1、第1章浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種，它的特點(diǎn)是兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對殼體滑移，稱為浮頭。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于拆卸方便，易清洗，在化工工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。本文對浮頭式換熱器進(jìn)行了整體的設(shè)計，按照設(shè)計要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，即殼側(cè)兩程，管側(cè)四程。首先，通過換熱計算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結(jié)構(gòu),然后按照設(shè)計的要求以及一系列國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計的前半部分是工藝計算部分，主要設(shè)根據(jù)設(shè)計傳熱系數(shù)、壓強(qiáng)校核、殼程壓降、管程壓降的計算；設(shè)計的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計。主

2、要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進(jìn)行設(shè)備內(nèi)各零部件（如殼體、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉桿、進(jìn)出口管、浮頭箱、浮頭、支座、法蘭、補(bǔ)強(qiáng)圈）的設(shè)計。換熱器是國民經(jīng)濟(jì)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(yán)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(dá)的工業(yè)國家熱回收率已達(dá)96%。換熱設(shè)備在現(xiàn)代裝置中約占設(shè)備總重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%

3、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(jìn)換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊性，產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化，并朝大型化的方向發(fā)展。浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種。換熱管束包括換熱管、管板、折流板、支持板、拉桿、定距管等。換熱管可為普通光管，也可為帶翅片的翅片管，翅片管有單金屬整體軋制翅片管、雙金屬軋制翅片管、繞片式翅片管、疊片式翅片管等，材料有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅材、鋁材、鈦材等。殼體一般為圓筒形，也可為方形。管箱有橢圓封頭管箱、球形封頭管箱和平蓋管箱等。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，以及

4、全球發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的增長，國內(nèi)市場和出口市場對換熱器的需求量將會保持增長，客觀上為我國換熱器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了廣闊的市場空間。從市場需求來看，在國家大力投資的刺激下，我國國民經(jīng)濟(jì)仍將保持較快發(fā)展。石油化工、能源電力、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)仍然保持穩(wěn)定增長，大型乙烯項目、大規(guī)模的核電站建設(shè)、大型風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)、太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中多晶硅產(chǎn)量的迅速增長、大型環(huán)境保護(hù)工程的開工建設(shè)、海水淡化工程的日益成熟，都將對換熱器產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的拉動。未來散熱器將會朝著更加節(jié)能環(huán)保和美觀實用的角度不斷創(chuàng)新與發(fā)展，短時期鋼制柱式散熱器和銅鋁復(fù)合散熱器任將會是市場主流產(chǎn)品與選擇。換熱器在工業(yè)生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域都得到了廣

5、泛的應(yīng)用，而且其功作性能的優(yōu)劣直接影響著整個裝置和系統(tǒng)綜合性能的好壞，因此換熱器的合理設(shè)計極其重要，所以一個合理的換熱器應(yīng)滿足一下的幾點(diǎn)要求：（1）在給定的工作條件（流體流量、進(jìn)口溫度等）下，達(dá)到要求的傳熱量和流體出口溫度；（2）流體壓降要小，以減小運(yùn)行的能量消耗；（3）滿足外形尺寸和重量要求；（4）安全可靠，滿足最高工作壓力，工作溫度以及防腐、防漏、工作壽命等方面要求；（5）制造工藝切實可行，選材合理且來源有保證，以減少初投資；（6）安裝、運(yùn)輸以及維修方便等。按照設(shè)計要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，為了增大壓差校正系數(shù)，采用了殼側(cè)兩程管側(cè)四程。通過換熱計算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結(jié)構(gòu)，然后按照

6、設(shè)計的要求以及一系列國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要考慮許多因素，例如傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、流體性質(zhì)以及拆卸等等。之后對有些部件進(jìn)行強(qiáng)度校核并進(jìn)行對其優(yōu)化設(shè)計。換熱設(shè)備是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機(jī)械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的10%-20%，在煉油廠中，約占總投資的35%-40%。1.1換熱設(shè)備的應(yīng)用浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于拆卸方便，易清洗，在化工工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量又溫度較高的流

