浮头式换热器毕业设计

摘要换热器种类很多，根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多，管壳式换热器是间壁式换热器的主要类型。首先是根据给定的工艺参数进行前期的工艺计算，这部分的主要目的是确定浮头式换热器的具体型号，以及一些对接下来的结构设计有影响的关键数据。工艺计算的大体内容为传热面积计算、初步选型、有效平均温度差、校核传热面积、壁温计算。其次是结构计算。这部分是对管板、接管、法兰等具体零件的设计和选用。关键词浮头式换热器，结构设计，强度计算ABSTRACTMANYTYPESOFHEATEXCHANGERS,ACCORDINGTOTHECOLD,THETHERMALFLUIDHEATEXCHANGEPRINCIPLESANDMETHODSAREBASICALLYDIVIDEDINTOTHREEMAINCATEGORIESNAMELYPARTITIONSTYPE,HYBRIDANDREGENERATIVEINTHETHREETYPESOFHEATEXCHANGERS,THEPARTITIONSHEATEXCHANGERSMOSTWIDELYUSEDSHELLANDTUBEHEATEXCHANGERISTHEPARTITIONSOFTHEMAINTYPESOFHEATEXCHANGERSFIRST,ACCORDINGTOTHEGIVENPROCESSPARAMETERSPREPROCESSCALCULATION,THEMAINPURPOSEOFTHISSECTIONISTODETERMINETHESPECIFICFLOATINGHEADHEATEXCHANGERMODELS,ANDSOMEIMPACTONTHESTRUCTURALDESIGNOFTHENEXTKEYDATAPROCESSINGENERALTERMSTHECONTENTSOFTHEHEATTRANSFERAREACALCULATION,THEINITIALSELECTION,CHECKINGTHEHEATTRANSFERCOEFFICIENT,CHECKTHEHEATTRANSFERAREA,THEWALLTEMPERATURECALCULATIONFOLLOWEDBYINCALCULATIONSTHISPARTISTHEMANAGEMENTBOARDTOTAKEOVER,FLANGESANDOTHERSPECIFICPARTSOFTHEDESIGNANDSELECTIONKEYWORDSFLOATINGHEADHEATEXCHANGER，STRUCTURALDESIGN，STRENGTHCALCULATION1前言使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。换热器是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11。在现代石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的40左右。它的先进性、合理性和运转可靠性将直接影响产品的质量、数量和成本。根据不同的墓地，换热器可以是热交换器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器等。犹豫使用条件的不同，可以有各种各样的型式和结构。在生产中换热器有时是一个单独的设备，有时则是某一工艺设备的组成部分。衡量一台换热器好坏的标准是传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构合理，安全可靠，节省材料；成本低；制造、安装、检修方便。任何一种换热器总不可能十全十美。例如板式换热器传热效率高、金属消耗量低，但流体阻力大、强度和刚度差，制造、维修困难；而列管换热器虽然在传热效率、紧凑性、金属消耗量等方面均不如板式换热器，但其结构坚固、可靠程度高、适应性强、材料范围广，因而目前仍是石油、化工生产中，尤其是高温、高压和大型换热器的主要结构形式。列管式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。浮头式换热器属于管壳式换热器的一种，这种换热器的一端管板是固定的，另一端管板可在壳体内移动，因而管、壳间不产生温差应力。管束可以抽出，便于清洗。但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大。浮头处如发生内漏时不便检查。管束与壳体间隙较大，影响传热。浮头式换热器的特点是管间和管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式话人呢其高，设备笨重，材料消耗量大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封要求较高。适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。