課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱 熱交換器課程設(shè)計(jì) 題目名稱 111kW 水冷式冷凝器 學(xué)生學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2012 年 07 月 05 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)冷庫用冷凝器 冷凝器熱負(fù)荷 111kW 冷凝溫度 40 制kQkt 冷劑為 R22 冷卻水進(jìn)出口溫度分別為 進(jìn)口溫度 32 出口溫度2t 36 2t 二 課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù) 1 學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成設(shè)計(jì) 2 換熱器設(shè)計(jì)要結(jié)構(gòu)合理 設(shè)計(jì)計(jì)算正確 3 圖紙要求 圖面整潔 布局合理 線條粗細(xì)分明 符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 尺寸標(biāo) 注規(guī)范 用計(jì)算機(jī)繪圖 4 說明書要求 文字要求 文字通順 語言流暢 書寫工整 層次分明 用計(jì)算機(jī)打印 格式要求 1 課程設(shè)計(jì)封面 2 任務(wù)書 3 摘要 4 目錄 5 正文 包括設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 熱力計(jì)算 傳熱計(jì)算 換熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算布置及 阻力計(jì)算等設(shè)計(jì)過程 對(duì)所設(shè)計(jì)的換熱器總體結(jié)構(gòu)的討論分析 心得體會(huì) 等 6 參考文獻(xiàn) 三 課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作 1 按照設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書 1 份 2 繪制換熱器的裝配圖 1 張 拆畫零件圖 1 2 張 四 課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排 序號(hào) 設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容 地點(diǎn) 起止日期 1 學(xué)生分組 布置任務(wù) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān) 的原始資料 并選定熱交換器的型式等 指定教室 6 25 2 進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 包括傳熱計(jì)算 結(jié)構(gòu)計(jì) 算 流動(dòng)阻力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算等 宿舍 6 26 6 28 3 編寫設(shè)計(jì)說明書 嚴(yán)格按照廣東工業(yè)大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說明書撰寫規(guī)范編寫 宿舍 6 29 6 30 4 繪制換熱器裝配圖 1 張 拆畫零件圖 1 2 張 宿舍 7 0 7 5 5 設(shè)計(jì)答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定 指定教室 7 6 7 6 五 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1 吳業(yè)正 制冷原理及設(shè)備 第 2 版 M 西安 西安交通大學(xué)出版社 1998 2 吳業(yè)正 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 3 史美中 王中錚 熱交換器原理與設(shè)計(jì) M 南京 東南大學(xué)出版社 2003 4 余建祖 換熱器原理與設(shè)計(jì) M 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2006 5 楊世銘 陶文銓 傳熱學(xué) 第四版 M 北京 高等教育出版社 2006 6 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 管殼式換熱器 GB151 1999 7 其它設(shè)計(jì)資料 包括各種換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 制冷設(shè)備 手冊(cè) 制冷機(jī)工藝等相關(guān)資料 發(fā)出任務(wù)書日期 2012 年 6 月 25 日 指導(dǎo)教師簽名 計(jì)劃完成日期 2012 年 7 月 