U形管換熱器設(shè)計說明書畢業(yè)論文.doc

U形管換熱器設(shè)計摘 要本次畢業(yè)設(shè)計的題目是U形管換熱器設(shè)計，它的實用意義很大，因為U形管換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很多。它屬于管殼式換熱器，它的優(yōu)點不少，其他換熱器不能替代。隨著我國工業(yè)快速的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，總結(jié)出了很多設(shè)計經(jīng)驗，它涵蓋了與之有關(guān)的所有標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定。所以說對于U形管換熱器的設(shè)計，并不是那么復(fù)雜，當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和部件選型的時候可以查相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)來選定，若標(biāo)準(zhǔn)未能達(dá)到設(shè)計的要求，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選定，但要注意進(jìn)行精確的計算與準(zhǔn)確的試驗。有關(guān)的它的強(qiáng)度的計算，液壓試驗也有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，其試驗結(jié)果不能超過規(guī)定值。有關(guān)它的制造與安裝工藝也比較成熟，這些都有利于它的設(shè)計。關(guān)鍵詞：U-Tube Heat Exchanger Design Author : Wu Lei Tutor : Li Hui AbstractThe topic of this graduation design is u-tube heat exchanger design, its practical significance is very big, because the u-tube exchanger used in industrial production. It belongs to the tube and shell heat exchanger, and its advantages, cannot replace other heat exchanger. The u-tube heat exchanger structure is relatively not so complicated, design is relatively easy. In addition, with Chinas rapid industrial development, related technologies also have the development by leaps and bounds, summarizes a lot of design experience it covers all the relevant standards and regulations. So for the design of u-tube heat exchanger, is not so complicated, when for structural design and selection of parts can be selected to check the relevant national standards, if standard failed to meet the design requirements, can be selected according to the specific situation, but must pay attention to the precise calculation and accurate test. About the calculation of its strength, hydraulic test also has a system of standards and regulations and the rest result cannot exceed the specified value. About its manufacturing and installation technology is more mature, these are conducive to its design.Key words: U-tube heat exchanger, The structure design, Strength calculation, The hydraulic pressure test 目 錄1 緒論11.1 管殼式換熱器的概述11.2 本次畢業(yè)設(shè)計的目的21.3 設(shè)計要求21.4 設(shè)計步驟2 1.4.1 準(zhǔn)備階段2 1.4.