U型管换热器毕业设计说明书

U型管式换热器设计摘要本文介绍了U型管换热器的整体结构设计计算。U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因而设计要求高。换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。关键词：U型管换热器，结构，强度，设计计算U-TUBE HEAT EXCHANGER DESIGNABSTRACTThis paper introduces the U-tube heat exchanger design and calculation. U-tube heat exchanger has only one tube sheet, tubes are fixed at both ends of boards in the same tube, and tubes could telescopic freely, non-thermal stress, thermal performance and compensation; use of double-tube process, the process is longer, higher speed, better heat transfer performance, pressure capacity, and control can be extracted from the shell with easy maintenance and cleaning, and simple structure cost less. The main structure of U-tube heat exchanger, includes Equipment control, shell, head, exchanger tubes, nozzles, baffled, impingement baffle, guide shell, anti-short-circuit structure, support and other shell-tube accessories.This time I designed a second category pressure vessel, which has high design temperature and high design pressure. Thus the design demands are strict. It has dual heat exchanger tube, stainless steel heat exchanger manufacturers. I mainly carried out the design of heat exchanger structural design, strength of design and parts selection and process design.KEYWOEDS: U-tube heat exchanger, frame, intensity, design and calculation目录摘要.1绪论6第一部分、换热器简介及选择71、换热器简介7 2、换热器材料选择82.1 选材原则83、换热器结构设计8第二部分、设计说明书91、传热工艺计算91. 原始数据92. 定性温度及物性参数93. 传热量与冷水流量104. 有效平均温差105. 管程换热系数计算116. 壳程换热系数计算127.传热系数计算138.管壁温度计算149.管程压降计算1410. 壳程压降计算152、强度计算162.1换热管材料、规格的选择及功能的确定162.2 管子的排列方式172.3 确定壳体直径172.4 筒体壁厚确定172.5 液压试验182.6 壳程标准椭圆形封头厚度的计算192.7 管程标准椭圆形封头厚度的计算202.8 法兰的选择212.9 管板的设计222.10 管箱短节壁厚的确定242.11拉杆和定距管的确定252.12 折流板的选择252.13防冲板的选择262.14 接管及开孔补强272.15 分程隔板厚度选取292.16支座的选择及应力校核29第三部分、换热器的制造、检验、安装与维修331、换热器的制造、检验与验收333.1.1筒体333.1.2 换热管343.1.3管板343.1.4 折流板、支持板343.1.5 管束的组装343.1.6换热器的组装353.1.7 压力试验352、换热器的安装与维护353.2.1安装353.2.2维护35结束语36参考文献37绪论能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。