06 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章 主管院長(zhǎng)簽章 設(shè) 計(jì) 總 說 明 本課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)熱負(fù)荷為 111kW 的水冷式管殼冷凝器 本課程設(shè)計(jì) 是在給定冷凝器換熱量 制冷劑為 R22 冷凝溫度 40 冷卻1kQW kt 水進(jìn)口溫度 32 冷卻水出口溫度 36 假定蒸發(fā)溫度 制2t 2t 015C 冷劑過熱度為 的條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)的 5rtC 整個(gè)設(shè)計(jì)過程主要包括傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算 水的流動(dòng)阻力計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 配件選擇及主要配件的強(qiáng)度校核 同時(shí)結(jié)合整體設(shè)備運(yùn)行原理 對(duì)該水冷式管 殼冷凝器各性能參數(shù)進(jìn)行校正 本次設(shè)計(jì)先從傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算著手 先根據(jù)熱力 循環(huán)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算 同時(shí)采用假定熱流密度及試湊法進(jìn)行計(jì)算以確定較 好的工作點(diǎn) 其中傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算相互交叉進(jìn)行 接著計(jì)算水的 流動(dòng)阻力以及零部件的選取 最后進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算與強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了 換熱管的布置排列 換熱管和流程數(shù) 管長(zhǎng) 殼體 端蓋 法蘭 螺栓和墊片 等的選取 經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算 可以知道殼管式冷凝器的換熱面積為 流程數(shù)20 4Fm N 2 總管數(shù) 有效單管長(zhǎng) 制冷劑蒸汽進(jìn)口管徑80NZ 根 1 69lm 制冷劑液體出口管徑 冷卻水進(jìn)出口管徑為 42 5 3825 18 0 水泵最小功率為 14PekW 通過本次的設(shè)計(jì) 得到了一個(gè)較合理的水冷式管殼冷凝器 關(guān)鍵詞 冷凝器 管殼式 熱交換器 課程設(shè)計(jì) 目 錄 一 冷凝器熱力 結(jié)構(gòu)計(jì)算 2 1 1 冷凝器的傳熱循環(huán)的確定 2 1 2 冷卻水流量 和平均傳熱溫差 的確定 3vsqmT 1 3 換熱管的選型 4 1 5 確定每流程管數(shù) Z 有效單管長(zhǎng) 及流程數(shù) N 5l 1 6 傳熱管的布置排列及主體結(jié)構(gòu) 6 1 7 傳熱計(jì)算及所需傳熱面積確定 6 二 冷卻水側(cè)阻力計(jì)算 9 三 冷凝器的配件及其強(qiáng)度校核 10 3 1 連接管管徑計(jì)算 10 3 2 防沖板 11 3 3 殼體 12 3 4 管板 12 3 5 端蓋 12 3 6 支座 13 3 7 支撐板 14 3 8 拉桿 14 3 9 法蘭類選擇 14 3 10 墊片 17 3 11 螺栓 18 3 12 分程隔板 19 四 主要參考文獻(xiàn) 20 五 心得體會(huì) 21 一 冷凝器熱力 結(jié)構(gòu)計(jì)算 1 1 冷凝器的傳熱循環(huán)的確定 如圖 1 所示 圖 1 根據(jù)冷庫的實(shí)際工作工況 取蒸發(fā)溫度 過熱度 即05tC 5rtC 吸入溫度 冷凝器出口溫度 10tC 4k 查 冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 441 頁圖 6 7 R22 在壓縮過程指示功率i 82 12334 2R 45 418 50 0 shkJghkJghkJgmvkg 查 壓 焓 圖 得 860 t21w 48 0 tii kJg 21 4058 453 8sihwkJgkJg 0224R1 753 8skmostCQq sh 再 查 壓 焓 圖 得 1 2 冷卻水流量 和平均傳熱溫差 的確定vs mT 1 2 1 冷卻水流量 確定vsq 冷卻水進(jìn)出口溫度 平均溫度 由水的物Ct 326t Ctm 34 性表可得 394 kgm 417 pcJkgK 620 741 s 26 810 W 則所需水量 32 68 vskpqQctms 1 2 2 平均傳熱溫差 的確定Tm 由能量平衡 有 2332 mospvqhtc 0 547 3 841 635 1906oC 各段對(duì)數(shù)平均溫差 1 段 3216 0lnomktCt 2 