課程設(shè)計(jì)---3.8萬(wàn)噸原油換熱器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 3.8萬(wàn)噸原油換熱器設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理</p><p>　　學(xué) 號(hào)： &l

2、t;/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　1. 概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1. 換熱器的類型1</p><p>　　1.2. 換熱器1</p><p>　　1.2.1. 換熱器類型2</p><p>　　1.2.2. 固

3、定管板式換熱器2</p><p>　　1.2.3. U型管換熱器2</p><p>　　1.2.4. 浮頭式換熱器2</p><p>　　1.2.5. 填料函式換熱器3</p><p>　　1.3. 換熱器類型的選擇3</p><p>　　1.4. 流徑的選擇3</p><p>　　

4、1.5. 材質(zhì)的選擇4</p><p>　　1.6. 管程結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2. 換熱器選型及工藝計(jì)算5</p><p>　　2.1. 確定基本操作參數(shù)5</p><p>　　2.2. 初算傳熱面積5</p><p>　　2.2.1. 傳熱量5</p><p>　　2.2.

5、2. 平均溫差6</p><p>　　2.2.3. 初算傳熱面積7</p><p>　　2.3. 換熱器基本參數(shù)確定7</p><p>　　2.3.1. 換熱管和管內(nèi)流速7</p><p>　　2.3.2. 管程數(shù)和殼體內(nèi)徑8</p><p>　　2.3.3. 換熱器工藝尺寸結(jié)構(gòu)8</p>&

6、lt;p>　　2.3.4. 換熱器選型9</p><p>　　2.4. 總傳熱系數(shù)核算9</p><p>　　2.4.1. 管程傳熱膜系數(shù)9</p><p>　　2.4.2. 殼程傳熱系數(shù)10</p><p>　　2.4.3. 污垢系數(shù)11</p><p>　　2.4.4. 總傳熱系數(shù)11</p

7、><p>　　2.4.5. 計(jì)算傳熱面積12</p><p>　　2.5. 換熱器核算12</p><p>　　2.5.1. 殼程壓降12</p><p>　　2.5.2. 管程壓降12</p><p>　　3. 工藝設(shè)計(jì)表13</p><p>　　4. 換熱器設(shè)備的計(jì)算14</p

8、><p>　　4.1. 殼體壁厚設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1.1. 壁厚的計(jì)算14</p><p>　　4.1.2. 換熱器校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度15</p><p>　　4.2. 封頭的設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.3. 法蘭的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.4. 支座的設(shè)計(jì)1

9、7</p><p>　　4.4.1. 質(zhì)量核算17</p><p>　　4.4.2. 鞍座選型18</p><p>　　4.5. 管板的設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.5.1. 管板尺寸確定19</p><p>　　4.5.2. 管板與管子連接20</p><p>　　4.5.3.

10、管板與殼體的連接20</p><p>　　4.6. 流體進(jìn)、出口接管直徑的計(jì)算21</p><p>　　4.7. 容器開孔補(bǔ)強(qiáng)21</p><p>　　5. 設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表22</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23<

11、/b></p><p><b>　　概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　換熱器的類型</b></p><p>　　列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用，主要有殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等組成。一種流體在關(guān)內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，

12、其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。</p><p>　　其主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過(guò)管束，使湍流程度大為增加。</p><p&g

13、t;　　列管式換熱器中，由于兩流體的溫度不同，使管束和殼體的溫度也不相同，因此它們的熱膨脹程度也有差別。若兩流體溫差較大（50℃以上）時(shí)，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備的變形，甚至彎曲或破裂，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。</p><p><b>　　換熱器</b></p><p>　　換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。由于生產(chǎn)規(guī)

14、模、物料的性質(zhì)、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。</p><p>　　按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分為三大類：混合式、蓄熱式、間壁式。</p><p>　　間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。在這類換熱器中，冷、熱流體被固體壁面隔開，互不接觸，熱量從熱流體穿過(guò)壁面?zhèn)鹘o冷流體。該類換熱器適用于冷、熱流體

15、不允許直接接觸的場(chǎng)合。間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，形式繁多。將在后面做重點(diǎn)介紹。</p><p>　　直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器。在此類換熱器中，冷、熱流體相互接觸，相互混合傳遞熱量。該類換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場(chǎng)合。常見的設(shè)備有涼水塔、洗滌塔、文氏管及噴射冷凝器等。</p><p>　　蓄熱式換熱器又稱回流式換熱器或蓄熱器。此類換熱器是借助于熱容