近几年由于新技术发展和新能源开发利用，各种类型的换热器越来越受到工业界的重视，而换热器又是节能措施中较为关键的设备，因此，无论是从工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。换热器分类方式多样,按照其工作原理可分为:直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,间壁式换热器又可分为列管式和板壳式换热器两类,其中列管式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中积累了丰富的经验,其设计资料比较齐全, 随着经济的发展，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。近年来尽管列管式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于它具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,列管式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。列管式换热器适用于化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等行业的液和液,汽和汽,汽和液的对流传热,蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。列管式换热器是由一个圆筒形壳体及其内部的管束组成。管子两端固定在管板上，并将壳程和管程的流体分开。壳体内设有折流板，以引导流体的流动并支承管子。用拉杆和定距管将折流板与管子组装在一起。列管式换热器共有三种结构型式:固定管板式、浮头式和U形管式。固定管板式换热器结构简单、紧凑、造价低，每根换热管可以单独清洗和更换，在结构尺寸相同的条件下，与浮头式和U形管式换热器相比，换热面积最大。固定管板式换热器的壳程清洗困难，适应热膨胀能力差，决定了固定管板式换热器适用于换热介质清洁，壳程压力不高，换热介质温差不大的场合。浮头式换热器由于管束的热膨胀不受壳体的约束，而且可拆卸抽出管束，检修更换换热管、清理管束和壳程污垢方便，因此，浮头式换热器应用最广泛，在油田储运集输系统中，60%70%的换热器为浮头式换热器。形管式换热器是管壳式换热器的一种,它由管板、壳体、管束等零部件组成。在同样直径情况下,形管换热器的换热面积最大；它结构简单、紧凑、密封性能高, 检修、清洗方便、在高温、高压下金属耗量最小、造价最低;形管换热器只有一块管板,热补偿性能好、承压能力较强,适用于高温、高压工况下操作。第一部分、换热器简介及选择1、换热器简介在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。在工程实践中有时也会有两种以上流体参加换热的换热器，但其基本原理与前一致。化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用各种换热器，它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。本次课程设计的内容是U型管换热器，属管壳式（列管式）换热器，其设计分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。其中以结构设计最为重要, U型管式换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。对于列管式换热器，一般要根据换热流体的腐蚀性及其它特性来选择结构与材料，根据材料的加工性能，流体的压力和温度。换热器管程与壳程的温度差，换热器的热负荷，检修清洗的要求等因素决定采用哪一类的列管式换热器。由于我们水平和能力有限，设计时间仓促，存在不妥之处在所难免，恳请老师给予批评指正。2、换热器材料选择在进行换热器设计时，对换热器各种零部件的材料，应根据设备的操作压力、操作温度、流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。当然，最后还要考虑材料的经济合理性。一般为了满足设备的操作压力和操作温度，即从设备的强度或刚度的角度来考虑，是比较容易达到的，但对于材料的耐腐蚀性能，有时往往成为一个复杂的问题。如在这方面考虑不周，选材不妥，不仅会影响换热器的使用寿命，而且也大大提高设备的成本。至于材料的制造工艺性能，是与换热器的具体结构有着密切的关系。2.1 选材原则换热器用钢的标准、冶炼方法、热处理状态、许用应力、无损检测标准及检测项目均按GB150-1998第四章及其附录A的规定。