7、體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝過程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過程上的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱和廢熱，特別是低位熱能的有效裝置。 圖1-1浮頭式換熱器實物圖1.2換熱器設(shè)備的分類按作用原理分類（1）直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器，是利用冷，熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱的換熱器。為增加兩流體的接觸面積，以達(dá)到充分換熱，在設(shè)備中常放置填料和柵板，通常采用塔狀結(jié)構(gòu)。如冷卻塔，冷卻冷凝器等。（2）蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器又稱回?zé)崾綋Q熱器，是借助于固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱器。在換熱器內(nèi)首先由熱流體通過，把熱量積蓄在蓄熱

8、體中，然后由流體通過，由蓄熱體把熱量釋放給冷流體。由于兩種流體交替與蓄熱體接觸，因此不可避免地會使兩種流體少量混合。若兩種流體不允許有混合，則不采用蓄熱式換熱器。（3）間壁式換熱器它又稱表面式換熱器，是利用間壁將進(jìn)行熱交換的冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體的換熱器。間壁式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的換熱器，其形式多樣，如管殼式換熱器和板式換熱器都屬于間壁式換熱器。（4）中間載流體式換熱器它是把兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載流體連接起來的換熱器。載流體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體，如

9、熱管式換熱器等。按作用方式分類（1）管式換熱器管式換熱器都是通過管子壁面?zhèn)鳠岬膿Q熱器。按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、纏繞管式換熱器和管殼式換熱器等。蛇管式換熱器一般由金屬或非金屬管子，按需要彎曲成所需的形狀，如圓盤形、螺旋形和長的蛇行等。它是最早出現(xiàn)的一種換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。按使用狀態(tài)不同，蛇管式換熱器又可分為沉浸式蛇管和噴淋式蛇管兩種。套管式換熱器是由兩種不同大小直徑的管子組裝成同心管，兩端用U形彎管將他們連接成排，并根據(jù)實際需要，排列組合成傳熱單元，換熱時，一種流體走內(nèi)管，另一種流體走內(nèi)外管間的環(huán)隙，內(nèi)管的壁面為傳熱面，一般按逆流方式進(jìn)行換

10、熱。兩種流體都可以在較高的溫度、壓力、流速下進(jìn)行換熱。套管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減方便，兩側(cè)流體均可提高流速，使傳熱面的兩側(cè)都可有較高的傳熱系數(shù)；缺點(diǎn)是單位傳熱面的金屬消耗量大，檢修、清洗和拆卸都較麻煩，在可拆連接處容易造成泄漏。管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備。在圓筒形殼體中放置了許多管子組成的管束，管子的兩端固定在管板上，管子的軸線與殼體的軸線平行。為了增加流體在管外空間的流速并支撐管子，改善傳熱性能，在筒體內(nèi)間隔安裝多塊折流板，用拉桿和頂距管將其與管子組裝在一起。換熱器的殼體上和兩側(cè)的端蓋上裝有流體的進(jìn)出口，有時還在其上裝設(shè)檢查孔，為了安置測試儀表用

11、的接口管，排液孔和排氣孔等。纏繞管式換熱器是芯筒與外筒之間的空間內(nèi)將傳熱管按螺旋閑形狀交替纏繞而成，相鄰兩成螺旋狀傳熱管的螺旋方向相反，采用一定形狀的定距管使之保持一定的距離。纏繞狀傳熱管可以采用單根繞制，也可采用兩根或多跟組焊后一起繞制。管內(nèi)可以通過一種介質(zhì)，稱通道型纏繞管式換熱器；也可分別通過幾種不同的介質(zhì)，而每種介質(zhì)所通過的傳熱管均匯集在各自的管板上，構(gòu)成多通道型纏繞管式換熱器。纏繞管式換熱器適用于同時處理多種介質(zhì)等場合。（2）板面式換熱器板面式換熱器是通過板面進(jìn)行傳熱的換熱器。板面式換熱器按傳熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為以下五種：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼是換熱器和傘式換

12、熱器。板面式換熱器的傳熱性能要比管式換熱器優(yōu)越，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，使流體能在較低的速度下就達(dá)到湍流狀態(tài)，從而強(qiáng)化了傳熱。板面是換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。第2章 浮頭式換熱器熱力計算浮頭式換熱器熱力計算一般包括：定性溫度和物性參數(shù)，初選結(jié)構(gòu)，管程熱力計算及流量計算，殼程換熱計算，傳熱系數(shù)，管程壓降，殼程壓降壓強(qiáng)校核。2.1原始數(shù)據(jù)油進(jìn)口溫度： =175油出口溫度： =155油工作壓力： P1=1.6MPa水進(jìn)口溫度： =144水出口溫度： =163水工作壓力： P2=2MPa殼體內(nèi)徑： DS=700mm管箱內(nèi)徑： DN=750mm換熱管規(guī)