段 232 17 5loskmkttt 整個(gè)過程的平均溫差 積分平均溫差 25343127 0osmmht Ctt 1 3 換熱管的選型 根據(jù) 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第71頁表3 4 選用3號(hào)滾軋低翅片管為傳 熱管 有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)為 10 4idm 15 td 0 4tm 12 4bd 1 2fsm 單位管長(zhǎng)的各換熱面積計(jì)算如下 222 2 22 15 0 0 58 14 1 0 97 60fdtfftbfftiias msa 翅 頂 面 積翅 側(cè) 面 積翅 間 管 面 面 積 2222 14 0 37 158 09 6 0 3 ofdfbmma m 管 外 總 面 積 1 4 估算傳熱管總長(zhǎng) 假定按管外面積計(jì)算的熱流密度 則應(yīng)布置傳熱面積 2 oqW 22 10 50 18koFQqm 應(yīng)布置的有效總管長(zhǎng) F 013945ofLam 1 5 確定每流程管數(shù) Z 有效單管長(zhǎng) 及流程數(shù) N l 冷卻水進(jìn)出口溫度 平均溫度 由水的物Ct 32t 6Ctm 34 性表可得 394 kgm 417 pcJkg 620 741 ms 26 810 W 則所需水量 32 0 68 vskpqQctms 根據(jù) 熱交換器原理及設(shè)計(jì) 第 294 頁及 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 68 頁表 3 2 有關(guān)年運(yùn)行小時(shí)的規(guī)定 初選冷卻水流速度 則每流程管數(shù)2 us 24 39 5viZqdu 根 取整數(shù) Z 40 根 即實(shí)際水流 2240 681 97m s4vsiqudz 對(duì)流程數(shù) N 總根數(shù) NZ 有效單管長(zhǎng) 殼體內(nèi)徑 及長(zhǎng)徑比 進(jìn)行組合liD il 計(jì)算 組合計(jì)算結(jié)果如表 1 所示 流程數(shù) N 總根數(shù) NZ 有效單管長(zhǎng) lm殼內(nèi)徑 i長(zhǎng)徑比 ilD 2 80 1 81 0 236 7 67 4 160 0 91 0 334 2 72 表 1 其中殼體內(nèi)徑的選擇根據(jù) 冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 606 頁對(duì)殼體的規(guī)格進(jìn) 行選擇 分析上面的組合計(jì)算結(jié)果 由 熱交換器原理及設(shè)計(jì) 第 54 頁規(guī)定 對(duì)殼體的長(zhǎng)徑比一般在 4 25 之間 通常為 6 10 故選擇 2 流程作為冷凝器結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)依據(jù) 1 6 傳熱管的布置排列及主體結(jié)構(gòu) 現(xiàn)采用管子成正三角形的布置方案 根據(jù) 熱交換器原理及設(shè)計(jì) 第 45 頁 表 2 3 換熱管中心距的規(guī)定 選管距 分程板兩側(cè)相鄰管中心距2sm mm 為使傳熱管排列有序及左右對(duì)稱 共布置 80 根管 則每流程平均管40El 數(shù) Z 40 根 傳熱管的布置排列如圖 2 所示 圖 2 1 7 傳熱計(jì)算及所需傳熱面積確定 1 7 1 水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算 從水物性表及 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 78 頁表 3 12 知 水在 時(shí) 運(yùn)動(dòng)粘度034Cmt 620 741 ms 物性集合系數(shù) 195 6238 mBt 雷諾數(shù) 即水在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)為46Re 00 74iud 湍流 則由 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 78 頁式 3 5 水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 0 80 82221 973 5 4wiiuaBWmKd 1 7 2 氟利昂冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算 由上面圖 1 的傳熱管的布置方式 在垂直方向上 每列管數(shù)分別為 2 2 4 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 4 2 2 由 小型制冷 裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 77 頁式 3 4 計(jì)算管排修正系數(shù) 10 83 30 83212 