200号油换热器设计毕业论文

本 科 毕 业 设 计 (论 文)200 号油换热器设计Design of 200 # Oil Heat Exchanger 学 院 ：机械工程学院 专 业 班 级 ：过程装备与控制工程 装备 071 学 生 姓 名 ： 学 号：指 导 教 师 ：毕业设计（论文）中文摘要200 号油换热器设计摘 要：本设计说明书是关于 PN1.3DN500 浮头式换热器的设计，主要是进行了换换热器的结构和强度设计。设计的内容主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。最后设计结果可通过 3 张图表现出来。关键词： 浮头式换热器；管板；浮头盖；浮头法兰毕业设计（论文）外文摘要Design of 200 # oil heat exchanger Abstract: The design manual is about the PN1.3DN500 floating head heat exchanger, which included technology calculate of heat exchanger, the structure and intensity of heat exchanger.The Main design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of heat exchanger to design the heat exchangers components and parts ,such as vesting ,baffled plates, the distance control tube, circle hook, tube boxes. This part of design mainly include：the choice of materials，identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of floating head planting and floating head flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through three maps to display.Key word: floating head heat exchanger;tube sheet; floating head planting; floating head flange目 录1 绪论 .11.1 换热器的应用 .11.2 换热器的主要分类 .21.3 管壳式换热器特殊结构 .42换热器结构设计与强度计算 .42.1 壳体与管箱厚度的确定 .52.2 接管的选取 .62.3 开孔补强计算 .72.4 水压试验 .92.5 换热管 .92.6 管板设计 .112.7 折流板 .162.8 拉杆与定距管 .172.9 防冲板 .182.10 保温层 .182.11 法兰与垫片 .182.12 钩圈式浮头 .202.13 分程隔板 .262.14 鞍座 .263 换热器的腐蚀、制造与检验 .283.1 换热管的腐蚀 .283.2 换热器的制造与检验 .29结 论 .32致 谢 .33参 考 文 献 .34淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文） 第 1 页 共 34 页 2.1 壳体与管箱厚度的确定2.1.1 壳体和管箱材料的选择由于所设计的换热器属于常规容器，并且在工厂中多采用低碳低合金钢制造，故在此综合成本、使用条件等的考虑，选择 Q345R 为壳体与管箱的材料。Q345R 是低碳低合金钢，具有优良的综合力学性能和制造工艺性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含碳量的碳素钢，同时采用低合金钢可以减少容器的厚度，减轻重量，节约钢材。2.1.2 圆筒壳体厚度的计算焊接方式：选为单面焊对接接头，局部无损探伤，故焊接系数 ；0.85根据 GB713锅炉与压力容器专用钢板 ，Q345R 钢板的 。123;Cm假设材料的许用应力 MPa（厚度为 616mm 时） ，170t已知条件：管程：水，工作压力 1.0MPa，工作温度 2535；壳程：200号油，工作压力 1.25MPa，工作温度 8040。设计条件的确定设计压力：管程为 1.3MPa，壳程为 1.3 MPa.设计温度：管程为 50，壳程为 90 。Pc=1.3+Pl=1.3 MPa0.7698.537241.5%0.6l apghPMPa壳体计算厚度按下式计算为：；1.0.2citcDm设计厚度；2.64.2dC名义厚度 1.031nd m（其中 为向上圆整量） ；查其最小厚度为 8mm，则此时厚度满足要求，且经检查， 没有变化，t故合适。考虑到后面法兰选取要求壳体最小厚度为 10，因此选 10mm 更合适。2.1.3 管箱厚度计算管箱由两部分组成：短节与封头；且由于前端管箱与后端管箱的形式不同，故此时将前端管箱和后端管箱的厚度计算分开计算。2.1.3.1 前端管箱厚度计算前端管箱为椭圆形管箱，这是因为椭圆形封头的应力分布比较均匀，且其淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文） 第 2 页 共 34 页 深度较半球形封头小得多，易于冲压成型。