U型管换热器毕业论文刘改过

-PAGE4-2.２换热器的设计任务和设计条件2．2．1换热器的设计任务BIU-6０0—２．5／1．0-(90）-6/19—2／２型换热器设计2．２．２换热器的设计条件冷热流体的设计参数见表2－1和２－２：表2-１冷却流体参数被冷却流体热空气进气温度１５０℃出气温度４０℃设计温度15０℃设计压力2.5Mpa表2－2冷却介质参数冷却介质类型循环水Ｈ20进口温度30℃出口温度4０℃设计压力１。０MＰa２．3换热器的设计步骤２。３。1确定设计方案（１）选择换热器的类型设计任务中已经给出了换热器的类型，就是U型管式换热器.(2）流程支配在列管式换热器设计中，冷、热流的流程，需进行合理支配，一般应考虑以下原则:易结垢流体应走易于清洗的一侧。对于固定管板式、浮头式换热器一般应使易结垢的流体流经管程，而对于U型管换热器,易结垢流体应走壳侧。依据这个原则我们可以确定流程为:混合气体走管程，循环冷却水走壳程。2。3。2确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低粘度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程循环冷却水的定性温度为t=０.5＊(40+30)=35（℃）依据定性温度，查取壳程流体的有关物性数据.循环冷却水在3５℃下的物理数据：密度ρｉ=９９4。３kg/m３定压比热容Cpi＝４。17４Ｘ1０３J/(ｋg.K）热导率i=0。６24W／（ｍ.Ｋ)粘度=０．7４2X1０－3Ｎ．S/ｍ22．4换热器的设计计算过程２。4。1平均传热温差先按逆流计算,得2。４。２由给定的换热面积估算热流量在估算传热面积时，可依据冷热流简略情况,参考换热器传热系数的大致范围,假设一Ｋ值,利用传热速率方程,估算传热面积为(2－１）现取Ｋ=41４W/所以热流量2。4.3冷却水用量(Ｋｇ/ｈ）2。4。4被冷却气体进气温度Ｔ１=１50°出口温度T2=４0℃进气压力P1=0．257Ｍｐa进气全量G１=kg/ｈ=２7．78kg/ｓ冷却液:进口温度t1＝３0℃出口温度t２＝40℃冷媒压力P2=１。0Ｍｐa气体的定性温度T＝0．５＊(T１+T2)=95℃气体的密度，ρ1＝2。545kｇ/m3气体的比热容气体的导热系数由于（２-2）所以1＝0。0408W/m℃气体的粘度由于μｍ＝(２－3）所以＝1．9２３５X10－５N。Ｓ/m2气体的普朗特数Prs==0。6６6６液体的定性温度t＝0.5＊(ｔ1+ｔ２）=３5℃液体的密度ρ2＝９94．３ｋｇ/m3液体的比热CＰｉ=４。174X１０3J/(kｇ。Ｋ）液体的导热系数i=0.６２4Ｗ／m℃液体的粘度＝0．742Ｘ１0—3N。S/m２液体的普朗特数Pｒs==４。９６从计算可得冷却液各项参数如表2－3:表2－３冷却液各项参数气体的定性温度Ｔ95℃密度ρ12.545kg/m3比热Ｃｐ１141４J/kg．Ｋ导热系数10．０408W/m℃粘度1.923５X１0—５N.S／m2普朗特数Pｒ１0．６666液体的定性温度ｔ2m３５℃密度ρ２994．５３ｋｇ/m3比热Ｃｐ２4１7４Ｊ/kg．K导热系数２0．６24Ｗ/m℃粘度0．742X1０-３N。S/m2普朗特数Pｒ24.９6２．4.5工艺结构尺寸（1)管径和管内流速选用φ１９×2较高级冷拔传热管，取管内流速m/s。（2）管程数和传热管数由于管程数Ｎp=所以Ｌ=Nｐ=2×6=12(m）由于所以根，可取为2０7根采纳组合排列法，即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采纳正方形排列。取管心距t=１．25ｄ0＝1.25×19=２3.７５ｍｍ，取标准t＝0.025m隔板中心到离其最近一排管中心距离为各程相邻管的管心距为3８ｍm.