浮头管壳式换热器设计

-浮头管壳式换热器设计 摘要 换热器是用于物体之间进行热量传递的过程设备，使热量从热流体传递到冷流体的设备。浮头式换热器是针对固定管板式换热器在热补偿方面的缺陷进行了改进的换热设备。 本设计说明书是关于浮头式换热器的设计，主要分为说明、计算和三维建模三部分。说明部分主要叙述了换热器的特点和分类以及浮头式换热器主要零部件结构的设计及压力容器常用材料等；计算部分主要对浮头换热器的筒体、封头和法兰进行了详细地计算，并对其进行了强度的校核；三维建模部分是使用UG对整体和主要零部件的三维建模。 关键字 换热器设计；浮头式；UG建模； Shell and tube heat exchanger Abstract： Heat exchanger is the process device that used to carry on the thermal from hot fluid to cold fluid. Floating head heat exchanger tube against a fixed plate heat exchanger in the thermal compensation of the defects and improved heat transfer equipment.The design specification is on the floating head heat exchanger design, They divided into three parts of description、calculation and three-dimensional modeling . Description section describes the main characteristics and classification of heat exchangers and the main structural components and pressure vessels common materials of heat exchanger floating head，s design ; Calculating part is the main of detailed calculations the floating head heat exchanger cylinder、head and flange and its strength check; Dimensional modeling part is used for UG to build three-dimensional modeling of the main components and the overall. Keywords： Heat exchanger design; floating head; UG modeling;目 录1.换热器概述 1.1 换热器的分类及其优缺点1 1.2 浮头式换热器的简介1 1.3换热器的研究热点22.换热器各部件的设计及强度校核-4 2.1 总体结构设计-4 2.2 管子排列方式-4 2.3 固定管板和浮头管板-5 2.3.1 管板厚度计算-6 2.3.2换热管轴向应力校核9 2.3. 3.换热管与 管板连接的拉脱力的校核10 2.4 折流板10 2.5 拉杆11 2.6进出管口11 2.6.1管程进、出管口-11 2.6.2壳程进、出口管-12 2.7外封头盖计算12 2.8后端管箱筒体计算-13 2.9 浮头箱15 2.10浮头15 2.11壳体圆筒的计算16 2.12鞍座-18 2.13 补强圈19 2.14 法兰19 2.15 安装拆卸-223.换热计算 23 3.1.计算数据23 3.2定性温度和物性参数计算23 3.3初选结构24 3.4管程换热计算及流量计算24 3.5壳程计算-26 3.6传热系数-27 3.7管程压降-28 3.8壳程压降-29 3.9 管束压降-29 3.9.1压强校核-314. 浮头管壳式换热器重要零部件三维建模-32 4.1筒体封头的三维建模-32 4.2浮头式换热器固定管板的三维建模-32 4.3浮头式换热器管箱的三维设计-33 4.4浮头管壳式换热器筒体的三维建模-34 4.5最终整体效果图-36致谢-37参考文献-38结束语-39II1换热器的概述换热器应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。