U型管換熱器強(qiáng)度設(shè)計
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1、淮海工學(xué)院二〇一〇屆本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 45 頁 共42頁 1 緒論 1.1 課題背景 隨著世界性的能源危機(jī)波及到了裝備制造業(yè)及石油化工這些耗材及耗能的大戶,以及國家節(jié)能減排長期國策的確立,作為能量回收裝備—熱交換設(shè)備的提高傳熱效能及降低能耗的研究被提高到了很重要的地位。這些研究歸納為以下幾個方面: (1)傳熱與流動研究:旨在提髙傳熱及壓降計算的準(zhǔn)確性,尋求提髙傳熱效率,降低壓降的途徑。這方面研究主要涉及到:物性模擬研究、分析設(shè)計研究(如溫度場、流動分布的模擬研究等)、傳熱及流動試驗和工藝計算軟件的開發(fā)等。 (2)換熱設(shè)備大型化、新型熱交換
2、設(shè)備的開發(fā)及降低能耗、節(jié)水的研究。 (3)強(qiáng)化傳熱的研究:如強(qiáng)化傳熱管研究、板管的研究(如板殼式、板空冷等)。 (4)材料研究(相容性及經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合)。 (5)抗腐蝕及控制結(jié)垢的研究(涉及使用壽命及保持傳熱效率)。 1.2國內(nèi)外發(fā)展概況 換熱器是進(jìn)行熱交換操作的通用工藝設(shè)備,被廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)部門,尤其在石油、化工生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛。換熱器分類方式多樣,按照其工作原理可分為:直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器和間壁式換熱器三大類,其中間壁式換熱器用量最大,據(jù)統(tǒng)計,這類換熱器占總用量的99%。間壁式換熱器又可分為管殼式和板殼式換熱器兩類,其中管殼式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性,在
3、長期的操作過程中積累了豐富的經(jīng)驗,其設(shè)計資料比較齊全,在許多國家都有了系列化標(biāo)準(zhǔn)。近年來盡管管殼式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn),但由于管殼式熱交換器具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用材料廣等優(yōu)點,管殼式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器,尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對優(yōu)勢。目前,我國已制定了列管式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn),但還有很多場合,所用列管式換熱器是根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計的非定型設(shè)備。 管殼式換熱器的效率問題是設(shè)計的核心。多年以來,國內(nèi)外學(xué)者對列管式換熱器的研究工作從來都沒有間斷過,目前研究的焦點主要集中在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備,如何優(yōu)化它們的結(jié)構(gòu)以提高其傳熱
4、效果。這方面的研究進(jìn)展對于改善石油、化工、醫(yī)藥、食品等眾多生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝、節(jié)省能源消耗、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品競爭能力,具有十分重要的意義。 1.3 設(shè)計目的與要求 通過此次畢業(yè)設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能,提高分析與解決實際問題的能力,使學(xué)生得到從事實際工作所必需的基本訓(xùn)練和進(jìn)行科學(xué)研究工作的初步能力。本次畢業(yè)設(shè)計通過U型管換熱器強(qiáng)度設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合起來,掌握典型過程設(shè)備設(shè)計的一般程序,初步掌握科學(xué)研究的基本方法與科學(xué)論文的寫作技巧與規(guī)范。 本設(shè)計要求我們熟悉過程設(shè)備設(shè)計的基本方法跟程序,熟悉相關(guān)的國家級行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),掌握設(shè)計方法跟程序,能獨立完成課題所
5、規(guī)定的內(nèi)容。 本次畢業(yè)設(shè)計將通過把工藝設(shè)計和機(jī)械設(shè)計結(jié)合起來,進(jìn)行完整的換熱器設(shè)計,掌握化工設(shè)備設(shè)計的一般方法和步驟,熟悉和了解有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范,培養(yǎng)綜合運用所學(xué)理論知識去分析、解決實際問題的能力,使我們受到本專業(yè)工程師的系統(tǒng)訓(xùn)練。 1.4 課題簡介 換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備,故又稱熱交換器。它是化工、煉油、動力和原子能及許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用設(shè)備,是保證工藝流程和條件,利用二次能源實現(xiàn)余熱回收和節(jié)約能源的主要設(shè)備。在化工廠換熱器約占總投資的10-20%;由于工藝流程不同,生產(chǎn)中往往進(jìn)行著加熱、冷卻、蒸發(fā)或冷凝等過程。通過換
