热水集水器设计毕业设计论文.doc
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1、摘要 热水集水器是使用范围很广的一种化工生产和换热站流体循环设备,其中,在居民采暖系统中的,集水器管理着若干的支路管道,在空调水系统和工业水系统中的,同样管理若干的支路管道,分别包括回水支路和供水支路,但其较大多位DN350-DN1500不等,用钢板制作,属于专业类压力容器1。多个容器之间需要安装压力调节阀,且需要有自动旁通管路辅助。可见在生活生产和众多领域中,热水集水器都表现出它非同寻常的作用。在合理的结构设计与完善的加工工艺流程下,所制作出的热水集水器更能保证工业的安全生产和生活上的舒适便捷。所以热水集水器的结构设计和加工工艺创新优化就尤为重要。 本设计任务主要是根据生产加工要求,设计制作
2、卧式热水集水器。卧式热水集水器的优点是制作流程简单,安装方便,安全系数高。本次热水集水器的设计主要是在压力为0.2MPa,介质温度为80,筒体内直径 Di为500mm,筒体长度L为1500mm的条件下罐体材料的选择,工艺流程的规范,封头形式的确定以及各部位的强度计算和整体应力校核(结构设计中的标准件可以参照国家标准根据设计条件直接选取;非标准件,设计完结构后必须进行相应的应力校核) 在次设计中明确了各种管材的形式及其国家规定的应用范围,重点阐述了热水集水器的设计理念、设计标准。在罐体材料选择方面,对多种钢材的性能进行了多角度的对比。选择出的板材既符合了质量技术要求又节约了生产成本。关键字: 热
3、水集水器; 结构设计; 强度计算; 应力校核 Abstract Catchment water heater is using a wide range of chemical industry production and heat exchange station fluid circulation devices. Among them, in residents of heating system, water collector manages a number of branch pipe and in air conditioning water system and indus
4、trial water system, management of the same number of branch pipeline, respectively include a backwater branch and water supply branch, but the large number of DN350-DN1500 ranging, the use made of steel plate, which belongs to the professional class pressure vessel. A plurality of containers between
5、 the need to install a pressure regulating valve, and the need to automatically bypass pipeline auxiliary2. Visible in the production and life in many fields, hot water collector showed its extraordinary role in reasonable Structure design and perfect processing flow, produced by the hot water colle
6、ctor more assurance of industrial safety in production and the life convenient and comfortable3. So the catchment water heater structure design and process optimization and innovation is particularly important. The design task is mainly according to the requirements of production and processing, des
7、ign and production of horizontal catchment water heater. Advantages of horizontal catchment water heater is making process is simple, the installation is convenient, high safety coefficient. The hot water collector design is mainly in the pressure of 0.2MPa, medium temperature of 80 DEG C, the cylin
