畢業(yè)設(shè)計（論文）-流量為140th水-油浮頭式換熱器設(shè)計

1、沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院本科畢業(yè)論文題 目： 流量為140t/h水-油浮頭式換熱器 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 班 級： 1201 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 全套圖紙，加153893706論文提交日期： 2021年 6月 1日論文辯論日期： 2021年 6月 6日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書過程裝備與控制工程 專業(yè) 過控1201 班學(xué)生： 畢業(yè)設(shè)計題目：流量為140t/h水-油浮頭式換熱器 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計計算書一份； 設(shè)計說明書一份； 繪制施工圖折合A1號圖6張，A2號圖1張畢業(yè)設(shè)計專題局部：雙管程浮頭式換熱器 指導(dǎo)教師： 簽字 2021年3月1日摘 要本設(shè)計說明書是關(guān)于浮頭式換熱器的設(shè)計，主要是進(jìn)行了換熱

2、器的工藝計算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計。換熱器是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機(jī)械及其其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。進(jìn)二三十年來，化工、石油、輕工等過程工業(yè)得到了迅猛開展。因此，要求提供尺寸小，重量輕。換熱能力大的換熱設(shè)備。在設(shè)計過程中，我盡量采用較新的國家標(biāo)準(zhǔn)，做到既滿足設(shè)計要求，又使結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低本錢，以提高經(jīng)濟(jì)效益為主，力爭使產(chǎn)品符合生產(chǎn)實際要求需要。適合市場劇烈競爭。同時為了使本次設(shè)計能夠進(jìn)行順利，我再設(shè)計前參閱了許多有關(guān)書籍和英文文獻(xiàn)，并做了一定量的外文翻譯工作。條件為：設(shè)計壓力為管程MPa，殼程MPa，工作溫度管程1350，殼程95，設(shè)計溫度管程1，殼程，管程

3、介質(zhì)為油，殼程介質(zhì)為水。依據(jù)給定條件，查GB1511999書第138頁，通過試算法獲得總傳熱系數(shù)，所得傳熱面積為m2。考慮到介質(zhì)特性、其他因素，不銹鋼的無縫鋼管作換熱管，本設(shè)計采用300根換熱管可滿足換熱量。設(shè)定拉桿數(shù)量為6，計算得到筒體直徑為DN=700mm。完成了壓降計算、管壁溫度、傳熱系數(shù)計算等。強(qiáng)度設(shè)計中，依據(jù)GB150進(jìn)行筒體、封頭強(qiáng)度設(shè)計及校核，依據(jù)流量進(jìn)行入口接管、出口接管等管口直徑的選擇，依據(jù)等面積補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行開口補(bǔ)強(qiáng)計算。本設(shè)計選擇管板延長兼做法蘭，依據(jù)GB151中的彈性支撐假設(shè)對管板進(jìn)行設(shè)計和校核，管板與換熱管的連接方式為焊接，拉桿與管板為螺紋連接結(jié)構(gòu)。同時，進(jìn)行了臥式容器鞍

4、座校核。 設(shè)計的前半局部主要是對換熱器的原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行的詳細(xì)的描述，從而進(jìn)行換熱器的選型，結(jié)構(gòu)設(shè)計分析。設(shè)計的后半局部那么是關(guān)于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的設(shè)計，主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進(jìn)行設(shè)備內(nèi)各零部件的設(shè)計，如管板、折流板、定距管、鉤圈、管廂等。包括：設(shè)計計算、材料的選擇、具體尺寸確定、確定具體位置、管板厚度的計算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計算等。最后繪制一張裝配圖，三張零部件圖。關(guān)鍵詞：浮頭式換熱器；設(shè)計；校核Astract The design specification is for the floating head heat exchanger design on, mainly for h

5、eat exchanger process calculation, design of the structure and intensity of the heat exchanger. Heat exchangers are widely used in chemical, oil refining, power, food, light industry, atomic energy, pharmaceutical, machinery and many other industrial sectors. In the twenty or thirty years, chemical