0 8 496 78n z znn 根據(jù)所選管型 低翅片管傳熱增強(qiáng)系數(shù)由 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 77 頁式 3 2 計(jì)算 其中環(huán)翅當(dāng)量高度 22 4 15 4 15 3 86tbthd m 增強(qiáng)系數(shù) 0 20 250 6 39 897 4 19 384ofdfbofaaha 由 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 76 頁表 3 11 R22 在冷凝溫度 4 17 ktCB 由 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 76 頁式 3 1 計(jì)算氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠?系數(shù) 0 250 25 0 250 252 7 141384 7 39 kobnkwokwooadt tWmK 其中 是管處壁面溫度 kwt ot 1 7 3 傳熱系數(shù) o 傳熱過程分成兩部分 第一部分是熱量經(jīng)過制冷劑的傳熱過程 其傳熱溫 差為 第二部分是熱量經(jīng)過管外污垢層 管壁 管內(nèi)污垢層以及冷okwot 卻水的傳熱過程 其傳熱溫差 其中 是管外污7 0iwomoott wot 垢外壁面的溫度 由 熱交換器原理與設(shè)計(jì) 第 292 頁附表 C 得 水側(cè)污垢系數(shù) 20 86 irKW 忽略氟利昂側(cè)油膜熱阻 由 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 78 頁式 3 6 和 式 3 7 計(jì)算熱流密度 單位為 q2 m 第一部分的熱流密度 0 751394kooqa 第二部分的熱流密度 27 01 1206 4 7 0139 39 86 93752758offiwmo oqar 其中 是低翅片管翅管壁厚度 是紫銅管熱導(dǎo)率 取 39 WmK 是低翅片管每米管長(zhǎng)翅根管面平均面積 即 ma 2mibad 因?yàn)閭鳠崾谴?lián) 則有 選取不同的 單位為 進(jìn)行試湊 計(jì)算12q o C 結(jié)果如表 2 所示 oc 1q2q 2 0 5708 6032 2 1 5920 5911 2 2 6130 5790 表 2 當(dāng) 時(shí) 與 誤差只為 0 02 遠(yuǎn)小于 3 符合要求 此時(shí)2 0oC 1q2 取 4 38 0wkt 222159 68 50 oqWm 與前面假定的 只相差 7 6 15 符合要求 25 Wm 傳熱系數(shù) 2591 684 70oqKKt 1 7 4 傳熱面積 與有效管長(zhǎng) 確定ofFl 計(jì)算實(shí)際所需傳熱面積 222 10 59 681 70 18ofko oQqmFm 初步結(jié)果設(shè)計(jì)中所需要的冷凝傳熱面積 較傳熱計(jì)算傳熱面積大 8 6 可作為冷凝傳熱面積富裕量 即初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所布置的冷凝傳熱面積能夠滿足 負(fù)荷的供熱要求 表明假設(shè)是可取的 管子的有效長(zhǎng)度 18 76 903ofFl maN 適當(dāng)增加長(zhǎng)度 根據(jù) 熱交換器原理與設(shè)計(jì) 第 54 頁推薦的換熱管長(zhǎng)度 選取傳熱管有效單管長(zhǎng) 2 l 則實(shí)際布置管外冷凝傳熱面積 較傳熱計(jì)2280 139 4F 算所需傳熱面積大 22 6 冷凝傳熱面積有足夠的富裕量 二 冷卻水側(cè)阻力計(jì)算 根據(jù) 制冷原理與設(shè)備 P232 公式 9 71 得 水的沿程阻力系數(shù) 0 250 2531644Re7 冷卻水的流動(dòng)阻力 2211 2 094 370 451 5 26834tilpuNd Pa 其中 是左右兩管板外側(cè)端面間的距離 此處 2 0m tl tl 考慮到外部管路損失 冷卻水泵總壓頭約為 0 1 02683 0 1269pMPaa 取離心水泵的效率 則水泵所需的功率為 水泵所需的功率 36 104vsqe W 三 冷凝器的配件及其強(qiáng)度校核 3 1 連接管管徑計(jì)算 3 1 1 冷卻水進(jìn)出口連接管 冷卻水的流量 根據(jù) 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 7536 810 vsqms 頁關(guān)于進(jìn)出水管冷卻水流速的規(guī)定 取冷卻水流速度 故冷卻水進(jìn)1 0 ums 出口連接管的直徑 346 81092 4vsiqdu 查 冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 605 頁得 選取無縫鋼管 內(nèi)徑為1084 100mm 3 1 2 制冷劑連接管 根據(jù)傳熱循環(huán)查 R22 的 圖 見上面 系統(tǒng)循環(huán)圖 