换热器的目的是为了传热，经常与腐蚀性介质接触的换热表面积很大，为了保护金属部受腐蚀，最根本的方法是选择耐腐蚀的金属或非金属材料。根据任务书所给数据，结合设计压力（壳程1.1Mpa， 管程0.4MPa），设计温度（壳程50，管程170），主要受压元件材料选择16MnR,20（锻）。3、换热器结构设计管壳式换热器的结构设计，必须考虑许多因素，如材料、压力、温度、比温差、结垢情况、流体的性质以及检修与清理等等来选择一些适合的结构型式。对同一种型式的换热器，由于各种条件不同，往往采用的结构亦不相同。在工程设计中，除尽量选用定型系列产品外，也常按其特定的条件进行设计，以满足工艺上的需要。U形管式换热器仅有一块管板，且无浮头，所以结构简单，造价比其它换热器便宜，管束可以从壳体内抽出，管外便于清洗，但管内清洗困难，所以管内介质必须清洁及不易结垢的物料。U形管的弯管部分曲率不通，管子长度不一。管子因渗漏而堵死后，将造成传热面积的损失。U型管式换热器，使用在压力较高的情况下，在弯管段的壁厚要加厚，以弥补弯管后管壁的减薄。壳程内可按工艺要求装置折流板、纵向隔板等，折流板由拉杆固定，以提高换热设备的传热效果。纵向隔板是一矩形平板，安装在平行于传热管方向（纵向隔板按工艺要求决定）以增加壳侧介质流速。第二部分、设计说明书1、传热工艺计算1. 原始数据壳程机油进口温度 =180 壳程机油的出口温度=80 壳程工作压力=1.9Mpa（表压）壳程机油的流量G1=150t/h管程冷水的进口温度=20C管程冷水的出口温度=70C管程的工作压力=2.0 MPa2. 定性温度及物性参数管程冷水定性温度(20+80)/2=45 管程冷水密度查物性表得=990.15 Kg/管程冷水比热查物性表得=4.174KJ/Kg C管程冷水导热系数查物性表得=0.6415w/m管程冷水黏度=601.3510Pas管程冷水普朗特数查物性表得Pr2=3.925壳程机油定性温度壳程机油密度查物性表得=834.49Kg/壳程冷水比热查物性表得=2.2634壳程机油导热系数查物性表得=0.136w/m壳程机油黏度=1.01pas 壳程机油的普朗特数查物性表Pr1=225.53. 传热量与冷水流量取定换热效率为=0.98则设计传热量: 2.263 (180-80) 0.981000/3600.3（W）则加热水流量：4. 有效平均温差逆流平均温差参数p：参数R：换热器按单壳程两管程设计 则查书图 2-6 a得： 温差校正系数： =0.87 有效平均温差：5. 管程换热系数计算参考表27初选传热系数：则初选传热面积为：圆整为325m2选用 不锈钢的无缝钢管作换热管。则管子外径d0=0.025m 管子内径di=0.02m 管子长度=5m则所需换热管根数：可取换热管根数为根则管程流通面积为:管程流速为：管程雷诺数为:管程传热系数为：结构的初步设计：查GB151-1999知管间距按1.25d取：管间距为：s=0.032m 分程隔板槽两侧相邻管中心距Sn=0.044m管束中心排管数为:取 32根则壳体内径为：故内径Di=1.2m则长径比为:合理 。选择单弓形折流板。则弓形折流板的弓高为：折流板间距为:折流板数量为：6. 壳程换热系数计算壳程流通面积为： 壳程流速为：壳程质量流速为：壳程当量直径为：壳程雷诺数为：切去弓形面积所占比例按:查图438b 得为0.145，壳程换热因子查图212得 管外壁温度假定值为： 壁温下水的黏度为： 1.6 黏度修正系数：壳程传热系数：7.传热系数计算查GB151-1999第138页可知：管程水侧污垢热阻为：壳程污垢热阻为:0. 管壁热阻r忽略,则总传热系数为：则传热系数比为：所以假设合理。8.管壁温度计算 管外壁热流密度计算为：外壁温度为：误差校核：所以误差不大，合适。9.管程压降计算管内壁温度: 壁温下水的黏度为： 黏度修正系数：查得管程摩擦系数为： 管程数2管内沿程压降为： 1110.5Pa回弯压降为：取进出口处质量流速为： G是质量流量，di是进出口接管内径注意：此时流体密度为工作压力、工作温度下的密度进出口管处压降为：管程污垢校正系数为： 1.4则管程压降为：管程允许压降 即管程压降符合要求。10. 壳程压降计算壳程当量直径：de=0.042m雷诺数Re1=16656查得壳程摩擦系数：（图3-2）管束压降：取进出口质量流速：进出口压降：取导流板阻力系数：导流板压降：壳程结垢修正系数：壳程压降：壳程允许压降： 符合要求。