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計32 工藝計算42.1 傳熱工藝計算4 2.1.1 換熱器設(shè)計的原始數(shù)據(jù)4 2.1.2 確定設(shè)計方案4 2.1.3 確定物性數(shù)據(jù)5 2.1.4 有效平均傳熱溫差5 2.1.5 由換熱面積估算熱流量6 2.1.6 冷卻水用量6 2.1.7 被冷卻熱空氣用量6 2.1.8 結(jié)構(gòu)工藝初設(shè)計6 2.1.9 傳熱系數(shù)核算7 2.1.10 壓降校核112.2 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計14 2.2.1 換熱管的設(shè)計14 2.2.2 殼體的設(shè)計15 2.2.3 管箱和封頭15 2.2.4 接管和接管法蘭17 2.2.5 管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計19 2.2.6 分程隔板20 2.2.7 布管定圓21 2.2.8 管孔21 2.2.9 換熱管與管板的連接21 2.2.10 設(shè)備法蘭22 2.2.11 拉桿23 2.2.12 折流板23 2.2.13 滑道24 2.2.14 防短路結(jié)構(gòu)24 2.2.15 U形管尾部支撐25 2.2.16 支座263 強(qiáng)度設(shè)計273.1 筒體壁厚計算273.2 筒體短節(jié)、封頭厚度計算273.3 管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核293.4 殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核30總結(jié)31致謝32參考文獻(xiàn)331 緒 論1.1 U形管換熱器的概述管殼式換熱器屬于換熱器的一類，其能夠?qū)崿F(xiàn)物料的熱交換，它被用于工業(yè)生產(chǎn)中的時間較久。它之所以被應(yīng)用的較多，是因為有自己的特點。這些特點包括：能制造此類換熱器的材料有很多種它的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較堅固有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，都有規(guī)定。1.2 本次畢業(yè)設(shè)計的目的在進(jìn)入工作之前，我們很是需要將大學(xué)四年所學(xué)到專業(yè)知識總結(jié)一下，運用到實際的設(shè)計當(dāng)中去，為此，畢業(yè)設(shè)計便成了重中之重。進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，能將所學(xué)的知識更好的回顧與總結(jié)，得到有效的學(xué)以致用。通過畢業(yè)設(shè)計，能夠很好的提高我們的各方面素質(zhì)，包括遇到問題時，獨立分析，獨立解決。通過畢業(yè)設(shè)計，我們會掌握住一定的設(shè)計思想和設(shè)計步驟，能夠?qū)ψ呱瞎ぷ鲘徫粚崿F(xiàn)有效的過渡，當(dāng)然也實現(xiàn)了作為一位工程技術(shù)人員應(yīng)有的基本技能與修養(yǎng)?？傮w上掌握了U形管換熱器的設(shè)計，對以后從事本專業(yè)的工作更加有了信心。做畢業(yè)設(shè)計的這段時間，通過不停的查找文獻(xiàn)，翻閱與之有關(guān)的專業(yè)書籍，讓我意識到了做設(shè)計并不是一件容易的事情，它需要全身心的投入，可以說是廢寢忘食。雖然有點辛苦，但學(xué)到了很多東西，感覺很充實。在做設(shè)計的過程中，由于對U形管換熱器的設(shè)計不是太了解，走了很多彎路。期間遇到了很多問題，而且都需要自己獨立去分析去解決。有時遇到一個問題，需要查找很多的相關(guān)資料，然后才能總結(jié)出解決的方法，雖然過程很艱難，但是它鍛煉了動手動腦的能力，而不是像以前只停留在紙面上。另外，又養(yǎng)成了遇到實在想不出的問題去和老師、同學(xué)交流的習(xí)慣，這是以前所沒有的。