管束的分程方法，每程各有传热管207根,其前后管箱中隔板设置和介质的流通挨次按图3—14选取。（3）壳体内径由给定设计任务中得Ｄ＝６0０mm。(4）流板板采纳弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的２５％,则切去的圆缺高度为h=0.25×600=150mm.取折流板间距B＝０.3D,则B＝0。3×60０=１8０mm,可取Ｂ为20０ｍm。折流板数块折流板圆缺面垂直装配。(５）其他附件拉杆数量与直径按表３—9选取,本换热器壳体内径为6０0ｍm,故其拉杆直径为φ1２，拉杆数量取为1２个。(6)接管①壳程流体进出口接管:取接管内液体流速为m／s,则圆整后可取管内径为1６8ｍm,外径１80mm.②管程流体进出口接管:由于（２-４)所以取接管内气体流速：=11m/s，则接管内径为圆整后取管内径为２５９mm,外径2７0mm。2．４．６换热器核算（1）热流量核算①壳程表面传热系数用克恩法计算:(2-5）当量直径,依式(3－23b）得壳程流通截面积,依式(3-25)得壳程流体流速及雷诺数分别为普朗特数粘度校正］②管内表面传热系数管程流体流通截面积管程流体流速普朗特数③污垢热阻和管壁热阻:管外侧污垢热阻管内侧污垢热阻不锈钢在该条件下的热导率为：１7。４5Ｗ/（m．K）。所以，④传热系数Kc：⑤传热面积裕度，所计算传热面积Aｃ为90该换热器的实际传热面积Ap该换热器的面积裕度计算为传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。（２）壁温核算因管壁很薄,且管壁热阻很小.依条件,取壳程流体进口温度为１50℃，出口温度为４０℃计算传热管壁温。又由于传热管内侧污垢热阻较小,壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中，应按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。(2—６)式中液体平均温度和气体的平均温度分别为３5℃和95℃。传热管平均壁温９4．６℃壳体壁温,可近似取为壳程流体的平均温度，即T=95℃壳体壁温和传热管壁温之差为△ｔ=95—94．６=0.4℃该温差较小，不需设温度补偿装置.（3）换热器内流体的流淌阻力①管程流体阻力：(２－7)，（２—８）由Ｒe=24742，传热管对粗糙度，查莫狄图得，流速ｕ＝１1ｍ/ｓ,，所以(Pa)(Pa）（Pａ）②壳程阻力:（2—１０)，流体流经管束的阻力（2—１1）F=０。５Pa流体流过折流板缺口的阻力B=0．2m，D＝0．6ｍPa总阻力由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。③换热器主要结构尺寸和计算结果换热器只要结构尺寸和计算结果见表2-４。表2-4换热器主要结构尺寸和计算结果表参数管程壳程流率/（kｇ／h)３5３3．761３４004进/出温度/℃１50／4030／4０压力/Pａ1．0２.５物性定性温度／℃953５密度/(kｇ／m3）2。４5４9９4．3定压比热容/（ｋJ/（kｇ·K）)１。41４4．1７4粘度/（Pａ·s）0．0000１92３50。０00７4２热导率/［Ｗ/(m·K)]０.0４０80．62４普朗特数４。９6０.66６6设备结构参数形式U型管式台数１壳体内径/ｍm６0０壳程数2管径/mmØ１9×2管心距/㎜2５管长／mｍ60００管子排列△管数目／根414折流板数/个29传热面积/㎡1４8．２折流板间距/mm／／／/／//／／/／/ｍ/／／//mm200管程数2材质低合金钢主要计算结果管程壳程流速/（ｍ/s)1１2．0表面传热系数/[Ｗ/(㎡·Ｋ）］15３。