毕业设计(论文)
题目名称:净化系统热交换器系(部):机械工程系专业:化工装备班级:装备1211学生姓名:周涛学号201601610067指导教师姓名:王松竹职称副教授罗静职称高级工程师目录
毕业设计(论文)选题报告2
引言4
设计条件5
工艺计算数据:5
结构设计说明书6
材料的选用8
计算内容9
一壳程Φ1400圆筒的计算与校核9
二前端盖(上)管箱筒体的计算与校核10
三上管封头的计算与校核12
四下端管箱筒体的计算与校核13
五下管箱封头的计算与校核15
六膨胀节的计算16
七、折边锥形封头的计算核算21
八.开孔补强计算22
九,固定管板的选用31
十,换热的确定32
十一,折流板的设计33
十二,壳体法兰的选用与设计33
十三.接管法兰的选择33
十四.支座的选用与校核34
致谢词56
毕业设计(论文)选题报告
本课题的研究目的和意义
目的:
换热器的基建投资在一般化工,石化企业中约占设备总投资的20%,其中固定管板式换热器约占换热器70%.
换热器是过程设备的典型结构,在生产中有着非常广泛的应用.本设计题目来自于生产实践,主要涉及浮头式换热器的机械设计,主要解决的问题是浮头式换热器的设备结构设计,机械设计计算和计算机辅助造型.通过设计可以了解典型过程设备的设计方法,同时提高运用常用绘图软件进行计算机辅助工程设计的能力.通过换热器设计过程的综合训练,正确系统地认识浮头式换热器,了解其设计过程,掌握其设计方法.运用所学到的专业知识解决生产中的实际问题.学会查阅和熟练使用参考文献,为以后的实践工作积累宝贵经验.
得到适合工况的换热器换热器设计分为工艺选项和结构设计,工艺选项是为了得到适合工况的最合理最有效也是最经济的换热器,一个有经验的工程师选择的换热器型式可以使成本节省10%~~50%,甚至更多.结构设计则是为了保证换热器的质量和运行寿命.
意义:节约能源是当今世界的一种重要社会重要意识,是指尽可能的减少能源的消耗,增加能源利用率的一系列行为.加强用能管理,采取技术上可行,经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,从能源生产到消费的各个环节,降低消耗,减少损失和污染物排放,制止浪费,有效,合理地利用能源.为节约能源和保护环境有显着地贡献.
本课题所设计的净化系统热交换器,式针对给定的设计参数按照相关规定的要求,通过壁厚计算和强度校核等,设计换热器产品.熟悉压力容器设计的要求,掌握换热器的常规设计方法,把所学的专业知识应用到实际的工程设计中来,为以后的工作和学习打下扎实的基础.
引言
过程工业如化学,石油,化工,食品,动力,冶金和原子能等工业部直接创造着社会财富,对一个国家的经济起着至关重要的作用.今年来,石油,煤化工工业已经在我国国民经济中成为一个重要的支柱产业,并在我国国民经济中占有越来越重的地位.因此,掌握我国石油,煤化工行业的知识,进行石油,煤化工行业领域内的技术革新,特别是在国内化工设备方面远落后于欧美发达国家,能源问题越来越突出的前提下显得尤为重要,总之,几乎所有的工艺工程都有加热,冷却或冷凝的过程,而热量的传递和交换都必须通过换热设备进行.换热设备不仅是石油化工中的重要工艺设备,而且是重要节能设备.
换热器是一种实物物料之间热量传递的节能工艺设备,在炼油,化工装置中换热器占总数量的40﹪左右,占总投资的10﹪,45﹪.固定管板式换热器是目前应用最为广泛的换热设备,具有可靠性高,适应性广等优点,在各工业领域中得到最为广泛的应用.本文依据GB150和GB151设计标准,对净化系统热交换器换热面积为435平方米的固定管板式换热器进行了设计.
由于设计者时间仓促,设计者水平有限,设计过程中有疏漏甚至错误在所难免的,诚恳地希望广大专家批评指正.
编者
设计条件
工艺计算数据:
,气体组成:
H2N2COCO2CH4O2Ar半水煤﹪气4217326.81.40.40.6变换气﹪54.413.463.5827.2100.32变换气(V):半水煤气(v)﹦1.2634
(2)换热管:外径25mm厚度2.5mm总长5000mm根数1151
(3),介质:管程---变换气壳程---半水煤气
(4),工作温度:壳程---130~220℃管程---330~230℃
(5),操作压力:壳程---2.04Mpa管程---2.03Mpa
(6),换热面积:435平方毫米
2,强度计算条件:
(1),设计压力:壳程---2.15Mpa管程---2.15Mpa
(2),设计温度:壳程---240℃管程---350℃
(3),壳程圆筒内直径:﹦1400mm
(4),壳程圆筒材料:16MnR
(5),管程圆筒材料:15GrMoR
(6),腐蚀裕度:2.0mm
(7),焊接接头系数:壳程---0.85管程---1.0
(8),换热管的直径:25mm
结构设计说明书
此热交换器属于二类压力容器,管程设计压力取2.15MPa,壳程设计压力取2.15MPa,设计温度管程350℃.根据工艺要求选择为立式换热器.
选型
选固定管板式换热器:因固定管板式换热器的管子,管板和壳体式刚性固定的,结构简单,紧凑,造价经济.从经济的角度,工艺条件允许的情况下可优先采用.但壳程不便清洗,温差应力较大.根据工艺条件可选择固定管板式换热器,又因管壳温度上110℃〉50℃须设计U型膨胀节,以减少温差应力.