13、格：19×3 L=8m2.2定性溫度和物性參數(shù)計算水的定性溫度： 水的密度： 2=913kg/m3水的比熱： Cp2=4.32kJ/kg水的導(dǎo)熱系數(shù)：k2=0.686W/m 水的粘度： 2=168.8×10-6水的柏朗特數(shù)：Pr2=1.08油（柴油）的定性溫度： 油的密度： 1=715 kg/m3油的比熱： Cp1=2.48 kJ/kg油的導(dǎo)熱系數(shù)：k1=0.133 W/m油的粘度： 1=6.4×10-4油的普朗特數(shù)：2.3 初選結(jié)構(gòu)管排列方式 ：分程隔板兩側(cè)正方形，其余三角形管子外徑： d0=0.019m管子內(nèi)徑：di=d0-（2×3/1000）=0.

14、013m管長： L=8m管間距：s=1.5d0=1.5×0.19=0.0285m殼體內(nèi)徑： Ds=0.7m管束中心排管數(shù)：由公式得Nc=22總管子數(shù)：由：得 Nt=400選型：采用雙殼程四管程。2.4 管程換熱計算及流量計算試選傳熱系數(shù)： k0=240 W/m2傳熱面積：由 得=190.91m2逆流平均溫差：無量綱量參數(shù)：溫差校正系數(shù)：按2殼程4管程查得 有效平均溫差：設(shè)計傳熱量：換熱效率：取=0.98油流量：水流量：管程流通截面（4管程）： 管程流速：管程雷諾數(shù)：管程換熱系數(shù)：2.5 殼程換熱計算折流板的設(shè)計：縱向折流板中間分程，橫向安置弓形折流板。弓形折流板弓高：折流板間距：殼程

15、流通截面：殼程流速：殼程量流速殼程當(dāng)量直徑：殼程雷諾數(shù)：切去弓形面積所占比例：查得殼程傳熱因子：查得管外壁溫度：假定后再復(fù)核，設(shè)=160壁溫下的粘度： 粘度修正系數(shù)：2.6傳熱系數(shù)水側(cè)污垢熱阻： m2/W油側(cè)污垢熱阻： m2/W管壁熱阻：r忽略總傳熱熱阻：傳熱系數(shù)：傳熱系數(shù)的比值：管外壁熱流密度：=4118W/m2管外壁溫度：=167.2誤差校核：=167.2-160=7.2誤差不大，不必再重算。2.7管程壓降壁溫：=161.3壁溫下水的粘度：管程摩擦系數(shù)：查得管子沿程壓降：回彎壓降：進(jìn)出口管處質(zhì)量流速：進(jìn)出管口處壓降：管程結(jié)垢校正系數(shù)：根據(jù)r2及193得 管程壓降：2.8 殼程壓降 當(dāng)量直徑

16、：雷諾數(shù)：殼程摩擦系數(shù)：查得 管束壓降：管嘴處質(zhì)量流量：進(jìn)出口管壓降：導(dǎo)流板阻力系數(shù)：取 導(dǎo)流板壓降：殼程結(jié)垢修正系數(shù)：查表取 殼程壓降：2.9 壓強(qiáng)校核管程工作壓力，查表得殼程工作壓力，查表得壓強(qiáng)校核： 符合要求 符合要求第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合熱力計算確定換熱流程、面積、排列方式、殼體、管箱、固定管板、分程隔板、以及其他零部件。3.1換熱流程設(shè)計采用2殼程4管程的2-4型換熱器。由于換熱器尺寸不大，可以用一臺，未考慮采用多臺組合使用。管程分程隔板采用丁字型結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是布管緊密。殼體分程采用縱向隔板。管程的分程隔板采用丁字型結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，其主要優(yōu)點(diǎn)是布管緊密。 圖3-1丁字形隔板3.