6、熱器熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體,以滿足工藝需求。 1.4.1 U型管式換熱器 換熱設(shè)備有多種多樣的形式,每種結(jié)構(gòu)形式的換熱設(shè)備都有其本身的結(jié)構(gòu)特點和工作特性,有些結(jié)構(gòu)形式,在某中情況下使用是好的,但是,在另外的情況下,卻不太適合,或就根本不能使用。根據(jù)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點,可分為固定管板式、浮頭式、U型管式和填料函式四類。 U型管式管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖1-1所示,U形管式換熱器僅有一個管板,管子兩端均固定于同一管板上。此類換熱器的特點是管束可以自由伸縮,不會因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
7、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。缺點是管內(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,在管板中心部分布管不緊湊,所以管子數(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,為了彌補彎管后管壁的減薄,直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場合,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)清潔及不易結(jié)垢,高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。 圖1-1 U型管換熱器結(jié)構(gòu)簡圖 1.4.2 換熱器選型 換熱器選型時,需要考慮的因素很多,主要是流體的性質(zhì);壓力、溫度及允許壓力降的范圍;對清洗、維修的要求;材料價格;使
8、用壽命等。 流體的種類、導(dǎo)熱率、粘度等物理性質(zhì),以及腐蝕性、熱敏性等化學(xué)性質(zhì),對換熱器選型有很大的影響。而在本設(shè)計中是環(huán)氧乙烷與冷卻水熱交換,由于環(huán)氧乙烷溫度較高,而且處理量大、易腐蝕。綜合考慮,本設(shè)計選用U型管式換熱器。 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計[5][6] 表2-1 設(shè)計條件表 殼程 管程 設(shè)計壓力(MPa) 0.5 0.6 操作壓力(MPa) 0.1 0.4/0.3(進(jìn)口/出口) 設(shè)計溫度(℃) 130 75 操作溫度(℃) 96/50(進(jìn)口/出口) 25/45(進(jìn)口/出口) 流量(Kg/h) 6000 物料 環(huán)氧乙烷 冷卻水 程數(shù) 1 2
9、 換熱面積 291.60 2.1 殼體、管箱殼體和封頭設(shè)計 2.1.1 殼體的設(shè)計 圓筒公稱直徑 據(jù)前面計算所知,圓筒的內(nèi)公稱直徑為700mm > 400mm,采用卷制圓筒。 圓筒厚度 圓筒的最小厚度應(yīng)按GB 151-89第三章計算,但圓筒的最小厚度不得小于表2-2的規(guī)定。 表2-2 碳素鋼或低合金鋼圓筒的最小厚度 mm 公稱直徑 700-700 800-1000 1000-1500 1600-2000 浮頭式、U型管式 8 10 12 14 固定管板式 6 8 10 12 2.1.2 管箱殼體 (1)管箱短節(jié)及其開孔應(yīng)按GB 151
10、-89的有關(guān)要求設(shè)計,管箱短節(jié)的最小厚度不得小于表2-2的規(guī)定,取實際厚度為10mm。 (2)多程管箱的內(nèi)直徑深度l應(yīng)保證兩程之間的最小流通面積不小于每程管子流通面積的1. 3倍,如圖2-1;當(dāng)操作允許時也可以等于每程管子的流通面積。 (3)分程隔板的最小厚度不得小于表2-3的規(guī)定,取隔板的最小厚度為10mm,如圖2-2 2.1.3 封頭設(shè)計[7] 按工作原理,設(shè)計封頭應(yīng)為受壓的橢圓形封頭。采用長軸和短軸比為2的標(biāo)準(zhǔn)型封頭,如表2-3。 圖2-1 管箱的最小內(nèi)側(cè)深度示意圖 表2-3 分程隔板的最小厚度 mm 公稱直徑 DN 隔板最小厚度 碳素鋼及低合金鋼
11、高合金鋼 <600 8 6 600-1200 10 8 >1200 14 10 圖2-2 分程隔板與管板的連接示意圖 橢圓形封頭是由半個橢圓球和高度為h的短圓筒(即封頭直邊)構(gòu)成,直邊的作用是避免筒體與封頭連接的環(huán)焊縫受到邊緣應(yīng)力的影響。 封頭壁厚(不包括壁厚附加量)應(yīng)小于封頭直徑的0.30%。 2.2 進(jìn)出口設(shè)計 2.2.1 接管的要求: 接管應(yīng)與殼體內(nèi)表面齊平; 接管應(yīng)盡量沿著殼體的徑向或軸向設(shè)置; 接管與外部線可采用焊接連接; 在設(shè)計溫度下,接管法蘭不采用整體法蘭; 必要時可設(shè)置溫度及接口、壓力表接口及液面計接口。 圖2-3 橢圓形封頭
12、示意圖 2.2.2 接管直徑的計算 確定接管直徑的基本公式仍用連續(xù)性方程式,經(jīng)簡化之后的計算公式為: (2-1) 對計算出來的管徑進(jìn)行圓整,取最近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。 (1)接管上設(shè)置溫度及接口、壓力表接口及液面計接口。 (2)對于不能利用接管(或接口)進(jìn)行放氣和排氣的換熱器,應(yīng)在管程和殼體的最高點設(shè)置放氣口,最低點設(shè)置排液口,且最小公稱直徑為20mm。 2.2.3 接管的外伸長度 接管的外伸長度也叫接管的伸出長度,接管法蘭面到殼體(管箱殼體)外壁的長度,可按下式計算: (2-2) 除上式計算外,接管外伸長度也可取為200mm。 2.2.4 接管與筒體
13、、管箱殼體的連接 (1)結(jié)構(gòu)型式:接管與殼體、管箱殼體(包括封頭)連接的形式,可采用插入式焊接結(jié)構(gòu),一般接管不能凸出與殼體內(nèi)表面。 (2)開孔補強(qiáng)計算:具體過程見強(qiáng)度計算。 2.2.5 接管的最小位置 在換熱器的設(shè)計中,為使換熱器面積得到充分利用,殼程進(jìn)出口接管應(yīng)盡量靠近兩端管板,而管箱進(jìn)出口接管因盡量靠近管箱法蘭,可縮短管箱殼體長度,減輕設(shè)備質(zhì)量。然而,為力保設(shè)備的制造、安裝、管口距底的距離也不應(yīng)靠的太近,它受到最小位置的限制。 (1)殼程接管位置的最小尺寸 殼程接管的最小位置,見圖2-4,可按下列公式計算: 帶補強(qiáng)圈接管 (2-3) 無補強(qiáng)圈接管