目录1绪论11课题背景112研究的目的和意义413该设备的作用及再生产中的应用42换热器工艺计算21各组分参数计算622平均温差计算623换热器初步选型73换热器机构设计31壁厚计算8311筒体厚度计算8312封头壁厚8313无折边球形封头壁厚计算832分程隔板槽厚度933管板计算331管板厚度计算9332换热管与管板拉脱力计算1034法兰设计341标准法兰设计11342浮头端非标法兰设计11343浮头法兰及勾圈设计1435接管、接管法兰设计及补强计算351管程接管、接管法兰及补强设计18352壳程接管、接管法兰及补强设计1936折流板、拉杆、定距管、螺栓、螺母等设计361折流板选择20362拉杆及定距管选择22363换热管选择23364滑板选择24365螺栓、螺母选择2537鞍座设计371换热器总质量计算26372鞍座设计2738压力试验314参考文献335致谢341绪论11课题背景我国换热器发展前景换热器（热交换器）是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，换热器按传热方式的不同可分为混合式（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）、蓄热式（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）和间壁式（随间壁式换热器的冷、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）三类。在我国换热器的制造技术远落后于外国，由于制造工艺和科学水平的限制，早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器，它不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。在我国随着经济快速发展的同时，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求合理地实现所规定的工艺条件；结构安全可靠；便于制造、安装、操作和维修；经济上合理。70年代的世界能源危机，有力促进了换热强化技术的发展。为了节能将耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效换热设备。所以这些年来，换热器的开发和研究成了人们关注的课题。当今换热器技术的发展以CFD（计算流体力学技术）、模型化技术、强化传热技术等形成一个高技术体系。所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系数指提高流体和传热之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理温度边界层减勃和调换传热面附近的流体。因此最近十几年来，强化传热技术受到了工业界的广泛重视，得到了十分迅速的发展，凝结是工业中普遍遇到的另一种相变换热过程，凝结换热系数很高，但经过强化措施还可以进一步提升换热效率。管外凝结换热的强化对冷却表面的特殊处理，主要是为了在冷却表面上产生珠状凝结。珠状凝结的换热系数可比通常的膜状凝结高510倍，由于水和有机液体能润湿大部分的金属壁面，所以应采用特殊的表面处理方法（化学覆盖法、聚合物涂层法和电镀法等），使冷凝液不能润湿壁面，从而形成珠状凝结。用电镀法在表面涂一层贵金属，如金、铂、钯等效果很好，缺点是价格昂贵。冷却表面的粗糙化粗糙表面可增加凝结液膜的湍流度，亦可强化凝结换热。实验证明，当粗糙高度为05MM时，水蒸气的凝结换热系数可提高90。值得注意的是，当凝结液膜增厚到可将粗糙壁面淹没时，粗糙度对增强凝结换热不起作用。有时当液膜流速较低时，粗糙壁面还会滞留液膜，对换热反而不利。采用扩展表面在管外膜状凝结中常常采用低肋管，低肋管不但增加换热面积，而且由于冷凝流体的表面张力，肋片上形成的液膜较薄，因此其凝结换热系数可比光管高75100。应用螺旋槽管和管外加螺旋线圈。螺旋槽管，管子内外壁均有螺纹槽，既可强化冷凝换热，又可强化冷却侧的单相对流换热，与光管相比其凝结强度可提高3550。在管外加螺旋线圈，由于表面张力使凝结液流到金属螺旋线圈的底部而排出，上部及四周液膜变薄，从而凝结换热系数有时甚至可提高2倍。管内凝结换热的强化扩展表面法采用内肋管是强化管内凝结的最有效的方法，试验表明，其换热系数比光管高20至40。按光面计算则换热系数可高12倍。采用流体旋转法采用螺旋槽管等流体旋转法可以强化凝结换热。换热效率同比提升30，但此时流动阻力也会增加。改变传热面形状改变传热面形状的方法有多种，其中用于无相变强化传热的有横波纹管、螺旋螺纹管和缩放管，还有螺旋扁管和偏置折边翅片管。都是高效换热元件。值得注意的是，在强化凝结换热之前，应首先保证凝结过程的正常进行。例如，排除不凝气体的影响，顺利地排除冷凝液等。改变实践证明，在降低流体在壳程的阻力并保证流体在湍流状态下流动，这样才能充分的提高介质的换热系数，内翅片管、横螺纹管、螺旋螺纹管都一样，不但可用于单相对流传热，也可以有效的用于管内流动沸腾传热（螺纹管在湍流时可使对流传热系数增加一倍多）。