变径段和导流筒的配套设计,主要从以下几个方面考虑.
壳程进出口管板较远.造成流体停滞区过大,设置导流筒,可减少流体停滞时间,增加利用换热管的有效长度.
减少流体对换热管的直接冲击,减少对换热器的震动,提高管子的使用寿命.同时还能使流体更加均匀分布,提高换热效果.
为了便于流体流动,减少局部阻力,导流筒与受压筒体的间隙要适当,变径段受压筒与导流筒的间距100mm.
换热管由计算结果选择直径25×2.5的无缝钢管5m换热面积435㎡,总管数1151根.换热管在管板上采用正三角形排列,这种排列方法紧凑,传热效果较好,又便于划线和钻孔.换热管与管板采用目前广泛应用的加强焊,既加工简便,又连接强度好,在高温高压条件下也能保证连接处的紧密性与抗性脱力.
管程入口处设计了防冲板:因管程入口采用轴向入口,介质有腐蚀性,为了减少流体的不均匀分布和对换热管的冲蚀,所以设计了防冲板.
设备支座按JB∕T4725‐92选取4个耳式支座(成本低,便于检修),支座设在膨胀节和换热器自重产生的附加轴向力.
主要受压原件有:筒体,封头,变径段,箱体,换热器,膨胀节,开孔补强圈,设备乏力等.
流程:采用逆流方式,选择变换器走管程,半水煤气走壳程,便于排出冷凝液,而且变换器温度高,走管程可以减少热量散失.
折流板采用圆盘环形结构,折流板数量7块,间距为600mm拉杆直径为16mm,拉杆数为6根.材料均为16MnR.
材料的选用
16MnR,温度的使用在-40―400℃,这种材料具有良好的综合力学性能,焊接性能,工艺性能及低温冲击韧性,中温及低温力学性能均优于Q235,15,20等碳素钢,是一种十分成熟的钢种,质量十分稳定.较低经济合理.
15CrMoR温度的使用范围在-20‐550℃,是低合金珠光体热强钢,具有良好的常温力学性能和工艺性能外,还具有较好的热强性,热稳定性和高温抗氧化性.
二、选用
1,壳体,选用16MnR,这样既能保证使用的安全又能保证其经济合理性.
2,换热器,选用15CrMoR可以保证钢在高温下的抗氧化性.
3,封头,选用15CrMoR应其介质与换热管的介质相同.
4,法兰,封头法兰与变换气进出口管法兰的选用15CrMoR
5,应介质有腐蚀,压力为中压,壳程工作温度较高,以及考虑生产实际情况,膨胀节选用耐腐蚀的材料不锈钢.
计算内容
一壳程Φ1400圆筒的计算与校核
计算条件
设计压力:p等于(1.05~1.1)[1]
等于(1.05~1.1)2.04
等于2.14~2.24MPa
取p等于2.15MPa
设计温度:
等于+20℃[1]
等于220+20
等于240
内径:1400mm
材料:16MnR
钢板厚度负偏差:等于0.8mm
钢板腐蚀裕量:等于2mm
焊接接头系数:Φ等于0.85(采用全面焊接对接接头局部无损检测)
设计温度许用应力:[σ]等于156MPa
试验温度许用应力:[σ]等于170MPa
试验温度F屈服点:σ等于345MPa
设计厚度
δ等于等于等于11.44mm[1]
[1]
圆整到钢板厚度标准规格
取16mm[1]
有效厚度:
压力试验应力校核
压力试验应力类型:采用液压试验
试验压力值的计算:
[1]
试验压力F圆筒的应力:
[1]
压力试验允许通过应力水平:
[1]
校核条件:
校核结果:合格
二前端盖(上)管箱筒体的计算与校核
1计算条件计算结果及依据
[1]P47
表3-3
℃
壳程
材料:
表3-10
表3-6
式3-2
式3-3
式3-3
式3-28
式3-29
式3-30
合格设计压力:[1]
等于(1.05~1.1)2.03
等于2.13~2.23MPa
取
设计温度:+20℃[1]
等于330+20
等于350℃
内径:1400mm
材料:15CrMo
钢板厚度负偏差:mm[1]
钢板腐蚀裕量:mm
焊接接头系数:1
设计温度许用应力:[σ]等于116MPa[1]
实验温度许用应力:[σ]等于147MPa
实验温度F屈服点:MPa
2计算厚度
筒体的设计厚度:
δ等于等于mm[1]
mm[1]
名义厚度:mm
圆整到钢板厚度标准规格:取mm[1]
有效厚度:13.2mm
3压力实验是应力校核
压力实验类型:液压试验
实验压力值得计算:
[1]
圆筒压力F圆筒的应力:
实验压力
压力实验允许通过的应力水平:
[1]
校核条件:
校核结果:合格
三上管封头的计算与校核
考虑到其他的制造工艺及受力情况,选用标准椭圆型封头
计算条件
设计压力:
设计温度:
内径:
材料:15CrMo
钢板厚度负偏差:
钢板腐蚀裕量:
焊接接头系数:
设计温度许用应力:[1]
试验温度许用应力:
试验温度F屈服点:
2计算厚度
筒体的设计厚度:
[1]
[1]
名义厚度:
圆整到钢板厚度标准规格:取
有效厚度:.8+2)等于13.2mm
3压力试验时应力校核
压力试验类型:液压试验
试验压力值得计算:
[1]
试验压力F圆筒的应力:
[1]
压力试验允许通过的应力水平:
[1]
校核条件:
校核结果:合格
四下端管箱筒体的计算与校核
1计算条件
【1】P47
表3-30
材料:15CrMo
【1】表3-10
表3-6
式3-2
式3-3
式3-4
式3-28
式3-29
式3-30
合格
材料:15CrMo
【1】式3-2
式3-3
式3-28
式3-29
合格
设计压力:
设计温度:℃