５22９4４污垢热阻/(㎡·K/W)０。00040.000９阻力/MPa8776．3８242１８６.31热流量/Ｋw1553.7传热温差/K47.0传热系数／［W／（㎡·K)］714．3裕度/％６4．6２．4．7压降校核中心管排叉流最小流通面积αc＝B(Ds´-nｃｄ0)=0．48６m２中心管排叉流最大质量流速ｗc＝Ｇ/αcＧ=３7.2kｇ/s所以wｃ=5７．1６壳程抱负管束传热因子ｊｈ０＝0．001８换热管型修正系数Ffh=1;圆缺传热面积与总传热面积之比ｒ=（360+355）／2=0。36β值查表得β=０.１5４圆缺流通面积αb=βDi-４ｎｗ2ｄ02/４由于Ｄｉ=0.59m；nｗ２=3５5；所以αｂ＝0．158圆缺流淌修正系数φ=１.０－γ+０。0５2４γ0．３２(αc/αｂ）０.０3=０．679管束与壳内径之间隙流通面积αd=Ｂs(Ds´—）＝0.0４8面积比ＦBP=αｄ/αｃ＝０.０9８5旁通修正系数ξh＝=0.985流通收缩次数Ｎｃˊ=（Nｂ+1)Nｃ＋(Nb＋2）Nw＝247修正系数X=1折流板管孔间隙面积αTB＝１625×π/4（0．0１９４2—０。0192）=０．０196m2折流板与壳内径间隙漏流面积αｓB==０.008１5ｍ2漏流总流通面积αＬ＝αTB+αｓB=０.02775ｍ2面积比αL／αc=０.05管程压降的计算:管壁计算温度＝４1。2℃＝3。91×１04管程摩擦系数ξｉ＝0．3１6/Rｅi0。25=０.0２247沿程阻力Pｉ＝ξ=29875．３N/ｍ2回弯阻力Pr==812５Ｎ／m2进出口管质量流速=30０0ｋｇ/m２ｓ进出口管压降PNt=1.52/2ｇｃρ=69８1N/ｍ2管程结垢修正系数φdｉ=1．5管程总压降Pｔ＝（Pｒ＋Pi)φｄi＋ＰNt＝7５842．3N／m２允许压降为100Kpa758４2。3pａ＜１000０0pa所以管程布置合理壳程压降的计算壳程摩擦系数ξ0=0.2６旁流修正系数ξ△p==0．915中间折流板间管束管束叉流的压降PB＝=15１８N／m2壳侧两端叉流的压降系数P｀Ｂ=[1+(Nw/Ｎe)]ＰB＝2275N/ｍ２系数δ＝0。71(αL/αc)0。４=0。2２4６漏流修正系数β´=1－δ[]=0．４折流板圆缺部分的质量流速=G2/αｂ=1２2．7８kg/m2.ｓ平均质量流速＝６９.56４kg/m2．s通过折流板圆缺平行流淌的压降Ｐm＝＝７９56。56Ｎ／m2壳侧压降Ｐ0=２PB´＋β´[(Nb—1)PＢ＋NbPm］=２5４20。７８Ｎ/m2由于壳侧允许压降为3０KPａ25４２０。78Ｐa〈３０000Pａ所以壳侧设计合理.2.５换热器的结构２.5.1换热管束、封头及管板（1）换热管设计［2]本设计采纳光管,光管是管壳式换热器换热管的传统形式,它廉价，易于制造，安装,检修，清洗便利.管径采纳标准管径φ19×2,采纳标准管径在结构上和经济上均有好处，而且φ19×２属于小管径,管径小，单位体积传热面积大，结构紧凑性高，金属耗量少，传热系数也高。而且循环水不属于粘度大或污浊流体,不会造成太多的沉淀。依据计算管长采纳６m，壳径为0.6m，管长与壳径之比为10,应采纳卧式的设备。管子材料采纳不锈钢材料。换热管束排列形式:在分程隔板两侧用正方形排列，其他采纳正三角形排列，这样使得布管比较紧凑,传热系数较高,便于管板划线及钻孔。换热管束如图2—1图２-1换热管束排列管间距采纳常用的，当管径为1９时,管间距为2５mｍ,隔板槽两侧管心距为3８mm。管束的分程分为2程。(2）标准椭圆形封头[3]①封头的厚度δ=(２—１１)ﻩ=2．5Ｍpａ材料为１6MnＲ,在1５０℃下=１7０Mpa焊缝系数=0。８5∴δ=５.２1ｍｍ；圆整后取为１0mｍ.（3）管板［4］①管板孔直径查表得1９．4ｍｍ。②最大布管圆查表得0．