1、武汉化工学院化机教研室2012 年 3 月1设 计 任 务 书一 设计条件在某生产工艺中，需要用浮头式换热器对相关的物料降温和加热升温，相关工艺参数如表 1 所示。表一 相关物料的操作参数被冷却介质 水序号 介 质进 口 温度（ ）出 口 温度（ ）流 量（ Kg/h）工 作 压力入 口 温度（ ）出 口 温度（ ）流 量（ Kg/s）工作压力1 空气 110 60 200000 5.0 29 39 0.62 空气 125 65 180000 4.0 29 44 0.83 空气 130 70 150000 3.0 29 50 1.04 空气 135 75 120000 2.5 29 54 1.
2、25 空气 138 78 100000 2.0 34 54 1.46 二氧化碳 110 60 200000 5.0 29 39 0.67 二氧化碳 125 65 180000 4.0 29 44 0.88 二氧化碳 130 70 150000 3.0 29 50 1.09 二氧化碳 135 75 120000 2.5 29 54 1.210 二氧化碳 138 78 100000 2.0 34 54 1.411 氧气 110 60 200000 5.0 29 39 0.612 氧气 125 65 180000 4.0 29 44 0.813 氧气 130 70 150000 3.0 29 50
3、1.014 氧气 135 75 120000 2.5 29 54 1.215 氧气 138 78 100000 2.0 34 54 1.416 氮气 135 75 120000 2.5 29 54 1.217 氮气 138 78 100000 2.0 34 54 1.4二 设计任务与内容1 工艺设计计算 传热面积 流体阻力 换热管管壁温度根据工艺计算，合理确定介质流向与换热管的结构尺寸，如管壳程数、壳体及进出口接管直径，换热管规格尺寸与数量，折流板排列形式与间距，管板直径及管子排列方式等。22 结构设计 筒体、管箱、法兰、浮头盖、管板、开口补强、支座等主要受压部件与元件的选材，结构选型与设计，
4、强度计算与校核； 编制法兰计算程序，并按指定要求进行探讨性计算； 管束的振动计算及防震设计部分3 绘制全部施工图，包括装配图、部件图、零件图等总计约 1 号图幅 4-6 张。4 编制管箱、法兰、管束、管板、浮头盖、外头盖等主要零部件的加工制造工艺及其装配程序，并制订管、壳程的试压方案及程序。5 主要受压元件的材料选择及其可焊性评价与焊接材料选择说明。6 编写设计说明书。三 设计说明书的基本内容与要求设计说明书的作用是对自己所作的设计作出书面计算与论证，其基本内容依次为：题目、目录、前言、设计条件及所依据的主要设计标准、设计计算、加工工艺及试验等的说明，以及专题论证、电算程序与结果、造价概算和主
5、要参考资料等。前言中应概述设计作品在工艺装配中的功用、操作、维护要求和结构特点，主要设计内容简介，设计中的结构改进或创新，设计所遵循的标准规范等。设计条件是指自己具体设计设备的操作条件，如介质性质、操作温度和压力等。计算与论证为说明书的主体，包括除前言和设计条件外的全部上述内容。设计说明书要求格式规范统一，条理清楚，图文并茂，文理通顺，书写整洁。参考资料书写格式为：序号 作者 书刊名称 出版社 年 月3设 计 指 导 书一. 毕业设计的目的1 运用所学基础与专业理论知识进行实际设备设计的全面训练，以掌握设备设计的基础思路、方法与内容。2 综合训练和提高设计调研、文献查阅、方案论证、计（电）算、
6、绘图及设计文件编制等基本技能。3 树立生产和经济观点，培养工程设计的责任感和严肃认真的设计作风。二. 设计要求与注意事项1 全部设计内容必须独立按时完成。2 在满足工艺与强度前提下，结构力求简单合理，操作维修方便，安全可靠。3 选材可靠合理，价廉易得。4 严格遵守现行国家或部颁标准，尽量采用标准部件。5 图纸应符合施工图的内容要求，力求图面布局合理，图样正确清晰，标题栏、明细表齐全正确，装配图、部件图、零件图及说明书中的相应结构尺寸必须一致。6 图纸应先请教师审查后在进行加粗，全套图纸完成后交指导教师审阅后签字，并将所指错误修改后按图幅样叠好，与说明书装入设计资料袋，资料袋封面应注明班级、姓名
7、、日期及设计题目。三. 主要设计资料索引1 工艺计算及结构设计：1、2、32 结构尺寸与强度计算：3、4、5、6、7、83 焊接结构：4、114 零件材料及焊接材料：105 容器锻件技术条件：166 图幅、图样比例、标题栏、明细表规格：127 装配图及主要零部件技术要求：13、3、4四. 主要设计参考资料1 换热器设计，化工设备全书编委会，上海科技出版社，19892 JB/T47-92，列管式换热器基本型式及参数3 GB151-98，钢制列管式换热器4 GB150-98，钢制压力容器5 JB47004707-92，压力容器法兰6 JB/T-92，外头盖侧法兰等十项标准7 HG2052-2009