1.1 换热器的分类及其优缺点换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。 混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的冷水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。 蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面，从而进行热量交换的换热器。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称为蓄冷器，多用于空气分离装置中。 间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。 间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。1.2 浮头式换热器的简介浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。浮头式换热器优点是：浮头式换热器的管束连同浮头可以自由伸缩，与外壳的膨胀无关，因而不产生温差应力；而且管束可以抽出，便于清洗管程和壳程；结构坚固；可靠性高；适应性广；处理能力大；能承受较高的工作压力。这些优点表明对于管子和壳体间温差大、壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况，浮头式换热器很能适应。浮头式换热器缺点是：由于其结构较为复杂，尤其是单管程，锻件多，造价高，造价比固定管板式约高20%，而且浮头盖操作时无法检查，所以在安装和制造时应特别注意其密封，以免发生内漏。浮头式换热器适用范围：浮头式换热器适用于压力温度范围较大，特别是壳体和换热管壁温相差较大或介质易结垢的场合。一般易结垢介质走管程，两种介质都易结垢时，高压介质走管程，可以降低造价；腐蚀性介质宜走管程，可以减少耐腐蚀材料的用量,制造也比较方便。图1.1浮头式换热器1.3 换热器的研究热点强化传热研究的主要任务是改善热传递速率，以达到用最经济的设备来传递规定的热量，用最经济的冷却方式保护高温元件的安全，即用最佳的热效率实现能源的合理利用。传热强化技术是一项能显著改善传热性能的节能新技术。其主要内容是采用强化传热元件，改善换热器的结构，提高传热效率，从而使设备投资与运行费用最低，以达到生产的最优化。增大传热系数、妥善布置传热面、增大平均温度差是强化传热的三种途径，其中提高传热系数是当今强化传热的重点。换热设备传热过程的强化就是使换热设备能在单位时间内、单位面积上传递的热量达到最大化。管壳式换热器强化传递通常是对光管进行加工得到各种结构的异型管，如波纹管、螺纹管、螺旋槽纹管、横槽纹管、翅片管、针翅管、多孔表面管等，通过这些异型管进行强化传热，提高工作效率，达到节能减排效果。强化传热一般分为主动强化传热（有源强化）与被动强化传热（无源强化）两种。主动强化传热以消耗外部能量为代价的，如采用电场、光照射、搅拌、流体振动、机械表面振动等手段，由于受到外加能量限制，因而工程主要采用被动强化传热技术，即通过增加单位体积内的传热面积或者提高传热系数增加产热量。目前，管壳式换热器的传热强化技术主要包括管程和壳程的传热强化研究。 2.换热器各部件的设计及强度校核2.1总体结构设计 采用单壳程二管程的1-2型换热器。由于换热器尺寸不大，可以用一台，未考虑采用多台组合使用。管程分程隔板采用丁字型结构，其主要优点是布管紧密。壳体分程采用纵向隔板。 管程的分程隔板采用丁字型结构如图1所示，其主要优点是布管紧密。图2.1 丁字形隔板 换热管尺寸换热管尺寸主要为 19mm2mm, 25mm2.5mm, 38mm2.5mm，标准管长有1.5，2.0,3.0,4.5,6.0,9.0m等。 换热管除要求具有足够的强度外，当采用胀管法固定时，还要求管子有良好的塑性，避免因胀接而产生裂缝。焊接固定时，要求管子可焊性好，一般采用优质碳钢，以保证管子质量，一般对于无腐蚀性或腐蚀性不大的流体可采用20号钢管，故可采用碳钢。 根据设计要求采用的无缝碳钢管,材质20钢，长3 m，管长管径都是换热器的标准管子尺寸。 管子总数为211根。其传热面积为： （2-1） 2.2管子排列方式 管子在管板上的排列方式，应力求均布、紧凑并考虑清扫和整体结构的要求。