在交流的過程中，能很快的找到解決的辦法，同時又加深了對一個問題的記憶。1.3 設(shè)計要求題目內(nèi)容及要求：主要工藝參數(shù)如下：冷卻流體參數(shù) 冷卻介質(zhì)參數(shù)被冷卻流體熱空氣 冷卻介質(zhì)類型循環(huán)水進(jìn)氣溫度 150 進(jìn)口溫度 30 出氣溫度 40 出口溫度 40 設(shè)計壓力 設(shè)計壓力 公稱換熱面積：90平方米。圖1.1 U形管換熱器1.4 設(shè)計步驟1.4.1 準(zhǔn)備階段（1）仔細(xì)研究設(shè)計任務(wù)，分析設(shè)計題目的原始數(shù)據(jù)和工藝條件，明確設(shè)計的內(nèi)容和要求； （2）查找有關(guān)書籍和文獻(xiàn)；（3）做好時間規(guī)劃，做到細(xì)之又細(xì)。1.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計接下來就是內(nèi)、外附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，做到實際計算結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合，不要只按一種結(jié)果。否則會造成設(shè)計出來的東西與標(biāo)準(zhǔn)沖突，使設(shè)計出來的東西無法投入生產(chǎn)。然后用電腦繪制它的裝配圖和零件圖2。2 工藝計算2.1傳熱工藝計算2.1.1 換熱器設(shè)計的原始數(shù)據(jù)冷熱流體的設(shè)計參數(shù)見表2.1和2.2。表2.1 被冷卻流體參數(shù)進(jìn)氣溫度150出氣溫度40設(shè)計溫度200設(shè)計壓力2.5MPa表2.2 冷卻介質(zhì)參數(shù)降低高溫物質(zhì)的低溫物質(zhì)H20進(jìn)口溫度30出口溫度40設(shè)計溫度200設(shè)計壓力1.0MPa2.1.2 確定設(shè)計方案 本設(shè)計方案中的使溫度降低的東西是水，時間久了水會生出水銹，影響生產(chǎn)，損壞機(jī)器。所以決定水在殼體內(nèi)流動換熱，溫度較高的空氣在管子內(nèi)流動。這種選擇方法符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和換熱器的自身特點。U形管換熱器的設(shè)計，并不是那么復(fù)雜，當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和部件選型的時候可以查相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)來選定，若標(biāo)準(zhǔn)未能達(dá)到設(shè)計的要求，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選定，但要注意進(jìn)行精確的計算與準(zhǔn)確的試驗。有關(guān)的它的強(qiáng)度的計算，液壓試驗也有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，其試驗結(jié)果不能超過規(guī)定值。有關(guān)它的制造與安裝工藝也比較成熟，這些都有利于它的設(shè)計。2.1.3 確定物性數(shù)據(jù) 0.5(40+30) 35 它在此溫度下的物理特性：密度 993.95 kg/m3定壓比熱容 4.187103 J/（kgK）導(dǎo)熱系數(shù) 0.626 W/(mK) 粘度 0.72710-3 NS/m2普特朗數(shù) 4.96 0.5(40+30)95它在此溫度下的物理特性：密度 1.047 kg/m3定壓比熱容 1.022103 J/（kgK）導(dǎo)熱系數(shù) 0.03169 W/(mK) 粘度 2.1710-5 NS/m2普特朗數(shù) 0.689 2.1.4 有效平均傳熱溫差 先按逆流計算，得2.1.5 由換熱面積估算熱流量本設(shè)計要求換熱面積為90m2，根據(jù)所查閱的傳熱系數(shù)，估計K值為414 W/K，由傳熱速率方程 (2.1)可得熱流量 W2.1.6 冷卻水用量 (Kg/h)2.1.7 被冷卻熱空氣用量 (Kg/h)2.1.8 結(jié)構(gòu)工藝初設(shè)計（1）換熱管 ，速度 。（2） 因為管程數(shù) ，所以因為 所以，故總根數(shù)n=204。兩個管子中心之間的距離,按照標(biāo)準(zhǔn)定兩個程的挨著的管子的中心之間的距離定44mm3。