16、量較大的固體蓄熱體，將熱量由熱流體傳給冷流體。當(dāng)蓄熱體與熱流體接觸時(shí)，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達(dá)到換熱的目的。此類換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點(diǎn)是設(shè)備的體積龐大，且不能完全避免兩種流體的混合。</p><p>　　工業(yè)上最常見的換熱器是間壁式換熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。&

17、lt;/p><p>　　緊湊式換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等。</p><p>　　管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在許多工業(yè)部門被大量采用。列管式換熱器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工藝成熟，選材范圍廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)及處理能力大等。這使得它在各種換熱設(shè)備的競(jìng)相

18、發(fā)展中得以繼續(xù)存在下來(lái)。</p><p>　　使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節(jié)的固定管板式、浮頭式和U形管式等幾種類型。</p><p><b>　　換熱器類型</b></p><p>　　根據(jù)列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要

19、分為以下四種。以下根據(jù)本次的設(shè)計(jì)要求，介紹幾種常見的列管式換熱器。</p><p><b>　　固定管板式換熱器</b></p><p>　　這類換熱器如圖1-1所示。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)余構(gòu)簡(jiǎn)單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太

20、大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。</p><p><b>　　U型管換熱器</b></p><p>　　U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是只有一塊管板，換熱管為U型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U型環(huán)熱管由溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一塊管板，密封面少，運(yùn)行可靠

21、；管束可以抽出，管間清洗方便。其缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗困難；喲由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束最內(nèi)程管間距大，殼程易短路；內(nèi)程管子壞了不能更換，因而報(bào)廢率較高。此外，其造價(jià)比管定管板式高10%左右。</p><p><b>　　浮頭式換熱器</b></p><p>　　浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩端管板之一不與外科固定連接，可在殼體內(nèi)

22、沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是黨環(huán)熱管與殼體間有溫差存在，殼體或環(huán)熱管膨脹時(shí)，互不約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價(jià)高；浮頭蓋與浮動(dòng)管板間若密封不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p><b>　　填料函式換熱器</b></p><p>　　填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-

23、4所示。其特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。其缺點(diǎn)是填料函乃嚴(yán)不高，殼程介質(zhì)可能通過(guò)填料函外樓，對(duì)于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。</p><p>　　換熱器類型的選擇 </p&g

24、t;<p>　　由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使水走管程。石油由于粘度較大，所以走殼程。</p><p><b>　　流徑的選擇 </b></p><p>　　在具體設(shè)計(jì)時(shí)考慮到盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)傳熱系數(shù)接近；在運(yùn)行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對(duì)于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷量損失；管、殼程的決定應(yīng)做到

25、便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。</p><p><b>　　參考標(biāo)準(zhǔn)：</b></p><p>　　不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走便于清洗管子，浮頭式換熱器殼程便于清洗。</p><p>　　腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時(shí)受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。</p><p>　　壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體

26、受壓，其中冷卻介質(zhì)循環(huán)水操作壓力高，宜走管程。</p><p>　　飽和蒸氣宜走管間，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大。</p><p>　　被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱，增強(qiáng)冷卻效果。</p><p>　　需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。</p>&l

27、t;p>　　粘度大的液體或流量較小的流體，宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re>100)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。</p><p>　　若兩流體的溫度差較大，傳熱膜系數(shù)較大的流體宜走殼程，因?yàn)楸跍亟咏鼈鳠崮は禂?shù)較大的流體溫度，以減小管壁和殼壁的溫度差。</p><p>　　綜合考慮以上標(biāo)準(zhǔn)，確定煤油應(yīng)走殼程，水走管程。&l

28、t;/p><p><b>　　材質(zhì)的選擇</b></p><p>　　列管換熱器的材料應(yīng)根據(jù)操作壓強(qiáng)、溫度及流體的腐蝕性等來(lái)選用。在高溫下一般材料的機(jī)械性能及耐腐蝕性能要下降。同時(shí)具有耐熱性、高強(qiáng)度及耐腐蝕性的材料是很少的。目前 常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。根據(jù)實(shí)際需要，可以選擇使用不銹鋼材料。</p>