基本的排列方式有五种： 等边三角形。其一边与流向垂直，是最常用的形式。与正方形排列相比传热系数高，可节省15%的管板面积。适用于不生污垢或可用化学清洗污垢以及允许压降较高的工况； 转角三角形。三角形的一边与流向平行，其特点介于等边三角行和正方形两种排列之间，不宜用于卧式冷凝器，因下方管子形成的厚度越来越厚的凝膜会使传热削弱； 正方形排列最不紧凑，但便于机械清扫，常用于壳程介质易生污的浮头式换热器； 同心圆排列。用于小壳径换热器时比正三角形排列紧凑，靠近壳体的地方布管均匀。 对于多管程换热器常采用组合排列法，每程均属正三角形排列，而各层面间呈正方形排列，以便于安排分程隔板。 综合比较以上几种布管方式，可采用转角的正方形布管，位置如图2示。十字形的走廊是为了装设分程隔板，故有壳程流体的泄漏和旁流的问题，共有215个管孔，其中4个孔为安装拉杆用。 图2.2 管板2.3固定管板和浮头管板 管板上的管孔数等于壳体中的传热管数加上拉杆数，也可由下式计算 （2-2） 管板上孔间距大，布管疏松，不利于传热，管孔距太小使焊缝太近，使焊接质量不能保证；胀接时，胀口太近相互挤压变形也会影响胀接质量，另外也不利于清扫管程管束。 管板直径应该与壳体直径相一致，管板厚度与材料强度、介质压力、温度和压差、温差以及管子和外壳的固定方式和受力等因素有关，浮头管式换热器的浮动管板受力很小，其厚度只要满足密封性要求即可；对于胀接管板考虑到胀接刚度和腐蚀余量等附加厚度在内，其最小厚度应大于20mm，足够的厚度可以防止接头松脱、泄露和引起振动。 设计中浮头式换热器的固定管板（兼做法兰）尺寸如下：A=647mm B=C=596 b=32mm M=16mm的钢板。 图2.3浮头式换热器固定管板浮头管板的尺寸如下： A=590mm B=C=562mm b=32mm M= 图2.4浮头式换热器浮动管板2.3.1计算参数及尺寸 换热管材料：20钢 换热管外径 壁厚 换热管根数 换热管总长度 换热管中心距 排列方式：转角正方形 （2-3） （2-4） （2-5） 垫片外径592 垫片内径572（查JB4719-92） 管板外圆直径取590（按JB4703-92选取） 密封基本宽度: 垫片密封有效宽度： （2-6） （2-7） 设管板名义厚度 设计温度时，换热管材料的弹性模量 (2-8) 管板强度削弱系数 设计温度时，管板材料的弹性模量 （2-9) 设计温度时，换热管材料的屈服应力 (2-10) 换热管的回转半径： (2-11) 换热管受压失稳当量长度 (2-12) (2-13) 取中较大值 所以， (2-14) 查GB151管壳式换热器图23得到 查GB151管壳式换热器图24得到 管板计算厚度 管板规定的最小厚度: 所以假设符合要求，取管板名义厚度 2.3.2换热管的轴向应力校核 一般按下列三种情况校核 (a)只有管程设计压力，壳程设计压力为零 此时， 当时， ，符合要求 (b)只有壳程设计压力，管程设计压力为零 此时， 当时， ，符合要求 (c)管、壳程同时作用的工况 此时， 当0时， ，符合要求 2.3.2换热管与管板连接的拉脱力校核 设计温度时，换热管材料的许用应力 取3.6.5中换热管轴向应力三种工况的绝对值最大值 故取 换热管与管板连接的焊缝尺寸，一般取与换热管轴向应力平行处换热管与焊 缝交汇点的长度， 校核条件： 校核结果：合格 所以，在上述散种情况下，换热管与连接的拉脱力均满足要求。2.4折流板 设计采用横向折流板单壳程结构，横向折流板除了加大湍流有利传热外，兼有支 撑管束、防止振动及弯曲的作用。常采用弓形折流板，碳钢板。板的名义外径；拱高： h=120mm；板间距：B=200mm；板数： =14板厚： （查表）卧式布置，水平切口流动方向。考虑到实际安装时由于第一块折流板的位置壳体接管位置的影响，在一个壳程内折流板的实际个数应为27个。2.5拉杆 碳钢， ，共四根 （查表） 长度与管长相等。如图2.4图2.4拉杆 拉杆孔（GB151-99P27） 螺孔深度：，如下图2.5 图2.5 拉杆孔 2.6进、出口管2.6.1管程进、出管口：按 取 ，则管程进、出管口处质量流速 （2-15） 得进出管口出得流通截面积为： （2-16） 进出管道内径： （2-17） 取用： 的热轧钢管或水输送管。 2.6.2 壳程进、出口管 按 取壳程进出口管处质量流速 ，则流通截面积为： （2-18） 进出管口内径为： （2-19） 取用 ： 的热轧钢管或煤气输送管。