基于SW6軟件的固定管板式換熱器設(shè)計(jì).docVIP

1題目：基于SW6軟件的固定管板式換熱器設(shè)計(jì)基于SW6軟件的固定管板式換熱器設(shè)計(jì)摘要在科技日新月異的今天，石化工業(yè)也在不斷地創(chuàng)新，換熱器在其中起到的作用也越來(lái)越顯著。而本次設(shè)計(jì)中的固定管板式換熱器就屬于換熱器中較為常見(jiàn)的一種。它是利用間壁式換熱達(dá)到冷流體與熱流體的熱量轉(zhuǎn)換從而實(shí)現(xiàn)物料間的熱量傳遞。本次設(shè)計(jì)：說(shuō)明部分，計(jì)算部分，繪圖部分。說(shuō)明部分簡(jiǎn)述了固定管板式換熱器在生產(chǎn)過(guò)程中的工藝流程及在石化工業(yè)中起到的重要作用，換熱器在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展前景，同時(shí)介紹了換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其容器常用材料等。也介紹了各個(gè)部件之間的鏈接如法蘭連接。最后則介紹了換熱器主要零件壓力容器的檢驗(yàn)和驗(yàn)收。計(jì)算部分則介紹了因工作要求和物料等因素給出的基本數(shù)值，再通過(guò)它求出換熱面積和筒體、管箱、封頭、管板、法蘭、膨脹節(jié)及其他零件的加工數(shù)值，在滿(mǎn)足了換熱器對(duì)材料，厚度，應(yīng)力，強(qiáng)度要求等設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，以節(jié)省的原則對(duì)各部件也進(jìn)行了優(yōu)化。并對(duì)管板兼做法蘭的危險(xiǎn)工況分別進(jìn)行了校核，使其能在滿(mǎn)足在高溫高壓的工作條件下進(jìn)行正常工作。在繪圖部分則通過(guò)CAD軟件把本次設(shè)計(jì)的固定管板式換熱器以繪圖的方式直觀的表現(xiàn)出來(lái)。其中有許多部分的設(shè)計(jì)借鑒了其他的一些先進(jìn)理論和方法，不但節(jié)省了原料，更使換熱器的質(zhì)量得到了技術(shù)保證。以節(jié)省能耗與提高使用性能為設(shè)計(jì)原則，最終滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的目的，即低能耗、低成本、高質(zhì)量。關(guān)鍵詞：固定管板式換熱器；應(yīng)力；校核；SW6計(jì)算軟件11緒論.12設(shè)計(jì)概述.22.1熱量傳遞的意義及概念.22.2換熱器的概念及意義.32.3固定管板式換熱器簡(jiǎn)介.33.換熱器的分類(lèi)及其工作原理.43.1換熱器的分類(lèi)及其工作原理.43.2換熱器的材料.73.2.1換熱器常用鋼.73.2.2有色金屬.83.2.3非金屬.83.3換熱器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).93.3.1換熱器的發(fā)展歷程.93.3.2發(fā)展現(xiàn)狀.93.3.3換熱器的研究及發(fā)展動(dòng)向.104.換熱器設(shè)備各部分的設(shè)計(jì)說(shuō)明.104.1換熱器設(shè)備各部分的材料選擇.104.2設(shè)備制造工藝過(guò)程.114.2.1筒體.114.2.2管箱.124.2.3管板.124.2.4換熱管.124.2.5折流板及支撐板.124.2.6管束組裝.134.3換熱設(shè)備中換熱管與管板的連接.134.3.1脹接.134.3.2焊接.134.2.3脹焊連接.144.2.4換熱管與管板連接方式的選擇.154.4.1無(wú)損檢測(cè).1524.4.2焊后熱處理.164.4.3壓力測(cè)驗(yàn).164.4.4換熱管與管板連接接頭的密封性能檢驗(yàn).164.5換熱設(shè)備的日常檢測(cè)與維修.174.5.1日常檢查.174.5.2換熱器腐蝕的防護(hù).174.5.3換熱器的檢修.184.6換熱器各部分結(jié)構(gòu)的選擇.184.6.1筒體的選擇.194.6.2封頭的選擇.194.6.3管箱的選擇.194.6.4管板的選擇.195SW6計(jì)算書(shū).206結(jié)論.43謝詞.44參考文獻(xiàn).451基于SW6軟件的固定管板式換熱器設(shè)計(jì)1緒論固定管板式換熱器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，無(wú)內(nèi)漏，旁路滲流較小等因素，成為現(xiàn)今換熱器中主要產(chǎn)品。成為現(xiàn)今許多行業(yè)的寵兒。固定式管板式換熱器其結(jié)構(gòu)主要由兩端管板和殼體制成一體，當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，（或膨脹節(jié)）。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來(lái)補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹，從而減小熱應(yīng)力。