内径:1400mm
材料:15CrMo
钢板厚度负偏差:
钢板腐蚀裕量:
焊接接头系数:
设计温度许用应力:
试验温度许用应力:
试验温度F屈服点:
计算厚度
下端管箱筒体的设计厚度:
[1]
[1]
名义厚度:
圆整到钢板标准规格:取[1]
有效厚度:
3压力试验时应力校核
压力试验类型:液压试验
试验压力值的计算:
[1]
试验压力F圆筒的应力:
[1]
压力试验允许通过的应力水平:
校核条件:
校核结果:合格
五下管箱封头的计算与校核
考虑到其他制造工艺及受力情况,选用标准椭圆型封头
1计算条件
设计压力:
设计温度:℃
内径:1400mm
材料:15CrMo
钢板厚度负偏差:
钢板腐蚀裕量:
焊接接头系数:
设计温度许用应力:
试验温度许用应力:
试验温度F屈服点:
2计算厚度
筒体的设计厚度:
名义厚度:
圆整到钢板厚度标准规格:取
有效厚度:
3压力试验时应力校核
压力试验类型:压力试验
试验压力值的计算:
试验压力F圆筒的应力:
[1]
压力试验允许通过的应力水平:
校核结果:
校核结果:合格
六膨胀节的计算
1设计条件
设计内压力:P等于2.15MPa
设计外压力:
设计温度:t等于240℃
设计要求的循环次数:600次
U型小波纹膨胀节
材料:OCr18Ni9(应考虑到腐蚀对材料的强度有所影响,故用不锈钢.)
型号:ZDL1400-2.5-1
腐蚀裕量:0mm
许用应力:
常温下弹性模量:Eb等于1.948e+0.5MPa
设计温度下弹性模量:
设计温度下屈服点:
下限操作温度下弹性模量:
上限操作温度下弹性模量:
膨胀节几何尺寸
直边段与波纹内径:
直边段长度:
波高:
成型前一层名义厚度:
波纹管直边段平均直径:
波长:
波纹管层数:
波数:
成型前一层有效厚度:
波纹管直边段平均值径:
成型后波纹管一层最大有效厚度:
2系数计算
系数
疲劳寿命的温度修正系数:
室温条件下:
设计条件下:
修真系数:
横坐标值:[3]
右端坐标曲线值:
【3】
按查表4-60【】
按查表4-61【】
按查表4-62【】
3.刚度及位移计算:
一个波轴向刚度:
K等于1.7[3]
等于1.7
等于431515.67N/mm
总体轴向刚度:
4.应力的计算:
内应力计算:波纹管周向薄膜应力
[3]
等于
等于94.85MPa
直边段周边薄膜应力:
[3]
等于
等于20.825MPa
波纹管周向弯曲应力:
[3]
波纹管径向弯曲应力:
[3]
伸缩变形引起的径向薄膜应力:
等于69.41MPa
伸缩变形引起的径向薄膜应力:
等于40.73MPa
组合应力计算
应力评价:
1.52.0
其中:178.523MPa<,2.0
所以不要进行强度校核
材料:15CrMo
式3-2
式3-2
式3-28
合格
材料:15CrMo
[1]式3-2
【1】式3-3
式3-8
式3-30
合格
材料:0Cr18Ni9
【3】P169
【3】P169
【3】表4-60
【3】表4-61
【3】表4-62
【3】式4-178
K等于431515.67
【3】式4-164
【3】式4-164
【3】式4-163
【3】式4-166
【3】式4-167
【3】式4-168
【3】式4-16
七、折边锥形封头的计算核算
计算条件
设计压力:
设计温度:℃
材料:16MnR
钢板厚度负偏差:
钢板腐蚀裕量:
焊接接头系数:
设计温度许用应力:等于156MPa
实验温度许用应力:
实验温度FQ屈服点:
折边锥形封头尺寸:
大径:1600mm小径:1400mm
锥壳中顶角:
r/等于100/1600等于0.0625
查表3-20k等于0.6644[1]
查表3-21f等于0.5062[1]
过滤段计算厚度:
7.57mm[1]
锥壳的设计厚度
[1]
折边材料:
16MnR
【1】表3-20
【1】表3-21
【1】式3-15
【1】式3-25
4.折边锥壳计算厚度:
[1]
5.封头锥壳计算厚度:
6.封头厚度
封头厚度取上述三者之最大值11.59mm
封头设计厚度:
名义厚度:
取
有效厚度:
八.开孔补强计算
1.开孔号f
(1),设计压力:
设计温度:
壳体形式:标准椭圆形封头
壳体材料名称及类型:
壳体开孔焊接接头系数:
壳体内径:等于1400mm
壳体开孔处名义厚度:
壳体厚度负偏差:
壳体腐蚀裕量:
壳体材料许用应力:
椭圆形封头长短之长:2
接管实际外伸长度:200mm
接管实际内伸长度:0
接管焊接接头系数:1
接管腐蚀裕量:2mm
凸形封头开孔中心到封头轴线距离:0mm
接管厚度负偏差:
接管材料许用应力:
接管材料名称及类型:
补管圈外径:
补强圈厚度:16mm
补强圈厚度负偏差:
补强圈厚度负偏差:
(2)开孔补强计算(按GB150-1998等面积补强法)
A,封头计算厚度
[1]
B,补强圈强度削弱系数:
C,接管材料强度削弱系数:
D,接管计算厚度:
[1]
E,开孔直径:
F,开孔所需补强面积
G,有效补强面积
a,封头多余金属面积
有效宽度:
等于484+2×16+2×8[1]
等于532mm
取最大值968mm
封头有效厚度
封头多余金属面积
[1]
等于(968-484)(14-9.68)
等于2090.88
B,接管多余金属面积
外侧有效厚度:
[1]
取最小值:h等于42.