14、 (2-4) 由于本設(shè)計中殼程接管放氣空均加補強(qiáng)圈,故根據(jù)公式(2-3)計算得接管最小位置為306mm。 圖2-4 殼程接管的最小位置示意圖 (2)管箱接管位置的最小尺寸 管箱接管的最小位置,見圖2-4,可按下列公式計算: ① 帶補強(qiáng)圈接管 (2-5) ② 無補強(qiáng)圈接管 (2-6) 式中: b——管板厚度,mm; L1/L2——殼程/管箱接管位置最小尺寸,mm; C——補強(qiáng)圈外邊緣(無補強(qiáng)圈時,管外側(cè))至管板(或法蘭)與殼體連接焊縫之間的距離,mm; ——補強(qiáng)圈外徑,mm; ——接管外徑,mm。 2.3 管板與換熱管 2.3.1
15、管板 (1)材料:不銹鋼 1Cr18Ni9Ti (2)厚度 根據(jù)設(shè)計要求,為方便換熱管的清洗,管板設(shè)計成可拆連接,采用焊接連接,管板的最小厚度δmin(不包括腐蝕裕量)見表2-4;取δmin=20mm(包括腐蝕裕量C2=2mm) 表2-4 管板的最小厚度 mm 換熱管外徑d 10 14 19 25 32 38 45 57 Smin 用于煉油工業(yè)局易燃易爆有毒介質(zhì)等嚴(yán)格場合 20 25 32 38 45 57 用于無害介質(zhì)的一般場合 10 15 20 24 26 32 36 (3)布管 ① 換熱管的排列形式,見圖2-5,本
16、設(shè)計選擇正三角形排列形式,如下圖: 圖2-5 換熱管的排列示意圖 ② 換熱管中心距 換熱管中心距一般不小于1.25倍的換熱管外徑。常用換熱管中心距見表2-5。 表2-5 常用換熱管中心距 mm 換熱管外徑 10 14 19 25 32 38 45 57 換熱管中心距S 13-14 19 25 32 40 48 57 72 分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距Sn(見圖2-7) 28 32 38 44 52 60 68 80 根據(jù)表中要求,取換熱管中心距為 s=25mm。 布管限定圓按表2-5確定。 圖2-6 管板中管孔
17、的分布示意圖 表2-6 布管限定表(a) 換熱器型式 固定管板式、U型管式 浮頭式 布管限定圓 表2-7 布管限定表(b) mm Di b <1000 >3 1000-2000 >4 表2-8 布管限定表(c) mm Di bn b1 <600 >10 3 >600 >13 5 從表中可得: b=5mm,, mm 且不小于10mm,取; (4)管程分程:根據(jù)設(shè)計要求,采用2管程結(jié)構(gòu),布置形式可參照圖2-7,并應(yīng)考慮:盡
18、可能使各管程的換熱管數(shù)大致相等,分程隔板槽形狀簡單,密封面長度較短。 圖2-7 分程隔板的布置形式示意圖 殼程進(jìn)出口處的布管,應(yīng)考慮殼體內(nèi)壁與管束之間的流通面積和介質(zhì)進(jìn)出口管處的流通面積相當(dāng)。 管孔:Ⅱ級換熱器的換熱管和管孔直徑允許偏差按表2-9(b)規(guī)定。 根據(jù)表中要求,取管孔直徑為,。 表2-9(b)II級換熱器換熱管和管孔直徑允許偏差 mm 換熱管 外徑 10 14 19 25 32 38 45 57 允許偏差 0.20 0.40 0.45 0.57 管板 管孔直徑 10.3 14.4 19.4 25.40 32.50 3
19、8.50 45.50 57.70 允許偏差 +0.15 0 +0.2 0 +0.30 0 +0.40 0 (5)拉桿孔 拉桿與管板采用螺紋連接,螺紋結(jié)構(gòu)見圖2-8。 圖2-8 拉桿與管板的螺紋連接示意圖 螺孔深度l2為: 式中:dn——拉桿螺孔公稱直徑,mm。 (6)管板密封面 ① 管板與法蘭連接的結(jié)構(gòu)尺寸及制造、檢驗要求等按JB 1157-1164-82《壓力容器法蘭》的規(guī)定。 ② 分程隔板槽:槽深一般不小于4mm;分程隔板槽寬度為:取12mm;分程隔板槽拐角處倒角為45,倒角寬度b為分程墊片的圓角半徑R加1-2mm。 2.3.2 換熱管
20、(1)換熱管長度 ① 換熱管采用lCrl8Ni9Ti,外徑,內(nèi)徑,管長 ② 根據(jù)換熱面積A=291.60m2,由JB/T 4717 表4查得U型管換熱器系列,由參數(shù)如下: 管數(shù): 中心管排數(shù):27 管程流通面積:0.0492 根據(jù)以上條件,可布管如下: 管子布置間距 (折流板圓缺部分中的傳熱管122跟,4跟折流板固定桿) 排,(沒有旁通擋板) 流板數(shù)為:塊 折流板為缺25%的圓缺形折流板。 (2)換熱管的規(guī)格和尺寸偏差 換熱管的規(guī)格和尺寸偏差按GB 8163-87《輸送流體用無縫鋼管》和GB 2270-80《不銹鋼無縫鋼管》的規(guī)定,常用規(guī)格如表2-10。 選用Ⅱ級
21、換熱器標(biāo)準(zhǔn),,其中厚度偏差為15%。 表2-10 常用換熱管的規(guī)格和尺寸偏差 mm 材料 鋼管標(biāo)準(zhǔn) 外徑厚度 mm Ⅰ級換熱管 Ⅱ級換熱管 外徑偏差mm 厚度偏差 外徑偏差mm 厚度偏差 不 銹 鋼 GB 2270-80 101.5 0.15 +12% -10% 0.20 15% 143 192 252 0.20 0.40 322 382.5 452.5 0.30 0.45 572.5 0.8% 1% 表2-10 彎管最小彎曲半徑 mm 換熱管外徑 10 14 19 25 32 38 45
22、 57 20 30 40 50 65 75 90 115 圖2-9 U型半最小半徑示意圖 U形彎曲管段彎曲的最小厚度按下式計算 (2-7) 式中: d——換熱管外徑,mm; R——彎曲管的彎曲半徑,mm; δo——彎曲錢管子的最小壁厚,mm; δ1——直管段的計算壁厚,mm。 2.4 殼體與管板、管板與法蘭及換熱管的連接 管板與殼體連接形式分為兩類,一是不可拆卸,如固定管板,管板與殼體使用焊接連接。一是可拆卸式,如U型管、浮頭及填料函是滑動管板式換熱器。 因為本設(shè)計目的是設(shè)計U型管換熱器,故選擇可拆式換熱器,對于可拆卸式換熱器,管板本
23、身不直接與殼體相連,而通過殼體上法蘭或夾持在法蘭之間固定。 2.4.1 殼體與管板的連接 因為選擇的是可拆式連接,管板夾持在法蘭之間,因此管板不與殼體相連。 2.4.2 管板與法蘭的連接 可拆式換熱器的管板,因管束經(jīng)常抽出清洗、維修,所以管板與殼體不采用焊接形式,而故做成可拆式,固定在殼體法蘭與管箱法蘭之間,采用夾持形式。此情形適應(yīng)于材料為不銹鋼或有色金屬制的管板,這種結(jié)構(gòu)省材,且質(zhì)量輕。 2.4.3 換熱器與管板的連接 (1)根據(jù)設(shè)計要求,換熱管與管板的連接采用焊接。 (2)結(jié)構(gòu)尺寸 結(jié)構(gòu)型式及尺寸按表2-12和圖2-10的規(guī)定 表2-12 換熱管外徑