29、;<p><b>　　管程結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列，如下圖所示。</p><p>　　(a) 正方形直列    （b）正方形錯(cuò)列    (c) 三角形直列 </p><

30、p>　?。╠）三角形錯(cuò)列  （e）同心圓排列 </p><p>　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗。對(duì)于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間為了便于安裝隔板，采用正方形排列方式。 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來(lái)。管板與管子的連接可脹接或焊接。</p><p>　　換熱

31、器選型及工藝計(jì)算</p><p><b>　　確定基本操作參數(shù)</b></p><p>　?。?）熱流體：入口溫度140℃; 出口溫度40℃ </p><p>　　（2）冷卻介質(zhì)：岷江水</p><p>　?。?）允許壓降：不大于0.1MPa</p><p><b>　　（4）

32、物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　?。?）每年按360天計(jì)算，每天分成3班，每班8小時(shí)</p><p>　?。?）確定定性溫度下的參數(shù)：</p><p><b>　　原油的定性溫度</b></p><p><b>　　冷卻水的定性溫度</b></p><p>　

33、　原油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)</p><p>　　循環(huán)冷卻水在27.5℃下的物理數(shù)據(jù)</p><p>　　材料：碳鋼導(dǎo)熱系數(shù) </p><p><b>　　初算傳熱面積</b></p><p><b>　　傳熱量</b></p><p><b>　　原油流量：<

34、;/b></p><p><b>　　傳熱量：</b></p><p><b>　　平均溫差</b></p><p>　　已知岷江水的最高溫度且用水作冷卻劑時(shí)，冷卻水的出口溫度不應(yīng)高于工藝物流的出口溫度</p><p><b>　　有： </b></p&

35、gt;<p>　　又知： </p><p>　　則取冷卻水用量： </p><p><b>　　冷卻水出口溫度：</b></p><p>　　上式計(jì)算結(jié)果與假設(shè)的定性溫度相符合</p><p>　　逆流時(shí)的平均傳熱溫差：水 原油 </p><p><

36、;b>　　則 </b></p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　查《化工工藝設(shè)計(jì)手》第2-279頁(yè) 圖 15-14（a）</p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　故平均傳熱溫差:</b></p&

37、gt;<p><b>　　初算傳熱面積</b></p><p>　　參照《化工過(guò)程設(shè)計(jì)》第282頁(yè) 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)或文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，估算出傳熱系數(shù)，則初選值</p><p><b>　　則</b></p><p>　　參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第46頁(yè) </p><p>　　取安全系數(shù)為1.04

38、 </p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　換熱器基本參數(shù)確定</b></p><p><b>　　換熱管和管內(nèi)流速</b></p><p>　　選用換熱器管規(guī)格用長(zhǎng)的管子。原油的粘度大，所以走殼程，水走管程。</p><p>

39、;<b>　　所需總管數(shù)：</b></p><p>　　參照《環(huán)境工程原理》表3.5-1，取水的流速為</p><p><b>　　管程數(shù)和殼體內(nèi)徑</b></p><p><b>　　換熱器工藝尺寸結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　1.橫過(guò)管束中心線的管數(shù)</p>

40、<p><b>　　2.折流板</b></p><p>　　參考《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2-263頁(yè) 選用圓缺形折流板，圓缺形折流板的圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度</p><p><b>　　設(shè)定的折流板數(shù)為</b></p><p><b>　　3.管心距</b></

41、p><p><b>　　管心距一般取 </b></p><p><b>　　4.接管</b></p><p>　　1.殼程流體進(jìn)出口接管</p><p>　　取接管內(nèi)油品流速為 則接管內(nèi)徑為</p><p>　　參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表3-31取標(biāo)準(zhǔn)管徑為</p>

42、<p>　　2.管程流體進(jìn)出口接管</p><p>　　取接管內(nèi)循環(huán)水流速為 則接管內(nèi)徑為</p><p><b>　　則取標(biāo)準(zhǔn)管徑為</b></p><p><b>　　換熱器選型</b></p><p>　　根據(jù)初步計(jì)算結(jié)果：傳熱面積、總管數(shù)62根、4管程、管長(zhǎng)，殼體直徑D=341

43、.5mm</p><p>　　查JB/T 4715-92和GB 151-1999 初選管板式換熱器型號(hào)為</p><p>　　該管板式殼體直徑、換熱面積為 、公稱壓力為1.6MPa 、總管數(shù)為76、并且為4管程、每管程的管子數(shù)為19根、中心排管數(shù)為11根、管程流通面積為。</p><p><b>　　總傳熱系數(shù)核算</b></p>

