206DN1000一分加热器的结构设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】资料

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 目 录 . 1 摘 要 . 3 . 4 第一章 引 言 . 5 热器在工业中的应用 . 5 热换器的发展方向 . 5 第二章 换热器的选型 . 6 型的基本原则 . 6 热器类型的选取 . 6 质流向的确定 . 6 质流程的选择 . 6 热管的结构尺寸 . 6 子的排列和管心距的确定 . 6 壳程数及管子数 . 6 流板排列与间距 . 7 第三章 结 构 设 计 . 8 体的计算 . 8 板的计算与应力校核 . 8 兰力矩 . 9 热管稳定许用应力 . 10 数和系数计算 . 10 第四章 管束的振动计算及防振设计 . 15 算横流速度 . 15 算卡曼旋涡频率 . 15 算紊流抖振主频率 . 15 算声频 . 16 热管的固有频率 . 16 界横流速度 . 16 论 . 17 第五章 焊接工艺设计 . 18 料的选择 . 18 料的可焊性评价 . 18 接材料的选择 . 19 第六章 固定管板式换热器的零件加工 . 20 头的备料及加工 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 6. 2 壳体的加工 . 20 6. 3 管板的备料与加工 . 21 装工艺与要求 . 22 箱的组装、焊接与 加工 . 22 束的组装 . 22 子与管板的连接 . 22 参 考 文 献 . 23 致 谢 . 24 附录： 纸 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 本课题详细介绍了换热器的设计与制造过程 ,它以流体的物性参数和生产量要求为基础 ,利用传热过程基本原理、通过计算确定固定管板式换热器的基本型式。依据 制 压力容器和 壳式换热器等标准对换热器各零部件结构与强度进行设计，包括筒体、管箱、封头、折流板及管板等，管板是连接壳体、管束和管箱，并承受压力和热膨胀以及来自此三部件载荷的主要部件。特别的，对于管板，我们分析了其危险截面应力并加以校核，保证其安全性。在加工制造方面，用简单的流程图将各零部件的加工与装配次序表现得清晰明了，对管子与管板的连接、管孔的加工提出了更详细具体的要求。 关键词 :固定管板式换热器；管板；折流板； 封头 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 he of Its is on of is in of of of in a of of so to is is to it is in to In of is a of of of to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第一章 引 言 热器在工业中的应用 换热设备是使热量从热流体传递到冷流体的设备，使化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的 10% 20%；在炼油厂中，约占总投资的 35% 40%。 目前国内使用的换热器多为列管换热器和螺旋板换热器。它的主要特点是管内外换热面积相等。这样当交换系数相差较大的交换介质在管内外进行热量交换时，由于其不平恒性而达不到理想的交换目的，换热效率相对较低。 管壳式换热器主要由换热管束、壳体、 管箱、分程隔板、支座等组成。换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。分程隔板可将管程及壳程介质分成多程，以满足工艺需要。 热换器的发展方向 新型换热设备结构及材料研究及过程装备 术研究 方向以工程流体力学、传热学、应用 力学为理论基础，集过程、工艺、结构于一系统之中，进行了优化与综合研究，推出了传统挡板管壳式换热器的换代产品。首次系统地研究和论述了“纵流壳程换热器”的流体力学、传热性能及强化机理，组合结构的设计强度分析，强化换热管及管束制造，结构性能的模糊优化，管束的动力和计算机辅助设计及仿真模拟技术。从理论上为新型“纵流壳程换热器”技术的发展与工程应用奠定坚实基础。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第二章 换热器的选型 型 的基本原则 热器类型的选 取 因为管壳式换热器单位体积具有的传热面积较大以及传热效果较好 ,特别是固定管板式换 热器结构简 单、紧奏、能承受较高的压力 ,造价低 ,管程清洗方便 ,管子损坏时易于堵管或更换 质流向的确定 若传热面积不变，采用逆流时可使加热流体的消耗量降低。可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。 设计参数中已给定换热面积 ,因此介质流向确定为逆流 . 