24、mm 換熱管外徑d 14 19 25 32 38 45 57 伸出長度l 10.5 1.50.5 2.50.5 30.5 圖2-10 換熱管伸出長度示意圖 2.5 其他各部件結(jié)構(gòu) 2.5.1 折流板和支持板 常用的折流板和支持板的形式有弓形和圓盤和圓環(huán)形兩種,本設(shè)計中采用25%Di的單弓形折流板,如圖2-11。 圖2-11 折流板示意圖 (1)折流板尺寸 弓形折流板缺口高度: mm 折流板的最小厚度按表2-13規(guī)定 從表中查的最小厚度為4mm,取管板厚度為5mm。 (2)折流板管孔 Ⅱ級換熱器折流板管孔尺寸及允許偏差按表2-14
25、(b)規(guī)定定,取。 表2-13折流板的最小厚度 mm 公稱直徑 DN 換熱管無支撐跨距l(xiāng) <300 300-600 600-900 900-1200 1200-1500 >1500 折流板最小厚度mm <400 2 4 5 8 10 10 400-700 4 5 6 10 10 12 700-900 5 6 8 10 12 16 900-1500 6 8 10 12 16 16 1500-2000 8 10 12 16 20 20 表2-14(b)Ⅱ級換熱器折流板管孔尺寸及允許偏差
26、 mm 換熱管外徑d 10 14 19 25 32 38 45 47 折流板管孔直徑 10.5 14.6 19.6 25.8 32.8 38.8 45.8 58.0 管孔直徑允許偏差 +0.40 +0.45 +0.50 (3)折流板外直徑按表2-15規(guī)定,取外直徑為。 (4)折流板的布置 一般應(yīng)使管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)出口接管,其余折流板按等 距布置??拷馨宓恼哿靼迮c管板間的距離如圖所示,其尺寸可按下式計算: (2-8) 式中: L1——殼程接管的最小尺寸,mm; B2——防沖板長度,mm。 表2-15 折
27、流板外直徑 mm 公稱直徑DN <400 400-500 500-900 900-1300 1300-1700 1700-2000 折流板外直徑 DN-2.5 DN-3.5 DN-4.5 DN-6 DN-8 DN-10 折流板外直徑允許偏差 0.5 0.8 1.2 當(dāng)殼程為單相清潔流體時,折流板缺口應(yīng)水平上下布置。 折流板按等間距布置,取l=200mm,管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出口接管,因換熱器殼程為純凈的氣體,因此折流板不需開通液口。 (5)折流板質(zhì)量按下式計算: (2-9)式中: Q——折流板質(zhì)量,kg; Da——折流板外直
28、徑,mm; ——折流板切去部分弓形面積,,mm; C——系數(shù)由查表求得,查得,C=0.15355; ho——折流板切去部分的弓形高度,mm; ——管孔直徑,mm; ——拉桿孔直徑,mm; ——管孔數(shù)量; ——拉桿孔數(shù)量; ——折流板厚度,mm。 (6)U形管的尾部支撐 U形管換熱器中,靠近彎管段起支撐作用的折流板,如圖2-14所示,應(yīng)布置成A+B+C之和不大于表2-16中最大無支撐跨距,超過彎管部分時應(yīng)加特殊支撐。 表2-16 最大無支撐跨距 mm 換熱管外徑d 10 14 19 25 32 38 45 57 最大無支撐跨距 800 1
29、100 1500 1900 2200 2500 2800 3200 2.5.2 拉桿、定距管 (1)拉桿的結(jié)構(gòu)形式 常用的拉桿形式有兩種,由于換熱管的外徑等于19 mm,本設(shè)計選用拉桿定距結(jié)構(gòu),如圖2-13。 圖2-12 折流板布置示意圖 圖2-13 拉桿定距管結(jié)構(gòu)示意圖 (2)拉桿的直徑和數(shù)量 拉桿的直徑和數(shù)量一般可按表2-17、2-18選用,取拉桿直徑為12mm,拉桿數(shù)量為8根。 表2-17 拉桿直徑 mm 換熱管外徑l 10 14 19 25 32 38 45 57 直徑 10 12 12 16 16
30、16 16 16 表2-18 拉桿數(shù)量 mm 公稱直徑DN 拉桿直徑 <400 400-700 700-900 900-1300 1300-1500 1500-1800 1800-2000 10 4 6 10 12 16 18 24 12 4 4 8 10 12 14 18 16 4 4 6 6 8 10 12 (3) 拉桿尺寸 ① 拉桿尺寸按圖2-14和表2-19確定。 ② 拉桿的長度L按換熱器管長需要設(shè)定。 ③ 拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。 圖2-14 拉桿尺寸示意圖 表2-1
31、9 拉桿尺寸 mm 拉桿直徑d 拉桿螺紋工稱直徑 10 10 13 >40 12 12 15 >50 16 16 20 >60 由上表選取, 2.5.3 防沖板 根據(jù)設(shè)計要求,在殼程設(shè)置防沖板,以減少氣流的不均勻分布和對換熱管管端的沖蝕。 (1)防沖板表面到圓筒內(nèi)壁的距離,一般為接管外徑的1/4~1/3,取距離為50mm。 (2)防沖板的直徑或邊長,應(yīng)大于接管外徑162mm,取防沖板外徑為250mm。 (3)防沖板最小厚度:碳鋼為4.5mm;不銹鋼為3mm;取厚度為6mm。 (4)防沖板的固定形式為: ① 防沖板的兩側(cè)焊在定距管
32、或拉桿上,也可以同時焊在靠經(jīng)管板的第一塊折流板上; ② 防沖板焊在圓筒上; ③ 用U形螺栓將防沖板固定在換熱管上。 2.6 鞍座的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求,根據(jù)壓力容器支座的國標(biāo)。 具體選擇 選擇DN500到900,120度的包角重型帶墊板支座:Q=170KN,h=200mm 底板的參數(shù) ,, 腹板的參數(shù) 筋板的參數(shù) ,, 墊板的參數(shù) 弧長=830,,,e=36 螺栓間距 3 強(qiáng)度設(shè)計 3.1 概述[8] 換熱器是由筒體、管箱、封頭、法蘭、管板、換熱管、支座等受力元件組成。各受力元件都需注行強(qiáng)度計算,以確保在運行中安全可靠。 管板屬于管殼式換熱器