当然现在各式换热器的设计各有新颖之处，结构上各具特色。原有的换热器厂家最近也研制出一种新型HYBRID换热器，他克服了板式因密封问题而受到限制的弱点，很有发展前途。近年来，随着制造技术的进步，强化换热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，也取得了较大的经济效益。故我们在选择换热设备时一定要根据不同的工艺、工况要求选择。换热器的作用可以是以热量交换为目的。在即定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量；也可以是以回收热量为目的，用于余热利用；也可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏。换热器的作用不同，其设计、选型、运行工况也各不相同。对换热器的基本要求是换热器要满足换热要求，即达到需求的换热量和热媒温度换热器的热损失要少，换热效率要高流动阻力要小要有足够的机械强度，抗腐蚀和抗损坏能力要强，维护工作量要少结构要合理，工作要安全可靠，即零部件之间因为温升而产生的热应力不会导致换热器破裂要便于制造、安装和检修经济上要合理，设奋全寿命期的总投资要少（总投资包括设备及附属装置初投资费用和运行维护管理费用）生活热水系统的换热器应易于清除水垢，以上要求常常相互制约，难于同时满定，因此应视具体情况，在换热器的选型和设计中有所侧重，满足工程对换热器的主要要求。因为换热器故障率较低，并且供暖为季节性负荷，有足够的检修时间，生活热水系统暂停供热也不会造成重大影响，所以可不设备用换热器。换热器台数的选择和单台能力的确定应适应热负荷的分期增长，并考虑供热的可靠性。未来，国内市场需求将呈现以下特点对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈；逐渐注意品牌产品的选用；大工程项目青睐大企业或企业集团产品。国内经济发展带来的良好机遇，以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行业良好的发展前景。同时，行业发展必须要注重高端产品的研发。国外换热器发展前景在国外二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展，这一类换热器不但是从材料上有了较大的突破，而且采用新颖的理念，增加强化传热。70年代中期，为了进一步减小换热器的体积，减轻重量和金属消耗，减少换热器消耗的功率，并使换热器能够在较低温差下工作，人们更是采用各种科学的办法来增强换热器内的传热。对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。12研究的目的和意义换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备，随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96。换热设备在现代装置中约占设备总重的30左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70。其余30为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备，其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向研究发展。13本次设计简介浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，管壳式换热器以其对温度、压力、介质的适应性，耐用性及经济性，在换热设备中始终占有约70的主导地位。因此管壳式换热器的标准化工作为世界各工业发达国家所重视，也为ISO国际标准化组织的所重视。因此出现了TEMA、API660、JISB8249等一批管壳式换热器标准，ISO目前也正在与API联手并会同有关国家编ISO管壳式换热器标准。总的来说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。管壳式换热器主要有固定管板式，U型管式和浮头式换热器。针对固定管板式与U型管式的缺陷，浮头式作了结构上的改进，两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力。浮头式换热器的优点还在于方便拆卸，清洗方便，对于管子和壳体间温差大、壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况很能适应。其缺点在于结构复杂、填塞式滑动面处在高压时易泄露，这使其应用受到限制，适用压力为10MPA64MPA。按照设计要求，在结构的选取上，为了增大温差校正系数，采用了12型，即壳侧一程管侧二程。首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构。