A等于
等于242.55(9.68-4.32-2)1[1]
等于285.94mm
C,补强区内的焊接面积A(焊脚高度取16mm)
A等于[1]
H,有效面积
J,所需另行补强面积
等于4685.12-2632.82
等于2052..3
K,实际补强面积
A等于(760-484)16等于4416[1]
A>,A-(A+A+A)
结论:补强圈满足要求
2.开孔号a
(1),设计条件
设计压力:
【1】式3-20
开孔号f
【1】式3-15
【1】式3-15
【1】式6-7
B等于968mm
【1】式6-6
【1】式6-4
【1】式6-7
【1】式6-8
满足要求
开孔号a
设计温度:
壳体形式:标准椭圆形封头
壳体材料名称及类型:
壳体开孔处焊接接头系数:
壳体内直径:
壳体开孔处名义厚度:
壳体腐蚀裕量:等于2mm
壳体材料许用应力:
椭圆形封头长短轴之比:2
接管实际外伸长度:200mm
接管实际焊接接头系数:1
接管腐蚀裕量:2mm
凸形封头开孔中心到封头轴线距离:0mm
接管厚度负偏差:
接管材料名称:
补管圈外径:760mm
补强圈厚度:16mm
补强圈厚度负偏差:
补强圈许用应力:
(2),开孔补强计算(按GB150-1998等面积补强法)
A,封头计算厚度
[1]
B,补强圈削弱系数:
C,接管材料强度削弱系数:
D,接管计算厚度
[1]
E,开孔直径:d等于
F,开孔所需补强面积
等于484×9.68+9.68(3.7-2)(1-1)
等于4685.12mm[1]
G,有效补强面积
a,封头多余金属面积
有效宽度
等于484+2
等于532mm
取最大值968mm
封头有效厚度
封头多余金属面积
等于(968-484)(14-9.68)
等于2090.88mm[1]
b,接管多余金属面积
外侧有效高度:
[1]
取最小值为:42.
等于2×42.55(9.68-4.32-2)×1
等于285.94mm[1]
补强区内的焊缝面积(焊脚高度取16mm)
有效补强面积
所需另行补强面积
[1]
实际补强面积
A>,A-()[1]
结论:补强圈满足要求
3.开孔号c
(1)设计条件
设计压力:
设计温度:℃
壳体形式:圆形筒体
壳体材料名称及类型:16MnR板材
壳体开孔处焊接接头系数:
壳体内直径:
壳体开孔外义厚度:16
壳体厚度负偏差:
壳体腐蚀裕量:
壳体材料许用应力:
接管实际外伸长度:
接管实际内伸长度:0
接管焊接接头系数:1
凸形封头开孔中心到封头丝线距离:0
接管厚度负偏差:
接管材料许用应力:
接管材料名称及类型:16MnR板材
补强圈材料名称:16MnR
补强圈外径,680mm
补强圈厚度,16mm
补强圈厚度负偏差:
补强圈许用应力:
(2)开孔补强计算(按GB150-1998等面积补强法)
A.开孔补强厚度
B.补强圈强度削弱系数:
C.接管材料强度削弱系数:
D.接管计算厚度:
E.开孔直径:焊接间隙2mm
F.开孔所需补强面积,
G.有效补强面积
a.筒体多余金属面积
有效宽度:
筒体有效厚度:
筒体多余金属面积:
b.接管多余金属面积
外侧有效高度:
最小值34.88mm
c.补强区内焊接面积(焊脚高度取16mm)
H.有效补强面积
J.所需另行补强面积
K.实际补强面积
>,
结论:补强圈满足要求
4.开孔号d
(1)
设计温度:℃
壳体形式:圆形筒体
壳体材料名称及类型:16MnR板材
壳体开孔处焊接接头系数:
壳体内直径:
壳体开孔处名义厚度:16mm
壳体厚度负偏差:
壳体腐蚀裕量:
壳体材料许用应力:
接管实际外伸长度:200mm
接管实际内伸长度:0
接管腐蚀裕量,2mm
凸形封头开孔中心到封头轴线距离:0mm
接管厚度负偏差:
接管材料许用应力:
接管材料名称及类型:16MnR板材
补强管材料名称:16MnR
补强圈外径:680mm
补强圈厚度:16mm
补强圈厚度负偏差:
补强圈许用应力:
(2)开孔补强计算(按GB150-1998等面积补强法)
A.壳体计算厚度:
B.补强圈强度削弱系数:
C.接管材料强度削弱系数:
D.接管计算厚度:
E.开孔直径:焊接间隙2mm
F.开孔所需补强面积:
G.有效补强面积
a.筒体多图金属面积
有效宽度:
筒体有效厚度:
筒体多余金属面积:
b.接管多余金属面积
外侧有效高度:
取最小值为43.09mm
C,补强区内的焊缝面积A(焊脚高度取16mm)
A等于2
H,有效补强面积:
J,所需另行补强面积
K,实际补强面积
结论:补强圈满足要求
九,固定管板的选用
管板类别:延长部分兼做法兰固定管板
考虑到焊接工艺和腐蚀裕量等因素,选用与换热管的材料相同
选用条件
公称压力:DN等于2.5MPa
壳体厚度:1400mm