6、industry, petroleum, light industry and other process industries have been developing rapidly. Therefore, the requirement to provide a small size, light weight. Heat exchanging equipment for heat exchanging capacity. In the design process, I try to use a new national standard, do meets design requir

7、ements, also can make the structure optimization, reduce the cost, to improve the economic benefits, strive to make our products accord with the actual production requirements. Suitable for the fierce competition in the market. At the same time, in order to make this design can be carried out smooth

8、ly, I have to see a lot of books and English literature before the design, and do a certain amount of foreign language translation work. Known conditions: the design pressure for the tube Cheng 2.2MPa, shell 1.4MPa, the operating temperature of 1350 degrees Celsius, shell 95 degrees Celsius, the des

9、ign temperature of 112.5 degrees Celsius, shell 57.5 degrees, the tube is oil, the shell side of the medium for water. According to the given conditions, the GB151 - 1999 book 138th pages, the total heat transfer coefficient was obtained by trial calculation method, the heat transfer area was 70.39m

10、2. Considering the medium characteristics and other factors, the phi 25 x 2.5 stainless steel seamless steel tube as heat transfer tube. The design uses 300 tube can meet the heat transfer. The number of the set rod is 6, and the diameter of the cylinder is DN=700mm. The calculation of the pressure

11、drop, the wall temperature and heat transfer coefficient were completed. In the strength design and GB150 basis for cylinder head design and strength check, according to the flow of inlet takeover, outlet nozzle and orifice diameter selection, on the basis of the area fill method to an opening reinf

12、orcement calculation. The design selection of pipe plate to extend and do the flange, based on the elastic support GB151 assumption on the tube plate design and check, tube plate and heat exchanger tube connection for welding, tie rod and tube plate for the threaded connection structure. At the same

13、 time, the horizontal vessel saddle check. The design part is mainly detailed description of the principle and the structure of the heat exchanger, so as to change the selection of heat exchanger, structural design and analysis. The latter part of the design is about the strength of the structure de

14、sign, mainly is according to the already selected for heat exchanger type design of equipment parts, such as the tube plate, baffle, spacer tube, circle hook, tube car. Including: the design and calculation, material selection, identify specific size, determine specific location, calculation of tube

15、 plate thickness, the floating head cover and floating head flange thickness calculation. At last, draw an assembly drawing and three parts.Keywords: Floating head heat exchanger; Design; Check目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc451949681 第一章 綜述 PAGEREF _Toc451949681 h 1 HYPERLINK l _Toc451949682 引言

16、 PAGEREF _Toc451949682 h 1 HYPERLINK l _Toc451949683 換熱器按作用原理或傳熱方式分類 PAGEREF _Toc451949683 h 1 HYPERLINK l _Toc451949684 直接接觸式換熱器 PAGEREF _Toc451949684 h 1 HYPERLINK l _Toc451949685 蓄熱式換熱器 PAGEREF _Toc451949685 h 1 HYPERLINK l _Toc451949686 間壁式換熱器 PAGEREF _Toc451949686 h 1 HYPERLINK l _Toc451949687

17、中間載熱式換熱器 PAGEREF _Toc451949687 h 2 HYPERLINK l _Toc451949688 管殼式換熱器的分類 PAGEREF _Toc451949688 h 2 HYPERLINK l _Toc451949689 固定管板式換熱器 PAGEREF _Toc451949689 h 2 HYPERLINK l _Toc451949690 浮頭式換熱器 PAGEREF _Toc451949690 h 2 HYPERLINK l _Toc451949691 1.2.3 U形管換熱器 PAGEREF _Toc451949691 h 3 HYPERLINK l _Toc45

18、1949692 填料函式換熱器 PAGEREF _Toc451949692 h 3 HYPERLINK l _Toc451949693 換熱器的制造 PAGEREF _Toc451949693 h 3 HYPERLINK l _Toc451949694 1.3 結(jié)語 PAGEREF _Toc451949694 h 4 HYPERLINK l _Toc451949695 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc451949695 h 5 HYPERLINK l _Toc451949696 第二章 傳熱工藝計算 PAGEREF _Toc451949696 h 6 HYPERLINK l _Toc4519