然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，在结构设计时，要考虑许多因素，例如传热条件、材料、介质压力、温度、流体性质以及便于拆卸等等。由于时间和资料有限，本人的认识也不够全面，在设计过程中可能还存在许多问题，望老师们给予批评和指正。2换热器工艺设计21各组分参数计算本设计选冷却水走管程，混合气走壳程150T35228T134T2管程水平均温度T31在P04MP压力下/G9K3M壳程混合气密度标况下查表/251N3/G0892KH3M/G97612KCO3M标况下混合气密度为087276130703/K在工况下混合气密度（3655K，075MP）42815混M3M/KG042TP8105367953/22两流体平均温差163450TT21T7822316LNLT12MT049281532TTP17T12R87011/2LNL22TRPRCTMMO3870T23理论计算，换热器基本选型计算总传热量及质量流量由设计条件已知标况下气体流量V48/MIN3所以工况下气体质量流量S/KG6970M/KG85418720V3HW在工况下各组分比热KMOL/4328531253966PH2JC7909610237N2L/06485423PCO2JKG61KOL/831279HJW72506121PTWQ设23MM870TK查化工原理上册得3换热器结构设计本次设计管程水设计温度T307K设计压力P033MPA壳程设计温度T423K设计压力P0715MPA焊缝系数取08（单面焊对接接头）31壁厚计算311筒体壁厚计算材料选Q235A111MPATM917508122CTIPD30C1取M取39C21N由于根据GB15189碳钢最小厚度为8MM5ID故取8312封头厚度计算标准椭圆形封头厚度计算材料为Q235AK12H/IID公称直径MM500管子尺寸MM52公称压力MPA157管子数124管长M6管程数2换热面积2574管子排列方式正方形斜转450M80312502CTIPDK481N考虑筒体厚度M取313无折边球形封头厚度计算此封头按外压环境计算设M40M53IR查得1/402T/1IRA根据化工设备设计查得B85A7453/8T/IMPBP符合要求,A7150根据压力容器制造标准，无折边球形封头壁厚最小6MM所以M632分程隔板槽厚度材料选Q235A根据GB15189当时，对于碳钢，分程隔板槽厚度取8MMM60ID33管板厚度计算331管板厚度计算材料选Q235AM54131297443297NSM592506250501506ARCSIN201TT2D2TDAD管板法兰选Q235A，光滑密封面，垫片采用石棉橡胶垫片查得A0714501TCMPP40取根据GB15189中查得C052M25CM15201NTCD332换热管与管板拉脱力计算管子壳体操作压力/MPA0330715材质20号钢Q235A线膨胀系数/（1/）61086108弹性模量/MPA22许用应力/MPA103111尺寸/MM605850管子数124管间距/MM32管壳壁温差/338管子与管板连接方式胀接胀接长度/MM15许用拉脱力/MPA2M3965143860D4A860F22A905241LD4Q3518081TA0254396LDFQ202ITTS222I0T6SST0CPMPDAEMPP中其中）（QA3TPMP故拉脱力在允许范围之内34法兰设计341标准法兰设计根据材料与零部件中标准选择甲型平焊法兰，光滑密封面密封，石棉橡胶垫片，厚度3MM，M2，Y11MPA，公称直径500MM，600MM，公称压力16MPA。342浮头端非标法兰厚度计算设计压力0715MPA设计温度150腐蚀余量10MM螺栓材料40MN法兰材料Q235A螺栓许用应力设计温度A185TMP常温法兰许用应力设计温度ATMGD1M2D34BA1D重量50063059055554554336151323265常温A1MP非标法兰选择任意式法兰，其另一侧是公称直径为600MM的标准法兰，光滑密封面，根据GB15089标准M2065NB0当时46003815B30694825垫片接触面外径GD螺栓中心圆直径可由标准查得MBD螺栓中心至法兰颈部与法兰背面交点的径向距离87M506921S螺栓载荷预紧时NDWG79123532946813BY1操作时NPG972513946827150946381BM2422螺栓面积预紧时21M9578723WA操作时2T263145取中较大者，故0A21,220M87A实际面积O51094CS4螺栓设计载荷NWNA97251256108234021操作时预紧时预紧时法兰力矩NDSMG815796463890526102GB1操作时TCD2GSFS2250780B2IGDGPSF253875140329794680462M86N法兰设计力矩取M819276002T1NMM，故中较大者为，与法兰应力形状常数1/46150/73288H/M60I0I0DK查系数根据GB15089表95T173Z277Y53U538查图9390821F查图9453V查图971