（3）殼體內(nèi)徑中心排管數(shù)NC =1.1=15.71，取16。故， ，選（4）折流版采用單弓形折流板，其圓缺高度取為h=0.2600=120mm。兩塊折流板200mm 塊選用塊板子。2.1.9 傳熱系數(shù)核算（1）Q (2.2) ， ， m/s 和： W故， K454 W/( m2K)Ap (另：故假設(shè)成立。)（2）壁溫核算 由本來定好的數(shù)據(jù)可以得到管程熱空氣 由 (2.3) 計算傳熱管平均壁溫 94.6 定殼體壁溫為T=95 t=95-94.6=0.4 本計算得數(shù)值相對來說很小，所以不用安裝其他的物體來彌補(bǔ)此差值。（3）換熱器內(nèi)流體的流動阻力： (2.4) ， (2.5)根據(jù)雷諾數(shù)24740，粗糙度，根據(jù)可得，流速u=10.55m/s,取為。 因 ，故，PaPaPa殼程阻力： (2.6) ， (2.7) F=0.5 Pa B=0.2m， D=0.6m Pa總阻力 Pa此數(shù)值也是符合的。2.1.10 壓降校核中間的管子排列的流體流動的流動Smin 中間的管子排列的流體流動的速度wmax所以 傳熱因子 Ffh=1缺少的圓的換熱S和全部的S它們的比值值查表得 缺的圓的那部分流體流動經(jīng)過的截面的面積因為 所以 圓缺流動修正系數(shù) 面積比旁通修正系數(shù)h=0.985流通收縮次數(shù)修正系數(shù)X=1 SB=0.00815 m2漏掉的介質(zhì)流動的總的流動經(jīng)過的面積面積比 (1)管程壓降的計算：計算管子壁表面的溫度=41.2=3.91104 沿程阻力Pi=29875.3 N/m2回彎阻力Pr=8125 N/m2進(jìn)出口管質(zhì)量流速=3000 kg/m2s進(jìn)出口管壓降管程結(jié)垢修正系數(shù)管程總壓降允許壓降為100Kpa75842.3 pa100000 pa所以管程的放置是符合要求的(2)殼程壓降的計算 0=0.26旁流修正系數(shù)p=0.915 PB=1518 N/m2 系數(shù)=0.71（L/c）0.4=0.2246漏掉的介質(zhì)流動的校核計算得數(shù)值=1-=0.4折流板缺的圓的那部分的流體質(zhì)量流動速度平均質(zhì)量流速=69.564 kg/m2sPm=7956.56 N/m2殼側(cè)壓降因為殼側(cè)允許壓降為30 KPa25420.78 Pa30000 Pa所以殼側(cè)的設(shè)置也是符合要求的。2.2換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1 換熱管的設(shè)計換熱管尺寸：換熱管管徑選擇的樣式有很多種，可以采用標(biāo)準(zhǔn)也可以根據(jù)實際需要來確定直徑和長度。此次設(shè)計選用25的不銹鋼管，光管型。這樣的管子有很多好處，有利于生產(chǎn)，符合生產(chǎn)要求，能夠獲得較高的生產(chǎn)效率。由相關(guān)數(shù)據(jù)計算選取長度為12m的管子，然后彎制成U形管，材料選用不銹鋼材料。換熱管束排列形式：采用常用的正三角形。表2.3 常用的換熱管中心距 換熱管外徑1012141619202225303235384550換熱管中心距13-1416192225262832384044485764分程隔板槽兩側(cè)相鄰管子中心距28303235384042445052566068762.2.2 殼體的設(shè)計（1）圓筒公稱直徑 由計算可以得到，圓筒的內(nèi)公稱直徑選定,它的材料選擇用低合金鋼Q345R,筒體用鋼板卷成，然后再進(jìn)行焊接，做到符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。（2）壁厚的確定 表2.4可供選擇的筒體的min /mm 公稱直徑400DN700700DN10001000DN1500浮頭式、U形管式81012固定管板式6810由表可得，2.2.3 管箱和封頭1）管箱換熱器要實現(xiàn)的功能決定了管箱的結(jié)構(gòu)，下圖為管箱的兩種類型。 圖2.2 管箱結(jié)構(gòu)（a）這個種類的管箱的特點是在管箱上裝箱蓋，當(dāng)需要檢查和清洗管子的時候，把箱蓋拆卸掉就行，但是這樣做需要消耗掉的材料也是比較多的。（b）這個種類的管箱裝潔凈的流體比較好，當(dāng)需要檢查和清洗管子的時候，需要把與它連著的的管道拆卸掉，這樣做會變得很是不方便。根據(jù)設(shè)計的要求，此次設(shè)計所選管箱結(jié)構(gòu)是（a）。確定管箱長度需要考慮的問題：流體流動經(jīng)過的截面積相互挨著的焊縫之間的距離離管箱里面內(nèi)件的 4。