19、49697 介質(zhì)原始數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc451949697 h 6 HYPERLINK l _Toc451949698 介質(zhì)定性溫度及確定其物性數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc451949698 h 6 HYPERLINK l _Toc451949699 有效平均溫差計算 PAGEREF _Toc451949699 h 7 HYPERLINK l _Toc451949700 2.4傳熱量及物料衡算 PAGEREF _Toc451949700 h 7 HYPERLINK l _Toc451949701 管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計 PAGEREF _Toc451949701 h 8 HYPERLIN

20、K l _Toc451949702 殼程換熱系數(shù)計算 PAGEREF _Toc451949702 h 9 HYPERLINK l _Toc451949703 傳熱系數(shù)計算 PAGEREF _Toc451949703 h 9 HYPERLINK l _Toc451949704 管壁溫度計算 PAGEREF _Toc451949704 h 10 HYPERLINK l _Toc451949705 管程壓降計算 PAGEREF _Toc451949705 h 10 HYPERLINK l _Toc451949706 殼程壓降計算 PAGEREF _Toc451949706 h 11 HYPERLIN

21、K l _Toc451949707 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度運(yùn)算 PAGEREF _Toc451949707 h 12 HYPERLINK l _Toc451949708 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)確實定 PAGEREF _Toc451949708 h 12 HYPERLINK l _Toc451949709 布管方式的選擇 PAGEREF _Toc451949709 h 12 HYPERLINK l _Toc451949710 筒體內(nèi)徑確實定 PAGEREF _Toc451949710 h 13 HYPERLINK l _Toc451949711 筒體壁厚確實定 PAGEREF _Toc45

22、1949711 h 14 HYPERLINK l _Toc451949712 筒體水壓試驗 PAGEREF _Toc451949712 h 15 HYPERLINK l _Toc451949713 管箱側(cè)封頭厚度確實定 PAGEREF _Toc451949713 h 15 HYPERLINK l _Toc451949714 浮頭側(cè)封頭厚度確實定 PAGEREF _Toc451949714 h 17 HYPERLINK l _Toc451949715 設(shè)備法蘭的選擇 PAGEREF _Toc451949715 h 18 HYPERLINK l _Toc451949716 浮頭側(cè)法蘭的選擇 PAG

23、EREF _Toc451949716 h 18 HYPERLINK l _Toc451949717 接管法蘭的選擇 PAGEREF _Toc451949717 h 19 HYPERLINK l _Toc451949718 浮頭換熱器固定管板的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc451949718 h 20 HYPERLINK l _Toc451949719 浮頭設(shè)計計算 PAGEREF _Toc451949719 h 22 HYPERLINK l _Toc451949720 管程壓力內(nèi)壓作用下浮頭蓋的計算 PAGEREF _Toc451949720 h 23 HYPERLINK l _Toc45

24、1949721 殼程壓力外壓作用下浮頭蓋的計算 PAGEREF _Toc451949721 h 23 HYPERLINK l _Toc451949722 管程壓力作用下浮頭法蘭的計算 PAGEREF _Toc451949722 h 24 HYPERLINK l _Toc451949723 殼程壓力作用下浮頭法蘭的計算 PAGEREF _Toc451949723 h 26 HYPERLINK l _Toc451949724 鉤圈的選擇： PAGEREF _Toc451949724 h 28 HYPERLINK l _Toc451949725 浮動管板的選擇： PAGEREF _Toc451949

25、725 h 28 HYPERLINK l _Toc451949726 0折流板的選擇 PAGEREF _Toc451949726 h 29 HYPERLINK l _Toc451949727 管箱短節(jié)壁厚計算 PAGEREF _Toc451949727 h 29 HYPERLINK l _Toc451949728 殼程短節(jié) PAGEREF _Toc451949728 h 29 HYPERLINK l _Toc451949729 管程短節(jié) PAGEREF _Toc451949729 h 29 HYPERLINK l _Toc451949730 防沖板的選擇 PAGEREF _Toc4519497

