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(共28张PPT)
　　本篇在第1篇、第2篇的基础上 , 进一步讲述三种典型化工设备的机械设计的方法、步骤 , 直至完成设备的总装配图。本篇主要内容如下：
　　1. 以热交换器为例，在完成工艺设计的基础上，完成列管式热交换器的结构设计，壳体、封头的强度设计，管板、换热管、法兰、折流板、拉杆、定距管、管箱、接管、支座等标准的选用，同时能够对固定管板式热交换器进行温差应力的计算，最后通过一个设计例题进行机械设计的全面训练。
　　2. 以板式塔为例，在完成工艺设计的基础上，完成塔设备壳体、封头的强度设计，详细分析塔设备除操作压力以外的质量载荷、风载荷、地震载荷、偏心载荷等的计算方法，在考虑上述所有载荷的情况下，对塔体和裙座危险截面的强度和稳定性进行校核。讲述了板式塔、填料塔及裙式支座的结构。最后通过一个设计例题进行塔设备机械设计的全面训练。
　　3. 以搅拌器为主要线索，讲述搅拌器的型式及选型、搅拌器的功率、搅拌器结构设计、搅拌器的传动装置及搅拌轴，以及填料密封与机械密封。在第二篇容器设计知识的基础上，再掌握了这些知识，即具备了完成化工常用搅拌反应设备的机械设计的理论基础。
第 3 篇　典型化工设备的机械设计
　　7.1 概 述
　　7.2 换热管的选用及其与管板的连接
　　7.3 管板结构
　　7.4 折流板 、 支承板 、 旁路挡板及拦液板的作用与结构
　　7.5 温差应力
　　7.6 管箱与壳程接管
　　7.7 管壳式热交换器的机械设计举例
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温差应力
7.5.1 管壁与壳壁温差引起的温差应力
7.5.1 管壁与壳壁温差引起的温差应力
7.5.1 管壁与壳壁温差引起的温差应力
7.5.1 管壁与壳壁温差引起的温差应力
7.5.2 管子拉脱力的计算
　　热交换器在操作中 , 承受流体压力和管壳壁的温差应力的联合作用 , 这两个力在管子与管板的连接接头处产生一个拉脱力 , 使管子与管板有脱离的倾向 。 拉脱力的定义是管子每平方米胀接周边上所受到的力 , 单位为帕 (Pa)。 实验表明 , 对于管子与管板是焊接连接的接头 , 接头的强度高于管子本身金属的强度 , 拉脱力不足以引起接头的破坏 ; 但对于管子与管板是胀接连接的接头 , 拉脱力则可能引起接头处密封性的破坏或使管子松脱 。 为保证管端与管板牢固地连接和良好的密封性 , 必须进行拉脱力的校核 。
7.5.2 管子拉脱力的计算
7.5.2 管子拉脱力的计算
7.5.2 管子拉脱力的计算
7.5.2 管子拉脱力的计算
7.5.2 管子拉脱力的计算
【 例7 - 1 】 有一台固定管板式热交换器 , 已知条件见表 7-12。 求管子的拉脱力 。
7.5.2 管子拉脱力的计算
7.5.2 管子拉脱力的计算
7.5.2 管子拉脱力的计算
7.5.3 温差应力的补偿
　　从温差应力产生的原因可以知道 , 消除温差应力的主要方法是解决壳体与管束膨胀的不一致性 ; 或是消除壳体与管子间的刚性约束 , 使壳体和管子都自由膨胀和收缩 。
7.5.3 温差应力的补偿
生产中可以采取如下措施进行温差应力补偿 :
1 . 减小壳体与管束间的温差
3 . 使壳体和管束自由热膨胀
2 . 装设挠性构件
4 . 双套管温度补偿
7.5.3 温差应力的补偿
7.5.3 温差应力的补偿
7.5.3 温差应力的补偿
7.5.3 温差应力的补偿
7.5.4 膨胀节的结构及设置
1 . 膨胀节的结构
7.5.4 膨胀节的结构及设置
1 . 膨胀节的结构
7.5.4 膨胀节的结构及设置
7.5.4 膨胀节的结构及设置
3 . 膨胀节的选用及设置
　　波形膨胀节的材料和尺寸可按 GB 16749—2018《 压力容器波形膨胀节 》 标准选用 , 冷作成型的铁素体钢膨胀节必须经过消除应力处理 。 奥氏体钢膨胀节冷作成型后通常不需要热处理 , 热作成型的奥氏体钢膨胀节应进行固溶处理 。波形膨胀节与热交换器壳体的连接 , 一般采用对接 。 膨胀节零件的环焊缝 , 以及膨胀节和壳体连接的环焊缝均应采用可以焊透的焊接型式 , 并按与壳体相同的要求进行无损检测 。对于卧式热交换器用的波形膨胀节 , 必须在其安装位置的最低点设置排液孔 , 以便排净
壳体内的残留液体 。为了减少膨胀节的磨损 、 防止振动及降低流体阻力等 , 必要时可以在膨胀节的内侧增设一内衬筒 , 如图 7-37(b) 所示 。
7.5.4 膨胀节的结构及设置
设计内衬筒时应注意下列事项 :
　　(1) 内衬筒的厚度不小于 2 mm, 且不大于膨胀节厚度 ; 其长度应超过膨胀节的曲线部分的轴向长度 。
　　(2) 内衬筒在迎着流体流动方向一端与壳体焊接 。
　　(3) 对于立式热交换器 , 壳程介质为蒸气或液体 , 且流动方向朝上时 , 应在内衬筒下端设置排液孔道 。
　　(4) 带有内衬筒的膨胀节与管束装配时可能会有妨碍 , 在热交换器结构设计时应考虑 。

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