得 lgPh 冷凝器入口 2453 8 shkJ 320 smkg 冷凝器出口 04861 制冷劑的質(zhì)量流量 250 5473 2kmosQqkgsh 制冷劑蒸氣的體積流量 32 19 vsmos m 制冷劑液體的體積流量 43550 478608 q s 根據(jù) 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 75 頁規(guī)定 初取蒸氣氣流速度 則進(jìn)氣接管的內(nèi)徑 21 ums 322410 94 02vsiqdmu 查 冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 603 頁 選取無縫鋼管 內(nèi)徑42 5 237idm 則實(shí)際蒸氣氣流速度 2410 vsiqumsd 此時(shí) 根據(jù)222221 5 590 0 ssukgkgms GB151 1999 管殼式換熱器 第 76 頁 5 11 3 的規(guī)定 選擇符合要求 根據(jù) 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 75 頁規(guī)定 初選制冷劑液體速度 則出液管的內(nèi)徑 40 5 ums 444 83105viqdmu 查 冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè) 得 選取無縫鋼管 內(nèi)徑382 5 43idm 則實(shí)際制冷劑液體流速 420 56 viqusd 此時(shí) 根22 22441 3 590 0 8ukgmkgs 據(jù) GB151 1999 管殼式換熱器 第 78 頁 5 11 3 的規(guī)定 選擇符合要求 3 2 防沖板 根據(jù) 熱交換器原理與設(shè)計(jì) 第 53 頁及 GB151 1999 管殼式換熱器 第 78 頁 5 11 2 1 的關(guān)于安裝防沖板的要求 因氟利昂蒸氣進(jìn)口處 故需安裝防22 22110 45 30 ssukgmskgs 沖板 根據(jù)GB151 1999 管殼式換熱器 第76頁5 11 4規(guī)定 取厚度為3mm的不銹 鋼作為防沖板 規(guī)格為 直接焊與拉桿上 142a 3 3 殼體 根據(jù)先前設(shè)計(jì)布管情況 由 冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè) 第605頁無縫鋼管規(guī)格 選擇用 的無縫鋼273 0 259 i omDm 內(nèi) 徑 外 徑 1厚 度 s7 0 管作為殼體材料 3 4 管板 根據(jù) GB151 1999 管殼式換熱器 第 27 頁圖 18 選用 e 型管板 為達(dá)密 封效果 管子與管板連接采用脹接法 如圖 3 所示 圖 3 選擇管板兼做法蘭 根據(jù) 制冷機(jī)工藝 第 111 頁表 6 6 查得與管子連 接方式有關(guān)的系數(shù) 與管板兼做法蘭有關(guān)的系數(shù) 1 5f 21 30f 由 制冷機(jī)工藝 P111 經(jīng)驗(yàn)公式 6 4 得管板厚度 12 70 83 130 7 859 8 6itfDm 實(shí)際可取 t 30mm 3 5 端蓋根據(jù) 制冷機(jī)工藝 第 112 頁關(guān)于封頭的規(guī)定 結(jié) 構(gòu)如下圖 4 2597 259 6 4638 0 20 7iioi iDSmRhmhL 選 用 圖 4 3 6 支座 3 6 1 支座選型 根據(jù) 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第 75 頁 選用如下支座 相關(guān)尺寸如圖 5 所示 圖 5 查表 3 9 得 160 24 KmL 3 6 2 支座定位 根據(jù) GB151 1999 管殼式換熱器 第 87 頁 5 20 1 的規(guī)定 如圖 6 所示 圖6 取 10 50 BCLmLm 其 中 L 20 3 7 支撐板 由換熱管長(zhǎng) l 2m 得 需安裝至少一塊支持板 根據(jù) 熱交換器原理與設(shè)計(jì) 第 50 頁表 2 5 對(duì)換熱管外徑為 16mm 的最大無支撐跨距是 1100mm 故需至少 一塊支撐板 考慮到 GB151 1999 管殼式換熱器 第 75 頁 5 9 5 1 關(guān)于支撐 板安裝的需求 取 4 塊支撐板缺口左右方向交替排列均勻布置 此時(shí)換熱管無 支撐跨距為 400mm 根據(jù) 熱交換器原理與設(shè)計(jì) 第 51 頁表 2 6 取支撐板厚 度為 6mm 直接焊接在拉桿上 3 8 拉桿 根據(jù) GB151 1999 管殼式換熱器 第 76 頁 5 10 2 表 43 表 44 拉桿直 徑為 12mm 考慮到支撐板的固定與布置 取桿數(shù)為 5 根 3 9 法蘭類選擇 3 9 1 連接管法蘭 根據(jù) GB T 9119 2000 第 2 頁 5 3 2 的規(guī)定 結(jié)構(gòu)如下 由上面連接管外 徑與工作壓力 管程設(shè)計(jì)工作壓力為 0 4MPa 殼程設(shè)計(jì)工作壓力為 1 6MPa 查 