壳体壁厚:16mm
查表1-28
得:D
螺柱:n等于60
得:管板的质量为756kg[2]
标记管板M1400-2.5/60
十,换热的确定
1,确定设计压力:
设计压力:
管子标记:
管板直径:
换热面积:
由管板直径差得:换热管数为1151根[2]
2,确定管子的长度
等于
等于4.978m
取:5m材料选
3,管子的应力校核
查表3-6[1]得:
腐蚀裕量:
厚度负偏差:
确定实验压力:
实验时圆筒产生的最大应力:
其中:
0.9
故满足应力校核要
【1】式3-15
【1】式3-15
【1】式6-6
【1】式6-4
【1】式6-7
【1】P143
【1】式6-8
满足要求
开孔号c
满足要求
开孔号d
满足要求
【2】查表2-9-5
查表3-6
满足要求
十一,折流板的设计
(一)材料的选择
这流板的材料和筒体材料相同:
(二)确定类型
折流板是增加在管间流速,以提高流速提高传热效果,当选弓形折流板.取已知高度.
(三)设计尺寸
根据标准折流间距取500mm表2-9-5[1]
折流板厚度为12mm表2-9-4
折流板外径为表2-9-1
拉杆直径取12mm拉杆数为10根表2-6材料15
十二,壳体法兰的选用与设计
考虑到其焊接工艺和腐蚀等因素,选用与封头的材料相同
选用条件
公称压力:DN等于2.5MPa
公称直径:1400mm
壳体厚度:16mm
查表1-28[1]
得:D等于1595mm
h等于48mmH等于195mm
螺柱M等于27n等于60
查表得:管板质量为328.8kg[1]
十三.接管法兰的选择
半水煤气进出口法兰的选择
材料的选用与壳体相同16MnR
选用条件:
接管:
公称压力:DN等于2.5MPa
公称直径:PN等于426mm
查表1-34
得:密封形式选用凹凸型
D等于620mmk等于550mm
L等于36mm
N等于16
法兰的质量为57.4kg
变换器进出口法兰的选用
材料选用与壳体相同为:16MnR
接管:
公称压力:
公称直径:DN等于480mm
查表3-2-14[2]
得:密封形式选用凹凸型
D等于670mmK等于600mm
L等于36mm
HG20592法兰SO400-2.5FM.16MnR
密封形式选用MFM
法兰厚度:C等于40mm
法兰质量:63.7kg
垫片:
十四.支座的选用与校核
1.支座压力的计算
设备的总质量
管子的总质量
b.筒体的质量
N
c.管板质量
d.封头的质量
查表2-2-4得207.8kg
·
e.法兰的总质量
容器法兰:
管法兰:
设计折流板,拉杆,接管,介质总质量:
G总
等于
等于
2.支座的选择
根据以上条件,立式安装在架子上,应用耳式支座.根据设备的公称直径和质量,初步选用带垫板的B6型耳式支座4个.支座的选材Q235-B,垫片材料15CrMo.
查表1-43得
支座的允许载荷:F等于150KN
3.支座的校核
地震载荷:[2]
式中:——地震系数,取0.45
风载荷:[2]3-3-4
式中:——0.864(按设备质心高度6.3m取值)
——550N/
水平力:
安装尺寸
[2]3-3-2
——支座垫板厚度为12mm
——筋板间距为250mm
——筋板厚度为14mm
——筋板长度为380mm
——支座孔到边缘距离为115mm
耳式支座实际承受载荷
[2]3-3-1
偏心载荷:
偏心距:
不均匀系数:k等于0.83
所以满足支座本题允许载荷要求
计算支座处圆筒的支座弯矩M
[2]3-3-5
筒体的有效厚度:
根据和P查表B-2查得
故4个B6支座满足要求
标记:JB/T4725-92耳式支座B6
材料:Q235-A/16MnR
材料:
查表2-9-5
查表2-9-4
查表2-9-1
查表2-6
材料:
[1]查表1-28
查表6-9
材料:
【1】查表1-34
材料
查表3-2-14
G等于
【2】3-3-3
【2】3-3-4
【2】3-3-2
【2】3-3-2
【2】3-3-5
满足要求
用4个
JB/T4725-92
耳座B6
材料:235-A
护板:
,以形成冷,热介质通道的不同组合.流程组合形式应根据换热和流体阻力计算,在满足工艺条件要求下确定.尽量使冷,热水流道内的对流换热系数相等或接近,从而得到最佳的传热效果.因为在传热表面两侧对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值.虽然板式换热器各板间流速不等,但在换热和流体阻力计算时,仍以平均流速进行计算.由于"U"形单流程的接管都固定在压紧板上,拆装方便.
3压降校核
在板式换热器的设计选型中,一般对压降有一定的要求,所以应对其进行校核.如果校核压降超过允许压降,需要重新进行设计选型计算,直到满足工艺要求为止.