17、2管子和傳熱面積換熱管除要求具有足夠的強(qiáng)度外，當(dāng)采用脹管法固定時，還要求管子有良好的塑性，避免因脹接而產(chǎn)生裂縫。焊接固定時，要求管子可焊性好，一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，以保證管子質(zhì)量，一般對于無腐蝕性或腐蝕性不大的流體可采用10號鋼和20號鋼管，在強(qiáng)腐蝕性流體的情況下，可采用不銹鋼、鋼、鋁等無縫管，在強(qiáng)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、油腐蝕性不大，故可采用碳鋼，現(xiàn)選擇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400根。其傳熱面積為：3.3管子排列方式管子在管板上的排列方式，應(yīng)力求均布、緊湊并考慮清掃和整體結(jié)構(gòu)的要求?；镜呐帕蟹绞接形宸N：等邊三角形：一邊與流向

18、垂直是常用的形式，與正方形排列相比傳熱系數(shù)高，可節(jié)省15%的管板面積。適用于不生污垢、可用化學(xué)清洗污垢和允許壓降較高的工況；轉(zhuǎn)角三角形。三角形的一邊與流向平行，其特點(diǎn)介于等邊三角行和正方形兩種排列之間，不宜用于臥式冷凝器，因下方管子形成的厚度越來越厚的凝膜會使傳熱削弱；正方形排列最不緊湊，但便于機(jī)械清掃，常用于殼程介質(zhì)易生污的浮頭式換熱器；同心圓排列，用于小殼徑換熱器時比正三角形排列還緊湊，靠近殼體的地方布管均勻。對于多管程換熱器常采用組合排列法，每程均屬正三角形排列，而各層面間呈正方形排列，以便于安排分程隔板。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

19、3-2示。十字形的走廊是為了裝設(shè)分程隔板，故有殼程流體的泄漏和旁流的問題，共有406個管孔，其中6個孔為安裝拉桿用。圖3-2 管子排列3.4殼體殼體材料除要滿足一定的強(qiáng)度外，由于制造過程中經(jīng)過卷板、沖壓和焊接，故要求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量較低的鋼、鋼等，現(xiàn)選用鋼。殼體內(nèi)徑Ds=700mm 殼體壁厚：為殼體工作溫度下的許用應(yīng)力，已知?dú)こ淘O(shè)計溫度為220，則tw<220。根據(jù)碳鋼板許用應(yīng)力，查得=167MPa為焊縫系數(shù)，取=0.85，為工作壓力，等于1.6MPa壁厚修正：mm則實取，之后要用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核。3.5 管箱 封頭 根據(jù)壓力容器設(shè)計規(guī)范采用材

20、質(zhì)為16MnR的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，其壁厚可用以下公式計算：已知管程設(shè)計溫度為200，則tw<200。根據(jù)碳鋼板許用應(yīng)力，表查得=170p=1.2p1=1.2×1.6則實取，之后用ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核。曲面高度：D-封頭的平均直徑直邊高度3.5.2壁厚實取，之后要用ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核。內(nèi)徑： 長度：3.6 固定管板外徑：板厚：管板上開孔數(shù)與孔間距與管的排列一致。管板材料選用Q235鋼。管子與管板的連接必須牢固、不泄漏、不產(chǎn)生大的應(yīng)力變形，最常見的連接方法為脹接，脹接只能用于工作壓力低與4MPa和溫度低于300的場合；對于高溫、高壓、易燃、易爆的運(yùn)行條件多

21、采用焊接，但采用焊接容易產(chǎn)生熱應(yīng)力且間隙中流體不流動很容易造成間隙腐蝕，采用脹焊并用的方法可以避免。由于工作壓力和溫度都不是特別高，而且管子的間距比較大，管板和管子的連接采用脹接。換熱管在管板內(nèi)的脹接長度L=38mm。3.7 分程隔板 管程分程隔板管箱的分程在固定端管箱與浮頭端管箱內(nèi)都要安裝分程隔板，隔板的布置見圖3-1，由于兩端管箱不是很長，卸下清洗時不用拆下來，因此可以將隔板直接焊接在箱體上。管程隔板要考慮密封問題，它們的密封是通過在固定管板和浮動管板插隔板的槽內(nèi)安放密封填料。為了保證填料能起到密封作用，隔板的長度要按安裝的尺寸進(jìn)行計算。殼程分程隔板安裝殼體的分程隔板一方面要考慮到密封問題