26、30 h 30 HYPERLINK l _Toc451949731 接管及開孔補(bǔ)強(qiáng) PAGEREF _Toc451949731 h 30 HYPERLINK l _Toc451949732 支座的選擇 PAGEREF _Toc451949732 h 31 HYPERLINK l _Toc451949733 管程短節(jié) PAGEREF _Toc451949733 h 32 HYPERLINK l _Toc451949734 切向切應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc451949734 h 33 HYPERLINK l _Toc451949735 周向應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc45194973

27、5 h 33 HYPERLINK l _Toc451949736 鞍座腹板應(yīng)力 PAGEREF _Toc451949736 h 33 HYPERLINK l _Toc451949737 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc451949737 h 34 HYPERLINK l _Toc451949738 致謝35綜述引 言換熱器在石油、化工、動力、能源、輕工、核能、食品等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，其中管殼式換熱器最為廣泛。在化工生產(chǎn)的工藝過程中，各種傳熱單元，如：加熱、蒸發(fā)、冷凝等。換熱器是一種將熱量從高溫流體傳遞到低溫流體的工藝設(shè)備。在化工廠中換熱設(shè)備的投資約占總的投資的10%20%，在煉油廠中約占總

28、投資的35%40%。根據(jù)用途、工作條件和物料特性的不同，設(shè)計了不同形式和結(jié)構(gòu)的換熱器。本片論文中主要描述了浮頭式換熱器的工作流程以及設(shè)計過程。包括工藝計算和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算。按作用原理或傳熱方式分類 直接接觸式換熱器又名混合式換熱器，它是的工作原理是讓冷、熱流體直接接觸，冷熱流體之間混合進(jìn)行換熱。在換熱器中放置填料和柵板，通常采用塔的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)增大單位容積提供的傳熱面積，傳熱效率高。此外，直接接觸式換熱其結(jié)構(gòu)簡單，價格廉價。 蓄熱式換熱器也稱回?zé)崾綋Q熱器，它的換熱原理是：借助固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，熱流體的熱量傳給冷流體，到達(dá)換熱的目的。兩種流體會有少量混合，所以這種換熱器

29、不適用于兩種不可以混合的流體。這種換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊，本錢低，單位傳熱面積大，所以較適用于兩種氣體的熱交換。 間壁式換熱器又叫外表式換熱器。它的工作原理是冷熱流體的熱量通過間壁面?zhèn)鬟f，冷熱流體互不接觸。這種換熱器的形式多種多樣，我們所熟悉的管殼式換熱器和板式換熱器都是間壁式換熱器。 熱管式換熱器就是這種換熱器的典型代表，它是把兩個間壁式換熱器在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器。 固定管板式換熱器 圖96展示了其結(jié)構(gòu)，主要由折流擋板、管束、殼體、封頭、接管、管板等組成。這種換熱器的兩塊管板分別焊接在殼體的兩端，管束的兩端固定在管板上，這種構(gòu)造使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。因為管內(nèi)的清洗方便，管束不能抽出，殼程

30、不能進(jìn)行機(jī)械清洗，所以這種換熱器適用于殼程不結(jié)垢的流體。但是這種結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生溫差應(yīng)力，當(dāng)管程和殼程的溫差大于50，就會產(chǎn)生溫差應(yīng)力又叫熱應(yīng)力，溫差應(yīng)力具有破壞性。這就需要在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，當(dāng)這種補(bǔ)償圈發(fā)生發(fā)生彈性變形，來適應(yīng)殼體與管束間的不同熱膨脹。這種補(bǔ)償結(jié)構(gòu)一般適用于殼體與管束間的溫度差低于50，殼程壓力小于6kgf/cm2的情況。這種換熱器具有結(jié)構(gòu)比擬簡單、造價低廉的優(yōu)點。 浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)，包括殼蓋、固定管板、隔板、浮頭勾圈法蘭、浮動管板、浮頭蓋等，這種換熱器只有一端的管板與殼體固定連接，而另外一端的管板可以在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，這端叫浮頭端。就是因為斧頭這種結(jié)構(gòu)，在浮頭端管束和