型号的表示方法
板式换热器按照GB16409‐1996《板式换热器》进行设计,制造和检验,代号也按其标准规定来表示.
板式换热器的温度指标以密封胶垫所耐温度为准,丁腈橡胶(N)的上限工作温度为110℃,乙丙橡胶(E)的上限工作温度为150℃
BRO.1型板式换热器没有悬挂形式的装配结构.
示例1﹕BRO.2-1.0-18-N-Ⅶ
表示板型为BRO.2板式换热器,设计压力为1.0Mpa,换热面积为18㎡,密封胶垫的材质为丁腈橡胶,装配形式为不悬挂式的.
示例2﹕BRO.5-1.0-70-E-Ⅰ
表示板型为BRO.5的板式换热器,设计压力为1.0Mpa,换热面积为70㎡,密封胶垫的材质为丁丙橡胶,装配形式为悬挂式的.
示例3﹕BRBO0.8-1.0-120-E-Ⅰ
表示板型为BRO.8的板式换热器,设计压力为1.0Mpa,换热面积为120㎡,密封胶垫的材质为乙丙橡胶,装配形式为悬挂式的.
结构原理
可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔,四周通过垫片密封,并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成,板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管,同时又合理地将冷热流体分开,使其分别在每块板片两侧的流道中流动,通过板片进行热交换.
设计特点
高效节能:其换热系数在3000‐4500kcal∕m2℃.h,比管壳式换热器的热效率高3‐5倍.
结构紧凑﹕板式换热器板片紧密排列,与其他换热器类型相比,板式换热器的占地面积和占用空间较少,面积相同换热量的板式换热器仅为管壳式换热器的1∕5.
容易清洗拆装方便:板式换热器靠夹紧螺栓将夹固板板片夹紧,因此拆装方便,随时可以打开清洗,同时由于板面光洁,湍流程度高,不易结垢.
使用寿命长:板式换热器采用不锈钢或钛合金板片压制,可耐各种腐蚀介质,胶垫可随意更换,并可方便拆装检修.
适应性强:板式换热器板片为独立元件,可按要求随意增减流程,形式多样,可适用于各种不同的工艺要求.
不串液,板式换热器密封槽设置泄液液道,各种介质不会串通,即使出现泄漏,介质总是向外排出.
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应用范围
板式换热器已广泛用于冶金,矿山,石油,化工,电力,医药,食品,化纤,造纸,轻纺,船舶,供热等部门,可用于加热,冷却,蒸发,冷凝,杀菌消毒,余热回收等各种情况.
化学工业
制造氧化钛,酒精发酵,合成氨,树脂合成,制造橡胶,冷却磷酸,冷却甲醛水,碱碳工业,电解制碱.
钢铁工业
冷却淬火油,冷却电镀用液,冷却减速器润滑油,冷却轧制机,拉丝机冷却液.
冶金行业
铝酸盐母液的加热和冷却,冷却铝酸钠,练铝轧机润滑油冷却.
机械制造业
各种淬火液冷却,冷却压力机,工业母机润滑油,加热发动机用油.
食品工业
制盐,乳品,酱油,醋的杀菌,冷却,动植物油加热,冷却,啤酒生产中啤酒,麦芽汁的加热冷却,制糖,明胶浓缩,杀菌,冷却,制造谷氨酸钠.
纺织工业
各种废液热回收,沸腾磷化纤维的冷却,冷却粘胶液,醋酸和的冷却,冷却碱水溶液,粘胶丝的加热和冷却.
造纸工业
冷却黑水,漂白用眼,碱液的加热,冷却,玻璃纸废液的热回收,加热蒸煮酸,冷却氢氧化钠水溶液,回收漂白纸张的废液,排气的凝缩,预热浓缩纸浆似的废液.
集中供暖
热电厂废热区域供暖,加热生活用水,锅炉区域供暖
油脂工业
加热,冷却合成洗涤剂,加热鲸油,冷却植物油,冷却氢氧化钠,冷却甘油,乳化油.
电力工业
发电机轴泵冷却,变压器油冷却.
船舶
柴油机,冷却器,卸套水冷却器,活塞冷却器,润滑油冷却器,预热器,海水淡化系统(包括多级及单级)
海水养殖育苗行业
配套锅炉给育苗海水升温已节约煤炭的使用,从而节能怀抱提高效率.