44、<p><b>　　管程傳熱膜系數(shù)</b></p><p><b>　　冷卻水質(zhì)量流量量：</b></p><p><b>　　管程截面積：</b></p><p><b>　　管程相關(guān)系數(shù)：</b></p><p>　　參考《化工裝置實(shí)用工藝

45、設(shè)計(jì)》原著第三版 圖10-46查得</p><p><b>　　殼程傳熱系數(shù)</b></p><p>　　熱交換器中心線或距中心線最近的管排上錯(cuò)流流動(dòng)的最大通道面積S</p><p>　　熱交換器中心線或距中心線最近的管排上錯(cuò)流流動(dòng)的最小質(zhì)量流速</p><p>　　正三角形排列時(shí)管群的當(dāng)量直徑：</p>

46、<p><b>　　帶入克恩公式 假設(shè)</b></p><p><b>　　得到管程傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　污垢系數(shù)</b></p><p><b>　　由已知：管內(nèi)側(cè) </b></p><p><b>　　管外

47、側(cè) </b></p><p><b>　　碳鋼管導(dǎo)熱系數(shù) </b></p><p><b>　　總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　將帶入上式</b></p><p&

48、gt;<b>　　得到 </b></p><p><b>　　計(jì)算傳熱面積</b></p><p><b>　　與初選值基本相同</b></p><p>　　由換熱器換熱面積為32.5</p><p><b>　　面積裕度： </b></p&g

49、t;<p><b>　　換熱器核算</b></p><p><b>　　殼程壓降</b></p><p><b>　　管束 </b></p><p>　　由式 </p><p>　　阻力系數(shù) </p><

50、p><b>　　折流板缺口</b></p><p><b>　　殼程：</b></p><p><b>　　管程壓降</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　其中</b></p>

51、<p>　　由Re=17743，傳熱管粗糙度，查圖得，</p><p><b>　　流體流速</b></p><p><b>　　得到</b></p><p><b>　　由以上計(jì)算知：</b></p><p>　　殼程與管程的壓降均小于0.1MPa，故選用是合理的

52、。</p><p><b>　　工藝設(shè)計(jì)表</b></p><p>　　換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見下表。</p><p><b>　　換熱器設(shè)備的計(jì)算</b></p><p><b>　　殼體壁厚設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　壁

53、厚的計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，選用 的碳素鋼管，其鋼號(hào)為20R，鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB6654。</p><p>　　由于換熱器為內(nèi)壓容器，故可采用內(nèi)壓容器的設(shè)計(jì)方法來(lái)確定其壁厚，殼壁計(jì)算壁厚計(jì)算公式為：</p><p>　　式中， ——計(jì)算壓力，取</p><p><b>　　——?dú)んw內(nèi)徑， </b

54、></p><p>　　——焊接接頭系數(shù)， </p><p><b>　　t——?dú)こ虦囟?，設(shè)</b></p><p>　　——?dú)こ虦囟葹?時(shí)的的許用應(yīng)力，取 （查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附表一得）</p><p><b>　　則殼體計(jì)算壁厚為：</b></p><p>　　

55、考慮到鋼板厚度不均勻介質(zhì)對(duì)筒壁的腐蝕作用，在確定筒體所需厚度時(shí)，還應(yīng)在計(jì)算厚度 的基礎(chǔ)上，增加壁厚附加量C。壁厚附加量C是指在滿足強(qiáng)度要求而計(jì)算出的壁厚之外，考慮其他因素而額外增加的壁厚量，包括鋼板負(fù)偏差（或鋼板負(fù)偏差） 、腐蝕裕量 ，即 。</p><p><b>　　取 ， ，故</b></p><p>　　圓整后，取名義厚度為 </p><p

56、>　　換熱器校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度</p><p>　　按強(qiáng)度、剛度計(jì)算確定的容器壁厚，由于材質(zhì)、鋼板彎曲、焊接及安裝等造成加工過(guò)程不完善，有可能導(dǎo)致容器不安全，會(huì)在規(guī)定的工作壓力下發(fā)生過(guò)大變形或焊縫有滲漏現(xiàn)象等，故必須進(jìn)行壓力試驗(yàn)予以校核。</p><p>　　最常用的壓力試驗(yàn)方法是液壓試驗(yàn)。本設(shè)計(jì)采用水壓試驗(yàn)方法。</p><p>　　液壓試驗(yàn)時(shí)要求滿足的強(qiáng)度條