2）封頭管箱封頭常采用橢圓形，根據(jù)本設(shè)計的要求及所計算的數(shù)據(jù)，選用橢圓形封頭應(yīng)符合選用橢圓形封頭的條件（）。封頭所選尺寸為 表2.5 封頭尺寸 /mm600150252.2.4 接管和接管法蘭1) 接管接管不要露出殼體的里面的表面，而且還要在這個地方磨平，進(jìn)而當(dāng)拆卸和裝管子的時候就會變得很是方便；它的材料選為20鋼。（1）接管直徑的確定當(dāng)在選擇管子大小的時候，按照標(biāo)準(zhǔn)來選取，并且也要根據(jù)管子內(nèi)的物質(zhì)的流動速度和它自身的溫度，還要考慮它能使多少物體換熱，以及這樣所產(chǎn)生的換熱效率，還要考慮符合所設(shè)計的換熱器的類型和它自身能夠承受多大壓力，這些都要納入考慮范圍，而且要全面綜合比對。 管箱接管 , ,故, 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)選用殼程接管，故 同理可得，殼程外伸出的管子的直徑選是125毫米,厚度是，符合要求。(2)接管伸出長度的決定在計算外接的管子長度的時候，法蘭的形式首先要確定好。此外還有焊接的條件，螺栓的拆卸和裝等。 mm式中 ：接管的伸出長度，mm；：接管的法蘭厚度，mm； ：接管法蘭的螺母厚度，mm； ：保溫層厚度，mm。 根據(jù)公式估算，得到的結(jié)果，需要圓整。 ,故選擇管程接管為；殼程接管為。外伸出的管子和殼體要連接在一塊，所以采用哪種方法成了很重要的問題。本設(shè)計按照標(biāo)準(zhǔn)選用的結(jié)構(gòu)為插入式焊接結(jié)構(gòu)5。2）接管法蘭 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計的接管法蘭選用板式平焊法蘭。接管法蘭的選擇：（1）管箱接管法蘭 ：突面（） 法蘭材料：20號鋼 表2.6 接管法蘭尺寸 /mmDN(mm)DI連接尺寸DKLn(個)ThbfdibB100108220190228M16221106表2.7 墊片尺寸 /mm公稱尺DN墊片Di墊片D2墊片T包邊b1001151621.53緊固件選擇： 表2.8 緊固件尺寸 /mm公稱尺寸DN(mm)螺紋數(shù)量n(個)螺柱L2R（mm）100M16895螺母為I型六角螺母：M近似=51.55mm(2)殼程接管法蘭密封面形式：突面（） 法蘭材料：20號鋼 表2.9 接管法蘭尺寸 /mmDN(mm)DI連接尺寸DKLn(個)ThbfdibB125133250210188M16221356表2.10 墊片尺寸 /mm公稱尺DN墊片內(nèi)徑Di墊片外徑D2墊片厚度T包邊寬度1251411681.53緊固件選擇： 表2.11 緊固件尺寸 /mm公稱尺寸DN(mm)螺紋數(shù)量n(個)螺柱L2R（mm）125M1681103) 接管的位置（1）管箱接管 帶補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計，其計算公式為，mm,取200mm （2）殼程接管無需補(bǔ)強(qiáng)，故計算公式為，mm，因與殼體連接的有一法蘭，又有帶肩螺柱，故取230mm。2.2.5 管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）管板 本設(shè)計管板采用整體管板，具體設(shè)計如下：（2）最大布管圓：588mm （3）管孔數(shù)：208。（4）管板與換熱器的連接：根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（5）管板的連接形式：把管板放在兩個法蘭的中間，用螺栓連接，這樣有很多的好處，也可以避免其他方式所帶來的弊端，可以拆卸。然后可以在殼程清洗的時候變得很是方便6。（6）管板的尺寸選擇具體數(shù)據(jù)見表2.14。 表2.12 管板尺寸表 /mm Ps(MPa)Pt(MPa)DNDD1D2D3D4D5d2螺柱bfb規(guī)格數(shù)量1.02.560076071567660066360027M242442562) 分程隔板曹（2）對于分程隔板槽的寬度，；。 2.2.6 分程隔板作用：增加程數(shù)然后便可是換熱系數(shù)增大，利于換熱，而且使流動的速度變大，進(jìn)而使換熱效率大大增強(qiáng)，生產(chǎn)效率大大符合生產(chǎn)要求利于換熱，而且使流動的速度變大，進(jìn)而使換熱效率大大增強(qiáng)，生產(chǎn)效率大大符合生產(chǎn)要求。