33、中的重要元件。它的合理設(shè)汁,對于節(jié)省材料、降低成本、減少加工時間都有重要意義。由于管板受力比較復(fù)雜,影響其強(qiáng)度和剛度的因素很多,正確進(jìn)行強(qiáng)度分析比較困難。 在各國規(guī)范中,溫差應(yīng)力均作為二次應(yīng)力考慮,對于溫差應(yīng)力和壓力應(yīng)力制和滿足許用值。 3.2 鋼材的選擇 由于換熱器殼體的特殊要求,不是任一種鋼均可選用,一般要采用平爐、氧氣轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。專門用的鋼必須機(jī)械性能項目不一般,結(jié)構(gòu)鋼的相應(yīng)項目為多,檢驗要求也更為合格,大致要求如下: (1)必須采用容器用鋼。它與普通結(jié)構(gòu)鋼相比采用的冶煉標(biāo)準(zhǔn)不同,常用的結(jié)構(gòu)鋼為16MnR等。 (2)必須采用鎮(zhèn)靜鋼。這種鋼脫氧比較安全,鋼中雜質(zhì)較少
34、,所以,重要的承壓元件均采用此類鋼。 3.3 殼體、封頭、法蘭及開口補強(qiáng) 3.3.1 殼體的設(shè)計 (1)殼體的設(shè)計 表3-1 設(shè)計條件 設(shè)計壓力 P(MPa) 0.5 設(shè)計溫度 t() 130 筒體內(nèi)徑 (mm) 700 腐蝕余量 (mm) 2.0 筒體材料 Q235-B 焊縫系數(shù) 0.8 在GB 151-98中表2-1,假設(shè)在設(shè)計溫度下Q235-B的許用應(yīng)力 筒體計算厚度按式(3-1)計算: (3-1) 設(shè)計厚度 按GB 709取鋼板負(fù)偏差: 根據(jù)表3-2的規(guī)定,最小厚度不得小于6mm 取名義厚度 校核:,沒有變化,故取名
35、義厚度合適。 (2)殼體強(qiáng)度校核 中低壓殼體一般均屬于k≥1.2的薄壁殼體。需求在內(nèi)壓作用下得周向應(yīng)力個經(jīng)向(周向)應(yīng)力。根據(jù)第一強(qiáng)度理論確定其為最大主應(yīng)力,并按彈性時效準(zhǔn)則將其最大主應(yīng)力限制在材料的許用應(yīng)力之內(nèi),即 考慮到薄壁殼體在利用上述公式中,均設(shè)D為其平均值,實際殼體總存在焊縫而應(yīng)計入焊縫稀疏,且從設(shè)計角度出發(fā),由殼體理論求出的計算壁厚必須引入壁厚附加量,故實際設(shè)計是以內(nèi)徑Di表示,即 壓力實驗時應(yīng)力校核: 液壓實驗壓力 (3-2) 壓力實驗允許通過的應(yīng)力: 實驗壓力下圓筒應(yīng)力: (3-3) 式中: P——設(shè)計壓力,MPa; Di——殼體內(nèi)徑,m
36、m; φ——焊縫系數(shù); C——厚度附加量,mm。 校核條件: 校核結(jié)果:合格 應(yīng)力及應(yīng)力計算: 最大允許工作壓力 (3-4) 設(shè)計溫度下的計算壓力 (3-5) 校核條件: 結(jié)論:筒體名義厚度按GB 151中取得的合格。 3.3.2 內(nèi)壓封頭設(shè)計 封頭設(shè)計原則上應(yīng)根據(jù)封頭在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力分析以及與之相連的筒體的邊緣應(yīng)力分析進(jìn)行強(qiáng)度校核。但實際上由于按應(yīng)力分析進(jìn)行設(shè)計十分復(fù)雜,所以規(guī)定中對于僅受靜載荷的一般封頭,僅以遠(yuǎn)離封頭地區(qū)的薄膜應(yīng)力或彎曲應(yīng)力進(jìn)行分析加以限制。對于由于各種原因所引起的邊緣應(yīng)力,僅在結(jié)構(gòu)形式上定性的加以限制,或在計算中直接引用某個參數(shù),
37、把按薄膜應(yīng)力或彎曲應(yīng)力求出的壁厚適當(dāng)放大。 (1)封頭厚度設(shè)計 按,取 形狀系數(shù)K=1.00 焊縫系數(shù) φ=0.85 封頭計算厚度按下式確定: (3-6) 封頭設(shè)計厚度 按GB 709,取鋼板負(fù)偏差: 考慮到圓筒的設(shè)計厚度為8mm 取封頭名義厚度 封頭有效厚度為 因為,滿足穩(wěn)定要求。 式中:K——橢圓形封頭形狀系數(shù),。 其值列于下表: 表3-2 系數(shù)K值表 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 K 1.46 1.37 1.29 1.21 1.14 1.07 1.00 0.93
38、 0.87 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 K 0.81 0.76 0.71 0.66 0.61 0.57 0.53 0.50 (2)封頭厚度校核 橢圓形封頭的最大允許工作壓力按下式計算 (3-7) 式中: ——設(shè)計溫度下封頭材料的許用應(yīng)力,MPa; φ——焊接接頭系數(shù); K——橢圓形封頭形狀系數(shù),同上; δe——封頭有效厚度,mm; Di——封頭內(nèi)直徑,mm。 校核條件: 結(jié)論:合格。 3.3.3 法蘭設(shè)計 表3-3 設(shè)計條件: 設(shè)計壓力 P(MPa) 0.5 設(shè)計溫度 t
39、() 130 筒體內(nèi)徑 (mm) 700 腐蝕余量 (mm) 2.0 筒體材料 Q235-B 圓筒厚度(mm) 0.8 根據(jù)工作要求,選擇按整體法蘭設(shè)計,在此采用長頸堆焊法蘭結(jié)構(gòu)。短節(jié)厚度。其伸出法蘭環(huán)的部分長度l不應(yīng)小于以下值: 表3-4 根據(jù)設(shè)計要求法蘭按GB 151選擇如下 mm 公稱直徑 D D1 D2 D3 D4 δ H h a R D 螺柱規(guī)格 螺柱數(shù)量 對接筒體最小厚度 550 690 650 615 605 602 38 95 25 17 12 22 12 23
40、M20 24 6 600 740 700 665 655 652 44 100 25 17 12 22 12 23 M20 28 6 650 790 750 715 705 702 46 100 25 17 12 12 12 23 M20 28 8 700 840 800 765 755 752 48 100 25 17 12 12 12 23 M20 32 8 800 940 900 865 855 852 48 100 25 17 12 12 12 23