57、件是：</p><p>　　查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附表一可知，對(duì)于20R剛在壁厚為6mm時(shí)，其屈服極限 ，則有</p><p><b>　　代入得：</b></p><p>　　水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　封頭的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　左右

58、封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)JB/T 4337-95標(biāo)準(zhǔn)，封頭為 ，曲面高度為 ，直邊高度 ，材料選用20R鋼。</p><p><b>　　法蘭的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　殼體與封頭采用法蘭連接，材料選用20R碳素鋼，本設(shè)計(jì)的壓力和殼體內(nèi)徑都較小，根據(jù)JB/T4701―2000選用DN400,1.6MPa的甲型平焊法蘭。</p><p&

59、gt;　　法蘭尺寸如下： 單位：mm</p><p><b>　　支座的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　質(zhì)量核算</b></p><p><b>　?、贇んw質(zhì)量m1：</b></p><p&

60、gt;<b>　　由上計(jì)算知：</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附表4得：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的筒體質(zhì)量為 </p><p><b>　　則</b></p><p><b>　?、诜忸^的質(zhì)量 ：</b><

61、;/p><p>　　DN=400mm， ，直邊高度 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其質(zhì)量 m=9.9kg。</p><p>　　所以 </p><p><b>　?、鬯馁|(zhì)量 ：</b></p><p><b>　　(7.4.1)</b></p><p&

62、gt;　　式中， ——裝填系數(shù)，</p><p><b>　　儲(chǔ)罐體積：</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　④附件質(zhì)量 ：</b></p><p><b>　?、莨茏淤|(zhì)量 ：</b></p><

63、;p><b>　　式中 </b></p><p>　　—— 的管子單重， </p><p>　?、薹ㄌm質(zhì)量 ：PN=1.6MPa； DN=400mm；法蘭質(zhì)量27Kg。</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　所以，設(shè)備總質(zhì)量：</b>

64、</p><p><b>　　支座計(jì)算：</b></p><p><b>　　鞍座選型</b></p><p>　　每個(gè)支座承受11.33KN，選用重型B1型，120度包角，焊制，雙筋，帶墊片的鞍座。</p><p><b>　　鞍座標(biāo)準(zhǔn)</b></p><

65、p><b>　　鞍座結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p><b>　　鞍座示意圖</b></p><p><b>　　管板的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　管板用來(lái)固定換熱管并騎著分隔管程、殼程的作用。</p><p><b>　　管板尺寸確定</b>

66、</p><p>　　由于固定管板式換熱器計(jì)算十分復(fù)雜，需要綜合考慮多種因素，可采用下表選取：</p><p>　?、俨馁|(zhì)：在選用管板時(shí)的材料時(shí)，當(dāng)換熱介質(zhì)無(wú)腐蝕或有輕微腐蝕時(shí)，可按規(guī)定采用低碳鋼或普通低合金；處理腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的耐腐蝕材料，本設(shè)計(jì)采用與殼體相同的低碳鋼Q235-AF。</p><p>　　②管板尺寸：根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》公稱壓力=1.

67、6MPa，及公稱直徑DN=400mm，</p><p><b>　　管板與管子連接</b></p><p>　　在管殼式換熱器設(shè)計(jì)中，管子與管板的連接是否緊密十分重要。如果連接不緊密，在操作時(shí)連接處發(fā)生泄漏，冷熱流體相互混合，會(huì)造成物料和熱量損失；若物料帶有腐蝕性、放射性或者兩種流體接觸會(huì)產(chǎn)生易燃易爆物質(zhì)，后果將更加嚴(yán)重。</p><p>　　

68、管子在管板上的固定方法主要有脹接和焊接兩種，其原則是必須保證管子與管板連接牢固，連接處不會(huì)產(chǎn)生泄露。</p><p>　　第一，脹接法。此法是利用脹接管器擠壓伸入管板孔中的管子端部，使端部發(fā)生塑性變形，管板同時(shí)也產(chǎn)生彈性形變，當(dāng)取去脹管器后由于管板孔的彈性收縮，使管子與管板間同時(shí)產(chǎn)生一定擠緊力而緊密的貼在一起，從而達(dá)到密封緊固連接的目的。采用脹接時(shí)，管板的硬度應(yīng)比管端高，以保證脹接質(zhì)量，這樣可以免除應(yīng)管板孔塑性變