31、殼體無關(guān)，互不約束，所以，當(dāng)換熱管和殼體之間有溫差的時候也不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力，從而解決了熱補(bǔ)償問題。另外，由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，所以管束可以從殼體抽出，這就使管程和殼程清洗很方便，對流體的限制就較少。但是因為設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬量較多，所以制造本錢高。1.2.3 U形管換熱器 U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)，與其他換熱器不同的是U形管換熱器只有一個管板，密封面少，運(yùn)行可靠，并且其每根管子都彎成U形，管子兩端固定在同一管板上。因此管子可以自由伸縮，當(dāng)殼體與管子有溫差時，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力從而解決熱補(bǔ)償問題，管間的清洗較方便，管內(nèi)的清洗較困難，管束最內(nèi)層管間距大，殼程易短路。所以，U形管式換熱器

32、適用于管、殼程溫差較大或殼程介質(zhì)是易結(jié)垢而管程介質(zhì)不易結(jié)垢的場合。填料函式換熱器填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)。主要有活動管板、填料壓蓋、填料、填料函、縱向隔板等，這種換熱器的管板只有一端與殼體固定，而另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，這樣就不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力，同樣省去了熱不強(qiáng)，但是它的結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器和U形管式換熱器簡單，制造本錢較低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管、殼程均能進(jìn)行清洗。所以對流體沒有限制。其缺點是填料耐壓不高，一般小于4.0MPa；殼程介質(zhì)可能通過填料函外漏。填料函式換熱器適用于管、殼程溫差較大或介質(zhì)結(jié)垢需經(jīng)常清洗且殼程壓力不高的場合。換熱器的制造 換熱器的制造首先是通過給定的相關(guān)參數(shù)

33、，比方管板、傳熱管按壓差及溫差、材料要求、工作介質(zhì)、焊縫要求、熱處理要求等等。 設(shè)計換熱器最終計算出流體的出口溫度，核算我們所選用的換熱管材料、數(shù)量及換熱片數(shù)量，是否完全能夠滿足設(shè)計要求。換熱器制造過程中的焊接過程：外殼體的焊接、筒殼與端蓋的焊接和管箱的焊接。在換熱器生產(chǎn)過程中存在著不能立即反映出來的問題。主要包括：生產(chǎn)換熱器時造成其密封槽的底平面高于外圄平面，而管箱的隔板低于外圄密封面，這樣造成配合時出現(xiàn)隔板墊片壓實不緊甚至出現(xiàn)密封間隙；折流板的不標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)行管子的截取時操作中誤差太大。1.3 結(jié)語 換熱器的所有種類中，管殼式換熱器是一個量大而品種繁多的產(chǎn)品，由于國防工業(yè)技術(shù)的不斷開展，換熱器

34、操作條件日趨苛刻迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強(qiáng)度材料。近年來，我國在開展不銹鋼銅合金復(fù)合材料鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進(jìn)展，其中尤以鈦材開展較快。鈦對海水氯堿醋酸等有較好的抗腐蝕能力，如再強(qiáng)化傳熱，效果將更好，目前一些制造單位已較好的掌握了鈦材的加工制造技術(shù)。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導(dǎo)熱性，價格比鈦材廉價。近年來國內(nèi)在節(jié)能增效等方面改良換熱器性能，提高傳熱效率，減少傳熱面積降低壓降，提高裝置熱強(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績。我們的開展前景還是在換熱效率上做出更大的提高，提高裝置的熱強(qiáng)度。參考文獻(xiàn)?過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計? 潘紅良，郝俊文主編 華東理工大學(xué)出版社出版?管殼式