厚度選擇標(biāo)準(zhǔn)： 表2.13 分程隔板最小厚度 /mm公稱直徑DN分程隔板最小厚度高合金鋼600866001200108120020001410所以本設(shè)計按照標(biāo)準(zhǔn)采用10mm，與筒體厚度一致。材料為低合金鋼Q345R。與筒體的材料一樣。2.2.7 布管定圓布管定圓可按表2.16確定。表2.14 布管定圓換熱器型式固定管板式、U型管式浮頭式布管定圓直徑布管圓直徑： mm2.2.8 管孔標(biāo)準(zhǔn)： 表2.15 管板管孔直徑及允許偏差 /mm換熱管外徑14161925管孔直徑14.2516.2519.2525.25允許偏差+0.1502.2.9 換熱管與管板的連接換熱管的左面的一頭是跟管板連接著的，它是通過在管板上打孔，然后把管在通過管孔，打的孔要大于管子的直徑，有一定的公差要求，必須嚴(yán)格按照。管子在穿過管孔的時候，要露出管板，這個露出長度可按標(biāo)準(zhǔn)來決定選擇多長，不宜過長，也不宜過短，因為它露出的部分直接在管箱里，如果露出的管子過長的話，會影響管箱里的流體流入和流出，而且會影響換熱器的工作效率，會造成一些本來可以避免的損失。原則上不論采用哪種形式都必須保證連接的地方介質(zhì)不會發(fā)生泄漏，必須要有很大的氣體密封性，否則的話會造成氣體泄漏，影響生產(chǎn)更有甚者會造成爆炸。另外，也要保證它能承受的壓力，這些壓力來自換熱器中的物質(zhì)，還有工作過程中其他因素產(chǎn)生的壓力 8。本設(shè)計采用通常所選用的方法，采用的形式。這種形式好處很多，很利于換熱器的工作。脹接的結(jié)構(gòu)尺寸如下表: 表2.16 脹接尺寸 /mm換熱管外徑d1416253038伸出長度3+24+2槽深K不開槽0.50.6脹接結(jié)構(gòu)用于25mm的結(jié)構(gòu)如圖：圖2.3 脹接結(jié)構(gòu)2.2.10 容器法蘭由DN=600mm，設(shè)計溫度200，設(shè)計壓力2.5Mpa。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合本次設(shè)計可選擇的結(jié)構(gòu)，連接面形式為凹面（FM）。本設(shè)計的法蘭選用兩個，而且這兩個相同。因為本次設(shè)計的換熱器需要經(jīng)常拆卸，所以必須設(shè)計出能夠方便拆卸的結(jié)構(gòu)。這兩個設(shè)備法蘭分別在管板的左側(cè)和右側(cè)，與殼體焊接在一塊。焊接的時候需要注意各方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)，如果跟實際情況不符的話，要綜合考慮，看是否有必要做出改變。 表2.17 容器法蘭尺寸 /mmDD1D2D3D4Htaa1d螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量7607156766666215020016211827M2424法蘭和管板之間需要有墊片，若沒有的話，會造成二者連接有空隙，造成介質(zhì)泄漏，嚴(yán)重的會發(fā)生生產(chǎn)事故，所以必須有墊片。而且，在墊片選擇的時候要按照一定的標(biāo)準(zhǔn)，不能私自選擇墊片。 2.2.11 拉桿拉桿定距管的結(jié)構(gòu)如圖：圖2.4 拉桿定距管結(jié)構(gòu)查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以選擇拉桿的直徑為；當(dāng)筒體的公稱直徑是的時候，把拉桿的數(shù)量定為4根，有關(guān)拉桿得到放置，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要把它放在2.2.12 折流板 本折流板有好幾種形式，而且各式各樣，因此它的功能也不盡相同。所以在選擇的時候，要根據(jù)自己設(shè)計的換熱器所要實現(xiàn)的功能來選擇折流板的形式。本次設(shè)計根據(jù)實際情況，采用，根 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)其厚把它的厚度選定為。折流板和支撐板管孔：采用級管束，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下表： 表2.18 級管束標(biāo)準(zhǔn) /mm換熱管外徑d0或無支撐跨距l(xiāng)d032或l900折流板管孔直徑d0+0.7管孔直徑允許偏差+0.300 折流板的布置：有關(guān)它的放法，也有好幾種，也要根據(jù)具體要求來選擇，它的放法必須統(tǒng)一，不能隨意放置，否則會對換熱器的工作產(chǎn)生一些影響。