质流程的选择 根据固定板式换热器流体流径的选择原则 ,尿液应走管程 ,水蒸汽走壳程 . 热管的结构尺寸 易结构的液体宜采用较大的管径 ,而设计参数中的尿液易结垢 ,并且有气 所以 选用 25格的管子 ,所以管子的长度取 子的排列和管心距的确定 管子按等边三角形排列 ,管板的强度高 ,流体走短路的机会少 ,且管外流动扰动较大 ,因而对流传热系数较大 ,相同的壳程内可以排列更多的管子 心距 t=(.5)d。所以 t=32 管壳程数及管子数 所需管子的数量 N=A/L d。 =230/50 管板利用率 =2) 2)50 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 管板利用率在 管数适合 0 钢。 取管程数为 2,则每程的管子数为 325 因为温度差校正系数 t 程数取为 1。 流板排列与间距 单壳程的换热器仅需设置横向折流板 ,横向折流板同时兼有支撑传热管 ,防止产生振动的作用 其结构简单 ,性能优良 弓形流板的排列采用水平装配 ,这样可造成流体的强烈扰动 ,传热效果好。 取弓形流板切去圆缺的高度为壳体内 径的 20即弓形折留板的高度为 8000即折流板间距为 300 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第三章 结 构 设 计 体的计算 计算厚度 S=2 1000/(2 170 设计厚度 +名义厚度 d+整 =12(有效厚度 水压实验压力 / t=1=p) 设计温度下圆筒的计算应力 t= 2 )( e=0( = t =170 设计温度下圆筒的最大允许工作压力 )(2 = 0 =压实验应力校核 T=i+2000+9)/2 p) s=325 1=P) 板 的计算与 应力校核 管板是管壳式换热器的主要部件。管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约金属材料、降低制造成本是至关重要的。此次设计的固定管板式换热器的管板是依据 表 1 固定管板式换热器管板尺寸 D 螺柱 数量 1195 1140 1098 1000 1085 1000 52 30 6 假定管板的有效厚度为 57 管板的腐蚀欲量 程分程隔板槽深 4程结构槽深 4管板的公称厚度 7+2+4=63管板的公称厚度和管板的设计温度确定管板的许用应力 板的设计温度 00买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 管板采用 16件 35 法兰力矩 （ a）垫片 查垫片标准 4704 2000,石棉橡胶板垫片 垫片外径 1087 垫片内径 1037片系数 m= 垫片比压力 y=20片基本密封宽度 ( (10874= 垫片有效密封宽 度 b=片压紧力 作用中心圆直径 2b=1087069b)螺栓载荷 螺栓材料选用 40据 1998表 4栓材料在常温下的许用应力 b=212栓材料 200的许用应力 65紧状态下需要的最小螺栓载荷 W=1069 20=600170N 操作状态下需要的最小螺栓载荷 W=10692 1069 617774N (c)螺栓面积 预紧状态下所需螺栓面积 Aa=600170/212=2831 p/ 617774/165=15865 需螺栓面积 最大值 5865 27螺栓强度计算直径 d=际螺栓面积 36=19251d)螺栓设计载荷 预紧状态下螺栓设计载荷 W= b（ （ 15865+19251） /2=3722296N 操作状态下螺栓的设计载荷 W=617774N (e)法兰力矩 管程压力 操作工况下法兰力矩 D G 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 =10002 554300N t=(10692 21893N 1069 97083N =()/2=(11402=54t= 2-( 4=1140/2-(1000+1069)/4=G=( 2=(11402=p=1554300 54+221893 97083 0618350 基本法兰力矩 b=15865 212=119399990 壳体法兰应力系数 Y=按 K=1195/1000=图 9 热管稳定许用应力 换热管回转半径 i= 22 )2(41 =热管受压失稳当量长度 00热管材料在设计温度下的屈服点 2.065热管材料在换热管平均金属温度下的弹性模量 86000数 1651860002 =149 i=300/0 热管稳定许用应力 )2 /1(2 Cr iL = )1492 801(2165 = 参数和系数计算 壳体圆筒内径面积 A =4 10002 =785000壳体圆筒金属横截面积 s( s)=12 (1000+12)=38132 换热管金属横截面积 na=t(t)=650 (114806 换热管有效长度 L=450057=4386束模数 10004386 114806186000L t n 板材料在管板设计温度下的弹性模量 196000管板强度削弱系数 