第 4 頁表 2 及第 6 頁表 4 及第 8 頁表 6 得 如圖 7 所示 圖 7 冷卻水進(jìn)出口連接管法蘭 A 108mm 4 170 21 8 10 8 2 nKmDLmBCmf 制冷劑進(jìn)氣連接管法蘭 A 42mm 5 46 f 制冷劑出液連接管法蘭 A 38mm 4 10 40 18 39 18 2 nKmDLmBCmf 3 9 2 管板法蘭 根據(jù) GB150 1998 鋼制壓力容器 第 95 頁表 9 3 及 GB151 1999 管殼式 換熱器 第 142 頁圖 G1 的規(guī)定 管板兼做法蘭 取 如24ALm 20e 圖 8 所示 表 3 La Le L 的最小值 圖 8 法蘭外徑 273 4207 35foAeDLs m 法蘭厚度 320ft m 螺栓所在圓的直徑 aoAs 螺栓所在圓周長(zhǎng) 143510 9CD 3 9 3 端蓋法蘭 根據(jù) JB T4702 2000 規(guī)定 選用平密封面型平焊法蘭 結(jié)構(gòu)如下 圖 9 3 10 墊片 3 10 1 材料的選取 根據(jù) GB151 1999 管殼式換熱器 第 145 頁表 H1 的規(guī)定 墊片的材料可 選 XB 200 橡膠石棉板 再根據(jù) GB150 1998 鋼制壓力容器 第 93 頁表 9 2 取厚度 得墊片系數(shù) 比壓力 再根據(jù)以上法1 5m 2 75m 25 yMPa 蘭的結(jié)構(gòu) 由 GB150 1998 鋼制壓力容器 第 91 頁表 9 1 選 1a 型壓緊面 本次設(shè)計(jì)殼體內(nèi)徑 Di 259mm 700mm 取墊片寬度 N 20mm 根據(jù) GB150 1998 鋼制壓力容器 第 96 頁 9 5 1 1 得 墊片基本密封寬度 106 42oNbm 墊片的有效密封寬度 2 53 108 obm 3 10 2 墊片壓緊力作用中心圓直徑 因?yàn)?取墊片接觸面外徑 根據(jù)106 42oNbm 320foDm GB150 1998 鋼制壓力容器 第 96 頁 9 5 1 2 墊片壓緊力作用中心圓直徑即 墊片接觸面外徑減去 2b 即 2308 4GfoDb 3 10 3 所需要的最小壓緊力 根據(jù) GB150 1998 鋼制壓力容器 第 96 頁式 9 1 及 9 2 得 A 預(yù)緊狀態(tài)下所需要的最小壓緊力 3 14 3048 25 194730GFDby N B 操作狀態(tài)下所需要的最小壓緊力 其中 6cpMPa為 冷 凝 壓 力6 286 2 2PGcmp 3 10 4 墊片寬度校核 墊片在預(yù)緊狀態(tài)下受到最大螺栓載荷的作用 可能因壓緊過度而失去密封 性能 為此墊片須有足夠的寬度 minN 根據(jù)后面所選螺栓的計(jì)算 常溫下35號(hào)鋼的 螺315 0sbMPaS 栓實(shí)際面積 240 1bA 6min 0515 19206 283 GNmNmDy 故所選的墊片寬度符合要求 3 11 螺栓 3 11 1 螺栓的選取 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 第 110 頁表 11 6 選取螺栓 GB T5780 2000 由 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第 137 頁表 10 1 得 小徑1690M 根據(jù) GB150 1998 鋼制壓力容器 第 25 頁表 4 7 螺栓材料13 85idm 選用 35 號(hào)鋼 3 11 2 螺栓的布置 根據(jù) GB150 1998 鋼制壓力容器 第 97 頁式 9 3 得 螺栓的最大間距 max6624217 310 5 50fLdm 由 GB150 1998 鋼制壓力容器 第 95 頁表 9 3 可知螺栓的最小間距min46L 由此可取螺栓間距 由前面可知螺栓所在圓的周長(zhǎng)60L 故所需的螺栓數(shù)最少 為了便于布置螺105 9aC105 9 3 8n 個(gè) 栓 取 n 16 3 11 3 螺栓載荷 根據(jù) GB150 1998 鋼制壓力容器 第 97 頁式 9 4 及 9 5 得 A 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 63 14 034 825 1043 aGWDby N B 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 226 6 785 0 34108304 82 751018PcGcFpDbmpN 3 11 4 螺栓面積 根據(jù)GB150 1998 鋼制壓力容器 第25頁表4 7 常溫下35號(hào)鋼M16螺栓材 料的 設(shè)計(jì)溫度下螺栓的許用應(yīng)力 530bMPa 315saP 14tbMPa 據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第148頁表10 6 取安全系數(shù) 3S 1 sbS 根據(jù)GB150 1998 鋼制壓力容器 第97頁式 9 6 及 9 7 得 A 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 