35、換熱器的原理與設(shè)計?金志浩主編 龔斌金文陳東初副主編遼寧科學(xué)技術(shù)出版社馬曉馳.?國內(nèi)外新型高效換熱器?J.化工進(jìn)展,2001(1):49-51.李安軍,邢桂菊,周麗雯.?換熱器強(qiáng)化技術(shù)的研究進(jìn)展?J.冶金能源,2021,27(1):50-54.朱躍釗,廖傳華,史勇春.?傳熱過程與設(shè)備?M.北京:中國石化出版社,2021:51-160.第二章 傳熱工藝計算出入換熱器流體的溫度及流量如表1所示： 表2-1 介質(zhì)的溫度及流量機(jī)油管程冷水殼程流量/hW1140000W2溫度數(shù)據(jù)進(jìn)口溫度T1出口溫度T2進(jìn)口溫度t1出口溫度t2單位135902095工作壓力MpaP1P2流體的平均溫度Tm和tm: 按介質(zhì)

36、的定性溫度，查有關(guān)設(shè)計手冊確定介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)。介質(zhì)的定性溫度及物性數(shù)據(jù)見 表2-2 介質(zhì)的定性溫度及物性數(shù)據(jù)公 式符號單位Tm=(T1+T2)/2tm=(t1+t2)/2介質(zhì)機(jī)油冷水定性溫度物性數(shù)據(jù)Kj/(Kg.)W/(m.) 流體的普朗特數(shù)： 管程機(jī)油： 殼程機(jī)油： 逆流平均溫度差可按 參數(shù)S： 參數(shù)R： 換熱器按照單殼程兩管程設(shè)計，查?化工工藝設(shè)計手冊?圖8-12(a)得溫差修正系數(shù)：FT有效平均溫差： 設(shè)計傳熱量(換熱效率為0.98) 水流量由熱量衡算得 管程換熱計算 參照?化工原理?68，初選傳熱系數(shù)K0=1300W/m. 那么初選傳熱面積 換熱器選用的無縫鋼管做換熱器管， 管子外徑

37、管子內(nèi)徑 初選換熱管長度l=3m 所需換熱管根數(shù) 那么取換熱管根數(shù)Nt=300根 管程流通面積 管程流速為： 管程雷諾準(zhǔn)數(shù): 管程傳熱膜系數(shù)： 布管方式：采用正三角形排列查GB151-1999知管間距按1.25d取，所以管間距s=0.032m。分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距Sn=0.044m。由于該換熱器用于蒸汽冷凝，為減少液膜在列管上的包角及液膜厚度，應(yīng)偏轉(zhuǎn)一定角度管束中心排管數(shù)：取Nc=20故殼體內(nèi)徑：長徑比 設(shè)計合理折流板間距：折流板數(shù)量: 殼程流通面積 殼程當(dāng)量直徑 殼程流速 殼程質(zhì)量流速 殼程雷諾準(zhǔn)數(shù) 殼程傳熱因子 管外壁溫度假定值， 查GB151-1999第138頁可知，管程機(jī)油垢熱阻r

38、1=0.000176./w,殼程機(jī)油污垢熱阻r2=0.000176./w,管壁熱阻忽略。故 合理 管壁外壁熱流密度計算 外壁溫度 誤差校核：15 誤差不大，適宜。 管內(nèi)壁溫度 壁溫下水的黏度 黏度修正系數(shù) 查得管程摩擦系數(shù) 管程數(shù)n=2 管內(nèi)沿程壓降 回彎壓降 取進(jìn)出口處質(zhì)量流速 進(jìn)出口管處壓降 -管程壓降結(jié)垢校正系數(shù)，對于252鋼管可取 管程壓降 管程允許壓降=50000Pa 即管程壓降符合要求 殼程當(dāng)量直徑 m 殼程雷諾數(shù) 殼程摩擦系數(shù) 管束壓降 取進(jìn)出口質(zhì)量流速 進(jìn)出口管壓 取導(dǎo)流板阻力系數(shù)， 殼程結(jié)構(gòu)修正系數(shù) 殼程壓降 殼程允許壓降=50000Pa 殼程壓降符合要求第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)