對于考慮它怎么放，是水平還是垂直，是平行的一排還是錯開來放，這些都要認(rèn)真細(xì)致的考慮。根據(jù)水在換熱器的流動形式，和流動的場所，進(jìn)而選擇折流板的布置方式，布置方式有很多種，本設(shè)計采用兩塊板之間距離為。，又考慮到殼體法蘭，所以，把靠近管板的那一塊放在離板毫米處，這樣放符合標(biāo)準(zhǔn)。 2.2.13 滑道 此次設(shè)計的滑道的結(jié)構(gòu)選用，因為滑板能夠承受的強(qiáng)度適和此次設(shè)計的要求?；澜嵌热鐖D圖2.5 滑道2.2.14 防短路結(jié)構(gòu)由于U形管換熱器的排列的管子中間那一部分會產(chǎn)生一定的空間，這樣的空間有一定的壞處，因為有它的存在，當(dāng)換熱器里的水流動的時候，沒有往右邊流動就直接流了下來，使水與空氣的換熱產(chǎn)生了短路，這樣就會產(chǎn)生一定的不良影響，比如，它能使得傳熱系數(shù)變小，影響換熱，對整個生產(chǎn)造成損失，所以需要采取能夠防止此現(xiàn)象發(fā)生的措施。比如有效的方法就是設(shè)置擋管。此擋管為兩端堵死的管子它放在中間，不與管板連著11。結(jié)構(gòu)如下圖：圖2.6 擋管結(jié)構(gòu)2.2.15 U形管尾部支撐。 圖2.8 U型管尾部支撐 表2.19換熱管最大無支撐長度 /mm換熱管外徑d141925最大無支撐跨距110015001900 表2.20彎曲半徑Rmin /mm換熱管外徑10121416192022252024303240404550本設(shè)計的2.2.16 支座本設(shè)計的殼程接管高度超出200mm，故鞍座高度定是440 ，其他規(guī)格尺寸參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定，如下表表2.21 鞍座尺寸 /mm底板螺栓配置l1b1間距L2螺孔d螺紋孔長l58015043020M1625材料選用Q235A。 圖2.7 鞍式支座布置本設(shè)計選用。3 強(qiáng)度設(shè)計3.1筒體壁厚計算工藝設(shè)計溫度為200, ，采用Q345R鋼板卷制。200時其許用應(yīng)力=183Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度2mm，筒體公稱直徑600mm。則：計算厚度 板負(fù)偏差；腐蝕余量： 設(shè)計厚度 由GB151-1999查表可知： 名義厚度： 有效厚度：水壓試驗壓力：所選材料的屈服應(yīng)力水壓試驗應(yīng)力校核53.1Mpa0.9=0.92351=211.5MPa水壓試驗強(qiáng)度滿足要求。氣密性實驗應(yīng)力3.2筒體短節(jié)、封頭厚度計算 （1）筒體短節(jié) 工藝設(shè)計T=200, =2.5Mpa材料為Q345R， 200時=183Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，筒體公稱直徑。則計算厚度 設(shè)計厚度由GB151-1999查表可知：名義厚度：有效厚度：水壓試驗壓力：壓力試驗應(yīng)力校核 131.771Mpa0.9=0.92351=211.5MPa，壓力試驗滿足強(qiáng)度要求。（2）內(nèi)壓封頭封頭選用橢圓形封頭，設(shè)計溫度為200, 選Q345R鋼板壓制，材料200時許用應(yīng)力=183Mpa，屈服應(yīng)力，取焊縫系數(shù)=1，公稱直徑600mm。封頭計算厚度：=封頭設(shè)計厚度： 由GB151-1999查表可： 有效厚度： 知：封頭名義厚度水壓試驗壓力：壓力試驗應(yīng)力校核131.771Mpa0.9=0.92351=211.5MPa，壓力試驗滿足強(qiáng)度要求。3.3管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 ，溫度為200時，=，。接管計算壁厚： 接管的有效壁厚有效厚度： 開孔直徑d=+2=104mm接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度需要補(bǔ)強(qiáng)面積可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為 所以需要另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)。查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑定為200mm，厚度為8mm,材料為Q345R。