武汉工程大学2014年3月
设计任务书
一．设计条件
二．设计任务与内容
1．工艺设计计算
①确定设计方案
选择换热器类型，确定物料流程，确定物性参数
②估算传热面积
确定换热量、平均温差、传热面积、冷却水流量
③工艺结构参数确定
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。
④换热流量核算
⑤换热器内流动的流体阻力核算
2．结构设计
①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，强度计算与校核；
②编制法兰计算程序，并按指定要求进行探讨性计算；
③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
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、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、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]、[3]
2．结构尺寸与强度计算：[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]
3．焊接结构：[4]、[11]
4．零件材料及焊接材料：[10]
5．容器锻件技术条件：[16]
6．图幅、图样比例、标题栏、明细表规格：[12]
7．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，1989
2．JB/T47-92，列管式换热器基本型式及参数
3．GB151-99，钢制列管式换热器
4．GB150-2012，压力容器
5．JB4700～4707-92，压力容器法兰
6．JB/T××××-92，外头盖侧法兰等十项标准
7．HG20592-2009，钢制管法兰、垫片、紧固件
8．JB/T××××-92，容器支座
9． JB／T 4736-2002 补强圈
10．HG20583-2011，钢制化工容器材料选用规定
11．HG20584-89，钢制化工容器结构选用规定
12．化工设备设计文件编制规定
13．化工设备技术图样要求
14．GB4457～4460-84，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 9～10周：工艺计算
第11～12周：结构及强度设计
第13～14周：绘制施工图
第15～16周：电算及编制说明书
第16～17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16MnR，20R与16MnR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. 20R和16MnR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、磁粉和渗透探伤方法各适用于什么材料和缺陷的探伤？其灵敏度有何区别？
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D N和P N的适用范围是多少？Ⅰ、Ⅱ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φ11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？
四．设计进度。