1、熱器畢業(yè)論文Prepared on 22 November 2020新 疆 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文目錄冷凝器的工藝條件及零部件選取60m2冷凝器工藝條件已知一臥式固定管板式換熱器的工藝條件如下：換熱器工程直徑為800mm，換熱管長度3000mm，換熱面積60m2;殼程價質(zhì)為二次蒸汽，輕微腐蝕，操作壓力，工作溫度60C。，； 管程價質(zhì)為冷卻水，操作壓力，工作度3238C0，雙管程，換熱管規(guī)格為25mmx2mm, 換熱管間距36mm，數(shù)量312根，材料0Cr8Ni9 ;蒸汽進(jìn)口管377mmx8mm,冷凝水 出口管57mm，冷卻水進(jìn)，出口管均為219mmx6mm。冷凝器結(jié)構(gòu)設(shè)計材料選擇。根據(jù)換熱器的

2、工作狀況及價質(zhì)特性，殼程選用0Cr18Ni9，管程選用Q235B，管板選用 0Cr18Ni9。換熱管。換熱管是換熱器的元件之一，置于筒體之內(nèi)，用于兩介質(zhì)之間熱量的交換。選用較高等級換熱管，管束為I級管束。換熱管的選擇排列方式：正三角形、正方形直列和錯列排列。圖2-1換熱管排列方式各種排列方式的優(yōu)點：正方形排列：易清洗，但給熱效果差；正方形錯列：可提高給熱系數(shù)；等邊三角形：排列緊湊，管外湍流程度高，給熱系數(shù)大。換熱管與管板的連接方式有強(qiáng)度焊、強(qiáng)度脹以及脹焊并用。強(qiáng)度脹接主要適用于設(shè)計壓力小W；設(shè)計溫度W300C。；操作中無劇烈振動、無過 大的溫度波動及無明顯應(yīng)力腐蝕等場合。除了有較大振動及有縫隙

3、腐蝕的場合，強(qiáng)度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它 任何場合。脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用 復(fù)合管板等的場合。管板。管板選用兼作法蘭結(jié)構(gòu)，管板密封面選用JB/T4701標(biāo)準(zhǔn)中的突面密封面。 換熱管在管板上的排列采用正三角形排列，分程隔板兩側(cè)換熱管中心距取44mm，實際 排列312跟換熱管。分成隔板與分程隔板槽。分成隔板厚度10mm，開設(shè)6mm淚孔；分成隔板 槽寬12mm，深度4mm ；墊片材料為石棉橡膠板，厚度為3mm。換熱管與管板的連接。換熱管與管板的連接采用焊接結(jié)構(gòu)，其中L1=2mm，L3=2mm。支持板。換熱器的殼程為蒸汽冷凝，不需折流板，但考

4、慮到到換熱管的支撐，姑 設(shè)置支持板。換熱管無支撐最大跨距為1850mm，因此換熱管至少需要3塊兒支持板。 本設(shè)計采用3塊兒支持板，弓形缺口，垂直左右布置，缺口高度為25%筒體內(nèi)直徑。拉桿與拉桿孔。選用6根16mm拉桿，拉桿與管板采用用螺紋連接。拉桿兩端 螺紋為M16拉桿孔深度為24mm .定距管及拉桿的選擇拉桿常用的結(jié)構(gòu)型式有：拉桿定距管結(jié)構(gòu)，見圖4-7-1 (a)。此結(jié)構(gòu)適用于換熱管外徑dN19mm的管束且lL (L按表4-5-5規(guī)定)2 a a拉桿與折流板點焊結(jié)構(gòu)，見圖4-7-1 (b)。此結(jié)構(gòu)適用于換熱管外徑dW14mm的管 束且Nd ；當(dāng)管板較薄時，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。圖2-1拉桿

5、結(jié)構(gòu)型式這里我們選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。拉桿的尺寸拉桿的長度L按實際需要確定，拉桿的連接尺寸由圖4-7-2和表4-7-1確定。圖2-2拉桿連接尺寸拉桿的位置拉桿的尺寸拉桿直徑d拉桿螺紋公稱LaLbb直徑dn101013W0121215N50161620N60拉桿的直徑和數(shù)量拉桿直徑選用表換熱管外徑d10WdW1414d2525WdW57拉桿直徑dn101216拉桿數(shù)量選用表拉桿直徑d1 工 un, m400N400 700N700 900N900 1300N130015 00N1500 1800N1800 2000N2000 2300N2300 2600m104610121618242832124