同是在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用到SW軟件。SW6包括有十個(gè)設(shè)備計(jì)算程序（分別為臥式容器、塔器、固定管板換熱器、浮頭式換熱器、填函式換熱器、U形管換熱器、帶夾套立式容器、球形儲(chǔ)罐、高壓容器及非圓形容器等），以及零部件計(jì)算程序和用戶(hù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序的。它便于用戶(hù)對(duì)圖紙和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核，并符合壓力容器管理制度原始數(shù)據(jù)存檔的要求。允許用戶(hù)分多次輸入同一臺(tái)設(shè)備的原始數(shù)據(jù)、在同一臺(tái)設(shè)備中對(duì)不同零部件原始數(shù)據(jù)的輸入次序不作限制、輸入原始數(shù)據(jù)時(shí)還可借助于示意圖或幫助按鈕給出提示等，極大地方便用戶(hù)使用。一個(gè)設(shè)備中各個(gè)零部件的計(jì)算次序，既可由用戶(hù)自行決定，也可由程序來(lái)決定，十分靈活。固定管板式換熱器的換熱效率高設(shè)計(jì)科學(xué)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小維修方便選用的材料范圍廣，管程清洗方便等優(yōu)異的條件使其倍受親愛(ài)，而能承受較高的操作壓力和溫度，管子損壞時(shí)易于堵管或更換等優(yōu)點(diǎn)，在高溫、高壓和大型換熱器中，管殼式換熱器占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，研究與開(kāi)發(fā)此類(lèi)新型的換熱器，對(duì)工業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有重大意義。22設(shè)計(jì)概述2.1熱量傳遞的意義及概念A(yù).熱量傳遞的概念熱量傳遞是指由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，簡(jiǎn)稱(chēng)傳熱。由熱力學(xué)第二定律可知，在自然界中凡是有溫差存在時(shí)，熱就必然從高溫處傳遞到低溫處，因此傳熱是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種傳遞現(xiàn)象。B.化學(xué)工業(yè)與熱傳遞的關(guān)系化學(xué)工業(yè)與傳熱的關(guān)系密切。這是因?yàn)榛どa(chǎn)中的很多過(guò)程和單元操作，多需要進(jìn)行加熱和冷卻，例如：化學(xué)反應(yīng)通常要在一定的溫度進(jìn)行，為了達(dá)到并保持一定溫度，就需要向反應(yīng)器輸入或輸出熱量；又如在蒸發(fā)、蒸餾、干燥等單元操作中，都要向這些設(shè)備輸入或輸出熱量。此外，化工設(shè)備的保溫，生產(chǎn)過(guò)程中熱能的合理利用以及廢熱的回收利用等都涉及到傳熱的問(wèn)題，由此可見(jiàn)；傳熱過(guò)程普遍的存在于化工生產(chǎn)中，且具有極其重要的作用?？傊?，無(wú)論是在能源，宇航，化工，動(dòng)力，冶金，機(jī)械，建筑等工業(yè)部門(mén)，還是在農(nóng)業(yè)，環(huán)境等部門(mén)中都涉及到許多有關(guān)傳熱的問(wèn)題。應(yīng)予指出，熱力學(xué)和傳熱學(xué)既有區(qū)別又有聯(lián)系。熱力學(xué)不研究引起傳熱的機(jī)理和傳熱的快慢，它僅研究物質(zhì)的平衡狀態(tài)，確定系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)變成另一個(gè)平衡狀態(tài)所需的總能量；而傳熱學(xué)研究能量的傳遞速率，因此可以認(rèn)為傳熱學(xué)士熱力學(xué)的擴(kuò)展。C.傳熱的基本方式根據(jù)載熱介質(zhì)的不同，熱傳遞有三種基本方式：（1）熱傳導(dǎo)（又稱(chēng)導(dǎo)熱）物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞稱(chēng)為熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)的條件是系統(tǒng)兩部分之間存在溫度差。3（2）熱對(duì)流（簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)流）流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱傳遞過(guò)程稱(chēng)為熱對(duì)流。