2.7外封头盖计算 2.7.1计算条件 Pc=2.25 MPa 设计温度 t=60 内径 Di=600 mm 选用的材料 16MnR 钢板负偏差 C1=0 钢板的腐蚀裕量 C2=1mm 操作温度下的许用应力 =170 MPa 设计温度下的许用应力 t=170 MPa 试验温度下的屈服点 =345 MPa 焊接系数 =0.85 2.7.2厚度计算 计算厚度 = =2.2560021700.85-2.25 =4.7mm 设计厚度 =4.71 =5.7 mm 名义厚度 =5.7+0.6 =6.3 mm有钢材标准规格，可取n=8 mm 有效厚度 =8-0-1=72.8后端管箱筒体计算 2.8.1计算条件 计算压力： 设计温度：。 材料名称：(热轧)(板材) 内径： 设计温度许用应力： 试验温度许用应力： 试验温度下屈服点： 钢板负偏差： 腐蚀裕量： 焊接接头系数：2.8.2厚度计算 计算厚度: （2-20) 设计厚度： 按GB151管壳式换热器表8中规定，取 有效厚度： 2.8.3 压力试验时应力校核 压力试验类型：液压试验 试验压力值: 压力试验允许通过的应力： 试验压力下圆筒的应力： 校核条件： 校核结果：合格2.8.4应力及应力计算 设计温度下圆筒的最大允许工作压力： （221） 设计温度下圆筒的计算应力： （222） 又 （223） 校核条件：st 校核结果：合格2.9浮头箱 外头盖内直径： 外头盖采用材质为16MnR的标准椭圆形封头，=8mm 曲面高度： 直边高度2.10浮头 如图示为浮头端的装配图，包括碟形盖，钩圈法兰和浮动管板，由于浮动管板要与管子胀接后从壳体一端伸到另一端，因此管板的外直径应小于壳体内径，其主要尺寸如图2.6。图2.6浮头结构 浮头管板外直径：浮头管板厚：浮头法兰外径：浮头法兰内直径：碟形盖内半径：厚度：取8mm 2.11壳体圆筒计算2.11.1计算条件 计算压力： 设计温度： 材料名称：(热轧) 内径： 设计温度许用应力： 试验温度许用应力： 试验温度下屈服点： 钢板负偏差： 腐蚀裕量： 焊接接头系数： 2.11.2 厚度计算 计算厚度: 设计厚度： 名义厚度: 有效厚度： 2.11.3 压力试验时应力校核 压力试验类型: 液压试验 试验压力值: (2-24) 压力试验允许通过的应力水平: 试验压力下圆筒的应力: (2-25) 校核条件: 校核结果: 合格2.11.4压力及应力计算 最大允许工作压力: 设计温度下的计算应力: 又 校核条件: 校核结果：合格2.12 鞍座 卧式设备一般采用两个鞍座。这是因为基础水平高度有可能不一致，如果使用多个支座，将会造成支座反力分布不均匀，从而引起设备的局部应力增大，因此采用两个支座。 采用双支座时，一个鞍座为固定支座，地脚螺栓为圆孔；另一个鞍座为活动支座，地脚螺栓为长圆孔，配合两个螺母，第一个螺母拧紧后，倒退一圈，然后再用第二个螺母锁紧。这样，可以使设备在温度变时是自由伸缩的。如图2.7图2.7 鞍式支座其主要尺寸为：h=162mm；l1=438mm；b1=162mm； =10mm； =10mm；l3=220mm；b3=100mm； =10mm；弧长487mm；b4=140mm； =8mm；e=36mm；l2=380mm。支座的安放位置也有一定的标准，一般支座与壳体端面的距离A80mm就必须加开孔补强， 当壳体名义厚度小于或等于12mm时，接管Dg50mm就必须加开孔补强，。因此，对于Dg150的管箱接管和Dg75的壳体接管都必须进行开孔补强。在补强圈标准中规定了补强圈的尺寸，按标准尺寸Dg150的接管补强圈外直径D0=310mm，Dg=75的接管补强圈外直径D0=150mm。补强圈的厚度可通过等面积补强法进行计算。这里不作具体计算，设定补强圈的厚度均为15mm。2.14法兰 2.14.1法兰密封面的型式 压力容器和管道法兰连接中，常用的密封面型式有以下三种。 1.平面型密封面 密封表面是一个突出的光滑平面（又称突平面）。这种密封面结构简单，加工方便，便于进行防腐衬里。但螺栓上紧后，垫圈材料容易往两侧伸展，不易压紧，用于所需压紧力不高且介质无毒的场合。 2.凹凸型密封面 它是由一个凸面和一个凹面所组成，在凹面上放置垫圈，压紧时，由于凹面的外侧有挡台，垫圈不会挤出来。 3.榫槽型密封面 密封面是由一个榫和一个槽所组成，在垫圈放在槽内。这种密封面规定不用非金属软垫圈，可采用缠绕式金属包垫圈，易获得良好的密封效果。它适用于密封易燃、易爆、有毒介质。密封面的凸面部分容易破坏，运输与装拆时都应注意。 