3.4殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核接管尺寸為1255，材料選用20號鋼鋼管，溫度為200時，=131Mpa，。接管計算壁厚：接管的有效壁厚有效厚度：開孔直徑d=+2接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度需要補(bǔ)強(qiáng)面積可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為 ，故不需要另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)。總 結(jié)經(jīng)過近幾個月的畢業(yè)設(shè)計，使我對所學(xué)專業(yè)課有了更加深刻的認(rèn)識，讓我更系統(tǒng)的總結(jié)了所學(xué)的專業(yè)知識，總體上掌握了U形管換熱器的設(shè)計，對以后從事本專業(yè)的工作更加有了信心。做畢業(yè)設(shè)計的這段時間，通過不停的查找文獻(xiàn)，翻閱與之有關(guān)的專業(yè)書籍，讓我意識到了做設(shè)計并不是一件容易的事情，它需要全身心的投入，可以說是廢寢忘食。雖然有點辛苦，但學(xué)到了很多東西，感覺很充實。在做設(shè)計的過程中，由于對U形管換熱器的設(shè)計不是太了解，走了很多彎路。期間遇到了很多問題，而且都需要自己獨立去分析去解決。有時遇到一個問題，需要查找很多的相關(guān)資料，然后才能總結(jié)出解決的方法，雖然過程很艱難，但是它鍛煉了動手動腦的能力，而不是像以前只停留在紙面上。另外，又養(yǎng)成了遇到實在想不出的問題去和老師、同學(xué)交流的習(xí)慣，這是以前所沒有的。在交流的過程中，能很快的找到解決的辦法，同時又加深了對一個問題的記憶。不過，從這次的設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)自己的設(shè)計能力還不是很強(qiáng)，對有些知識的理解不是很徹底，掌握的不是很牢固。所以，在今后工作中需要更努力的去學(xué)習(xí)。 致 謝能夠順利完成這次設(shè)計，離不開李慧老師的辛勤指導(dǎo)。從課題選擇、方案確定到具體設(shè)計，無不凝聚著老師的心血和辛勤汗水，當(dāng)在設(shè)計過程中詢問問題能夠耐心的講解，這對本次的畢業(yè)設(shè)計的完成起到了很大的作用。 同時，我要向各科老師們表達(dá)我的謝意，你們四年來向我們傳授各方面的知識，我們從中學(xué)到了很多。你們言傳身教，對我們的學(xué)習(xí)和生活盡到了應(yīng)盡的責(zé)任，在你們的教導(dǎo)下，我們的思想漸漸變得成熟，這對我們以后的學(xué)習(xí)和生活都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 最后，我還要向畢業(yè)設(shè)計中給與我?guī)椭耐瑢W(xué)們表示感謝。謝謝！參考文獻(xiàn)1 鄭津洋，董其伍，桑芝富.過程設(shè)備設(shè)計M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.2 張琳.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計的改革J.江蘇：化工高等教育出版社，2002.3 錢頌文.換熱器設(shè)計手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.4 聶清德.化工設(shè)備設(shè)計M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.5 黃振仁，魏新利.過程裝備成套技術(shù)設(shè)計指南M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.6 JB/T470047072000，壓力容器法蘭S.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.7 湯善甫，朱思明.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.上海：華東理工大學(xué)出版社，2004.8 Chaudhuri P,Diwekar U.An Automated Approach for the Optimal Design of Heat ExchangersM. 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