22、，另一方面要便于拆卸，因此采用圖3-3所示的裝置來安裝隔板，當(dāng)轉(zhuǎn)動偏心桿手柄，偏心桿的凸輪推動與其相接的端頭包有密封填料的板可使兩端夾緊也可使其松開，便于拆卸。對于浮頭式管束要能夠拆卸必須要隔板可以拆卸。因此，此裝置是必須要用的。圖3-3殼體分程隔板3.8折流板采用弓形折流板，材料鋼板，由于殼內(nèi)分程，每程均采用半弓形如圖3-4所示，布置方式采用垂直切口流動方向。圖3-4折流板按一個殼程計算（計算過程見熱力學(xué)計算）得：拱高：板間距：板數(shù)：板厚：由于考慮到實際安裝時由于第一塊折流板的位置殼體接管位置的影響，在一個殼程內(nèi)折流板的實際個數(shù)應(yīng)為32個，總的折流板數(shù)為64。3.9 拉桿材質(zhì)為鋼。直徑12，

23、共6根。拉桿是用來安裝折流板的。每個折流板最好由三個拉桿來定位。其布置位置見圖3-4。3.10 進(jìn)出口管 管程進(jìn)口管按取 則進(jìn)出口流通截面積為：進(jìn)出口管內(nèi)徑為：取用的熱扎鋼管。 管程進(jìn)出口管按取則進(jìn)出口流通截面積為：進(jìn)出口管內(nèi)徑為：取用的熱軋鋼管。3.11 浮頭箱外頭蓋內(nèi)直徑：外頭蓋同樣采用材質(zhì)為16MnR的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：厚度曲面高度：直邊高度3.12 浮頭如圖3-5所示為浮頭端的裝配圖，包括碟形蓋，鉤圈法蘭和浮動管板，由于浮動管板要與管子脹接后從殼體一端伸到另一端，因此管板的外直徑應(yīng)小于殼體內(nèi)徑，其主要尺寸如下：圖3-5 浮頭結(jié)構(gòu)圖浮動管板外直徑：浮動管板厚：浮頭法蘭外徑：浮頭法蘭內(nèi)直徑：

24、mm碟形蓋內(nèi)半徑：厚度：取15mm3.13 補(bǔ)強(qiáng)圈在實際設(shè)計和名義厚度大于12mm時，接管Dg>80mm就必須加開孔補(bǔ)強(qiáng)，當(dāng)殼體名義厚度小于或等于12mm時，接管Dg>50mm就必須加開孔補(bǔ)強(qiáng)。因此對于Dg=100的管箱接管和Dg=150的殼體接管都必須進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)。在補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了補(bǔ)強(qiáng)圈的尺寸，按標(biāo)準(zhǔn)尺寸Dg =100的接管補(bǔ)強(qiáng)圈外直徑D0=210mm，Dg =150的接管補(bǔ)強(qiáng)圈外直徑D0=300mm。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度可通過等面積補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行計算。這里設(shè)定補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度均為15mm。3.14 法蘭法蘭密封面的形式壓力容器和管道法蘭聯(lián)接中，常用的密封面型式有以下三種。 （1）平面型密封

25、面密封表面是一個突出的光滑平面（又稱突平面）。這種密封面結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。但螺栓上緊后，墊圈材料容易往兩側(cè)伸展，不易壓緊，用于所需壓緊力不高且介質(zhì)無毒的場合。 （2）凹凸型密封面它是由一個凸面和一個凹面所組成，在凹面上放置墊圈，壓緊時，由于凹面的外側(cè)有擋臺，墊圈不會擠出來。 （3）榫槽型密封面密封面是由一個榫和一個槽所組成，在墊圈放在槽內(nèi)。這種密封面規(guī)定不用非金屬軟墊圈，可采用纏繞式金屬包墊圈，易獲得良好的密封效果。它適用于密封易燃、易爆、有毒介質(zhì)。密封面的凸面部分容易破壞，運(yùn)輸與裝拆時都應(yīng)注意。在選取密封面時綜合考慮介質(zhì)因素和裝拆的因素，殼體法蘭均采用凹凸面型密封面，管箱

26、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。 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(biāo)準(zhǔn)選取。如圖3-6為殼體與浮頭箱的對接法蘭，DN=800mm的是按標(biāo)準(zhǔn)選取的，而DN=700的法蘭是按DN800法蘭螺栓孔的位置來設(shè)計其尺寸的，圖3-6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，

27、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。 接管法蘭管箱接管采用平頸對焊法蘭，如圖示：圖3-7接管法蘭設(shè)計尺寸按化工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)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.