F8429076535018HD42639E10IIVUF计算非标法兰厚度（试算法）假设M6F则52746D/124810534E936I3FFFTTI2F0TTIFRI10FA854Y7351A8MPD切向应力径向应力轴向应力取TFFA526011PRT中较大者与故取合适65FMGD1M2D34BA1D重量60073069065564564340151323351343浮头法兰及勾圈设计浮头法兰设计设计压力0715MPA设计温度150腐蚀余量10MM螺栓材料40MN法兰材料Q235A螺栓许用应力设计温度A185TMP常温法兰许用应力设计温度AT常温1P浮头法兰选择是光滑密封面形式，垫片选石棉橡胶,垫片内径外径厚度4704943Y11MPAM2根据GB15089标准查得N10M52B0N4DM480GDM40IROIFITIC8350ARSNM6216475RDP计算1WFPNDNNGPG829651403YB72587317096250M122计算WABM212122T148596M58170/AFP2M1M21A中较大者，故与取22B75364034DNNAW751388150BM操作情况下法兰力矩RMMTGDPM439635705212161298870FIB22FINSFND37195683022BSMGM21739526GIDNSFMTTM52649M41583COS2701LCOS1870TGRRFRFRNSFMD，取设预紧时法兰力矩M523174M30ANSFWGGM523174AT0AT0NMMP中较大者，故与取M70462032M423842F2FIF0ITFIF0T2IIJLDJRL故合理取7F钩圈设计选取B型钩圈设计厚度M416I35接管及接管法兰设计351管程接管及法兰已知水的经济流速053M/S取3M/S3M/KG25CW3M/KG95水64739512U4DUI2IA根据HG205921997钢制管法兰、垫片、紧固件选取的接管537材料20号钢0GD此时水的实际流速M/S7210954132U6AW选择150MM的接管0GD根据HG205921997钢制管法兰、垫片、紧固件选取法兰型号HG50105816GP5根据国标规定，对厚度小于等于12MM的接管，公称直径小于等于500MM的接管不需补强352壳程接管及法兰根据HG205921997钢制管法兰、垫片、紧固件选取选择150MM的接管50GD根据HG205921997钢制管法兰、垫片、紧固件选取法兰型号平焊法兰HG50105816GP50D补强（等面积补强法）开孔不在焊缝上，所以不考虑焊缝系数壳体接管壁厚161MM壳体名义厚度8MM接管计算厚度M470132570DTICP接管名义厚度4NT接管壁厚附加量50C2壳体壁厚附加量M18补强区范围B取中较大值，M1762CD30NT2M302B取中较小者，1H15064DNT接管实际外伸长度2H1取中较小者，2M2NT接管内伸长度0积（所需补强面积）补强范围内补强金属面0A其中2RET143615F2D1FR多余金属面积12EM793BA接管多余面积22R2ET0RTE1M5618347056FCHFH焊缝金属面积3A2OM615SIN62不需补强031A36折流板、拉杆、定距管、螺栓、螺母等设计361折流板的选择折流板的型式由弓形折流板、圆盘圆环形（也称盘环形）折流板和矩形折流板。最常用的折流板是弓形折流板和圆盘圆环形折流板。此换热器使用弓形折流板。而弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形，大部分换热器都采用单弓形折流板。其流体流动方式及结构型式见下图。弓形折流板介质流动方式及结构形式图弓形折流板的缺口高度弓形板折流板的缺口高度应使流体通过缺口时与横过管束时的流速接近。缺口大小用切去的弓形高度占到圆筒直径的百分比来确定单弓形折流板缺口见右图。缺口弦高也可取020045倍的圆筒内直径。弓形折流板的缺口按右图切在管排中心线以下，或切与两排管孔的小桥。缺口弦高II31HDM50H折流板或支持板最小厚度折流板最小厚度折流板或支持板管孔刚换热管级管束（适用于碳素钢、低合金钢和不锈钢换热器）折流板或支持板管孔直径及允许偏差应符合表452。表519级管束（适用于碳素钢、低合金钢）折流板或支持板管孔直径及允许偏差应符合表453表520换热管外径1416192532384557管孔直径146166196258328388458580允许偏差0400045005004）折流板或支持板外直径及允许偏差换热管无支撑跨距L3003006006009009001200120015001500公称直径DN折流板或支持板最小厚度400700456101012换热管外径或无支撑跨距D32或L900L900且D32管孔直径D08D04允许偏差040公称直径DNLA（LA按表455规定）B拉杆与折流板点焊结构，见图471（B）。此结构适用于换热管外径D14MM的管束且L1D；C当管板较薄时，也可采用其他的连接结构。图521拉杆结构型式这里我们选用拉杆定距管结构。