2、强度计算2.1换热管材料、规格的选择及功能的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1换热管外径d0mmGB151-1999252管长Lmm同上50003传热面积管壳式换热器原理与设计3254换热管根数个8285拉杆个GB151-1999表43、4466材料GB150-1999钢制压力容器选20钢2.2 管子的排列方式序号项目符号单位数据来源及计算公式数值正三角形排列GB151-19992换热管中心距SmmGB151-1999323隔板槽两侧相邻管最小中心距mmGB151-199944 2.3 确定壳体直径序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1换热管中心距SmmGB151-1999表12322换热管根数根8283分程隔板厚度mmGB151-1999144管束中心排管数根1.1325筒体直径mm10926实取筒体直径mm12002.4 筒体壁厚确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1工作压力PMPa给定1.92材料GB150-199916MnR3材料许用应力MPaGB150-1999表4-11704焊接接头系数0.855壳程设计压力MPa2.06筒体计算厚度mm8.367设计厚度mm10.368名义厚度mm+129实取名义厚度mmGB151-19991210负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm1013设计厚度下圆筒的计算应力MPa12114校核MPa144.5合格15设计温度下圆筒的最大允许工作压力MPa2.392.5 液压试验序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1试验压力MPa2.32圆筒薄膜应力MPa139.153常温下材料强度指标MPa3454校核0.9MPa0.9263.93合格2.6 壳程标准椭圆形封头厚度的计算序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1设计压力MPa2.02工作压力PMPa给定1.93材料GB150-199916MnR4材料许用应力MPaGB150-1999表4-11705焊接接头系数0.856封头计算厚度mm8.337设计厚度mm10.338名义厚度mm+129实取名义厚度mmGB151-19991210负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm1013设计温度下封头的计算应力MPa12114校核MPa144.5合格15设计温度下封头的最大允许工作压力MPa2.416公称直径mm筒体公称直径120017曲面高度mmJB/T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-95402.7 管程标准椭圆形封头厚度的计算序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1设计压力MPa2.12工作压力PMPa给定2.03材料GB150-199916MnR4材料许用应力MPaGB150-1999表4-11705焊接接头系数0.856封头计算厚度mm8.757设计厚度mm10.758名义厚度mm+129实取名义厚度mmGB151-19991210负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm1013设计温度下封头的计算应力MPa12714校核MPa144.5合格15设计温度下封头的最大允许工作压力MPa2.416公称直径mm筒体公称直径120017曲面高度mmJB/T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-95402.8 法兰的选择 2.8.1 设备法兰的选择按其条件DN=1200mm 设计温度170 设计压力2.1MPa 由压力容器法兰长径对焊法兰表1，选择长径对焊法兰，连接面形式为突面，相关参数如下：单位（mm）DD1D3D4HhRd螺柱规格螺柱数量1395134012781275842232185481530M2748由JB/T4704-2000选择非金属软垫片，其相应尺寸如下：垫片外直径D=1277; 垫片内直径 d=1227; 垫片厚度 。 