠強力提取物和堿性清潔劑一起進行作用。它的機制有三個功能:(1)疏松:由于乙烯的主要成分是堿性介質(zhì)中的單寧，很容易溶解在無營養(yǎng)酸中，它對泥漿中的金屬離子產(chǎn)生復(fù)雜影響，溶解二氧化碳，使它們更容易發(fā)酵。(2)滲透: 橡膠中單寧甚至可以穿透粘土層和設(shè)備基質(zhì)中的金屬之間，在金屬表面形成單寧被鐵保護膜，破壞粘土和金屬之間的結(jié)合強度，使其更容易剝離。(3)改變晶型結(jié)構(gòu):橡膠提取物和硫酸鹽納基發(fā)生作用，硫酸鹽用硬殼制成晶體，棒狀結(jié)構(gòu)變成更松軟的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。2.除垢方法(1)栲膠用量:根據(jù)結(jié)垢厚度計算栲膠用量，一般每噸水加栲膠5 10kg。(2)調(diào)整pH值: pH用氫氧化鈉或磷酸三鈉校正pH，除垢劑的 pH 7，其劑量根據(jù)垢厚來確定。在垢厚2至5毫米之間，磷酸三鈉為每噸水3至5kg，或者每噸水2至4kg氫氧化鈉。堿劑的加入不僅有利于栲膠的除垢效果，而且有利于硫酸鹽水垢的去除。5.3.3鹽酸清洗鹽酸是一種廉價易得的商品，所以都用鹽酸來去除污垢，它的除垢機理有以下四種作用:1.溶解作用鹽酸在碳酸鹽土壤中很容易反應(yīng)，產(chǎn)生一種容易溶解的氯化物，溶解了這種污垢。2.剝離作用鹽酸可以溶解金屬表面的氧化物，從而破壞金屬與粘土的結(jié)合，使其很容易從附在金屬氧化劑上的鹽酸中分離出來。3.氣掀作用鹽酸與碳酸鹽水垢作用所產(chǎn)生的大量二氧化碳，在逸出過程中，對于難溶解或溶解速度較慢的垢層，具有一定的氣掀動力，使之從管壁上脫落下來，水垢中碳酸鹽成分愈多，在酸洗時這種氣掀作用就愈強烈。4.疏松作用對于含有硅酸鹽和硫酸鹽的混合水垢，雖然鹽酸反應(yīng)無法溶解，但與鹽酸混合的氧化碳酸鹽和鐵在鹽酸溶液后溶解，殘留的水垢就會變得疏松，在流動酸洗情況下，它們很容易被沖刷下來。5.4換熱器的防垢處理換熱器運行一定時間以后，熱交換器就會將一層白水粘附在熱交換墻的內(nèi)部和外部。水垢形成的主要原因是水中含有鈣和鹽，具有共同的特性，其溶解度隨著水溫的升高而下降，變成了難以溶解的鹽。這種鹽的存在對熱交換產(chǎn)生了以下影響:1. 水垢的熱傳導(dǎo)率很差，比鋼低30- 50倍，泥漿的存在會在加熱表面產(chǎn)生熱傳導(dǎo)環(huán)，導(dǎo)致加熱表面無法達到預(yù)期的溫度下降。根據(jù)相關(guān)信息，試驗產(chǎn)生Imm厚度的水垢，換熱器會降低10%的效率。2. 附著在熱線表面的水垢使得清理變得困難，增加了維修成本，不僅是勞動力，還有預(yù)防性加熱損傷，降低了熱交換壽命。3. 水垢產(chǎn)生后，減少了外層和內(nèi)層熱傳熱，增加了熱表面內(nèi)外循環(huán)阻力，而強的循環(huán)截面非常小，甚至完全堵塞，導(dǎo)致熱交換器無法正常工作。加藥軟化處理對于處理水垢具有簡單、高效、節(jié)約和缺乏專門生產(chǎn)水的設(shè)備等特點，且更溫和。加藥軟化處理是一種非常實用的方法。根據(jù)添加藥物的方法，目前有兩種方法。根據(jù)加藥的方法不同，分校正制處理和防垢劑處理兩種方法。1.常用的校正劑常用的校正劑有NaoH 、NaHCO3,等。水中的穩(wěn)定和修正劑對水垢的形成做出反應(yīng)，而不會產(chǎn)生永久的固體。海水中的校正器可以作為水中恒定強度的校正功能。2.常用的防垢劑廣泛的防垢劑包括藥物修正劑和三氯丙磷酸鈉，一種由藥物混合物等物質(zhì)組成的強力提取物。在與水分離后，它們與離子源和鹽鹽分離，產(chǎn)生離子能量和水中的固體，形成光滑的表面，不含污垢。在循環(huán)系統(tǒng)中通常保持適度的數(shù)量，如水泥等防腐劑可以作為防止水垢產(chǎn)生的工具，即使水質(zhì)發(fā)生變化(水硬度上升)，拷膠等防垢劑仍可起到防止生成水垢的作用。當給水的永硬較大，暫硬較小，且其計算硬度不超過3- 4mol/L一般采用校正劑進行循環(huán)水系統(tǒng)處理。30參考文獻1 秦叔經(jīng)，葉文邦.化工設(shè)備設(shè)計全書-換熱器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.15162 工程材料實用手冊編輯委員會.工程材料實用手冊.北京：中國標準出版社，2002.13143 朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.28304 錢頌文.換熱器設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.24265 朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.33356 華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計.廣州：華南理工 大學(xué)出版社，1986.72757 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