41、M20 32 8 900 1040 1000 965 955 952 52 105 25 17 12 12 12 23 M20 36 10 應(yīng)該選擇公稱直徑為700的那一組合適 (1)墊片設(shè)計 ① 墊片材料、密封面形式 根據(jù)設(shè)計條件,采用石棉橡膠墊片,厚度,密封面形式采用平面。 ② 墊片參數(shù) m=2,y=11MPa ③ 墊片尺寸 參照J(rèn)B 4704-92非金屬軟墊片標(biāo)準(zhǔn),取墊片內(nèi)徑704mm,外徑744mm,墊片寬度N=20mm ④ 墊片有效密封寬度 , ⑤ 墊片壓緊力作用中心圓直徑 =墊片接觸面外徑-2b=744-28=728
42、mm
⑥ 墊片壓緊力
預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按下式計算:
(3-8)
操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按下式計算:
(3-9)
⑦ 墊片寬度校核
墊片寬度校核按下式計算:
(3-10)
(2) 螺栓設(shè)計
① 螺栓材料及許用應(yīng)力
螺栓材料選用Q235-B(按 43、荷按下式計算:
(3-14)
④ 螺栓配置
查JB 4703-2000 《壓力容器法蘭》,取螺栓規(guī)格M=20mm,螺紋小徑截面積A為120mm。螺栓數(shù)量:
(3-15)
以4的倍數(shù)圓整為32
螺栓總截面積:
螺栓中心圓直徑應(yīng)以下列三者之大值確定:
滿足法蘭背面的徑向結(jié)構(gòu)要求,距所選的法蘭可知:
滿足法蘭密封面的徑向結(jié)構(gòu)要求
滿足螺栓孔環(huán)向結(jié)構(gòu)要求
實際螺栓中心圓直徑應(yīng)取上述最大值,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整得
⑤ 螺栓設(shè)計載荷
預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計算:
(3-16)
操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計算:
44、(3)法蘭設(shè)計
① 法蘭結(jié)構(gòu)、材料
為有效降低法蘭的軸向應(yīng)力,以增設(shè)圓筒短節(jié),取短節(jié)厚度,短節(jié)及法蘭材料為16MnR,查表2-1(按厚度>36~60)得:,。
② 法蘭力矩
載荷:
(3-17)
(3-18)
(3-19)
力臂:
(3-20)
式中:
力矩
(3-21)
(3-22)
式中:W——最小螺栓載荷
d. 法蘭設(shè)計力矩
e. 法蘭設(shè)計力矩取一下最大值
(3-23)
式中:取1.63510Nmm
③ 形狀常數(shù)(按表7-6計算)
(3-24)
式中:;
;
令f=1, 45、得,則
法蘭外徑:
。
T=1.83,Z=4.94,Y=9.57,U=10.52
法蘭計算厚度:假設(shè)
④ 法蘭應(yīng)力
(3-25)
(3-26)
(3-27)
⑤ 應(yīng)力校核
,
由于增加了短節(jié),直接加大了錐頸部分的厚度,使法蘭軸向應(yīng)力大為降低,滿足強(qiáng)度要求。
⑥ 法蘭剛度厚度
(3-28)
式中:
因此法蘭的厚度取,滿足剛度要求。
3.3.4 開口補強(qiáng)
(1) 開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象及其原因
容器開孔之后,一方面由于器壁材料消弱,引起器壁強(qiáng)度的減弱,另一方面由于結(jié)構(gòu)的連續(xù) 46、性被破壞,在開孔和接管處產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力,有時在接管上的外部載荷影響下,開孔和接管部位就形成壓力容器的薄弱環(huán)節(jié)。
局部應(yīng)力的增長現(xiàn)象稱應(yīng)力集中,為了減少應(yīng)力集中,容器開孔、接管處應(yīng)進(jìn)行補強(qiáng),開孔補強(qiáng)后應(yīng)力集中作用可以得到緩解。
(2) 開孔補強(qiáng)的原則
目前,各國采用的補強(qiáng)設(shè)計方法有所不同,所依據(jù)的原則也不同,主要有以下三種:
① 等面積補強(qiáng)法
② 以極限分析作為設(shè)計基礎(chǔ)的補強(qiáng)法
③ 以穩(wěn)定性要求作為設(shè)計準(zhǔn)則的補強(qiáng)方法
(3)補強(qiáng)結(jié)構(gòu)
① 補強(qiáng)結(jié)構(gòu)主要有以下者幾種:
② 補強(qiáng)板塔結(jié)構(gòu)
③ 加強(qiáng)元件補強(qiáng)結(jié)構(gòu)
④ 整體補強(qiáng)結(jié)構(gòu)
具體圖形請參考資料《壓力容器的安全與強(qiáng)度設(shè) 47、計》。
(4)等面積補強(qiáng)設(shè)計方法
我國《設(shè)計規(guī)定》采用開孔等面積補強(qiáng)的設(shè)計計算方法,它適用于鋼制容器筒體、封頭的開孔及其補強(qiáng)。
① 元件上開孔及補強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)要求
殼體上的開孔為圓形、橢國形或長圓形。所有開孔應(yīng)宜避開焊縫、開孔邊緣與焊縫的距離,應(yīng)大于三倍筒體和封頭的實際壁厚,且不小于100mm
補強(qiáng)圈的厚度不得超過0.5S(S為容器壁厚)
② 補強(qiáng)面積的計算取補強(qiáng)圈設(shè)計
設(shè)計條件:(殼體接管/管箱接管)
設(shè)計壓力:0.5MPa/0.6MPa 設(shè)計溫度:130℃/75℃
母管:
內(nèi)徑:
名義厚度
接管:
內(nèi)徑
名義厚度
厚度附加量: 母管 C取2mm
接管 48、 C取2mm
材料: 母管Q235-B
接管Q235-B
補強(qiáng)圈同上
相關(guān)系數(shù):d——開孔直徑,;
——強(qiáng)度消弱系數(shù),,當(dāng)≥1.0時取=1.0 =113/113=1;
——焊接接頭系數(shù),?。?;
A——開孔削弱所需的補強(qiáng)面積;
B——補強(qiáng)有效寬度;
——計算壓力;
——母管開孔處的計算厚度
——母管開孔處的有效厚度,;
——接管有效厚度,;
——接管的計算厚度。
③ 補強(qiáng)時補強(qiáng)方法的判別
,且,d=154mm/204mm2=350mm,所以可以用等面積發(fā)補強(qiáng)。
④ 開孔所需的補強(qiáng)面積
設(shè)計溫度下母管的計算厚度
(3-29)
母管開孔所需 49、補強(qiáng)面積