在选取密封面时综合考虑介质因素和装拆的因素，壳体法兰均采用凹凸面型密封面，管箱接管法兰采用平面型密封面，壳体接管法兰采用凹凸型密封面。2.14.2壳体法兰 壳体接管采用平颈对焊法兰，由于管箱、壳体、浮头箱直径都不一样，因此在选用法兰时，不能只按标准选取。如图6为壳体与浮头箱的对接法兰，DN=600mm的是按标准选取的，而DN=600的法兰是按DN=700法兰螺栓孔的位置来设计其尺寸的，如图2.8图2.8壳体法兰 大致尺寸如下: DN=650mm的法兰，D=720mm， D1=680mm，D2=656mm，D3=652mm，H=74mm， h=36mm，1=12倒圆角R=8mm，螺柱孔径r=22，配M20的双头螺柱。 DN=620mm的法兰，D=740mm，D1=680mm，D4=656mm， H=652mm， h=32mm， =40mm，1=12，倒圆角R=8mm，螺柱孔径r=22，配M20的双头螺柱。 其它的法兰装配尺寸见三维实体图。2.14.3接管法兰 管箱接管采用平颈对焊法兰，如图2.9所示：图2.9接管法兰 设计尺寸按化工机械标准设计，其尺寸大致如下： 管箱接管：DN=150 PN=3MPa时： N=174mm，K=202mm，D=2340mm，H=64mm，H1=12mm，S=6mm，法兰厚度C=24mm螺栓孔直径L=22mm，配M20的螺栓8个 壳体接管：DN=150 PN=1.6MPa时： N=132mm，K=190mm，D=285mm，H=61mm，H1=12mm，S=6.5mm，法兰厚度C=22mm，螺栓孔直径L=18mm，配M16的螺栓8个 另外，对焊时法兰要在颈部开坡口。2.15安装与拆卸设计中要考虑到安装问题，各零部件的结构不能影响整个装配体的安装，对于浮头式换热器，设计的优点是可以拆下管束进行清洗。因此也要考虑到拆卸的问题，其安装步骤可概述如下：第一步：焊接部件 将所有的焊接部件进行焊接，包括管箱，壳体，浮头箱，碟形盖，支座等；第二步：安放折流板 将拉杆的一个螺纹端拧入固定管板的螺纹孔，4根拉杆都装好，然后每套入一组定距杆再装一组折流板，依次把折流板装在拉杆上，直到最后两块折流板装上后用螺母套在拉杆的另一个螺纹端拧紧固定；第三步：安装管子将管子沿折流板的孔一根根穿入，并在固定管板上进行胀接。另一端装上浮动管板并进行胀接；第四步：安装壳程隔板 先将壳程隔板两侧的偏心杆机构装好，将壳程隔板从管束侧面装入并将一头插入固定管板上安装隔板的槽中； 第五步：安装壳体 将焊接好的壳体从浮动管板的那一端套入，使之前装好的组件完全装入壳体内，在壳程隔板的伸出端扭动偏心杆的摇柄使隔板两侧的密封填料挤紧，从而达到壳程的分程密封；第六步：安装管箱 在固定管板端接已焊接好的管箱，将管箱法兰与壳体法兰对接用双头螺柱连接。在浮头端装上钩圈法兰和碟形盖，（钩圈法兰由两个半圆形构成，使其安装方便）用双头螺柱连接； 第七步：安装浮头箱 将浮头箱法兰与壳体法兰对接用双头螺柱连接。第八步：安装支座 将支座焊接到壳体上。结果如图2.10。图2.10 安装示意图3换热计算3.1计算数据 水进口温度：=30 水出口温度：=40 水工作压力：P2=3MPa 煤油进口温度：=140 煤油出口温度：=40 煤油工作压力：P1=1MPa 壳体内径：DS=600mm 管箱内径：DN=640mm 换热管规格：252.5 L=3m3.2定性温度和物性参数计算 水的定性温度： （3-1） 水的密度：2=994kg/m3 水的比热：Cp2=4.187kJ/kg 水的导热系数：k2=0.626W/m 水的粘度：2=727.410-6 水的普朗特数：Pr2=4.865 煤油的定性温度(由于温差比较大）故：（3-2） 煤油的密度：1=810 kg/m3 煤油的比热：Cp1=2.3 kJ/kg 煤油的导热系数：k1=0.13W/m 煤油的粘度：1=0.9110-3煤油的普朗特数： (3-3)3.3初选结构管排列方式 ：旋转正方形管子外径：d0=0.025m管子内径：di=d0-（22.5/1000）=0.020m（3-4）管长：L=3m管间距：s=1.25d0=1.250.025=0.032m（3-5）壳体内径：Ds=0.6m管束中心排管数：由公式（3-6）得Nc=16总管子数：由（3-7）得Nt=211选型：采用1-2型即单壳程两管程换热器。