39、度運(yùn)算序號工程符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1換熱管材料2換熱管規(guī)格252.530003傳熱面積A704換熱管根數(shù)N根3005拉桿直徑GB151-1999?管殼式換熱器?表43166拉桿數(shù)量根GB151-1999?管殼式換熱器?表446序號工程符號單位數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計算數(shù)值1正三角形GB151-1999圖112換熱管中心距SGB151-1999表12323隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距GB151-1999表1244序號工程符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1換熱管中心距SGB151-1999表12322換熱管根數(shù)根3003管束中心排管根數(shù)根214換熱管外徑d0=25mm255筒體內(nèi)徑7086實取筒體公稱直

40、徑JB/T4737-1995700序號工程符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1計算壓力2筒體內(nèi)徑見三-87003筒體材料 Q235-B4設(shè)計溫度下筒體材料的許用應(yīng)力GB150-19981135焊接接頭系數(shù)6筒體計算厚度7腐蝕裕量18負(fù)偏差9設(shè)計厚度10名義厚度取811有效厚度12設(shè)計厚度下圓筒MPa13校核 合格14設(shè)計溫度下圓筒的最大許用工作壓力MPa序號工程符號單位根據(jù)來源及計算公式數(shù)值1實驗壓力PTMPa2圓筒薄膜應(yīng)力MPa3校核 合格 序號工程符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1封頭內(nèi)徑7002計算壓力3焊接接頭系數(shù)4封頭材料16MnR5設(shè)計溫度下許用壓力1706標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計算厚度7腐蝕裕量

41、18負(fù)偏差9設(shè)計厚度10名義厚度811設(shè)計壓力下筒體的計算應(yīng)力12校核合格;質(zhì)量109.1kg；直邊高度40mm。序號工程符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1封頭內(nèi)徑8002計算壓力3焊接接頭系數(shù)4封頭材料16MnR5設(shè)計溫度下許用壓力1136標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計算厚度7腐蝕裕量18負(fù)偏差9設(shè)計厚度10名義厚度811有效厚度mm12設(shè)計壓力下筒體的計算應(yīng)力13校核 合格14設(shè)計溫度下筒體的最大許用工作壓力 校核合格浮頭側(cè)封頭尺寸：公稱直徑800mm；總深度175mm；直邊高度40mm；質(zhì)量130.9kg內(nèi)外表積1.398 m2。選用JB/T 47004707-2000?壓力容器法蘭?中的法蘭可免除GB1

42、50-1998中的有關(guān)計算。按尺寸條件DN=700mm，設(shè)計壓力1.98Mpa，質(zhì)量94.2kg，由?壓力容器法蘭?選擇長頸對焊法蘭，相關(guān)參數(shù)見表7：單位mm 管箱側(cè)法蘭參數(shù)DD1D3D4HhRd螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量860815776763501203516321227M2428由?壓力容器法蘭?選擇相關(guān)墊片：選用非金屬軟墊片其相關(guān)尺寸為：D=765mm，d=715mm，=3mm。按尺寸條件DN=Di+100=800mm，設(shè)計壓力1.32Mpa，設(shè)計溫度180，重量115.7kg由?壓力容器法蘭?選擇長頸對焊法蘭，相關(guān)參數(shù)見表8：單位mm 浮頭側(cè)法蘭參數(shù)DD1D2D3Hadat規(guī)格數(shù)量800915

43、8768664811516212718M2424由?壓力容器法蘭?選擇相關(guān)墊片：選用非金屬軟墊片其相關(guān)尺寸為：D=865mm，；d=815mm；=3mm。接管a、b選擇相同型號法蘭，設(shè)液體流速u1=1.6m/s，即。取d=200mm，設(shè)計壓力2.5Mpa，選用板式平焊鋼制法蘭，尺寸參數(shù)見表9：單位mm a、b管法蘭參數(shù)DNA1DKLnThCB1b法蘭理論重量Kg2002193603102617M24322228接管d，h選擇相同型號法蘭，設(shè)計壓力1.6Mpa，d=200，選用板式平焊鋼制法蘭，尺寸參數(shù)見表10：單位mmDNA1DKLnThCB1b法蘭理論重量Kg2002193402952212