拉杆的尺寸拉杆的长度L按实际需要确定，拉杆的连接尺寸由图472和表471确定。图522拉杆连接尺寸表523拉杆的尺寸拉杆直径D拉杆螺纹公称直径DNLALBB101013401512121550201616206020拉杆的直径和数量拉杆直径和数量按表472和表473选用。表524拉杆直径选用表换热管外径D10D1414D2525D57拉杆直径DN101216表525拉杆数量选用表壳体公称直径D，MM40040070070090090013001300150015001800180020002000230023002600拉杆直径DN，MM拉杆数量10461012161824283212448101214182024164466810121216由于换热管外径为25MM，壳体公称直径为500MM，故选取直径为16MM的拉杆，其数量为4。拉杆的位置拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板不应少于3个支承点。定距管尺寸定距管的尺寸，一般与所在换热器的换热管规格相同。对管程是不锈钢，壳程是碳钢或低合金钢的换热器，可选用与不锈钢换热管外径相同的碳钢管作定距管。定距管的长度，按实际需要确定。363换热管的选择换热管与管板的连接方式有强度焊、强度胀以及胀焊并用。强度胀接主要适用于设计压力小40MPA；设计温度300；操作中无剧烈振动、无过大的温度波动及无明显应力腐蚀等场合。除了有较大振动及有缝隙腐蚀的场合，强度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何场合。胀焊并用主要用于密封性能要求较高；承受振动和疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需采用复合管板等的场合。在此，根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热管与管板的连接方式为胀接并用。尺寸材料20号钢布置形式正方形斜转45排列52与管板连接方式胀接364滑板的选择尺寸30X12材料Q235F两板夹角34略图如下365螺栓、螺母的选择管箱法兰螺栓、螺母的选择标号JB115873螺母双头螺栓材料Q235A40MN尺寸标号230M13524M数量4020进、出水管法兰螺栓选择标号HG50105850GD材料40MN尺寸标号M16数量8进、出气管法兰螺栓选择标号HG501058150GD材料40MN尺寸标号M20数量16浮头法兰双头螺栓选择材料40MN尺寸标号M24数量2037鞍座设计371换热器总质量计算筒体质量KG360145078521Q封头质量DN500的封头质量KG2DN600的封头质量813Q无折边球形封头质量KG964法兰质量DN500的甲型平焊法兰（双）质量52QDN600的甲型平焊法兰（单）质量KG136非标法兰质量KG41378506507427Q浮头法兰质量KG849750405828Q钩圈质量2129管板质量标准管板质量KG3785024054210Q浮头端管板质量6219221换热管质量KG10367854054212Q折流板质量N1813KG80478521051021ARCOS25022管箱质量KG13078510350164321Q拉杆质量9215物料质量KG934010273054126042水QKG98422气KG8349016气水7251632QQ总372鞍座设计材料Q235A选用120包角轻型A类鞍座JB/T4712鞍座A500FJB/T4712鞍座A500S由于浮头端重，所以鞍座距离两端不等长，其选择按GB15089M1301066CCBLL支座反力NF128997250MG1HIM1HI圆筒中间界面弯矩LARFLM43H124I2I1M6197486034325160460289I1NM54867101635410246012892INMM8711NM取二者中较大值，故支座处截面弯矩LARFAM3H412IIM2M640560325141301289INMM628541760351421012892INM22NM，故取二者中绝对值较大者圆筒中间轴向应力A7150M7EP最高点A5497214386721432E2ME1MPRMP最低点A165502E2M1E2圆筒鞍座处轴向应力未被封头加强，或2254103MMRAR鞍座包角120，1920721KA8397543865404322E2M1EM3MPRKMP61190722E2E4经以上设计A251NT4T321MP，均符合要求38压力试验及其强度校核容器制成以后（或检修后投入生产前），必须作压力试验或增加气密性试验，其目的在于检验容器的宏观强度和有无渗漏现象，即考察容器的密封性，以确保设备的安全运行。对需要进行焊接后热处理的容器，应在全部焊接工作完成并经热处理之后，才能进行压力实验和气密性试验；对于分段交货的压力容器，可分段热处理，在安装工地组装焊接，并对焊接的环焊缝进行局部热处理之后，再进行压力试验。压力实验的种类、要求和试验压力值应在图样上注明。