58m③管孔数和管子数相同为414根.④管板与换热器的连接采纳强度胀接,强度胀接的适用范围:设计压力小于等于４Mpa，设计温度小于等于300℃，操作中无猛烈的振动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。本设计符合以上要求，所以采纳强度胀接.⑤管板与壳体及管箱的连接采纳将管板夹在壳体法兰和管箱法兰之间构成可拆式连接，可使壳程清洗便利。⑥管板的厚度应比封头的厚度厚,由于管板要开孔，强度会降低,当壳径为6０0mｍ时常用的管板厚度为45ｍm，因孔较多,封头厚度为１0mm;经计算管板取为5０ｍm。2。5。２管箱、壳体及拉杆(1）管箱[2］管箱是管程流体进口均匀分流和出口汇流的空间,在本设计中管程分为２程,它就还起着转变流体流向的作用。管箱采纳的是封头管箱,封头的设计如前。多管程的换热器必须依据分程方法在管箱内安放分程隔板，分程隔板的材料为碳钢，当壳体直径为600mm时，分程隔板的厚度应为10mm，隔板应被连续的焊接在管箱壁上。当壳径为60０ｍm时,管箱短节的厚度为10mm。（2）壳体[２]按GB15１-1999标准，选取壳体直径为６0０mm，当换热器为Ｕ型管式时，厚度为10ｍm.（3)拉杆[２]拉杆形式为拉杆定距管的形式。使用１2根拉杆，直径为12ｍｍ，布置结构如图所示:图２—2拉杆布置图２。5。3折流板、支撑板及滑道(１）折流板和支撑板［２]折流板的形式采纳圆缺式折流板。折流板的布置方式为垂直方向,它可以使流体猛烈搅动，增加传热。折流板的管孔直径为19．4mm，允许公差为＋0.20。外圆的名义直径为0。5９5m，厚度为12mm.折流板圆缺高度为０．１5ｍ，折流板间距为0．2m。折流板的安装是通过拉杆和定距管来实现的.拉杆与管板一端用螺纹连接，另一端用螺母连接。(2）滑道［2］分为滑板、滚轮、滑条形式，在本设计中选取滑板形式，由于在本设计中壳体直径不大，滑板强度适中.滑道角度如图２－3:图2－3滑道角度图滑板焊在折流板的槽内,在直径方向高出折流板1ｍm,并和管束成为一整体.第3章U型管换热器的制造、检验和验收换热器的制造、检验和验收要遵守GB1５1－1999第6章和GＢ1５0—１998第10章规定。3。1换热器的制造3．１.１换热器的主要受压部分的焊接接头GB１51-1９99中规定的焊接接头分为A、B、C、Ｄ四类,如图３-１所示。对于本设计中的U型管式换热器来说,涉及到了其中的A、B和Ｄ三种：图3－１列管式换热器的A、B、Ｃ、D四类焊接接头3。１．２管箱、壳体和头盖用板材卷制时，内直径允许偏差可通过外圆周长加以掌握，外圆周长允许上偏差为10mm；下偏差为零。用钢管作圆筒,其尺寸允许偏差应符合GＢ/Ｔ8163和GＢ／Ｔ1４97６的规定。壳体内壁凡有障碍管束顺利装入或抽出的焊缝均应磨至与母材表面齐平。在壳体上设置接管或其他附件而导致壳体变形较大,影响管束顺利安装时,应实行防止变形的措施.在本设计中,接管接头不应伸出管箱、壳体和头盖的内表面。3.１。3换热管在本设计中换热管是采纳碳素钢,碳素钢换热管管端外表面应除锈，用于胀接时,管端应呈现金属光泽,其长度应不小于二倍的管板厚度。在换热管拼接时，应符合以下要求：（1）对接接头应作焊接工艺评定试件的数量、尺寸、试验方法按ＪＢ４708规定;（2)同一根换热管的对接焊缝，直管不得超过一条;(３）管端坡口应采纳机械方法加工，焊前应清洗干净；（4)对接后应用1４.25ｍm直径的钢球对焊接接头进行通球检查以钢球通过为合格;(5)对接接头应进行射线检测，抽查数量应不少于接头总数的10％，以JB47３0的Ⅱ级为合格；如有一条不合格时,应该加倍检查；再消灭不合格时,应该１00%检查。（6）对接后的换热管，应逐根进行液压试验,试验压力为设计压力的2倍３。