44、M20262228 d，h管法蘭參數(shù)接管e，f，m選擇相同型號法蘭，取d=20mm，設(shè)計壓力1.32Mpa，選用板式平焊法蘭，尺寸參數(shù)見表11：單位mme，f，m管法蘭參數(shù)DNA1DKLnThCB1法蘭理論重量Kg20259065114M101426接管g，c取d=50mm，設(shè)計壓力1.32Mpa，選用板式平焊法蘭，尺寸參數(shù)見表12：單位mm g，c管法蘭參數(shù)DNA1DKLnThCB1法蘭理論重量Kg5057165125184M162059固定管板的設(shè)計計算根據(jù)換熱管外徑d0=25mm查管?殼式換熱器原理與設(shè)計?表5-6知管板最小厚度。 1.未被換熱管支撐的面積：，其中Nc-隔板槽一側(cè)的排管數(shù)

45、，Nc =18 2.管板布管區(qū)面積： 3.管板開孔后的面積： 4.單根換熱管橫截面積： 5.管板布管區(qū)當(dāng)量直徑：查GB150-1998表F5，設(shè)計溫度下?lián)Q熱管材料的彈性模量；設(shè)計溫度下管板材料的彈性模量；查表4-1，設(shè)計溫度下管板材料的許用應(yīng)力=163MPa，查表4-3，設(shè)計溫度下?lián)Q熱管材料的許用應(yīng)力=108.8Mpa；換熱管有效長度=2900。 7.管板模數(shù)： 8.管束無量綱剛度：，其中-管板剛度削弱系數(shù)，=0.4，故，其中-設(shè)計壓力下?lián)Q熱管材料屈服點，=235MPa故根據(jù)GB151-1999圖32，換熱管失穩(wěn)當(dāng)量長度，故滿足要求。，無量綱壓力：，根據(jù)此系數(shù)查?管殼式換熱器原理與設(shè)計?圖5-

46、19a，5-20a得c=0.40，Gwe 13.管板計算厚度：，取名義厚度。 14.換熱管軸向應(yīng)力： ，強(qiáng)度滿足要求。 15.換熱管與管板拉脫力：因此固定端管板滿足強(qiáng)度要求。 根據(jù)GB151-1999?管殼式換熱器?選用鉤圈式浮頭，浮頭端蓋選用球冠形封頭，球面封頭內(nèi)半徑Ri=600mm，結(jié)構(gòu)形式參見GB150-1999?鋼制壓力容器?圖7-4。所需參數(shù)見表13. 計算參數(shù)序號工程單位數(shù)值序號工程單位數(shù)值1bmm55布管限定圓直徑DLmm6742b1mm36墊片壓緊力作用中心圓直徑DGmm6773bnmm137球面封頭內(nèi)半徑Rimm6004b2mm8螺栓中心圓直徑Dbmm737浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)

47、直徑：浮頭法蘭和鉤圈的外直徑：外頭蓋內(nèi)直徑：浮動管板外直徑：3.14管程壓力內(nèi)壓作用下浮頭蓋的計算取設(shè)計壓力，材料根據(jù)GB150-1998?鋼制壓力容器?選用Q235-C,材料許用應(yīng)力為；焊接接頭系數(shù)。封頭計算厚度： 1.設(shè)計厚度： 2.名義厚度：根據(jù)GB150-1998?鋼制壓力容器?，名義厚度圓整為3.有效厚度：3.15殼程壓力外壓作用下浮頭蓋的計算計算壓力選用Q235-C,材料許用應(yīng)力為；焊接接頭系數(shù)。封頭計算厚度：設(shè)計厚度：名義厚度：實取名義厚度圓整為有效厚度：系數(shù)，由A查?GB-150?圖6-4得系數(shù)B=137。因此接近比擬殼程壓力作用和管程壓力作用下球冠的厚度取大者即球冠封頭的名義厚度，有效厚度。5.校核：設(shè)計厚度下封頭的計算應(yīng)力，滿足強(qiáng)度要求設(shè)