2183275 4 0abWAm B 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 2 6 Ptb 需要的螺栓面積 2max 1745 paAA 實(shí)際螺栓面積 符合要求 2 222163 14 80 54biAdm 3 11 5 螺栓設(shè)計(jì)載荷 根據(jù)GB150 1998 鋼制壓力容器 第97頁式 9 8 及 9 9 得 A 預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷 1 240 75 1423657 2tmbAWN B 操作狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷 pW 3 12 分程隔板 根據(jù)GB151 1999 管殼式換熱器 第26頁5 6 6 2的規(guī)定 取分程隔板槽深 4mm 寬12mm 由GB151 1999 管殼式換熱器 第18頁表6規(guī)定 分程隔板厚度 選 10m 四 主要參考文獻(xiàn) 1 史美中 王中錚 熱交換器原理與設(shè)計(jì) M 南京 東南大學(xué)出版社 2009 2 吳業(yè)正 小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 3 商業(yè)部設(shè)計(jì)院編著 冷庫制冷設(shè)計(jì)手冊(cè) M 農(nóng)業(yè)出版社 1991 4 馮開平 左宗義主編 畫法幾何與機(jī)械制圖 M 廣州 華南理工大學(xué)出 版社 2007 5 林怡青 謝宋良 王文濤 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 M 北京 清 華大學(xué)出版社 2008 6 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) M 北京 高等教育出版社 2008 7 鄔志敏 制冷機(jī)工藝 M 上海機(jī)械學(xué)院 2000 8 各類材料 法蘭等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB150 1998 鋼制壓力容器 GB151 1999 管殼式換熱器 GB T 9119 2000 平面 突面板式平焊鋼制管 法蘭 JB T4702 2000 壓力容器法蘭 9 其它設(shè)計(jì)資料 包括各種換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 傳熱學(xué) 工程熱力學(xué) 制 冷設(shè)備手冊(cè) 制冷機(jī)工藝 空氣調(diào)節(jié)等相關(guān)文獻(xiàn)資料 五 心得體會(huì) 經(jīng)過兩周的課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí) 本次的程設(shè)計(jì) 使自己對(duì)水冷式換熱器里面的 具體部件的設(shè)計(jì)進(jìn)一步加深了解 把課堂上學(xué)到的知識(shí)實(shí)踐起來 做到真正的 學(xué)以致用 知道怎么去設(shè)計(jì)每一個(gè)部件的大小強(qiáng)度受力是否符合規(guī)格等等方面 的信息 在設(shè)計(jì)的過程中還用到了大一所學(xué)到的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 不僅僅復(fù) 習(xí)了一回 還加深機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí) 同時(shí) 自己設(shè)計(jì)過程中面對(duì)著一大堆 信息時(shí)知道如何選擇符合自己設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)的來應(yīng)用 這一方面很好的考驗(yàn)了 我篩選信息的能力以及應(yīng)用的能力 在設(shè)計(jì)過程中自己遇到不懂的大家成了討 論小組 不懂的就提出來大家一起解決 大家加強(qiáng)了交流 這鍛煉了我們團(tuán)隊(duì) 合作的意識(shí)和能力 在作圖方面 困難比較多 因?yàn)橐郧暗恼n程設(shè)計(jì)是用手畫 的 對(duì) CAD 軟件操作不熟悉 不懂的地方積極問同學(xué) 讓我懂得了計(jì)算機(jī)作圖 的確比手工好 效率高 與此同時(shí) 在寫說明書的時(shí)候還要進(jìn)行排版之類的 這方面使自己對(duì) word 文檔進(jìn)一步了解 用到插入公式之類的命令 還學(xué)到了怎 么去排版 總的來說 今次的課程設(shè)計(jì) 使我從中學(xué)到了很多 包括課堂上的和課堂 外面的 這為我以后出來工作打下了一定的基礎(chǔ) 但是由于今次時(shí)間相對(duì)來說 比較趕 這個(gè)換熱器的設(shè)計(jì)多多少少都存在很多的不足和錯(cuò)誤 希望老師在評(píng) 審的過程中給予指正 以后在學(xué)習(xí)中我一定會(huì)把自己所犯下的錯(cuò)誤一點(diǎn)一點(diǎn)改 正