1.4管板拼接的管板的对接接口应进行１00%的射线，按JＢ４730射线检测不低于Ⅱ级为合格.管板材料为１６Mｎ,拼接后管板应作消除应力热处理。管孔直径为1９.４ｍm,允许上偏差为+0.2,下偏差为零.钻孔后应检查６０°管板中心角区域内的管孔，在这一区域内允许有4％的管孔上偏差比其允许的上偏差的数值大0.15ｍm。管板与管束是强度胀接的，所以管孔表面粗糙度Rａ值不大于１２．5μｍ。胀接时,管孔表面不应有影响胀接紧密性的缺陷。隔板密封面应与环形密封面齐平，或略低于环形密封面。3.1.5换热管与管板的连接连接部位的换热管和管板孔表面应清理干净,不应留有影响胀接连接质量的毛刺、铁屑、锈斑、油污等.胀接连接时，其胀接长度,不应伸出管板背面(壳程侧）,换热管的胀接部分和非胀接部分应圆滑过渡，不应有急剧的棱角。3.１.6折流板、支撑板折流板、支撑板的管孔直径为１9.４,允许公差上偏差为+0。30，下偏差为０。但允许超差0．１mm的管孔数不得超过4％。折流板、支撑板外圆表面粗糙度Ra值不大于２5μｍ,外圆面两侧的尖角应倒钝。应去除折流板、支撑板上任何毛刺.３．1．7管束的组装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。穿管时不应强行敲打，换热管表面不应消灭凹瘪或划伤。除换热管与管板间的焊接外，其他零件均不准与换热管相焊。3.1。８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、飞溅等而损坏密封面。密封垫片应为整体垫片,特殊情况下允许拼接，但垫片拼接接头不得影响密封性能。补强圈的信号孔，应在压力试验前通入０.４－0．5Mｐa的压缩空气检查焊接接头质量。３．1．９换热器的组装换热器零、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、污锈及其他杂物等。吊装管箱时，应防止管束变形和损伤换热管.螺栓的紧固至少应分为三遍进行，每遍的起点应相互错开１20°。３.１.１0无损检测焊接接头无损检测的检查要求和评定标准,按GB150-１9９８中１０。8的规定和图样要求执行。在本设计中的换热器允许对其A类、B类焊接接头进行局部射线或超声检测，检测长度不得少于各条焊接接头长度的２0％，且不小于２50mｍ，射线检测时不低于Ⅲ级为合格,超声检测时不低于Ⅱ级为合格.3。1．11压力试验压力试验的方法及要求应按GB15０-1９98中10.9的规定。U形管式换热器压力试验挨次：（a）用试验压环进行壳程试验,同时检查接头，（ｂ）管程试压.液压试验压力：(３-1）气压试验压力：（3-2）式中：-试验压力，Mpa－设计压力,Mpa—容器元件材料在试验温度下的许用应力，Mpa－容器元件材料在设计温度下的许用应力，Ｍpａ设备制造完毕后,壳程及管程分别以3.25MＰa的表压试验合格后壳程再以２.90ＭPａ表压进行气密性试验。3．1．1２铭牌铭牌上应包括以下内容:(1）制造单位名称及制造许可证号码;(２)制造单位出厂编号；（3）产品名称；（4）产品图号或设备位号;(5）产品型号；（6)折流板间距；(7)设计温度（分管程和壳程）;(8）试验压力(分管程和壳程）；（9)类别;（1０)重量；(1１)制造日期；（1２）监检标记。铭牌的材料应具有耐腐蚀性,一般为黄铜、铝或协定规定的其他材料。3.2安装、试车和维护应依据换热器的结构型式，在换热器的两端留有足够的空间来满意拆装、维修的需要.3.2.1安装换热器安装前应抽芯检查、清扫.抽管束时应注意保护密封面和折流板。移动和起吊管束时,应将管束放置在专用的支撑结构上，在本设计中为特殊设计的支撑板。以免损伤换热管.活动支座的地脚螺栓应装有两个锁紧的螺母,螺母与底板间应留有１－3mm的间隙。