熱對(duì)流僅發(fā)生在流體中，產(chǎn)生原因有二：一是因流體中各處溫度不同而引起密度的差別，使流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相對(duì)位移的自然對(duì)流；二是因泵或攪拌等外力所致的質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)制對(duì)流。此外，流體流過(guò)固體表面時(shí)發(fā)生的對(duì)流和熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的傳熱過(guò)程，即是熱由流體傳到固體表面（或反之）的過(guò)程，通常稱(chēng)為對(duì)流傳熱。（3）熱輻射因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞稱(chēng)為熱輻射。熱輻射的特點(diǎn)是：不僅有能量的傳遞，而且還有能量的轉(zhuǎn)移。2.2換熱器的概念及意義在化工生產(chǎn)中為了實(shí)現(xiàn)物料之間能量傳遞過(guò)程需要一種傳熱設(shè)備。這種設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為換熱器。在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程的需要，往往進(jìn)行著各種不同的換熱過(guò)程：如加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝。換熱器就是用來(lái)進(jìn)行這些熱傳遞過(guò)程的設(shè)備，通過(guò)這種設(shè)備，以便使熱量從溫度較高的流體傳遞到溫度較低的流體，以滿(mǎn)足工藝上的需要。它是化工煉油，動(dòng)力，原子能和其他許多工業(yè)部門(mén)廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備，對(duì)于迅速發(fā)展的化工煉油等工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，換熱器尤為重要。換熱器在化工生產(chǎn)中，有時(shí)作為一個(gè)單獨(dú)的化工設(shè)備，有時(shí)作為某一工藝設(shè)備的組成部分，因此換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用是十分廣泛的。任何化工生產(chǎn)中，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，它在生產(chǎn)中都占有主導(dǎo)地位。2.3固定管板式換熱器簡(jiǎn)介固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。換熱管可為光管或低翅管。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，能得到較小的殼體內(nèi)徑，管程可分成多樣，殼程也可用縱向隔板分成多程，規(guī)格范圍廣，故在工程中廣泛應(yīng)用。固定管板式換熱器主要特點(diǎn)固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、頂蓋（又稱(chēng)封頭）等部件構(gòu)成。在圓形外殼內(nèi)，裝入平行管束，管束兩端用焊接或脹接的方法固定在管板上，兩塊管板與外管直接焊接，裝有進(jìn)口或出口管的頂蓋用螺栓與外殼兩端法蘭相連。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有殼側(cè)密封連接，相同的殼體內(nèi)徑排管最多，在有折流板的流動(dòng)中旁路最小，管程可以分成任何管程數(shù)，因兩個(gè)管板由4管子互相支撐，故在各種管殼式換熱器中它的管板最薄，造價(jià)最低，因而得到廣泛應(yīng)用。這種換熱器的缺點(diǎn)是：殼程清洗困難，有溫差應(yīng)力存在。當(dāng)冷熱兩種流體的平均溫差較大，或殼體和傳熱管材料膨脹系數(shù)相差較大，熱應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力時(shí)，在殼體上需設(shè)膨脹節(jié)，由于膨脹節(jié)強(qiáng)度的限制，殼程壓力不能太高。這種換熱器適用于兩種介質(zhì)溫差不大，或溫差較大但殼程壓力不高，及殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢的場(chǎng)合。3.換熱器的分類(lèi)及其工作原理3.1換熱器的分類(lèi)及其工作原理?yè)Q熱器：用來(lái)實(shí)現(xiàn)熱冷流體相互交換熱量的設(shè)備分類(lèi)：工程上的換熱器種類(lèi)很多，但按工作原理可分為混熱式、蓄熱式（回?zé)崾剑┖烷g壁式（表面式）換熱器三類(lèi)。一、按工作原理分類(lèi)1.蓄熱式換熱器（1）工作原理：蓄熱式換熱器又稱(chēng)為再生式換熱器或回?zé)崾綋Q熱器，其工作原理式利用換熱面的蓄熱作用，熱、冷流體交替流過(guò)換熱面，使其周期性加熱和冷卻，從而實(shí)現(xiàn)熱量周期性由熱流體傳給冷流體，達(dá)到換