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器.各种板片之间形成薄矩形通道,通过半片进行热量交换.它与常规的管壳式换热器相比,在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下,其传热系数要高出很多,在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势.板式换热器的型式主要有框架式(可拆卸式)和钎焊式两大类,板片形式主要有人字形波纹板,水平平直波纹板和瘤形板片三种.1板式冷却器结构及原理编辑高效板式换热器主要由框架和板片两大部分组成及各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹,并在板片的四个角上开有角孔,用于介质的流道.板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封.框架由固定压紧板,活动压紧板,上下导杆和夹紧螺栓等构成.传热板片波纹为波纹为人字形,相邻板片具有反向的人字形沟槽,沟槽的交叉点相互支撑形成接触点,介质流动时形成睿流,从而获得很高的传热效率.板式冷却器特点编辑a.传热系数高由于不同的波纹板相互倒置,构成复杂的流道,使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动,能在较低的雷诺数(一般Re等于50~200)下产生紊流,所以传热系数高,一般认为是管壳式的3~5倍.b.对数平均温差大,末端温差小在管壳式换热器中,两种流体分别在管程和壳程内流动,总体上是错流流动,对数平均温差修正系数小,而板式换热器多是并流或逆流流动方式,其修正系数也通常在0.95左右,此外,冷,热流体在板式换热器内的流动平行于换热面,无旁流,因此使得板式换热器的末端温差小,对水换热可低于1℃,而管壳式换热器一般为5℃.c.占地面积小板式换热器结构紧凑,单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍,也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所,因此实现同样的换热量,板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10.板式冷却器d.容易改变换热面积或流程组合,只要增加或减少几张板,即可达到增加或减少换热面积的目的,改变板片排列或更换几张板片,即可达到所要求的流程组合,适应新的换热工况,而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加.(当然,对应地,需要重新计算压力损失是否符合系统要求,以及设备螺栓长度是否合适)e.重量轻板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm,而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm,管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多,板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右.f.低采用相同材料,在相同换热面积下,板式换热器比管壳式约低40%~60%.g.制作方便板式换热器的传热板是采用冲压加工,标准化程度高,并可大批生产,管壳式换热器一般采用手工制作.h.容易清洗框架式板式换热器只要松动压紧螺栓,即可松开板束,卸下板片进行机械清洗,这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便.i.热损失小板式换热器只有传热板的外壳板暴露在板式冷却器大气中,因此散热损失可以忽略不计,也不需要保温措施.而管壳式换热器热损失大,需要隔热层.j.容量较小是管壳式换热器的10%~20%.k.单位长度的压力损失大由于传热面之间的间隙较小,传热面上有凹凸,因此比传统的光滑管的压力损失大.l.不易结垢由于内部充分湍动,所以不易结垢,其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10.3应用场合编辑a.制冷:用作冷凝器和蒸发器.b.暖通空调:配合锅炉使用的中间换热器,高层建筑中间换热器等.c.化学工业:纯碱工业,合成氨,酒精发酵,树脂合成冷却等.板式冷却器d.冶金工业:铝酸盐母液加热或冷却,炼钢工艺冷却等.e.机械工业:各种淬火液冷却,减速器润滑油冷却等.f.电力工业:高压变压器油冷却,发电机轴承油冷却等.g.造纸工业:漂白工艺热回收,加热洗浆液等.h.纺织工业:粘胶丝碱水溶液冷却,沸腾硝化纤维冷却等.i.食品工业:果汁灭菌冷却,动植物油加热冷却等.j.油脂工艺:皂基常压干燥,加热或冷却各种工艺用液.k.集中供热:热电厂废热区域供暖,加热洗澡用水.l.其他:石油,医药,船舶,海水淡化,地热利用.4结垢的处理措施编辑1)运行中严把水质关,必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验,合格后才能注入管网中.2)新的系统投运时,应将换热器与供热系统分开,进行一段时间的循环后,再将换热器并入系统中,以避免管网中杂质进入换热器.3)在供热系统中,除污器和过滤器应当进行不定期的清理外,还应当保持管网中的清洁,以防止换热器堵塞.
Plateheatchangeoverisaseriesofcertaintheshapeofcorrugatedmetalpiledupandbeeanewtypeofhighefficientheatchanger.Thinrectangularchannelformedbetweenvariousplate,throughhalfapieceofheatexchange.Itparedwiththeconventionaltubeandshellheatchangeover,inthesameflowresistanceandpumppowerconsumptionsituation,itsheattranercoefficientuptoalotof,ontheapplicabletoreplaceworldwidetrendoftubeandshellheatchangeover.Themaintypeofplateheatchangeoverareframetype(detachabletype)andbrazingtypetwokinds,mainlysomeglyphcorrugatedplate,plateformhorizontalflatformboardpieceofthreekindsofcorrugatedplateandtumor.
1platecoolerstructureandprinciplesofeditingefficientplateheatchangeoveriainlyposedofframeandplateoftwopartsandvariouaterialmadeofthinplatewithvariouormsofpressingshapesofcorrugatedgrindingtool,andintheplateonthefourcornersofopenholeAngle,usedformediumflow.PlateofperipheralandAngleholeplacewitharubbergaskettoseal.Frameworkbythefixedpressureplate,pressureplate,upperandlowerguiderodandclampbolts,etc.Heattranerplatecorrugatedforcorrugatedforchevron,adjacentplatehasareverseherringbonegroove,grooveoftheintersection,tosupporteachothertoformcontactmediumflowformedwhenflow,highheattranerefficiencyisachieved.
Platetypecoolerfeatureseditor
A.highcoefficientofheattranerduetothedifferentcorrugatedplateupsidedowneachother,constituteaplexflow,makethefluidintheflowpassagebetweencorrugatedplaterevolvedandthreedimensionalflowinarelativelylowReynoldsnumber(Re等于50~200)underturbulent,sotheheattranercoefficientishigh,generallyconsideredthetubeshelltype3~5times.
B.logarithmicmeantemperaturedifferenceisbig,allterminaltemperaturedifferenceintubeandshellheatchangeover,twokindsoffluidflowintubesideandshellside,respectively,onthewholeiswrongflow,logarithmicmeantemperaturedifferencecorrectioncoefficientisall,andtheplateheatchangeoverioreandfloworcountercurrentflowmode,thecorrectioncoefficientisusuallyataround0.95,inaddition,coldandhotfluidflowintheplateheatchangeoverisparalleltotheheattranersurface,nosidestream,thuakestheplateheatchangeoverattheendofthetemperaturedifferenceisall,thewaterheatchangeovercanbelessthan1℃,shellandtubeheatchangeoverisusually5℃.
