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4.1基本力学原理1

4.1.1引言1

A．载荷与应力1

目录1

B．零部件结构2

C．所考虑的几种破坏模式3

2.8.4板式换热器的成本概算5

4.1.2分析方法6

A．弹性分析6

B．塑性分析7

C．非对称性载荷7

B．球形（半球形）壳体15

A．引言15

4.1.3壳体15

A．圆柱形壳体15

C．锥形壳体16

D．环形管17

E．热应力17

4.1.4管板17

A．等效板18

B．未开孔板的应力和端部角位移（发夹式换热器）18

C．管子衔接在一起的板（箱式换热器和浮头换热器）20

D．孔板的应力21

E．热应力22

4.1.6伸缩性接头23

4.1.5管23

4.1.7法兰24

4.1.8封头、开口和支管25

A．封头25

B．开口和支管25

A．TEMA29

4.2.2设计与结构标准29

4.2.1引言29

4.2壳管换热器的结构要素29

B．类型名称31

4.2.3壳管换热器的类型31

A．引言31

C．尺寸标记31

B．固定管板或固定头换热器（L，M或N型）33

C．U形管换热器或发夹式换热器（U型）34

D．对开后环浮头换热器（s型）35

E．穿通型浮头换热器（T型）36

F．密封套环浮头换热器（W型）37

G．外密封浮头换热器（P型）38

H．卡特型再沸器38

I．冷却器39

K．插管式换热器40

J．双管束蒸发器40

L．双管板式换热器42

B．螺纹连接通道型封头（A型或L型）43

C．焊接通道型封头（C型或N型）43

D．帽罩式封头（B型或M型）43

E．螺栓连接的锥型封头43

A．引言43

4.2.4封头的类型43

F．高压型封头44

4.2.5热设计的特点45

A．管45

B．管侧程48

C．折流板49

D．管束最大直径56

E．管数56

F．壳体接管布局57

G．流体的输送方式65

4.2.6关于机械设计和制造的特点65

A．圆柱筒65

B．封头66

C．接管67

D．法兰68

E．管板70

F．管端部的连接71

G．膨胀波纹管76

H．水压试验77

A．引言80

4.3.1机械设计标准80

4.3壳管换热器的机械设计标准评述80

B．ASME锅炉和压力容器标准的第八章第一节81

C．TEMA：管式换热器制造商协会标准81

4.3.2美国、英国和联邦德国设计标准索引82

D．BS5500：英国熔焊式压力容器标准规范82

F．国际标准82

E.A.D.Merkblatter：联邦德国压力容器规范82

A．圆筒形壳体和管箱83

B．换热管85

C．圆锥形壳体85

D．碟形封头86

E．平盖88

F．浮头89

G．法兰90

H．支座92

I．管板93

J．接管96

K．壳体膨胀节99

4.3.3设计标准的分析基础100

A．圆筒形壳体100

B．换热管100

C．圆锥形壳体100

D．碟形封头100

E、平盖100

I．管板101

J．接管101

H．支座101

G．法兰101

F．浮头101

K．壳体膨胀节102

B．圆筒形壳体的外压102

4.3.4主要标准的比较102

A．应力102

C．管板103

D．法兰104

E．接管104

F．平盖105

4.3.5有关国家标准实用指南105

A美国容器标准指南——ASME第八章笫—节106

B．英国容器规范指南——BS5500107

C．联邦德国容器规范指南——A.D.Merkblatter108

D．荷兰容器规范指南——Stomwezen109

E．法国容器规范指南——SNCT110

F．意大利容器规范指南——ANCC111

G．日本标准容器制造指南——JIS-B8243112

H．日本高压气体控制法规指南113

4.3.6设计实例：浮头式换热器TEMA型号AJS115

B．浮头盖117

C．圆筒形壳体121

D．换热管122

E．法兰123

F．壳体盖（碟形封头）130

G管箱盖130

H．管板131

i．接管和接管补强133

J．不受压构件136

K．工程图139

4.3.6节符号表140

4.4换热器机械设计的—般方法144

4.4.1空冷换热器的机械设计144

A．引言144

B．空冷换热器的类型144

C．各部件名称145

D．部件148

E构架的设计因素150

F．寒冷气候和粘滞流体情况下的设计151

4.4.2板式换热器的机械设计151

A．引言151

B．板式结构的特点152

C．传热板的布置153

D．传热板的设计特点153

E．密封垫的设计及其性能155

F．传热板的材料及其冲压性能156

G．框架结构156

H．框架受力分析158

I．总结159

4.4.3板翅式换热器160

A．板翅－板翅结构161

B．流量分配器（导流器）165

C．钎焊165

D．板翅－管结构166

E．材料169

F．机械强度设计169

A．引言170

G．使用限制170

H．技术现状170

44.4其它类型换热器170

B．套管式171

C．浸没式171

D．夹克式174

E．组块式174

F．螺旋板式176

G．刮面式和螺杆式177

H．直接接触式178

I．缠绕管式180

J．热管181

4.5结构材料及其腐蚀183

4.5.1引言183

4.5.2结构材料183

A．型材产品184

B．无腐蚀性设备用的材料184

C．腐蚀性设备用的材料185

4.5.3腐蚀和其它类型的损坏190

A．机械诱发损坏190

B．特定的失效模式193

4.6流动诱发振动197

4.6.1引言197

4.6.2管束的振动特性198

A．直管的固有频率198

B．U形管的固有频率201

C．管子振动的振幅201

C．泄漏和旁路流速度202

B．平行流速度202

D．系统阻尼202

4.6.3壳管式换热器中的壳侧流速202

A．交叉流速度202

D．进出口速度203

E．旋转速度203

4.6.4流动诱发振动现象203

A．旋涡分离203

B．湍流撞振204

C．．流体弹性绕振204

D．平行流涡流的形成205

E．声振206

F．复合现象206

C．振动与破坏的关系207

D．预示值同实验数据比较207

B．二次校验207

A．初步校验207

4.6.5振动预示程序207

4.6.6设计考虑208

A．纠正预估振动问题的设计更改208

B．发现振动问题的解决办法208

4.7测试与检验210

47.1检验、试验和审批的目的210

4.7.2原材料211

4.7.3焊接211

47.4检验步骤211

A．引言212

B．板材212

4.7.6无损探伤检验212

4.7.5安全法规212

C．焊接试验213

D．主缝213

E．分岔焊接213

F．管与管板焊接213

G．加压试验（超压试验）213

H．验证试验213

I．泄漏试验213

4.7.7合格证214

4.7.8配件214

4.7.9清洁与贮存214

4.7.10备货和发货215

4.8换热器的成本概算215

B．壳体尺寸的估算216

4.8.1引言216

A．引言216

4.8.2壳管式换热器的成本概算216

C．基本成本217

D．设计温度和压强217

E．结构和挡板布局的影响217

F．结构材料219

G．管壳类型的影响220

H．实例221

4.8.3空冷器的成本计算222

A．引言225

B．与壳管式换热器的价格比较226