3.4管程换热计算及流量计算试选传热系数：k0=240 W/m2试选传热面积：由（3-8）得F0=99.38 m2逆流平均温差：（3-9）参数：（3-10）（3-11）温差校正系数：按1壳程2管程查表得 有效平均温差：（3-12）设计传热量： （3-13） 换热效率：取=0.98煤油流量： （3-14） 水流量：（3-15）管程流通截面（按2管程）： （3-16）管程流速：（3-17）管程雷诺数：（3-18）管程换热系数： (3-19)3.5壳程换热计算折流板的设计：纵向折流板中间分程，横向安置弓形折流板弓形折流板弓高：（3-20）折流板间距：（3-21） 折流板数：壳程流通截面：（3-22）壳程流速：（3-23）壳程量流速（3-24）壳程当量直径： （3-25）壳程雷诺数：（3-26）切去弓形面积所占比例：查图得（3-27）壳程传热因子：查图得管外壁温度：假定后再复核，设=40壁温下煤油的粘度： （3-28）粘度修正系数：（3-29）壳程换热系数：（3-30）3.6传热系数水侧污垢热阻： m2/W煤油侧污垢热阻： m2 /W管壁热阻：r忽略总传热热阻： (3-31)传热系数：（3-32）传热系数的比值： （3-33）合适；管外壁热流密度：W/m2（3-34）管外壁温度：（3-35）误差校核： （3-36）误差不大，不再重算。3.7管程压降壁温： （3-37）壁温下水的粘度：管程粘度修正系数： 管程摩擦系数：查表得管子沿程压降：（3-38）回弯压降：（3-39）进出口管处质量流速： （3-40）进出管口处压降： （3-41） 管程结垢校正系数：根据r2及管程压降： （3-42）3.8壳程压降当量直径： （3-43） 雷诺数： （3-44）管程摩擦系数：（查表）3.9管束压降： （3-45） 管咀处质量流量： 取 (由）进出管口压降： N/m2 （3-46）导流板阻力系数： 导流板的压降： （3-47）壳程结垢的修正系数：（查表12） 壳程的压降： （3-48） 管程工作压力，查表得壳程工作压力，查表得 3.9.1 压强校核： 符合要求 符合要求4.浮头管壳式换热器重要零部件三维建模4.1筒体封头的三维建模 如图4.1(a)绘制草图，在“草图生成”工具栏中单击“完成草图”。图4.1(a)封头草图 单击“回转”命令，选择草图为回转对象，x轴为回转轴，回转。 如图4.1(b)，选择“拉伸”命令，给浮头法兰打直径为20的15个孔。如图4.1(c) 图4.1(b)封头回转体 图4.1(c) 浮头螺孔4.2浮头式换热器固定管板的三维建模 单击“圆柱”命令，选择直径为690mm，对称高度为16mm，单击“确定”。再单击“圆筒”命令，选择外直径为730mm，内直径为690mm。对称高度为11mm，并进行“布尔求和”运算，单击“确定”，如图4.2（a)。 图4.2（a)固定管板 图4.2（b）拉伸后的管板 单击“草图”命令，绘制直径为584的圆，然后在园内绘制相互交错的45直线，形成220个相交点，在相交点上绘制直径为25的圆，单击“完成草图”。选择“拉伸”命令,选定所画的圆，指定拉伸方向，选择50的拉伸距离，形成如下图4.2（b）4.3浮头式换热器管箱的三维设计绘制如图4.3（a）所示的草图，设置好尺寸。单击“完成草图”。 图4.3（a）管箱草图 在“草图生成”工具栏中单击“完成草图”。单击“回转”命令，选择草图为回转对象，x轴为回转轴，回转。如图4.3(b);按“插入-关联几何体-引用几何体”命令,绘制出15个直径为20的孔,然后单击“拉伸”命令，给浮头法兰两侧打均孔。如图4.3(c);然后在中心位置插入“参考平面”绘制进液孔。选择中心点绘制进液口草图,并进行“求和”，然后打直径为40的孔。如图4.3（d） 图4.3(b)管箱回转体 图4.3(c)箱体拉伸后的效果图 图4.3（d）管箱整体图4.4浮头管壳式换热器筒体的三维建模单击“草图”命令绘制图4.4（a）的草图，设置尺寸后，设置筒体长为1970mm，单击“完成”命令。然后单击“回转”命令，生成图4.4(b)的筒体。 图4.4（a）筒体草图 图4.4（b）筒体回转后效果图按“插入-关联几何体-引用几何体”命令,绘制出15个直径为20的孔,然后单击“拉伸”命令，给浮头法兰两侧打均。然后在x-y平面内插入基准平面，绘制热流体进液口，其偏置距离为400mm，单击“完成”后 选择“回转”、“求和”命令，形成图4.4(c)。然后用“拉伸”命令拉出进液管口，直径为60,如图4.4（d)。 图4.4(c)筒体孔拉伸后效果 图4.4（d)进液口拉伸后效果 4.5最终整体效果图经过设计之后确定其尺寸及结构后，其装配图效果如下图4.5 图4.5浮头管壳式换热器的整体图致谢本设