8、，钢制管法兰、垫片、紧固件48 JB/T-2007，容器支座9 JB 4736-2002，补强圈10HGJ20583-2008，钢制化工容器材料选用规定11HGJ20584-2008，钢制化工容器结构选用规定12CD130A20-86，化工设备设计文件编制规定13化工设备技术图样要求，1991 年14GB44574460-84，GB131-83，机械制图15压力容器锻件技术条件五设计参考进度第 56 周：工艺计算第 78 周：结构及强度设计第 912 周：绘制施工图第 1314 周：电算及编制说明书第 1516 周：整理设计文件、准备答辩六. 设计答辩复习思考题1影响传热效率和流体阻力的结构参
9、数各有哪些？各起什么影响？2壳体直径、进出口接管直径、换热管根数各如何确定？3减小或消除轴向应力可采用哪些措施，其效果有何区别？4介质流向如何确定？为什么原油走壳程，可否改为原油走管程？5传热面积系指什么？以何者为准确定？三角形和正方形布管各,有何优缺点？6设计中主要采用了什么标准？其主要内容是什么？7设计压力与操作压力是否相同？如何确定设计压力、设计温度、腐蚀余量和焊缝隙数？8最大操作压力、设计压力、许用压力、液压试验压力、公称压力、气压试验压力、气密性试验压力的概念及其大小排列顺序？9许用压力的概念及其影响因素？10. 液压试验、气压试验、气密性试验的目的、应用和校核条件有何异同？其试验程
10、序各有何要求？为什么？11. 最小厚度、计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度的区别与关系？12. 16Mn 与 Q345R，Q245R 与 Q345R 与在成分、性能和应用方面有何异同？可否互相代用？焊接时各采用什么焊条？13. Q235-A、Q235-B、Q235-C 及 Q235-A 与 Q235-AF 有何区别？14. J22 与 J427, J427 与 J507 有何异同?15. Q245R 和 Q345R 对接焊时，其焊条和预热温度各如何确定？16. 浮头法兰锻后热处理和组焊后热处理的目的有何区别？各进行什么热处理？其加热强度和冷却方式有何区别？17. 射线、超声、磁粉和渗透探伤
11、方法各适用于什么材料和缺陷的探伤？其灵敏度有何区5别？18. 容器上的 A、B、C、D 类焊缝如何划分？A、B 和 C、D 类焊缝通常各要求进行什么探伤？C、D 类焊缝何时要求进行表面探伤？A、B 类焊缝的探伤率由哪些因素确定？19. 焊缝余高保留好还是磨平好？为什么？20. GB151 中规定的 DN和 PN的适用范围是多少？、级换热器有何区别？21. 标准压力容器法兰和管法兰各自的设计条件是什么（指材料、强度、垫片等）？如何按工艺要求进行选定。22. JB 标准中的压力容器法兰有哪种型式？其结构和应用有何区别？若法兰强度不足，应调整哪个尺寸最有效？为什么？23. 法兰用螺栓、螺母的材料硬度
12、有何不同要求？为什么？如何满足？24. 在材料和温度相同时，螺栓与壳体的许用应力是否相同？为什么？25. 压力容器法兰用螺栓与螺母，其 A、B 级是根据什么确定？26. 管法兰用用螺栓与螺母，其 A、B、C 级是根据什么确定？六角头螺栓、等长双头螺柱和全螺纹栓各适用什么条件？27. 换热器接管何时必须采用整体法兰？介质为油品时，对法兰公称压力及密封面有何特殊要求？按管法兰为凹凸面时，其上、下、侧方位的法兰应为凹面还是凸面？28. 管程和壳程上何时需设排气孔和排液孔？应设于何处？29. 拉杆与管板和折流板的连接有哪几种形式？各适用于什么条件？拉杆的直径和数量根据什么确定？有何限定规定？30. 折
13、流板的功用、形式和配置原则？何时需开通气口和排液口？其间距的最大和最小限定值各为多少？31. 管束上何时需设置支持板？其作用是什么？如何设置？32. 管束上何时需设防冲板或导流筒？防冲板的直径或边长，最小厚度及其表面至圆筒内壁的距离各为多少？33. 管束上的防短路措施有哪几种？各设于何处？34. 换热管与管板有哪几种连接方法？各适用于什么条件？35. 浮头钩圈有哪几种结构？有何区别？36. 鞍座有哪几种结构？有何区别？37. 哪些零部件需考虑设置吊耳？何时必设？何处需设置抽拉管束用的环手螺钉？38. 安装时对活动支座的地脚螺母有何要求？在热胀和冷缩条件下，活动支座的地脚螺钉位置是否相同？为什么？39. 拼焊管板和法兰，在制造中有何特殊要求？焊接和胀接连接管孔表面粗糙度各为多少？换热管装配前，对管端应作何处理？40. 管箱及浮头是否进行热处理？其目的是什么？41. 补强圈和鞍座侧面筋板上分别开设的 M10 和 11 孔是作什么用的？42. 什么是螺栓的跨中装配？为什么要跨中？43. 压力容器锻件分几级？有何区别？