6、48101214182024164466810121216由于換熱管外徑為25mm，殼體公稱直徑為800mm，故選取直徑為16mm的拉桿，其數(shù) 量為6.拉桿的位置拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折 流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿，任何折流板不應(yīng)少于3個支承點。定距管尺寸定距管的尺寸，一般與所在換熱器的換熱管規(guī)格相同。對管程是不銹鋼，殼程是碳 鋼或低合金鋼的換熱器，可選用與不銹鋼換熱管外徑相同的碳鋼管作定距管。定距管的 長度，按實際需要確定。管箱。管箱法蘭選用容器法蘭，規(guī)格為“RE 800 JB/T47012000”。封頭選用 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，規(guī)格為“EHA

7、 800 x8 JB/T47462002”。管箱接管采用徑向接管，前 端管箱開設(shè)冷卻水進(jìn)，出口管，后端管箱上不開設(shè)3/4壓力表接口，下部開設(shè)DN25排 凈口。前端管箱筒節(jié)長度500mm，后端管箱筒節(jié)長度260mm。均勻布置。當(dāng)選支座。臥式換熱器多采用鞍式支座，立式換熱器可采用耳式支座，大型立式換熱 器也可采用裙座支座承。當(dāng)采用耳式支座，公稱直徑DN800mm時，應(yīng)至少安裝4個支座,用鞍式支座時，支座在換熱器上的布置按下列原則確定（其中個參數(shù)代號如圖5-15所 示）圖2-3臥式換熱器鞍座安裝位置當(dāng) L3000mm 時，取 LB=（）盡量使LC和L相近。換熱器采用鞍式支座，型號為“BI 800JB

8、/T 2007”，固定式和滑動式：支座各一個，固定式支座安裝在靠近冷卻水進(jìn)口端，兩支座距離為1700mm，支座螺栓孔中心矩管板密封面650mm。接管。換熱器接管選用無縫鋼板。蒸汽進(jìn)口焊接連接，壓力表口采用螺紋連接，其余為法蘭連接，法蘭標(biāo)準(zhǔn)為HG/T 205922009，法蘭類型為板式平焊（PL），法蘭 密封面為頭面（RF），法蘭公稱壓力均為16bar。采用補(bǔ)償圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行開孔不強(qiáng)。強(qiáng)度與穩(wěn)定性計算殼程圓筒厚度計算已知條件：筒體內(nèi)徑 Di = 800mm殼程工作壓力Ps = 3MPa工作溫度=60C 0筒體長度 L=3000mm管程操作壓力一材料.0Cr18Ni19設(shè)計參數(shù)：殼程設(shè)計壓力一P =

9、0-37MPa設(shè)計溫度一t = 60C0筒體計算長度L=3000mm腐蝕裕量C2 = 0Rel = 205Mpa管程設(shè)計壓力-P = 0.56 Mpa3.1.1筒體厚度圓筒承受內(nèi)壓已知條件：Di=800mm,工作壓力Pw=,工作溫度tw=60，材料0Cr18Ni9，筒體長度L=3000mm。設(shè)計參數(shù)：設(shè)計壓力P=,設(shè)計溫度t=60 Co,筒體長度 L=3000mm，腐蝕裕量 C2=0, ReL=205Mpa, b=137Mpa,=.殼程筒體計算厚度:根據(jù)規(guī)定最小厚度5廣6mm3.1.2管箱圓筒已知條件：筒體內(nèi)徑D=800mm工作壓力P = 05Mpa工作溫度一t = 32 38C0W材料Q23

10、5B設(shè)計參數(shù)：設(shè)計壓力P=設(shè)計溫度t = 38C 0腐蝕裕量C = 1mm 2焊接接頭系數(shù)一一$ =.853.1.3管箱厚度0.63 x 800父PD c/c/ 、8 = ci = 2.63(mm)設(shè)計厚度2卜1。 P 2 x113 x 0.85 - 0.63考慮鋼板厚度負(fù)偏差，可取筒體名義厚度8 n=4mm根據(jù)表5-1,管箱最小厚度應(yīng)不小于為8mm。所以去管箱名義厚度為8 = 8mm，有效厚度3.1.4管箱封頭已知條件：封頭內(nèi)經(jīng)Di = 800mm工作壓力匕=0.。工作溫度L238C 0材料Q235B設(shè)計參數(shù):設(shè)計壓力P = 0.63的。設(shè)計溫度t = 38C 0腐蝕裕量一一、或焊接接頭系數(shù)