压力试验一般采用液压试验，对于不适合作液压试验的容器，例如容器内不允许有微量残留液体，或由于结构原因不能充满液体的容器，可采用气压试验。液压试验液压试验一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其他液体。试验时液体的温度应低于其闪电或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水压进行液压试验后，应将水渍清除干净。当无法清除时，应该控制水中氯离子含量不超过25MG/L。试验温度对碳钢、16MNR、15MNNBR和正火的15MNVR钢制容器液压试验时，液体温度不得低于5；其他低合金钢制容器液压试验时，液体温度不得低于15。如果由于板厚等因素造成材料无塑性转变温度升高，则需相应提高试验液体的温度。试验方法试验时容器顶部应设排气扣，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中应保持容器观察表面干燥；试验时压力应缓缓上升至设计压力无泄漏，再缓缓上升，达到规定的试验压力后，保压时间一般不少于30MIN。然后将压力降至规定试验压力的80，并保持足够长的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验，直至合格。对于夹套容器，先进行内筒液压试验，合格后再焊夹套，然后进行夹套内的液压试验；液压试验完毕后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。本换热器的设计采用水压试验来检验强度应力的校核。试验压力内压容器的试验压力125TPCP57MMNE液压试验应满足下列条件T2IETPDSA6397250893MP09SA10,则水压实验时壳体，TS封头内应力都小于，水压试验安全。9S参考文献1刁玉玮，王立业，化工设备机械基础（第四版），大连理工大学出版社2贾绍义，柴诚敬，化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计），天津大学出版社3姚玉英，化工原理上（第三版），天津大学出版社4娄爱娟，吴志泉，吴叙美，化工设计，华东理工大学出版社5中华人民共和国行业标准固定管板式换热器型式与参数JB/T4715926钱颂文，换热器手册，化学工业出版社，北京，工业装备与信息工程出版中心7中华人民共和国国家标准GB1501998钢制压力容器8中华人民共和国国家标准管壳式换热器GB15119999容器、换热器专业设备数据表的格式与编制说明HG/T207017200010中华人民共和国行业标准椭圆形封头JB/T47379511中华人民共和国行业标准补强圈JB/T47462002钢制压力容器封头JB/T4736200212HGJ5281990钢制有缝对焊管件13GB/T169381997紧固件、螺栓、螺钉、螺柱和螺母通用技术条件翻译JOURNALOFAPPLIEDSCIENCES108658663,2010ISIN181256542010ASIANNETWORKFORSCIENTIFICINFORMATIONGASPROTECTFLUXCOREDARCWELDINGPROCESSPARAMETERSOFLOWCARBONSTEELWELDWIDTHANDWELDMETALTENSILEPERFORMANCEINFLUENCEAUTHORHRGHAZVINLOOANDAHONARBAKHSHRAOUFABSTRACTGENERALLYSPEAKING,THEPROCESSOFWELDINGPROCESSPARAMETERSONTHEJOINTQUALITYHASVERYBIGEFFECTHIGHQUALITYWELDINGJOINTS,ANDTOENSURETHEPROPERWELDGEOMETRYSHAPEANDRELIABLEWELDINGMECHANICALPROPERTIESTHISEXPERIMENTWASGASPROTECTFLUXCOREDARCWELDINGPROCESSPARAMETERSOFLOWCARBONSTEELWELDWIDTHANDWELDMETALTENSILEPERFORMANCEINFLUENCEINDUSTRIALPRODUCTION,CHOOSELOWCARBONSTEEL,ASANEXPERIMENTALOBJECT,WELDINGCURRENTANDWELDINGVOLTAGEANDWELDINGSPEEDASTHEVARIABLEPARAMETERSWELDINGCURRENTAREFOR240280320A,ARCVOLTAGERESPECTIVELYFOR26,30AND34V,WELDINGSPEEDFOR40,50,RESPECTIVELY,AND60CM/MINTHERESULTSOFTHISSTUDYCANHELPPEOPLERIGHTANDTHECHOICEOFFASTWELDINGTECHNOLOGYPARAMETER,INORDERTOACHIEVETHEIDEALWELDGEOMETRYSHAPEANDMEETTHEREQUIREMENTSOFTHEWELDINGSEAMSTRETCHPROPERTIESKEYWORDSFLUXCOREDARCWELDING,WELDINGPARAMETERS,WELDWIDTH,THEYIELDSTRENGTH,TENSILESTRENGTH,HEATINPUTINTRODUCTIONTHEFCAWPROCESSISFULLYAUTOMATEDPROCESS,INWHICHTHEWELDINGELECTRODEANDFLUXCOREDWIRECONTACTWELDINGAREAFLUXMATERIALSINMEDICINEISTHECOREMEDICINESKINCONDUCTEDCURRENTFORMARC,BURNSUPCONSUMPTIONITISSHOWNASFILLERMETALTRANSITIONALORAIERETAL,2006RECENTRESEARCHHASSHOWNTHATIBRAHIMANDSHEHATA,1999,2000SADEKETAL,2001,THEFCAWWITHOTHERWELDINGTECHNOLOGYISACOMMONADVANTAGES,SUCHASTHEUSEOFMANUALMETALARCWELDINGMMAWANDACTIVE/INERTGASSHIELDEDWELDINGGMAWASTHERESEARCHDIFFERENTWELDINGMETHODANDPROCESSOFSEAMGEOMETRYSHAPEANDTHEINFLUENCEOFTHEQUALITY,THERESEARCHERSMADECORRESPONDINGEXPERIMENTALRESEARCHBENYOUNISETAL,2005A,B,XUEETAL,2005CORREIAETAL,KIMETAL,200220032005JUANGANDTARNG,2002XUEETAL2005ACCORDINGTOTHEROBOTARCWELDINGPROCESSWELDWIDTHPUTFORWARDTHEMETHODOFFUZZYREGRESSIONMODELMOSTAFAANDKHAJAVI2006PROPOSEOPTIMIZATIONHIGHSTRENGTHLOWALLOYSTEELLOWCARBONHIGHSTRENGTHOFWELDINGPARAMETERS,IMPROVINGWELDINGDEPOSITIONRATESTHERATEPALANIANDMURUGAN2007IMPROVETHEWELDINGPROCESSPARAMETERS,IMPROVEFLUXCOREDWIREOFMELTINGDROPSOFTRANSITIONPROCESS,CAUSESTHEWELDISMOREBEAUTIFULLEVELOFF,INADDITION,PARKETAL2008DISCUSSESTHEADJUSTMENTFLUXCOREDARCWELDINGHEATINPUTOFTHEHOTCRACKANDTOUGHNESSOFTHEWELDINGOFINFLUENCEBALASUBRAMANIANANDGUHA1999STUDIEDFLUXCOREDARCWELDINGTHEWELDYIELDLIMITANDFATIGUESTRENGTHDEPOSITIONRATESTHERATEINLATTICEARRANGEMENTWELDSMALLCLOSEENOUGH,EASYTOCRACKANDHYDROGENBRITTLENESSPHENOMENONMOREDETAILEDRESEARCHONLITERATUREFLUXCOREDARCWELDINGPROCESSPARAMETERSONTHEWELDGEOMETRYSHAPEANDTHEINFLUENCEOFTHETENSILEPROPERTIESTHEEXPERIMENTALRESEARCHTHEFLUXCOREDARCWELDINGROBOTGWELDINGSEAMUNDERDIFFERENTPROCESSPARAMETERSOFGEOMETRYSHAPEANDTHEINFLUENCEOFTHETENSILEPROPERTIESOFLOWCARBONSTEELMATERIALSANDMETHODSINDUSTRIALPRODUCTION,THEASSEMBLYWELDINGEXPERIMENTSIS017CAND121MNSLOWCARBONSTEEL,INORDERTORESEARCHTHEWELDINGPARAMETERSONTHEEFFECTOFWELDTHEFUSIONWIDTH,SAMPLETOMAKE75X60X10MM,WELDINGMETHODFORDOCKINGATTHESAMETIME,THESTUDYTENSILETESTSAMPLEMAKING25MMTHICK,CUTTINGGROOVEFORARTICLESOMEV,GROOVEANGLEFORTHE35DEGREESANDANGLEFOR60DEGREESDOCKINGSTEELPLA