C.coveranareaofanareaallplateheatchangeoverstructureispact,perunitvolumeofheatexchangeareaoftubeandshellof2~5times,alsodon'tliketubeshelltypewanttoreserveasparetubebundleserviceplace,soforthesameinheat,plateheatchangeoverwhichcoversanareaofabout1/5~1/10oftubeandshellheatchangeover.
Platetypecooler
D.easytochangetheheattranerareaorprocessbination,aslongastheincreaseordecreaseafewpiecesofboard,canachievethepurposeofincreaseordecreaseheatexchangearea,Changeofplatesorreplaceafewpiecesofplate,canachievetherequiredprocessbination,adapttothenewworkingconditionofheattraner,shellandtubeheatchangeoverheattranerareaisalmostimpossibletoincrease.(ofcourse,conversely,theneedtocalculatethepressurelossisinlinewiththesystemrequirements,aswellastheequipmentboltlengthisappropriate)
E.lightweightoftheplateheatchangeoverplatethicknessofonly0.4~0.8mm,thethicknessofheatexchangetubeandtubeheatchangeoveris2.0~2.5mm,tubeandshellofshellmuchheierthantheframeworkofplateheatchangeover,plateheatchangeoverisgenerallyabout1/5oftheweightoftubeandshell.
Flowpriceofthesamematerial,underthesameheattranerarea,pricesofplateheatchangeovertubeandshelltypelowabout40%~60%.
G.convenientplateheatchangeoverheattranerplateiadebystampingprocessing,highdegreeofstandardization,andcanbemassproduction,usuallyusehandmadetubeheatchangeover.
H.easycleaningframetypeplateheatchangeoveraslongastheboltloosenesspressure,canloosenplatebeamandplateformechanicalcleaning,heattranerprocessoftheneedtoconstantlycleaningequipmentisveryconvenient.
I.onlyheattranerplateshellheatlossallplateheatchangeoverplateisexposedtoPlatetypecooleratmosphere,sotheheatlosscanbeneglected,alsodonotneedtoheatpreservationmeasures.Heatchangeoverofshellandtubeheatlossisbig,needtoheatinsulationlayer.
J.allercapacityis10%~20%oftubeandshellheatchangeover.
K.thepressurelossofperunitlengthisbigbecausethegapbetweentheheattranersurfaceisall,theheattranersurfacehasconceandconvex,thereforeisbiggerthantraditionaloothpipepressureloss.
L.noteasyscalingduetointernalfullyturbulent,sonoteasytoscale,thescalecoefficientisonlyoftubeandshellheatchangeover1/3~1/10.3applicationstoedit
A.refrigeration:usedforcondenserandevaporator.
B.hvac:useinthemiddleoftheboilerheatchangeover,high-risebuildingintermediateheatchangeover,etc.
C.chemicalindustry:sodaashindustry,syntheticammonia,alcoholfermentation,resinpositecooling,etc.
Platetypecooler
D.metallurgicalindustry:Illuminatiliquorheatingorcooling,steelmakingprocesscooling,etc.
E.machineryindustry:allkindsofquenchingliquidcooling,reducerlubricatingoilcooling,etc.
F.powerindustry:highvoltagetranormeroilcooling,oilcoolinggeneratorbearing,etc.
G.papermakingindustry:bleachingprocessheatrecovery,heatingwashslurry,etc.
H.textileindustry:viscoserayonaqueousalkalicooling,boilingnitrocellulosecooling,etc.
I.thefoodindustry:juicesterilizationcooling,animalandplantoilheatingorcooling.
J.greasetechnology:soapbaseambientpressure,heatingorcoolingofvariousprocesswithliquid.
K.centralheating:theheatingpowerplantwasteheatarea,heatthebathwater.
L.other:petroleum,medicine,shipbuilding,desalination,andgeothermal.
4scaleprocessingmeasurestoedit
1)intheoperationofthepassofwaterquality,thewaterinthesystemmustbedemoralizedwaterandsofteningtankforstrictqualitytesting,qualifiedaftercanbeinjectedintothework.
2)whenthenewsystemwasputintooperation,shouldbeseparateheatchangeoverandheatingsystem,afterthecycleforaperiodoftime,thenheatchangeoverincorporatedintothesystem,inordertooidimpuritiesintotheheatchangeoverwork.
3)intheheatingsystem,dirtseparatorandfiltershallconductregularcleaning,alsoshouldkeepthepipeworkofclean,inordertopreventtheheatchangeover.
致谢词
本设计在王松竹老师的悉心指导和严格要求下业已完成,从课题选择,方案论证到具体设计和调试,无不凝聚着王松竹老师的心血和汗水,在四年的本科学习和生活期间,也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀,我受益匪浅.在此向王松竹老师表示深深的感谢和崇高的敬意.
不积跬步何以至千里,本设计能够顺利的完成,也归功于各位任课老师的认真负责,使我能够很好的掌握和运用专业知识,并在设计中得以体现.正是有了他们的悉心帮助和支持,才使我的毕业论文工作顺利完成,在此向湖南化工职业技术学院,机械系的全体老师表示由衷的谢意.感谢他们四年来的辛勤栽培.
最后祝全体老师身体健康,工作顺利!
作者:周涛
2016年12月
毕业设计
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