11、一一$ =0.85計算壓力一一 P=63MP。In = 113Mpa封頭計算厚度3.1.5管箱封頭厚度設(shè)計厚度(mm)8 =8 + C = 2.63 +1 = 3.63考慮鋼板厚度負(fù)偏差，可取筒體名義厚度8廣4mm 根據(jù)表5-1,管箱最小厚度應(yīng)不小于為8mm。所以取管箱名義厚度為8n= 8mm，有效厚滿足最小厚度要求水壓試驗應(yīng)力校核3.2.1壓力試驗及其強(qiáng)度校核容器制成以后(或檢修后投入生產(chǎn)前)，必須作壓力試驗或增加氣密性試驗，其目 的在于檢驗容器的宏觀強(qiáng)度和有無滲漏現(xiàn)象，即考察容器的密封性，以確保設(shè)備的安全 運(yùn)行。對需要進(jìn)行焊接后熱處理的容器，應(yīng)在全部焊接工作完成并經(jīng)熱處理之后，才能進(jìn) 行壓

12、力實驗和氣密性試驗；對于分段交貨的壓力容器，可分段熱處理，在安裝工地組裝 焊接，并對焊接的環(huán)焊縫進(jìn)行局部熱處理之后，再進(jìn)行壓力試驗。壓力實驗的種類、要求和試驗壓力值應(yīng)在圖樣上注明。壓力試驗一般采用液壓試驗，對 于不適合作液壓試驗的容器，例如容器內(nèi)不允許有微量殘留液體，或由于結(jié)構(gòu)原因不能 充滿液體的容器，可采用氣壓試驗。液壓試驗：液壓試驗一般采用水，需要時也可采用不會導(dǎo)致發(fā)生危險的其他液體。試驗時液體 的溫度應(yīng)低于其閃電或沸點。奧氏體不銹鋼制容器用水壓進(jìn)行液壓試驗后，應(yīng)將水漬清 除干凈。當(dāng)無法清除時，應(yīng)該控制水中氯離子含量不超過25 mg/L。試驗溫度：對碳鋼、16MnR、15MnNbR和正火的

13、15MnVR鋼制容器液壓試驗時，液體 溫度不得低于5C；其他低合金鋼制容器液壓試驗時，液體溫度不得低于15C。如果由 于板厚等因素造成材料無塑性轉(zhuǎn)變溫度升高，則需相應(yīng)提高試驗液體的溫度。試驗方法：試驗時容器頂部應(yīng)設(shè)排氣扣，充液時應(yīng)將容器內(nèi)的空氣排盡，試驗過程 中應(yīng)保持容器觀察表面干燥；試驗時壓力應(yīng)緩緩上升至設(shè)計壓力無泄漏，再緩緩上升， 達(dá)到規(guī)定的試驗壓力后，保壓時間一般不少于30 min。然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的 80%，并保持足夠長的時間以對所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查。如有滲漏，修補(bǔ)后 重新試驗，直至合格。對于夾套容器，先進(jìn)行內(nèi)筒液壓試驗，合格后再焊夾套，然后進(jìn) 行夾套內(nèi)的液壓試驗；

14、液壓試驗完畢后，應(yīng)將液體排盡并用壓縮空氣將內(nèi)部吹干。本換 熱器的設(shè)計采用水壓試驗來檢驗強(qiáng)度應(yīng)力的校核。3.2.2管程水壓試驗壓力取。由于殼程試驗壓力小于管程試驗壓力，故去殼程試驗壓力等于管程試驗壓力。3.2.3管程試驗壓時圓筒應(yīng)力v 0.9 R, = 0.9 x 235 x 0.85 = 179.8( Mpa)試驗應(yīng)力滿足要求。3.2.4殼程試驗時圓筒應(yīng)力v 0.9R , = 0.9 x 205 x 0.85 = 156.8(Mpa)實驗應(yīng)力滿足要求。開孔補(bǔ)強(qiáng)3.3.1殼程筒體開孔補(bǔ)強(qiáng)已知條件:殼體材料0Cr18Ni9,許用應(yīng)力一一 =137粉。內(nèi)徑Di = 8mm名義厚度5廣6mm厚度負(fù)偏差