8、der diameter Di is 500mm, the cylinder length L for the choice of the material of tank under conditions of 1500mm, process specification, forms of head and various parts of the strength calculation and overall should be checking (structure design of standard parts can be according to the national st
9、andard of the design according to the direct selection; non standard parts to complete the design After the structure must be carried out the corresponding stress check. Made clear the scope of application of various pipes form and the provisions of the state in the design, focusing on the catchment
10、 water heater design philosophy, design standard. In the tank material selection, the performance of a variety of steel products are multi angle comparison. The selected sheet is in line with the quality and technical requirements and save the production cost.Keywords: Hot water collector; Structura
11、l design; Strength calculation; Stress check目 录 第一章 综述 1 1.1 热水集水器概述 1 1.2 热水集水器及附件设计 1 1.2.1 热水集水器的进出水口 1 1.2.2 在热水集水器之前的供水连接管道 1 1.2.3 热水集水器的旁通管 2 1.2.4 热水集水器排气阀 2 1.3 热水集水器的种类 2 1.3.1 普通型热水集水器 2 1.3.2 自动功能型热水集水器 2 1.4 热水集水器的设计 3 1.5 系统设计 3 1.5.1 系统设计标准以及平衡阀要求 3 1.5.2 热水集水器支管温控器及热电执行器 3 1.6 热电执行器及
12、温控阀 3 1.7 热水集水器结构和功能及自动化 4 1.8 热水集水器维护 5 1.8.1 热水集水器材料 5 1.8.2 热水集水器密封性 5 1.9 热水集水器标准及技术要求 5 1.9.1 热水集水器的设计标准和技术要求 5 1.9.2 热水集水器的技术要求及实物图 6 第二章 管材介绍 7 2.1 管道的介绍 7 2.1.1 管道的材质和分类 7 2.2 管件的种类及连接方式 7 2.2.1 金属管道的连接 7 2.2.2 非金属管道的连接 8 2.3 管道附件及施工前准备 8 2.3.1 管道附件分为配水附件和控制附件 8 2.3.2 管道施工前的准备 8 2.4 管道的分类与分级
13、 9 2.4.1 管道分类 9 2.4.2 管道的分级10 第三章 制造材料介绍11 3.1 Q345R的介绍11 3.2 16Mn的介绍11 3.3 Q235的介绍12 3.4 20号钢的介绍13 3.5 20G无缝钢管的介绍14 3.6 高压锅炉钢管介绍14 3.7 冲击功试验及效果14 第四章 具体强度计算与应力校核16 4.1 计算条件16 4.2 内压圆筒校核17 4.3 左右封头、筒体、平盖厚度计算18 4.5 卧式容器(双鞍座)19 4.6支座反力计算与筒体弯矩计算20 4.7筒体的轴向应力计算21 4.8鞍座处圆筒周向应力与鞍座应力计算22 4.9 开孔补强计算23 4.9.1
14、 N4开孔补强计算23 4.12.2 N5开孔补强计算24 4.12.2 N1、N2、N3、N6开孔补强计算25 第五章 总结26 参考文献27 致谢28沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 综述第一章 综述1.1 热水集水器概述 热水集水器是用于连接各路加热管供回水的配水和汇水装置。 一般热水集水器主要由壳体和固定支座两个部分组成4。其作用是先将热源热水分开导入每一路的地面辐射供暖所铺设的管内,实现分室供暖和调节温度的目的。集水器是将分开散热后的每一路内的低温水汇集到一起,再回到回水主管系统的装置。支架部位起到将热水集水器固定到墙体或地面的作用。 热水集水器是由主管、分路调解阀和接头、排
15、气阀、泄水阀、主管终端堵头几个部件组成5。所用材料常见有:铜、铜镀镍、不锈钢、聚丙烯(PP-R)、合金铝(防腐处理)。支架常见材料为钢,表面需防腐处理,一般为喷塑或镀锌。1.2 热水集水器及附件设计1.2.1 热水集水器的进出水口 每个环路加热管的进出水口应分别与热水集水器出水管连接。热水集水器主体内径不应小于总供、回水管内径,且热水集水器最大断面流速不宜大于0.8m/s。每个集水管和分水管分支环路不宜多于8路。环路过多将可能导致热水集水器的管道过于密集,不利于安装。每个分支环路供回水管上均应设置铜制球阀等可关断阀门。1.2.2 在热水集水器之前的供水连接管道 在热水集水器之前的供水连接管道上