(3-30)
⑤ 有效補強(qiáng)范圍
有效寬度,在下式多計算值中取較大的值
(3-31)
外側(cè)有效高度,在下式值中取較小的值
(3-32)
內(nèi)側(cè)有效高度,在下式值中取較小的值
(因為接管實際內(nèi)伸長度為0)
⑥ 有效補強(qiáng)面積
母管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積
(3-33)
接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積接管的計算厚度
(3-34)
(3-35)
焊接金屬的截面積:
補強(qiáng)面積
(3-36)
所需另行補強(qiáng)面積
(3-37)
⑦ 補強(qiáng)圈設(shè)計
因為A4為負(fù)值,表示該開孔無須另行補強(qiáng),不過考慮 50、到開孔直徑較大及流體的流速,工程設(shè)計中往往也可以考慮設(shè)補強(qiáng)圈,在此,考慮筒體流體為氣體,在筒體接管上設(shè)計補強(qiáng)圈,厚度可取殼體厚度。
補強(qiáng)圈外徑Bo應(yīng)該不大于有效寬度B
根據(jù)JB/T 4736-2002標(biāo)準(zhǔn),取
內(nèi)徑根據(jù)公式:
厚度取母體厚度8mm
3.4 管板
目前各國對管板的計算方法有所不同,本設(shè)計采用我國設(shè)計管板的方法,通過對管板作一定的簡化和假設(shè),其理論依據(jù)如下:
將管板作為承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上的當(dāng)量圓平板,且計入管孔均勻削弱的影響。
根據(jù)設(shè)計要求,有:
1 設(shè)計條件
2 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)
換熱器公稱直徑,DN = 700mm;
換熱管外徑d =19m 51、m;
管壁厚度t=2mm;
換熱管根數(shù)n=267;
換熱管采用三角形排布,管間距S = 25mm ;
墊片為橡膠墊片;
換熱管與管板為賬焊并用;
殼程側(cè)結(jié)構(gòu)槽深;
管程側(cè)隔板槽深;
連接管板的殼程法蘭與管箱法蘭采用JB4702-92法蘭5700-1.0;
換熱器材料:Q235-B;
查GB150表2-3,設(shè)計溫度下許用應(yīng)力;
管板材料:不銹鋼(1Cr18Ni9Ti);
查GB150表2-3,設(shè)計溫度下許用應(yīng)力;
許用拉脫力,按GB 151表3-12
3.4.1 墊片壓緊力作用中心圓直徑
(1)墊片設(shè)計
根據(jù)設(shè)計條件,采用石棉橡膠板墊片,厚度,密封面形式采用 52、平面。
(2)墊片參數(shù):m=2,y=11MPa
(3)墊片尺寸
參照J(rèn)B 4704-92非金屬軟墊片標(biāo)準(zhǔn),取墊片內(nèi)徑704mm,外徑744mm,墊片寬度N=20mm。
(4)墊片有效厚度
,
(5)墊片壓緊力作用中心圓直徑
=墊片接觸面積外徑2b=744-28=728mm
3.4.2 確定管板設(shè)計壓力
不能保證在任何情況下和都同時作用,并兩側(cè)均為正壓,故取兩者中的大者。
3.4.3 管板計算厚度和名義厚度
(3-38)
根據(jù)GB 151第3.7條,管板名義厚度應(yīng)不小于下列三部分之和,即
(3-39)
圓整得
3.4.4 換熱管軸向應(yīng)力
53、
查GB 151-98附錄Ⅱ,換熱管金屬截面積
a=176.71mm
(3-40)
按下列三種工況分別計算:
(1)只有殼程設(shè)計壓力,管程設(shè)計壓力;
(2)只有殼程設(shè)計壓力,管程設(shè)計壓力;
(3)殼程壓力和管程壓力同時作用;
以上三種工況的計算值的絕對值均遠(yuǎn)小于換熱管的設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力
3.4.5 換熱器和管板連接拉脫力
(3-41)
式中: ——取第四項三種工況計算中的絕對值最大者,;
——換熱管與管板連接的寒風(fēng)尺寸,;
——換熱管伸出管板長度,根據(jù)表3-18,為1.5mm;
——管板孔倒角深度,為2mm;
。
由 54、此可得:
滿足要求
3.5 支座
3.5.1 計算鞍座反力
(1)計算質(zhì)量
① 圓筒質(zhì)量
(3-42)
式中:圓筒材料密度。
② 單個封頭質(zhì)量:
(查JB 1154-73)
③ 附件質(zhì)量(包括人孔、接管、液面計、平臺等質(zhì)量):
④ 充液質(zhì)量
因物料密度不如水的密度,故按充滿水考慮,設(shè)備充裝系數(shù)
(3-43)
式中:(查JB1154-73)。
⑤ 保溫層質(zhì)量
因為設(shè)備部保溫,故=0。
⑥ 設(shè)備最大質(zhì)量m
(3-44)
(2)計算鞍座反力
按下式計算:
3.5.2 計算圓筒軸向彎矩
(1)圓筒中間處截面的彎矩
55、按下式計算:
(3-45)
(2)鞍座處截面上的彎矩
按下式計算:
(3-46)
3.5.3 計算圓筒軸向應(yīng)力
(1) 由于彎矩引起的軸向應(yīng)力
① 在圓筒中間截面上
最高點處:
(3-47)
式中: ;
;
。
最低點處:
② 在鞍座出圓筒截面上
最高點處:
(3-48)
式中:,由GB 151-89表(8-3)查得。
最低點處:
(3-49)
式中:,由GB 151-89表(8-3)查得。
(2)由于設(shè)計壓力引起的軸向壓力
(3-50)
(3)軸向應(yīng)力組合與校核
軸向拉應(yīng)力
最大軸向拉應(yīng) 56、力
軸向壓應(yīng)力
最大軸向壓應(yīng)力
軸向應(yīng)力校核:
許用軸向拉應(yīng)力 ;
許用軸向壓應(yīng)力 ;
許用軸向壓應(yīng)力按GB 151-89第1章和第4章確定。
(3-51)
根據(jù)A值和材料,查第四章圖4-4,得B=108
3.5.4 計算圓筒、封頭切向應(yīng)力
因,故圓筒和封頭中切向剪應(yīng)力分別按下列公式計算。
(1)圓筒切向剪應(yīng)力按下式計算
(3-55)
式中:,由GB 150-89表8-3查得。
(2)封頭切向剪應(yīng)力
按下式計算
(3-53)
式中:;
。
式中:為封頭沖壓減薄量,1.0mm。
(3)切向剪應(yīng)力校核
57、式中:為圓筒許用切向剪應(yīng)力。
(3-54)
式中:K=1.0,由GB 151-89查得。
3.5.5 計算圓筒周向應(yīng)力
(1)在鞍座處橫截面最低點處周向應(yīng)力,按下式計算
(3-55)