地脚螺栓两侧均应有垫铁。设备找平后,斜垫铁可以与设备支座底板焊牢，但不得与下面的平垫铁或滑板焊死。垫铁的安装不应阻碍换热器的热膨。应在不受力的状况下连接管线，避开强力装配。拧紧换热器螺栓时，一般应起点错开1２0°，并应涂抹上适当的螺栓润滑剂。３．2．2试车试车前应清洗整个系统,并在入口接管处设置过滤网。系统中如无旁路,试车时应增设临时旁路.开启放气口,使流体布满设备。开车或停车过程中，应缓慢升温和降温,避开造成压差过大和热冲击。３。2。3维护换热器不得在超过铭牌规定的条件下运行。应常常对管、壳程介质的温度及压降进行监督，分析换热器的泄漏和结垢情况.在压降增大和传热系数降低超过肯定数值时，应该依据介质和换热器的结构，选择有效的方法进行清洗。应该常常监视管束的振动情况。第4章U型管式换热器加工制造过程的讨论4.1U型管式热交换器主要零部件的制造加工4.1。1热交换器壳体的加工与要求壳体是热交换器的主要受压元件,其加工工艺过程与圆筒形贮罐相同。这里所要强调指出的是，热交换器壳体的圆度和直线度要求较圆筒形贮罐严格。按JB1１47-80《钢制列管式换热器技术条件》的规定，对筒体同一断面上的直径偏差有肯定的要求。筒体内径过大或由不圆度引起的间隙不均匀，均会引起壳程介质短路而使换热效率降低.热交换器筒体的直线度误差会影响管束的顺利抽装,一般按其长度定级,即：Ｌ≤6０00ｍm时，直线度≤（1/1000）·Ｌ,且≤4．5ｍｍ；600０mｍ〈L≤１2０00ｍm时,直线度≤(1/100０）·Ｌ,且≤6mm.4.1.２管板的备料与加工管板是起固定管子作用的，其加工工艺随毛坯材料来源的不同而有所不同。用作管板的材料一般为Q2３5、2０号钢等碳钢或１６Mn和15MnＶ等低合金钢。管板可以用锻件或热轧厚钢板坏料。当管板厚度小于60mm时，管板材料也可以用热轧厚钢板,但原则上应使用锻件。由于钢板越厚，基轧压比则越小，钢板内部存在有明显的差异，有的甚至消灭层间撕裂现象，因此用厚钢板制作管板,在重要场合下必须慎重。合理地选择管孔的切削速度和进给量,是提高群孔加工质量的关键。而切削速度和进给量又与钻头，工件材料、钻头切削角、孔深和孔径以及润滑等因素有关.一般钻孔的转速和进给量可依据工件材料、孔径大小来选择。管板孔槽是提高管子胀接连接强度的一种结构形式。它是借助于管孔开槽器加工而成的。4．１。３折流板的备料与加工其中最常用的是弓形折流板，其圆缺高度为１0-40%DＮ,而以20％DN圆缺的弓形折流板用得较多.考虑到装夹和外圆切削加工的便利,弓形折流板下料时，除在直径方向上留放肯定的加工余量外,还要求按整圆下板坯料。为使穿管作业能顺利进行，各折流板按组叠的挨次，分别将其对应剪切成弓形,以避开孔间对位置转变而造成的较大误差.４．1.４管子及其加工热交换器管子的表面积即为传热面积，通常以其外径上的表面积作为计算热传导面积的依据。一般常用的管子长度为2000、3０0０、６０00mm等。为了安装和检修便利以及降低制造费用,制造厂依据需要大都按定尺长度进行材料定货。否则会因管子对接焊缝的加长而可能消灭焊接质量问题，并使制造成本提高。为保证管子在制造后的水压试验时,以及使用运行中不致辞发生泄漏，还必须对管子数的５%、且不少于２根作拉力和硬度以及扩口等抽样检验。此外，用作热交换器管束的管子还应逐根地进行水压试验,其试验压力为设计压力的1．５～２倍，合格者方可使用.4.2组装工艺与要求4。２。1筒体、法兰的组装与焊接筒体装焊端法兰时，除注意使筒体缝的布置符合卧式容器的规定外，还应以法兰端面蕨来保证法兰与筒体轴线的垂直度,及法兰螺孔的方位。法兰螺孔除非另有规定,一般应以轴线成对称分布(亦称跨中分布），其偏差不得大于5°角。４．2．2管箱的组装、焊接与加工管箱的组悍过程是，先将焊好并经检验合格的筒节两端分别与粗加工过的法兰按要求装焊。