16、,顺水流方向应安装阀门、过滤器及泄水管。在热水集水器之前设置两个阀门,主要是供清洗过滤器和更换或维修热计量装置时关闭用;设过滤器是为了防止杂质堵塞流量计和加热管。热计量装置前的阀门和过滤器,也可采用过滤球阀(过滤器和球阀组合为一体)替代。在集水器之后的回水连接管上,应安装泄水管,并加装平衡阀或其他可关断调解阀6。系统配件应采用耐腐蚀材料。安装泄水装置,用于验收前及以后维修时冲刷管道和泄水用,最好泄水装置就近有排水装置,对有热计量要求的系统应设置热计量装置。1.2.3 热水集水器的旁通管 在热水集水器的总进水管与集水器的总出水管之间,应设置旁通管,旁通管上设置阀门。旁通管的连接位置应在总进水管的
17、始端(阀门之前)和总出水管的末端(阀门之后)之间,保证对供暖管路系统冲洗时水不流进加热管。1.2.4 热水集水器排气阀 热水集水器上均应设置手动或自动排气阀。尽量安装自动放气阀,以便在以后的使用过程中,给生产生活带来方便,避免了冷热压差以及补水等因素造成的集气,而使系统运行受阻。1.3 热水集水器的种类1.3.1 普通型热水集水器 普通型热水集水器的结构比较简单,在加热管与热水集水器的接口处分路设置调节性能好的阀门,通过手动调节来控制支管温度。特点是安装调试容易,可以外露安装7。热水集水器的总体特点是结构简单,性能稳定,安装方便,易于维修。内嵌于墙面内,更加强了对热水集水器的保护作用,节约空间
18、。1.3.2 自动功能型热水集水器 热水集水器结构复杂,在支管与热水集水器的结合处,分路设置远传型自力式和电动式恒温控制阀,通过支路的温控器控制相应的回路上的阀门开闭,使支管温度自动保持恒定。设置于集水器中的各分路流量调节阀,可以调节各支管内的热量供应与流量平衡8。这种热水集水器制造和安装复杂,价格昂贵,对热水水质要求较高,但其安装调试到位后的稳定性是其他热水集水器所无法比拟的,能够完全实现各个支路自动控温的目的。人性化温度自动控制的同时带来了合理的节能效果,随着人们生活水平的不断提高,此类热水集水器会得到越来越广泛的应用。1.4 热水集水器的设计 热水集水器设计应以热量匹配为基础,以分室控制
19、为目的,最终使每个支管的温度保证及调节9。 对不同的热水集水器,计算其阻力损失最大的环路的压力损失,以此来作为本组合热水集水器动态压差式平衡阀的设定值,并根据热水集水器样本,计算出每个环路的流量调节阀的设定值。热水集水器实现分线布置环路的关键是热水集水器的每支路必须有流量调节阀,并能迅速、准确的调节。1.5 系统设计1.5.1 系统设计标准以及平衡阀要求 由于环路的自动启闭,系统流量变化,系统应按变流量系统设计。热水集水器前应设置动态差压式平衡阀,以保证在系统参数变化或各支路启闭的情况下,其他支路均工作在设计压差下。除去一般的水温缓慢升温等调试外,最关键是热水集水器的动态平衡阀及热水集水器各支
20、路流量调节阀必须按设计数值整定,才能保证系统的平衡。通过典型支管温度的反馈来控制安装于热水集水器前部阀门的开闭,来控制整套系统的温度,达到简单控制。1.5.2 热水集水器支管温控器及热电执行器通过每个功能性的支管温控器,分别控制安装于热水集水器上的执行器,将各环路水流开启或关闭,分别控制支管温度,达到基本控制。热电执行器与支管温控器与热水集水器的组合应用实现自动控温10。热电执行器是一种可以通过电信号控制阀门开闭的一种执行结构,它安装于热水集水器的每个回路上,用于控制每个回路的热水流量。1.6 热电执行器及温控阀支管温控器安装在每个房间内,原则上每个支管温控器对应一个热电执行器。支管温控器与热
21、电执行器之间用电缆连接,这样支管温控器在感知支管温度偏离设定温度时,会启动热电执行器,逐渐打开或关闭相应的地暖回路,达到控制室温的目的。整个控制过程是自动的,并且是动态的,不需要人的干预,而且控制精度高。用户只需要在支管温控器上。设定好自己所需的温度,剩下的都由系统自动完成。一般热水集水器只需要在热水集水器的每个回路上外接温控阀,并配热电执行器,能达到对每个回路的自动温控。另一种是内置温控阀芯的热水集水器,只需要在热水集水器的内置阀芯上安装热电执行器即可。当然有些带手动调节旋钮的热水集水器上可以用热电执行器替代手动调节旋钮。组合应用温控器、热电执行器、热水集水器,节能25%左右。 变速型水泵:
22、可以根据系统压差变化,改变流量,满足系统负荷。远传型温控阀:安装在二次水供水端的远端浸润式传感器控制阀门的开度。该感温头经过特殊的工艺处理,感受30-50的温度(可调),方便地实现了对用户环路水温的实时控制。根据阀头上的刻度随时调整二次水的供水温度。1.7 热水集水器结构和功能及自动化 热水集水器结构:配有FLMR系列流量计的输水热水集水器,822MM系列回水热水集水器,两个210系列截流球阀,两个823MP系列热水集水器端头配以238系列排水阀,MVD系列排气阀和TB系列浸入式温度计。侧出水口接口中心距50mm。 热水集水器功能:对于整个供暖系统,根据系统运行常态,对各支管到控制阀之间的流量
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