式中:k=0.1,考慮容器焊在鞍座上;
,有GB 151-89表8-3查得;
;
b=186mm,鞍座寬度。
(2) 在鞍座邊角的周向應(yīng)力
因,故按下式計算
(2-56)
式中:,由GB 150表8-3查得。
(3) 周向應(yīng)力校核
校核結(jié)果,合格。
3.5.6 計算鞍座有效斷面平均應(yīng)力
(1)鞍座承受的水平分力 按下式計算
式 58、中:,由GB 151-89表8-3查得。
(2)鞍座有效面積平均應(yīng)力 按下式計算
(3-57)
式中: ,鞍座實際高度和兩者中的較小值;
,腹板名義厚度。
(3)鞍座有效斷面平均應(yīng)力校核
式中:,鞍座材料Q235-BF的許用應(yīng)力。
結(jié) 論
首先很高興我按時完成了這次畢業(yè)設(shè)計。
此次高效冷卻器的設(shè)計,選用的是管殼式換熱器中的U型管式換熱器。選用U型管換熱器的主要原因是考慮到兩介質(zhì)的溫差較大這個因素。依照U型管換熱器的特點,只有一塊管板,管束由很多根U型換熱管組成,管的兩端固定在同一個管板上,管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與換熱管有溫差時,不會產(chǎn)生熱 59、應(yīng)力。
這次換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,選擇了U型管式,管子與管板的連接采用焊接,不設(shè)置膨脹節(jié)等等。其它零部件結(jié)構(gòu)詳見設(shè)計圖紙。通過強(qiáng)度計算,校核了殼程圓筒、封頭、法蘭、開孔接管、管板和支座并進(jìn)行了開口補強(qiáng)的設(shè)計計算。
總的來說,通過此次畢業(yè)設(shè)計,我的收獲是很大的。各方面的知識都有涉及,如手工畫圖就概括了整個制圖課程的知識。電腦制圖有進(jìn)一步熟練了CAD軟件操作??傊舜卧O(shè)計是整個大學(xué)四年所學(xué)知識的整理與應(yīng)用,大大提高了我的設(shè)計能力。
致 謝
通過做這個高效冷卻器的設(shè)計,我懂得了很多換熱器相關(guān)知識及其由理論向?qū)嶋H轉(zhuǎn)變的過程。
我非常感謝我的設(shè)計指導(dǎo)老師徐舒老師。徐老師嚴(yán)謹(jǐn) 60、的治學(xué)態(tài)度、淵博理論知識、豐富的實踐經(jīng)驗以及細(xì)心的教導(dǎo)讓我體會頗深,在這一個學(xué)期里,我學(xué)會了很多很多,所有這些將引導(dǎo)我不斷前進(jìn),并是我終身受益,所有這些我將銘記在心。本設(shè)計的設(shè)計過程自始至終都得到徐老師的細(xì)心教導(dǎo),從設(shè)計的選題的確定,到設(shè)計計算及論文的整理審稿、最后定稿,無不傾注了徐老師辛勤的汗水!
衷心感謝機(jī)械工程學(xué)院,為我們這次設(shè)計提供設(shè)計畫圖教室,畫板等等硬件方面的幫助。
衷心感謝本設(shè)計小組的每一位同學(xué),他們?yōu)槲姨峁┝税駱?,幫我解決了無數(shù)疑難問題,讓我學(xué)到了很多東西。
我之所以能按時順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計,是與老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助分不開的,在本次設(shè)計過程中,得到了過程機(jī)械系各位老 61、師的指導(dǎo)和幫助。在此,我對那些指導(dǎo)和幫助過的老師、同學(xué)及朋友表示衷心的感謝。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 秦叔經(jīng).葉文邦等編.換熱器.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003
[2] 國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).GB151-1999:管殼式換熱器.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社。2000
[3] 賀匡國主編.化工壓力容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995.6
[4] 上海醫(yī)藥設(shè)計院編.化工工藝設(shè)計手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993
[5] 董大勤.壓力容器與化工設(shè)備實用手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000
[6] 鄭津洋等編.過程設(shè)備設(shè)計.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005 62、
[7] 聶清德.化工設(shè)備設(shè)計.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993
[8] 華南理工大學(xué)化工原理教研室編.化工過程及設(shè)備設(shè)計.廣州:華南理工大學(xué)出版社,1993
附錄:
本設(shè)計符號說明
英文字母
B——折流板間距,m;
C——系數(shù),無量綱;
d——管徑,m;
D——換熱器外殼內(nèi)徑,m;
f——摩擦系數(shù);
F——系數(shù);
h——圓缺高度,m;
K——總傳熱系數(shù),;
L——管長,m;
m——程數(shù);
n——指數(shù); 管數(shù); 程數(shù);
N——管數(shù); 程效;
NB——折流板數(shù);
Nu——努塞爾特準(zhǔn)數(shù);
P——壓力,Pa;
Pr——普蘭特準(zhǔn)數(shù);
q——熱通量,;
Q—一傳熱速率,W;
r——半徑,m; 汽化潛熱Kj/kg;
R一一熱組,; 因數(shù);
Re——雷諾準(zhǔn)數(shù);
S——傳熱面積,m2;
t一—冷流體溫度,℃; 管心距,m;
T——熱流體溫度,℃;
u——流速,m/s;
W——質(zhì)量流量,kg/s;
希臘字母
——對流傳熱系數(shù),;
——有限差值;
——導(dǎo)熱系數(shù),;
——粘度,;
——密度,;
——校正系數(shù);
下標(biāo)
c——冷流體;
h——熱流體;
i——管內(nèi);
m——介平均;
o——管外;
s——污垢。
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