69、形，而影響脹接緊密性。</p><p>　　第二，焊接法。由于此法具有高溫高壓下仍能保持連接的緊密性，對(duì)管板孔的加工精度要求低，加工工藝較簡(jiǎn)單，當(dāng)壓強(qiáng)不太高使，可用較薄管板等優(yōu)點(diǎn)，因此焊接法應(yīng)用較廣泛；但焊接法工藝要求管子與管孔之間應(yīng)留有一定間隙。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)的操作物質(zhì)為有原油且操作壓力與溫度均不太高，因此選用密封性能較好的脹接法。</p><p&g

70、t;<b>　　管板與殼體的連接</b></p><p>　　考慮到換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)可以分成可拆式和不可拆式兩大類型。固定管板式換熱器的管板與殼體間常采用不可拆連接，可采用焊接的方式。即選用其中的（e）型</p><p>　　流體進(jìn)、出口接管直徑的計(jì)算</p><p>　　1.殼程流體進(jìn)出口接管</p>&l

71、t;p>　　取接管內(nèi)油品流速為 則接管內(nèi)徑為</p><p>　　參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表3-31取標(biāo)準(zhǔn)管徑為</p><p>　　2.管程流體進(jìn)出口接管</p><p>　　取接管內(nèi)循環(huán)水流速為 則接管內(nèi)徑為</p><p><b>　　則取標(biāo)準(zhǔn)管徑為</b></p><p><b

72、>　　容器開孔補(bǔ)強(qiáng)</b></p><p>　　開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)是在開孔附近區(qū)域增加補(bǔ)強(qiáng)金屬，使之達(dá)到提高器壁強(qiáng)度、滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的目的。開孔補(bǔ)強(qiáng)的形式分為整體補(bǔ)強(qiáng)和局部補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>　　按照GB150-1998鋼制壓力容器第8章中開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)規(guī)定：</p><p><b>　　圓筒</b></p>

73、<p>　　不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑，殼體開孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)：</p><p>　　設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa;</p><p>　　兩相鄰的開孔中心間距應(yīng)不小于直徑之和的兩倍；</p><p>　　接管公稱外徑小于或等于89mm；</p><p>　　接管壁厚不小于5mm（公稱外徑為57mm）；</

74、p><p>　　本設(shè)計(jì)的固定管板式換熱器筒體為碳鋼，壁厚為6mm，管程設(shè)計(jì)壓力為1。6MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，根據(jù)計(jì)算結(jié)果知，接管壁厚均大于5mm。因此開孔不必補(bǔ)強(qiáng)。</p><p><b>　　設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　緊張的

75、課程設(shè)計(jì)終于落下了帷幕，回首這些天來(lái)做課程設(shè)計(jì)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。每一個(gè)細(xì)節(jié)，每一次與同學(xué)們的討論都讓我記憶猶新。通過(guò)這些天的課程設(shè)計(jì)，并最終順利地完成使我感觸頗多，同時(shí)也讓我受益匪淺。正是在這次疼苦并快樂的課程設(shè)計(jì)中，我找到了運(yùn)用知識(shí)和更有效率的學(xué)習(xí)知識(shí)的方法，在運(yùn)用和學(xué)習(xí)的同時(shí)也加深了我對(duì)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)的理解、提升了我考慮事情的全面性和做事情的嚴(yán)謹(jǐn)行性，讓我分析問(wèn)題、考慮問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力有了進(jìn)一步的提升。</p><

76、p>　　課程設(shè)計(jì)老師們都說(shuō)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的模擬考試，它也完全顛覆我們以前對(duì)知識(shí)的應(yīng)用形式。之前，對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用就體現(xiàn)在平時(shí)的作業(yè)、考試和課堂上。對(duì)于專業(yè)知識(shí)在實(shí)際生活生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用并不是很了解，以至于讓我產(chǎn)生了知識(shí)無(wú)用的愚蠢想法。當(dāng)接觸了課程設(shè)計(jì)之后才發(fā)現(xiàn)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用是如此的多，而自己欠缺的也是如此的多。在與實(shí)際的應(yīng)用相比，我們?cè)谡n堂上所學(xué)習(xí)的知識(shí)是多么的淺顯、寡陋。我們盡然還抱怨專業(yè)課難度很大，當(dāng)真正面臨著問(wèn)題的時(shí)候才知道