15、一一Ci = .6mm腐蝕裕量C2 = 接管材料0Cr18Ni9外徑d = 377mm有效厚度5 e=5.4mm 許用應(yīng)力 _ 卜! 1Mpci名義厚度5廣8mm厚度負(fù)偏差Ci=LmmC = C + C2 = 1mm有效厚度5廣7.mm強(qiáng)度削弱一一fr = L開孔直徑d = d - 25 + 2C=377 - 2 x 8 + 2x 1 = 363(mm)有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B = 2d = 2 x 363 = 726(mm)外側(cè)有效高度h = J礦=(363x 8 = 53.9(mm)1 V nt內(nèi)側(cè)有效高度h2 = 試算得到圓筒和接管的計算厚度分別為5 T.27mm和5廣0.57mm。3.3.2開孔

16、削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A = ld5 + 255 (1 - f )= .5 x 363 x1.27 = 46.11(mm2)殼體多余金屬面積=(726-363)接管多余金屬面積=2xx () x= (mm2)焊縫金屬面積A3 = 6x6 = 36 (mm2)有效補(bǔ)強(qiáng)面積(mm2)A = A + A + A = Ae 123所以不需要另加補(bǔ)強(qiáng)面積 管箱筒體開孔補(bǔ)強(qiáng) 通過計算不需另加補(bǔ)強(qiáng)。管板計算3.4.1殼程圓筒設(shè)計壓力Ps = 037 Mpa泌汗泊在T = 60C0設(shè)計溫度一一 s平均金屬溫度一一ts = 60C0設(shè)計溫度下的的許用應(yīng)力材料名稱0Cr18Ni9In = 137Mpa平均金屬溫度下的

17、彈性模量E = 1.93 x105 Mpa平均金屬溫度下的熱膨脹系數(shù)=1.66 x10 - 5mm八、(mm.C 0)殼程圓筒內(nèi)經(jīng)一一Di = 800mm殼程圓筒名義厚度56mm殼程圓筒有效厚度5 =4mmes殼體法蘭在設(shè)計溫度下的彈性模量E f = 1.93 x105 Mpa_ 卜A =兀D；，； = 5.02 x105 mm2殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積4工口 rsi a-a-i= -L+t.ii.-=z=-:rr-|A =兀5 (D + 5 ) = 1.519 x 104 mm2殼程圓同金屬橫截面積s / i s，設(shè)計溫度T = 38C 0設(shè)計溫度t3.4.2管箱圓筒設(shè)計壓力一一 PtF Mp

18、a材料Q235B設(shè)計溫度下彈性模量E = 1.92 x105 Mpa h管箱圓筒有效厚度5 he=6.2mm管箱法蘭設(shè)計溫度下彈性模量Et =1.92X105Mpa3.4.3換熱管材料名稱0Cr18Ni9 設(shè)計溫度下管子材料許用應(yīng)力管子平均溫度一一35C 0la = 137Mpat設(shè)計溫度下管子材料屈服應(yīng)力Rt = 188Mpa eL設(shè)計溫度下管子材料彈性模量Et = 1.93 x105 Mpa t平均金屬溫度下管子材料彈性模量E = 1.942 x105 Mpa t平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)a =1.646 x10-5 mm八、t/ (mm.C0)管子外徑d 0 = 25mm管子壁厚61= 2mm管子根數(shù)一一n=312換熱管中心距S=36mm一根管子金屬橫截面積a =k5 (d -6 ) = 144.5(mm2)換熱管長度L0 = 3000mm3.4.4管板材料名稱0Cr18Ni9設(shè)計溫度氣=60C 0設(shè)計溫度下許用應(yīng)力Z = 125.5Mpa r設(shè)計溫度下彈性模量E = 1.93 x105 Mpa管板腐蝕裕量一一 C2 = 0管板厚度表序號公稱壓力PN（Mpa）殼體內(nèi) 徑X壁 厚 D1XSmm換熱管 數(shù)目nt二土 5