28、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。3.15 支座臥式設(shè)備一般采用兩個鞍座。這是因為基礎(chǔ)水平高度有可能不一致，如果使用多個支座，將會造成支座反力分布不均勻，從而引起設(shè)備的局部應(yīng)力增大，因此采用兩個支座。采用雙支座時，一個鞍座為固定支座，地腳螺栓為圓孔；另一個鞍座為活動支座，地腳螺栓為長圓孔，配合兩個螺母，第一個螺母擰緊后，倒退一圈，然后再用第二個螺母鎖緊。這樣，可以使設(shè)備在溫度變化是自由伸縮。如圖示：圖3-8 鞍式支座其主要尺寸為：h=200mm；l1=640mm；b1=150mm； =10mm； =8mm；l3=350mm；

29、b3=120mm； =8mm；弧長830mm；b4=200mm； =6mm；e=36mm；l2=460mm。支座的安放位置也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般支座與殼體端面的距離A<0.2L，L為殼體的長度。第4章 安裝與拆卸設(shè)計中要考慮到安裝問題，各零部件的結(jié)構(gòu)不能影響整個裝配體的安裝，對于浮頭式換熱器，設(shè)計的初衷是可以拆下管束進(jìn)行清洗。因此也要考慮到拆卸的問題，其安裝步驟可概述如下：（1）焊接部件：將所有的焊接部件進(jìn)行焊接，包括管箱，殼體，浮頭箱，碟形蓋，支座等；（2）安放折流板：將拉桿的一個螺紋端擰入固定管板的螺紋孔，6根拉桿都裝好，然后每套入一組定距桿再裝一組折流板，依次把折流板裝在拉桿上，直到

30、最后兩塊折流板裝上后用螺母套在拉桿的另一個螺紋端擰緊固定；（3）安裝管子：將管子沿折流板的孔一根根穿入，并在固定管板上進(jìn)行脹接。另一端裝上浮動管板并進(jìn)行脹接；（4）安裝殼程隔板：先將殼程隔板兩側(cè)的偏心桿機(jī)構(gòu)裝好，將殼程隔板從管束側(cè)面裝入并將一頭插入固定管板上安裝隔板的槽中；圖4-1安裝示意圖（5）安裝殼體：將焊接好的殼體從浮動管板的那一端套入，使之前裝好的組件（如圖4-1示）完全裝入殼體內(nèi)，在殼程隔板的伸出端扭動偏心桿的搖柄使隔板兩側(cè)的密封填料擠緊，從而達(dá)到殼程的分程密封；（6）安裝管箱：在固定管板端接已焊接好的管箱，將管箱法蘭與殼體法蘭對接用雙頭螺柱連接。在浮頭端裝上鉤圈法蘭和碟形蓋，（鉤圈

31、法蘭由兩個半圓形構(gòu)成，使其安裝方便）用雙頭螺柱連接；（7）安裝浮頭箱：將浮頭箱法蘭與殼體法蘭對接用雙頭螺柱連接；（8）安裝支座：將支座焊接到殼體上?？偨Y(jié)通過三個月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計終于圓滿完成。雖然做的過程很辛苦，但是看到自己的成果，我感到很欣慰。作為大學(xué)三年的最后一道大作業(yè)畢業(yè)設(shè)計，使我在各個方面都有了很大的提高，收獲很大。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：通過在設(shè)計中經(jīng)常查資料提高了我們檢索和查閱資料的能力；進(jìn)一步扎實了所學(xué)的理論知識，對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識進(jìn)行了一次綜合應(yīng)用和系統(tǒng)復(fù)習(xí)；思維方式和設(shè)計思想更加全面化和系統(tǒng)化。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣，敢于面對困難，能夠獨(dú)立的查找和解決問題，也提高了自己的創(chuàng)新能力