2.8.2 接管法兰的选择（1）接管a 、b的公称直径相同设为，设进口流速为3m/s,则取，公称压力2.5MPa 由选择带径对焊法兰，法兰相关参数如下：DNA1DKLnThCNSH1RH150159300250268M24281906.312875（2）接管c 、d的公称直径相同设为，设进口流速为2.5m/s,则取，公称压力2.5MPa 由选择带径对焊法兰，法兰相关参数如下：DNA1DKLnThCNSH1RH2002193603102612M24302446.3168802.9 管板的设计序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1未被换热管支撑面积166792官板布管区面积3管板布管区当量直径mm9784布管区当量直径与直径之比0.785半径Rmm629.66垫片基本密封宽度mm12.57垫片接触宽度NmmJB/T4704-2000 图1258垫片有效密封宽度bmm8.959垫片接触外径DmmJB/T4700-4707-2000127710垫片压紧力作用中心圆直径mm1259.111系数GB151-1999管壳式换热器0.269612管板削弱系数GB151-1999管壳式换热器0.413管板材料GB150-1999钢制压力容器16MnR14设计温度下管板材料的许用应力MPaGB150-1999钢制压力容器表4-113815壳程设计压力PSMPa已知2.016管程设计压力PtMPa已知2.117管板设计压力PdMPa2.118管板厚度mm103.2619壳程腐蚀裕量mm220管程腐蚀裕量mm221实取名义厚度mmGB151-1999管壳式换热器10822换热管轴向应力MPa1.2.3.-5.565.830.2823换热管最大轴向应力MPa已知5.8324单根换热管金属的横截面积a176.62525换热管与管板焊脚高度lmmGB151-1999管壳式换热器626换热管与管板连接的拉脱力qMPa2.1927许用拉脱力qMPa50.528校核合格2.10 管箱短节壁厚的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1工作压力PMPa给定2.02材料GB150-199916MnR3材料许用应力MPaGB150-1999表4-11704焊接接头系数0.855管程设计压力MPa2.16管箱筒体计算厚度mm8.787设计厚度mm10.788名义厚度mm+129实取名义厚度mmGB151-19991210负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm1013设计厚度下圆筒的计算应力MPa12714校核MPa144.5合格15设计温度下圆筒的最大允许工作压力MPa2.392.11拉杆和定距管的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1拉杆直径mmGB151-1999表43162拉杆数量n根GB151-1999表4463定距管规格GB151-19994拉杆在管板端螺纹长度mmGB151-1999表45205拉杆在折流板端螺纹长度mmGB151-1999表45606拉杆上的倒角高度bmmGB151-1999表4522.12 折流板的选择 2.12.1选型 根据GB151-1999图37选择单弓形水平放置的折流板。 2.12.2折流板尺寸 缺口弦高h值，一般取0.2的圆筒内径，取h=259mm。 2.12.3换热管无支撑跨距或折流板间距 由GB151-1999表42知，换热管为252.5钢管时，换热管的最大无支撑跨距为L=1850mm，且折流板最小间距一般不小于内径的五分之一且不小于5mm，有传热计算得到B=400mm。 2.12.4 折流板厚度 由GB151-1999表34知，DN=1200,L=300取折流板最小厚度. 2.12.5 折流板直径 由GB151-1999表41查得折流板名义外直径为DN=1194mm,管孔直径为 2.13防冲板的选择1. 由GB151-1999查得防冲板外表面到圆筒内壁的距离应不小于接管外径的四分之一，取70mm。2. 防冲板的直径或边长应大于接管外径50mm,取为280mm.3. 防冲板的最小厚度取材料为不锈钢，,实取具体尺寸见零件图所示2.14 接管及开孔补强 由GB150-1998表8-1知当满足下列所有条件是不另行补强1. 设计压力小于或等于2.5MPa;2. 两相邻开孔中心距应不小于两孔直径之和的两倍；3. 接管公称直径小于或等于89mm;4. 接管最小壁厚满足表8-1要求 2.14.1 管箱接管开孔补强的计算 由于接管150mm的公称直径大于89mm,所以要补强，但由于设计的筒体或封头厚度远大于理论厚度，所以要进行计算看是否需要补强1. 有效补强范围a) 有效宽度B=300b) 有效高度：外侧高度h1=25.98c) 有效高度；内侧高度h2=02. 补强面积有效补强范围内可作为补强的截面积按GB150-1998（8-10）计算补强面积mm2壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 焊缝金属表面积 而最小补强面积 开孔需另加补强。