待环焊缝或其它焊缝经过无损探伤检验合格后，再装焊分程隔板。4.２．3管束的组装U型管式热交换器管板的连接与固定管板不同，它是依靠列管直接与管板的连接而成管束.这样要保证两管板的平行度和同轴度就较困难,为此必须使用一些简易工装或夹具。另一种是转动式机构。它是通过几对轴线相互交叉的双曲线辊子的转动,带动管子进给的。若管子轴线与双曲线辊子的夹角为ａ，当辊子旋转时，它与管子接电点的速度为V,假定无相对滑动，则管壁在该接触点的速度也为V，故管子的切向速度Ｖt和轴向速度Ｖｎ分别为:Vt＝ＶcｏsaＶn=Ｖsiｎa显然切向速度Vt使管子旋转,而轴向速度Ｖn则使管子推动运动，从而完成穿管。4．３U型管式热交换器管子与管板的连接管子与管板的连接处，常常是最容易渗漏的部们，管子与管板连接接头设计得合理与否以及制造质量好坏，都会直接影响热交换器的使用性能及寿命,有时甚至涉及整个装置的运行.管子与管板连接接头大致有以下几种形式：4。3.１管子的胀接管子在载荷作用下，其伸入管板孔内的换热管端部直径扩张,产生塑性变形,而且管板仍处于弹性变形范围，载荷去除后,管子与管板孔实际变成过盈协作,依靠两者间的残余压应力来达到固紧和密封的连接作用.滚柱胀接它又称为机械胀接，是一种传统的胀管方法。滚柱胀接是利用胀管器来完成的.胀杆随电动或风动胀管机带动作顺时针旋转推动,滚柱在锥形胀杆挤迫下而径向扩大，这样，通过滚柱沿胀杆周向旋转，便使管子紧紧地胀接于管孔上。管子胀接连接强度与管孔结构和胀管率有关。常用的管孔结构有以下三种形式：1.光孔一不开槽，用于设计压力≤０.6Mpａ的场合。2.一槽孔--—－用于管板厚度≤25mm的情况.３.二槽孔—－－—用于管板厚度＞2５mm的情况。胀接时，胀紧度的大小与管子及管板材料,管子和管板孔的直径尺寸变化有关,随着胀紧度增加，胀杆转动阻力增加，故电动胀管器可用胀管仪器的电参数(胀接电流大小)来表征胀紧度。例如，当某种材料规格的管子胀接时，胀接电流Ｉ为0．6—0。８A,其胀紧度k0应为1~2.5％，因而可通过掌握胀接电流来掌握胀紧度。对于有胀管阅历的人来说，手工胀管时也可以通过操作时手臂的力感来推断。当发生过胀时,除胀接电流太大外，还可以在管板端面发现有短小、明显的辐向45°的金属滑移线和氧化皮裂纹，并消灭氧化皮开头脱落的现象.为保证胀接的连接质量，还应使管板材料的硬度大于管子表面的硬度，以维持胀接连接所必需的残余接触应力。不同硬度的管子与管板。在相同管孔增大率情况下,管子与管板的硬度差越大，残余接触压应力就越大.在实际胀接中,通常要求管板的硬度高于管子硬度HB2０～３0。当不符合此要求时，应该对管子进行软化处理。滚柱胀接能承受肯定的轴向力、热冲击和反复热循环，而且操作简洁、使用灵敏,在制造及维修中应用较为普遍。但是滚柱胀接也存在着以下缺点:各管子间的胀度不一，连接强度和紧密性不均。胀管接口的内表面产生硬化现象,给重复补胀带来困难。管子—管板材料胀接的相容性有肯定的限制，如钛管与碳钢的胀接、铝管与碳钢的胀接等均受到了限制。劳动生产率低，而且小管径或厚壁管管子的胀接较困难。液压胀接又称软胀接，一次可以胀接较多的管接头.液压胀管是一种新的胀接技术,它通过对管子内表面施加高的液压力，使管子塑性变形而胀接于管孔内表面的。液压胀管除具有使管壁受力均匀、管子轴向伸长少和加工硬化少等优点外,又因管壁金属几乎能完全填满管孔槽,而具有较大的轴向拉脱力和良好的密封性。液压胀接适用于ø50ｍm以下管子的胀接。爆炸胀接炸胀接是利用炸药爆炸瞬间产生的冲击波的巨大压力,使管子成超塑性状态发生径向增大的变形，而实现管子与管板的连接。橡胶胀管橡胶胀管工艺是在橡胶鼓胀加工的基础上进展起来的.它是利用橡胶弹性体的轴向压缩造成的径向压力将管子胀接于管板上的。