77、書到用時(shí)方恨少。</p><p>　　在做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，我又再次系統(tǒng)的看了《環(huán)境工程原理》和《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這兩門基礎(chǔ)課。在課程設(shè)計(jì)進(jìn)行的時(shí)候有陸陸續(xù)續(xù)的看了若干本化工設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)和工程制圖方面的書籍，同時(shí)還查閱了大量的國(guó)標(biāo)、行標(biāo)。這在個(gè)過(guò)程中學(xué)到了怎樣大量的查閱資料、怎樣從中獲取自己的需要的信息的方法。</p><p>　　當(dāng)然在這次的設(shè)計(jì)中，同學(xué)們的相互幫助，老師們的指點(diǎn)也是我

78、順利完成的有力保障。在與同學(xué)們的一次次的討論中，我的思考不斷地修正，大家都朝著正確的方向前行。因?yàn)槲覀兌贾涝诿鎸?duì)一個(gè)對(duì)我們來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的事情，往往不是一個(gè)人能輕易地完成的。團(tuán)隊(duì)的力量肯定比個(gè)人的力量大，為了查一個(gè)參數(shù)我們幾個(gè)人各自使用自己能想到的辦法，盡自己的所能去完成。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)得考驗(yàn)洗禮，我再次體會(huì)到了自身的不足，知識(shí)的欠缺、學(xué)習(xí)能力的欠缺、對(duì)問(wèn)題全面性把握的不足。同時(shí)也因在這次

79、課程設(shè)計(jì)中所學(xué)、所識(shí)、所思感到高興，正如老師所言，能做出什么成果是我們的能力、以什么心態(tài)來(lái)做則是我們是否成熟的表現(xiàn)。很感謝老師和同學(xué)們?cè)谶@次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的幫助，在以后的學(xué)習(xí)中我將以這次新知識(shí)的積累和經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)再次塑造我剩余不多的大學(xué)時(shí)光。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 汪鎮(zhèn)安.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第3版上冊(cè).北京

80、:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[2] E.E. Ernest E. Ludwing.化工裝置實(shí)用工業(yè)設(shè)計(jì)[M].原著第3版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[3] 陳裕清.化工原理[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2008.</p><p>　　[4] 黃英.化工過(guò)程設(shè)計(jì)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué),2005.</

81、p><p>　　[5] 匡照忠.化工機(jī)器與設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.4.</p><p>　　[6] 卓震.化工容器及設(shè)備[M].北京:中國(guó)石化出版社,2008.</p><p>　　[7] 喻健良.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M].大連:大連理工大學(xué)出版,2009.7.</p><p>　　[8] 董大勤.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M]

82、.北京:化學(xué)工業(yè)出版,2002.12.</p><p>　　[9] 潘繼紅.管殼式換熱器的的分析與計(jì)算[M].北京:科技出版社,1996.</p><p>　　[10] 高安全,崔金海.化工設(shè)備機(jī)械[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.12.</p><p>　　[11] 毛希瀾.換熱器設(shè)計(jì)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1988.</p>&l

83、t;p>　　[12] 馬秉騫.化工設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.7.</p><p>　　[13] 刁玉偉,王立業(yè).化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M].大連:大連理工大學(xué)出版,2000.</p><p>　　[14] 董其伍.換熱器[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.12.</p><p>　　[15] 孫繼瀛.化工設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20

84、00.</p><p>　　[16] 王菲, 林英.過(guò)程設(shè)備用鋼[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004, 431.</p><p>　　[17] 高莉萍, 高效換熱器發(fā)展動(dòng)態(tài)及其應(yīng)用[J]. 石油化工設(shè)備技術(shù), 1995.</p><p>　　[18] 李志勇,喻健良,劉志軍.過(guò)程機(jī)械[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.1.</p><

85、p>　　[19] 冷士良,宋志軒.化工單元操作設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.7.</p><p>　　[20] GB151-1991,管殼式換熱器[S].</p><p>　　[21] JB/T4712-2007,鞍式支座[S].</p><p>　　[22] JB/T4701-2000,甲型平焊法蘭[S].</p><p&g