其另加补强面积A4按下式计算可采用补强圈补强，根据DN=150,参考补强圈标准JB/T4736表1选用补强圈外径D0=300 mm 内径Di=d0+3mm 选用C形坡口。补强圈厚度： 为制造方便去 2.14.2 壳体接管开孔补强的计算 由于接管2000mm的公称直径大于89mm,所以要补强，但由于设计的筒体或封头厚度远大于理论厚度，所以要进行计算看是否需要补强3. 有效补强范围d) 有效宽度B=400e) 有效高度：外侧高度h1=43.6f) 有效高度；内侧高度h2=04. 补强面积有效补强范围内可作为补强的截面积按GB150-1998（8-10）计算补强面积mm2壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 焊缝金属表面积 而最小补强面积 开孔需另加补强。其另加补强面积A4按下式计算可采用补强圈补强，根据DN=150,参考补强圈标准JB/T4736表1选用补强圈外径D0=400 mm 内径Di=d0+3mm 选用C形坡口。补强圈厚度： 为制造方便去2.15 分程隔板厚度选取 根据GB151-1999，分程隔板厚度选为14mm。2.16支座的选择及应力校核2.16.1支座的选择根据钢制管法兰 垫片 紧固件 JB/T4712-92鞍式支座的选择重型BI型焊制鞍式支座（表7） 当DN=1200mm取鞍式支座的相关尺寸如下：序号项目符号单位数值1公称直径DNmm12002允许载荷QKN5623鞍座高度hmm2004底板mm880mm170mm125腹板mm106筋板mm200mm140mm180mm107垫板弧长mm1410mm270mm8emm408螺栓间距mm7209带垫板鞍座质量MKg8010包角12011型号BI重型F,S各一2.16.2、鞍座的应力校核（1） 原始数据表序号项目符号单位数值1设计压力MPa2.12设计温度tC1803物料密度998.24筒体内径mm12005筒体长度Lm65306公称厚度mm127厚度附加量Cmm28鞍座型号BI9鞍座中心线离封头切线的距离Hmm30010鞍座腹宽Bmm17011腹板厚度mm1012鞍座包角12013容器与封头的材料16MnR14容器与封头的许用应力MPa17015鞍座材料16MnR16鞍座材料许用应力MPa17017容器自重mkg1152618物料重量Kg736819总重量Mkg18894（2） 校核计算序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1支座反力FN92580.62系数C10.2383系数C21.0684系数C30.03855筒体在支座跨中截面处的弯矩M1Nmm1.06筒的支座截面的弯矩M2Nmm7跨中截面处的轴向应力（最高点）MPa8.98跨中截面处的轴向应力（最低点）MPa71.99系数A0.0015710系数BMPaGB150-1998图6-314811轴向许用压缩应力MPB=148 MP14812比较 =128 MP验算合格筒体和封头中的切向剪应力13系数过程装备设计表5-20.8814切向剪应力=12.1815椭圆形封头的形状系数K标准椭圆形封头K=1.01.016封头内压引起应力12617比较 ,验算合格筒体的周向应力18鞍座截面筒体最低处的周向应力-23.3919系数K过程装备设计表5-30.76020筒体有效宽度mm300.821鞍座边角处筒体的周向应力MP-22.7822系数K过程装备设计表5-30.013223比较 ,验算合格鞍座腹板应力24系数K 过程装备设计表5-50.20425鞍座承受水平分力FsN= KF18886.4426鞍座计算高度mm取实际高度20027取和中较小者为即=10028鞍座有效断面平均应力MPa9.4429比较验算合格第三部分、换热器的制造、检验、安装与维修1、换热器的制造、检验与验收换热器的制造、检验与验收，应遵守GB151-1999和GB150-1998的有关规定。3.1.1筒体a 圆筒内直径允许偏差：用板材卷制时，内直径允许偏差可通过外圆周长加以控制，其外圆周长允许上偏差为10mm，下偏差为0。b 圆筒同一断面上，最大直径与最小直径之差为e0.5%DN，DN=0.5%1100=5.5mmc 圆筒直线度偏差为L/1000，且当L6000mm时，其值不大于4.5mm。L=6000mm 所以直线度允许偏差4.5mm。进行检查时，应通过中心线和垂直面即沿圆周0、90、180、270四个部位测量。d 壳体内壁凡有碍管束顺利装入或抽出的焊缝均应磨至与母材表面齐平。e 插入式接管不应伸出管箱、壳体和头盖的内表面。3.1.2 换热管a 换热管管端外表面应除锈，用于焊接时，管端清理长度应不小于管外径，且不小于25mm。b 管端坡口应采用机械方法加工，焊前应清洗干净。