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 热管加强系数 K= t n =隔板槽一侧的排管根数 ,n =27 隔板槽两侧相邻管中心距 ,4管区内未被换热管支撑的面积 ,对于三角形排列 n S(27 32 (32)=15115 管板步管区面积 650 322 +15115=591524 管板步管区当量直径 8 6 1 5 2 444 At 数 t= i=868/1000=板周边不布管区无量纲宽度 k=K(1(兰外径 195兰宽度 2=(11952=箱法兰厚度 f =68 法兰颈部大端厚度 1 =32兰颈部小端厚度 2 =20 管箱圆筒厚度 h=12箱法兰材料在管程设计温度下的弹性模量 96000h/ f / =箱旋转刚度 = 000 682(21 =壳体法兰厚度 f =634体厚度 s=12体材料在平均金属温度下的弹性模量 91685 s/2/1000= f /4/1000= =体旋转刚度 000 542(21 =转刚 度无量纲参数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 48 684 板开孔后面积 4=785000252 /4=466093 =466093/785000=E1 89600 114806/191685 38132= = 1=114806/466093=S = =t = Q = K= 查 图 92= = =1=)2(2 1 m=)= K=Q=查 = )3/( =1= 5 2 a）第一种计算工况（壳程压力作用下无温差的工况） 记入热膨胀差。 = =量组合压力 + )=效压力组 合 本法兰力矩系数 M m= 1 93 9 9 9 9044 33 板边缘力矩系数 M =M m+ 1)( 板边缘剪切系数 = M =板总弯矩系数 1 21 1e= m1=1e,当 m 0时，按 K和 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 G1=板布管区周边剪切应力系数 板径向应力系数 12 1)1(41 r 板布管区周边处径向应力系数 1 (43 体法兰力矩系数 ( 板径向应力 )( 2=)631000(2=板材料在设计温度下的许用应力 =135 r 135= 合格 管板布管区周边处径向应力 )(2(21 2 2 = )631 0 0 0() 4 4 4 2 = 合格 管板布管区周边剪切应力 p= ( ) )63868( p 135= 合格 壳体法兰应力 )(4 2=)541000( 2 =f 135= 合格 壳体圆筒轴向应力 1( = c 170= 合格 换热管轴向应力 t= ) 7 5 )22(1 = t 101=101 合格 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 换热管与 管板连接拉脱力 q= M P q 101= 合格 结论 :第一种计算工况全部应力合格。 经计算其余三种工况也满足要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 第四章 管束的振动计算及防振设计 假设水蒸气流量为 30000 , 密度为 1 =153m ,尿液的密度为 2 1020 3/算横流速度 计算各排换热管之间的总间隙量 1b ,其中第六排换热管的总间隙量1010b= 210b+28 B=2 7 7=270 ,出口处的横流速度 1V = 11m 00 3 0 00 0 折流板间的横流速度 2V 10 0 3 00 0 0 算卡曼旋涡频率 节径比 列角为 30 进 ,出口处的卡门旋涡频率为 : 折流板间的门旋涡频率为 : 算紊流抖振主频率 T=S=l=S =进 ,出口处的紊流抖振主频率为 (211 = =(222 =买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 算声频 水蒸气的定压比热与定容比热的比值 取水蒸气的压缩系数 Z=1 声速为 s /声波为 c 17 612 35 212 热管的固有频率 换热管刚性较差的部位在折流板的缺口处 ,故 : 跨数 n 7 折流板缺口区跨距 00 管板与相邻折流板间的距离 931 932 换热管材料的弹性模量 E=186000 换热管空管质量 管内流体质量 查得附加惯性系数 外流体虚拟质量 0 0 7 12 单位管长质量 ot 因 2 1K , 7n ,查图得 换热管一阶固有频率 2025( 444 4411 界横流速度 排列角为 30 ,节径比为 查表得 设换热管的对数衰减率 ,则 221 os (oc 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 论 (1) 由于 6/ cv cv 6/ ct ct 不会发生振动。 (2) 由于 V V 1 (3) 6/1 ff v 2 / 11/ 12 / 在壳程流体进出口处及折流板