橡胶胀管的拉杆是用高强度钢做成的。它是通过约２0Mpa的压力水或油加载于拉杆上，由于拉力是靠背压环达到平衡的，故组成了一个内力系统,而不需要其它支承或约束.胀管橡胶则采纳弹性大、强度高的材料制成。4。3.2管接头的焊接管接头的焊接就是把管子焊接到管板上。焊接连接管接头的强度往往超过管子本身的强度,具有比胀接高得多的连接强度。即使在高温状态下,例如在高于３00℃的操作条件下,其强度和连接致密性亦仍然牢靠。因此,当工作介质为易燃、易爆和有毒时(或高温高压情况下)，大多采纳焊接连接。管板孔径等于管子内径时，孔间距因进一步减小而可布置较多的管子，例如以ø１３×1.25mm的管子为例,采纳内孔焊后孔间距可以削减四分之一，即同样大小的管板，其布管数增加２４％，从而大大地提高了换热面积.如果管子数量不变,热交换器的筒体直径亦可减小,设备则更为紧凑.4。３.3爆炸焊接爆炸焊接与爆炸胀接有着本质上的差异。爆炸焊接是一种利用炸药为能源的高能焊接工艺，而管子与管板的爆炸焊接仅仅是其中的一种应用形式。爆炸焊接的基本要求:良好的爆炸焊接应使爆炸时碰撞点移动速度低于金属的体积声速,也就是说必须将Ｖɑ掌握在声速和亚声速范围内，通常为材料的1/2～２／3固有声速。对于平行安装法，则应选用低爆速炸药(例如硝铵炸药或高爆速炸药加添剂等).对于角度安装法，因几何关系本身可以降低碰撞点移动速度,所以也可以采纳较高爆速的炸药。4.3。4管接头的胀焊并用连接热交换器在高温高压条件下,不论胀接还是焊接（爆炸焊接除外）成的管接头,均难于满意其使用要求。虽然对其接头拉脱力的测定结果都证明白它们均有很高的连接强度，但是引起热交换器接头失效的主要缘由并非是强度问题,而是接头处的密封性能。例如胀接接头，当温度高于２０0℃以上时，对于常用的1０或2０钢管来说,材料的屈服极限则有所降低，这样就有可能消灭应变松弛使用权胀紧度下降，而发生局部泄漏;当温度高于350℃时，又将会发生蠕变松弛而使连接完全失效。焊接法虽然可以使接头承受较高的温度和压力，但在高温循环应力作用下,焊口又多系未焊透接头，故易发生疲惫裂纹。而当管板较厚时,管板两侧温差应力有时也会引起焊口裂纹.某大型石油化工企业一些统计资料表明，单一的胀接或焊接接头的泄漏率是很高的，有的甚至高达30%。因此，世界上很多国家对胀接或焊接的使用场合均作了一些限制性的规定.依据胀焊的挨次和焊接要求的不同,胀焊并用连接可以分为以下几种形式：⑴先焊后胀是指管子管板连接处经焊接后再进行胀接的一种连接形式.依据焊接和胀接连接作用的不同,先焊后胀又可分为:强度焊+贴胀、密封焊+强度胀、强度焊+强度胀等三种基本形式.上述焊胀接头的选择应视简略工况条件而定,一般地讲,工况条件较苛刻时可以选择强度加强度胀。先焊后胀操作便利,工艺简洁，制造费用较低，是胀焊并用接头优先推举的一种工艺方法。但焊后胀接时的胀管质量难于检验,而且在大直径管子的退后胀管及爆炸胀接等场合的应用受到限制。⑵先胀后焊先胀后焊，由于胀接时的润滑油难于用经济的方法进行清洗，焊接时易于形成气体,而这些气体来不及逸出便存在于焊缝中,格外是进行氩弧焊的密封焊时，收弧封口处往往消灭气孔，因此一般应避开采纳有机润滑剂，而用二硫化钼加水等无机润滑剂。先胀后焊的接头可以采纳单独的焊接接头和有关标准所规定的连接尺寸.同先焊后胀一样，也可以按焊接、胀接所担当任务的不同,而分为几种不同的连接形式。采纳先胀后焊工艺虽然没有先焊后胀那样普遍，但在很多方面仍具有先焊后胀所没有的优点，即：强度用加密封焊时,由于密封焊仅能起帮助性止漏作用,而先胀后焊可以在焊接前进行胀接后的强度试验(热交换器壳程的水压试验）,因而保证了胀接连接的牢靠性.先胀后焊使管子管板孔能得以对中并紧贴，这对于薄壁管子与厚管板的连接可以避开产生焊接裂纹。