3.1.3管板a 管板由低合金钢锻件16MnR制成，加工前表面不平度不得大于2mm，如超过此值，应先进行校平，然后进行加工。b 拼接管板的对接接头应进行100%射线或超声检测，按JB4730-94进行表面检测，检测结果不低于级，或超声检测中的级为合格。c 换热管与管板的连接：二者采用焊接的形式连接，连接部位的换热管和管板孔表面，应清理干净，不得有毛刺、铁屑、锈斑、油污等。焊渣及凸出于换热器内壁的焊瘤均应清除。 d 管板与换热管焊接时，管孔表面粗糙度Ra值25m。3.1.4 折流板、支持板a 折流板、支持板的管孔直径及允许误差按GB151-1999中5.9.3的规定为：19.6，但允许超差0.1mm的管孔数不得超过4%。b 折流板、支持板外圆表面粗糙度Ra值不得大于25m，外圆面两侧的尖角应倒钝。还应取出折流板、支持板上的任何毛刺。3.1.5 管束的组装a 拉杆上的螺母应拧紧，以免在装入或抽出管束时，因折流板窜动而损伤换热管。b 穿管时不应强行敲打，换热管表面不应出现凹瘪或划伤。 c 除换热管与管板间以焊接连接外，其他任何零件均不准与换热管相焊。d 管箱应在补焊后作消除应力的热处理，设备法兰应在热处理后加工。e 换热器的密封面应予以保护，不得因磕碰划伤、电弧损伤、焊瘤、飞溅等二损坏密封面。3.1.6换热器的组装a 换热器零、部件在组装前应认真检查和清扫，不应留有焊疤、焊接飞溅物、浮锈及其他杂物等。b 吊装管束时，应防止管束变形和损伤换热管。c 螺栓的紧固至少应分三遍进行，每遍的起点应相互错开120角。3.1.7 压力试验压力试验的方法及要求应符合GB150-1998钢制压力容器第十章10.9的规定。U型管换热气的压力试验的顺序：先用试验压环进行壳程试验，同时检查接头，水压试验压力1Mpa（表压）在进行壳程试验，合格后，再以0.105（表压）进行气密性试验。2、换热器的安装与维护3.2.1安装1.安装位置：根据该换热器的结构形式，在换热器的两端留有足够的空间来满足拆装、维修的需要。2.基础：必须使换热器不发生下沉。在活动支座的一端应予埋滑板。3.地脚螺栓和垫铁（1）活动支座的地脚螺栓应装有两个紧锁的螺母，螺母与底板间应留有13mm的间隙。（2）地脚螺栓两侧均有垫铁。设备找平后，斜垫铁，可与设备支座底板焊牢，但不得与下面的平垫铁或滑板焊死。（3）垫铁的安装不应妨碍换热器的热膨胀。3.2.2维护换热器不得在超过铭牌规定的条件下进行。要经常对管壳程介质的温度和压降进行监督，分析换热器的泄漏和结构情况。在压降增大和传热系数降低超过一定数值时，应根据介质和换热器的结构，选择有效的方法进行清洗。应经常监视管束的振动情况。结束语这次设计是在大学完成四年全部课程的基础上，通过实习对102、104厂的实地考察，参观了一系列的换热设备，查阅了相关资料的基础上进行的。是一次理论与实践相结合的综合性训练。两个多星期以来，我们在指导教师的热心指导下，经过个人的努力，顺利完成了本次设计任务。本次设计大致分四个步骤，首先进行的是工艺部分的计算，确定出换热面积、换热管数、管长、管程及壳程流体的流速、换热器筒体的内径等：然后就开始换热器的结构设计，通过已知条件及工艺计算部分的结果选定U型管换热器，其中涉及到了一系列零部件的设计和选择，这步工作需要参照GB151，GB150等国家标准进行设计；接着进行各零部件的强度校核，用以保证各零部件的强度和刚度，这也是设计的难点和重点。这三步工作完成以后，最后就是绘图和论文的编排与打印。设计是一个从无到有的过程，其中有很多因素都必须考虑到，因此需要一定的耐心和细心才能够完得成。在这次的课程设计过程中，使我学到了很多知识，把以前的理论知识联系到实际当中，但是，由于时间和自己掌握的知识有限，在设计的过程中难免有错误，衷心希望老师指正。参考文献1 GB 150-1998 钢制压力容器2 GB 151-1999 钢制管壳式换热器3 JB/T 4737-95 椭圆形封头.北京：机械工业出版社，19964 JB/T 4717-92 U型管式换热器型式与基本参数5 JB/T 4737 椭圆形封头.北京：机械工业出版社，19966 GB 13296-2007 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管7 HG 2059220635-97 .钢制管法兰、垫片、紧固件8 钱颂德主编.换热器设计手册.北京：化学工业出版，2002.89 化工部设备设计技术中心站 毛希澜.化工设备设计全书（换热器设计）10国家质量技术监督局.压力容器安全技术监察规程.北京：中国劳动社会保障出版社，199911兰州石油机械研究所.换热器.北京：烃加工出版社，199812JB/T 4709-92 钢制压力容器焊接规程13化工设备设计全书编辑委员会编，化工设备设计全书换热器，化学工业出版社，2003年5月第一版