其计算压力 Pc=Pd+Pl此时选用标准椭圆形封头，故 ，且同上 ，则封头计1120.3;Cm算厚度为：.3502.5217120.5cihtcD198.4.49.3%0.65l apgPMaMPa忽略。设计厚度： 2.54.2dhCm名义厚度：（ 为向上圆整量） ；1.031nhd经检查， 没有变化，故合适t查 JB/T47462002钢制压力容器用封头可得封头的型号参数如下：表 2-1 DN500 标准椭圆形封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积 A() 容积(m3) 封头质量（）500 165 0.334 0.024 27短节部分的厚度同封头处厚度，为 10mm。2.1.3.2 后端管箱厚度计算由于是浮头式换热器设计，因此其后端管箱是浮头管箱，又可称外头盖。外头盖的内直径为 600mm，这可在“浮头盖计算”部分看到。选用标准椭圆形封头，故 ，且同上 ，则计算厚度为：1120;Cm；（p l 忽略） .360.72785.20.5cihtcD设计厚度 ； .14dhCm名义厚度 （ 为向上圆整量） ； 0.31n经检查， 没有变化，故合适。t查 JB/T47462002钢制压力容器用封头可得封头的型号参数如下：表 2-2 DN600 标准椭圆形封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积 A() 容积(m3) 封头质量（）600 190 0.466 0.040 38短节部分的厚度同封头处厚度，为 10mm。2.2 接管的选取淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文） 第 3 页 共 34 页 循环水进口与出口选用无缝钢管尺寸为 168 6，材料为 16Mn。200 号油进口与出口选用无缝钢管尺寸为 219 6 材料为 16Mn。排气口与排液口选用无缝钢管尺寸为 25 3 材料为 16Mn。2.3 开孔补强计算在该台浮头式换热器上，壳程流体的进出管口在壳体上，管程流体则从前端管箱进入，而后端管箱上则有排污口和排气口，因此不可避免地要在换热器上开孔。开孔之后，出削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连接性被破坏，会产生很高的局部应力，会给换热器的安全操作带来隐患。因此此时应进行开孔补强的计算。按照 GB150 规定，当在设计压力小于或等于 2.5MPa 的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径小于或等于 89mm 时，只要接管最小厚度满足下表 2-3 要求，就可以不另行补强。表 2-3 接管外壁最小厚度接管外径25 32 38 45 48 57 65 76 89最小厚度3.5 4.0 5.0 6.0按照以上规定，循环水进口与出口与 200 号油进口与出口都需进行补强计算a.对于受内压的圆筒或球壳， A2(1)erdfb.对于受外压的圆筒和球壳， 0.5A开孔削弱做需要的补强面积， 2m开孔直径，d壳体开孔处的计算厚度，接管有效厚度，e强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比。rf2.3.1 壳体上开孔补强计算2.3.1.1 补强及补强方法判别：200 号油进口与出口补强计算用等面积法进行开孔补强计算。2.3.1.2 开孔所需补强面积计算：强度削弱系数 170tnrtf接管有效厚度 6.32.7etntCm淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文） 第 4 页 共 34 页 开孔直径 21962.31.6dm开孔所需补强面积按下式计算： 2().()47816etrAf2.3.1.3 有效补强范围有效宽度 B：2.23.max 423.106.ntdmm 有效高度：（a）外侧有效高度 为：1h12.635.in .630ntdmh实 际 外 伸 长 度（b）内侧有效高度 为：2h21.635.min00ntdhm实 际 内 伸 长 度2.3.1.4 有效补强面积壳体多余金属面积： 壳体有效厚度： 102.37;enC则多余的金属面积 为：1A； 12()()43.67.6058eet rABdfm接管多余金属面积：接管计算厚度： 1.320.772cittndm接管多余金属面积 A2：21 22()()35.6.70089hettretrAfhCfm接管区焊缝面积（焊脚取为 6mm）：31632A有效补强面积：淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文） 第 5 页 共 34 页 212315.64820.79361.48eA m可知 eA该接管补强的强度足够，不需另外设补强结构该设备最大接管的公称直径为 200mm，此接管不需另设补强结构，那么其他的也不需另设补强结构了。2.4 水压试验设试验温度为常温，根据 GB150 规定，则有1701.25.253.625TtPMPa则校核水压试验时圆筒的薄膜压力 ：T()1.6(0.7)2257.08.9.8346.925TiesDPa满足条件。2.5 换热管换热管的规格为 ，材料选为 20 钢。25.2.5.1 换热管的排列方式换热管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形错列三种排列方式。各种排列方式都有其各自的特点：正三角