畢業(yè)設(shè)計(jì)論文流量為th四管程固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)全套圖紙

1、摘要 本設(shè)計(jì)是四管程固定管板式換熱器，是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱器。本臺(tái)換熱器主要完成的是水蒸氣-水之間的熱量交換，設(shè)計(jì)壓力為管程2.4mpa，殼程0.7mpa，管程冷水的定性溫度為55，殼程煤油的定性溫度為112.5。傳熱面積為 137，采用 25×2.5×6000 的無縫鋼管換熱，則可計(jì)算出 290 根換熱管。本臺(tái)換熱器的管板延長兼做法蘭，管板與換熱管的連接方式為焊接，因管板上的應(yīng)力較多，且內(nèi)外溫度有一定的差值，因此，對(duì)管板強(qiáng)度的校核是一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)，本文按照彈性支撐假設(shè)對(duì)管板進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核的。 本設(shè)計(jì)為固定管板式換熱器，由管箱、殼體、管板、管子等零部件組成。其結(jié)

2、構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同直徑情況下面積較大制造較簡單。固定管板式換熱器的管程有雙管程和四管程等幾種，本設(shè)計(jì)采用單殼程，四管程。固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)包括：管子的規(guī)格和排列方式、圓筒、封頭、管板的材料選擇及厚度設(shè)計(jì)，折流板、防沖板的選擇等。首先管子的選擇是以清洗方便及合理使用管材為原則。管子在管板上的排列方式為三角形排列。因?yàn)檎切闻帕袝r(shí)，管板的強(qiáng)度高、流體短路的機(jī)會(huì)少，且相同殼程內(nèi)可排列更多的管子。殼體厚度計(jì)算式是由圓筒薄膜應(yīng)力準(zhǔn)則推導(dǎo)出的。其最小壁厚應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取。而封頭采用了限制最小壁厚方法，其有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)徑的0.15%。管板是管殼式換熱器中最重要的部件之一，在選材時(shí)除力學(xué)性

3、能外，還應(yīng)考慮流體的腐蝕性的影響。在計(jì)算厚度時(shí)，要在滿足強(qiáng)度要求的前提下，盡量減少管板的厚度。折流板最常用的為圓缺型擋板，切去的弓形高度一般取外殼內(nèi)徑的20%-25%。固定管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換；這種換熱器使用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不宜結(jié)垢，并能進(jìn)行清洗管束，殼程兩側(cè)溫差不大或者溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場(chǎng)合。關(guān)鍵詞：換熱管; 固定管板; 溫差應(yīng)力全套圖紙，加153893706abstractthis design is about fixed plate heat exchanger. at present this e

4、xchanger are most used. this exchanger is mainly completed the heat exchange from hot water steam to water. the design pressure of the tube-side is 2.4 mpa, the design pressure of the shell-side is 0.7 mpa. the qualitative temperature of the cold water is 55 degrees celsius, and the qualitative temp

5、erature of the shell process kerosene is 112.5 degrees celsius.the area for exchanging heat is 137.the heat exchanger used the tube 25×2.5×6000,290 heat exchange tubes can be calculated.we weld the tube to the plate because there has a stress between the tube-side and shell-side that is re

6、ally difficult to work out. the tube plate is designed and checked based in elastic supporting assumption. the design for the fixed tube heat exchanger, the control box, shell, tube sheets, tubes and other component parts. its structure is more compact, pipes are more cases in the same diameter larg

7、er than the simple manufacturing. fixed tube sheet heat exchanger tube with two-way and four-way control of several such, this design uses a single shell, four-way. fixed tube sheet heat exchanger design, including: specification and arrangement of pipes, cylinder, head, tube sheet of material selec

8、tion and thickness of the design, baffle, erosion control panel choices. first, the choice is easy to clean pipe and tubing to the principles of reasonable use. tube in tube arrangement of the board arranged for the triangle. because the triangle arrangement, the tube sheet, high strength, less chan

9、ce of fluid short circuit, and the same can be arranged within the shell more tubes. shell thickness of the cylinder formula is derived membrane stress criterion. the minimum wall thickness should be selected according to the standard. the head used to avoid restrictions on the minimum thickness met

10、hod, the effective thickness of the head diameter should be not less than 0.15%. control panel is shell and tube heat exchanger is one of the most important components, in addition to mechanical properties of the time selection, should consider the impact of corrosive fluids. in calculating the thic

11、kness, to meet the strength requirements of the premise, to minimize the thickness of tube plate. baffle the most commonly used for the moon and new moon shaped baffle, cut the arch height and generally the shell diameter of 20% -25%.the advantages of the fixed tube-shell exchanger: the exchanger ca

12、n bear high press; the price of making is low; structure is simple and compacted; we can wash the tubes easily; we can change the broken tubes conveniently. the foremost shortcoming of the fixed tube-shell exchanger is the heats tress between the shell and the tubes is very large. keywords: heat exc

13、hange tube; fixed tube sheet; thermal stress目 錄第一章 換熱器綜述11.1 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)11.2 管殼式換熱器類型21.2.1 固定管板式換熱器21.2.2 浮頭式換熱器21.2.3 u 型管換熱器31.2.4 填料函式換熱器31.3 管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱41.3.1 增大傳熱面積41.3.2 提高傳熱系數(shù)41.4 換熱器的防腐措施51.4.1 防腐涂層51.4.2 金屬涂層51.4.3 金屬堆焊51.4.4 緩釋劑51.5 管殼式換熱器的發(fā)展前景6 第二章 換熱器傳熱工藝計(jì)算72.1 原始數(shù)據(jù)72.2確定定性溫度及物性數(shù)據(jù)72.3煤油的傳熱量

14、與冷水流量的計(jì)算82.4管程換熱系數(shù)的計(jì)算82.5結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)92.6殼程換熱系數(shù)計(jì)算102.7 傳熱系數(shù)計(jì)算102.8 管壁溫度計(jì)算112.9 管程壓力降計(jì)算112.10 殼程壓力降計(jì)算12 第三章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算143.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定143.2布管方式的選擇143.3筒體內(nèi)徑的確定143.4筒體壁厚的確定153.5筒體水壓試驗(yàn)163.6封頭形式的確定163.7管箱短節(jié)壁厚計(jì)算173.8管箱水壓試驗(yàn)183.9容器法蘭的選擇183.10管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算193.11是否安裝膨脹節(jié)的判定313.12防沖板尺寸的確定313.13折流板尺寸的確定323.1

15、3.1折流板類型323.13.2換熱管無支撐跨距或折流板間距323.13.3折流板管孔323.14各管孔接管及其法蘭的選擇323.15開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算34參考文獻(xiàn)37致 謝38沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 換熱器綜述第一章 換熱器綜述管殼式換熱器(shell and tube heat exchanger)又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用最廣的類型。 1.1 管殼式換熱器結(jié)構(gòu) 管殼式換熱器主要由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成

16、。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1.1：圖 1.1 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)簡圖1-平蓋 2-平蓋管箱 3-接管法蘭 4-管箱法蘭 5-固定管板 6-殼體法蘭 7-防沖板 8-儀表接口 9-補(bǔ)強(qiáng)圈 10-殼體 11-折流表 12-旁路擋板 13-拉桿 14-定距管 15-支持板 16-雙頭螺柱或螺栓 17-螺母 18-外頭蓋墊片 19-外頭蓋側(cè)法蘭 20-外頭蓋法蘭 21-吊耳 22-放氣口 23-凸形封頭 24-浮頭法蘭 25-浮頭墊片 26-球冠形封頭 27-浮動(dòng)管板 28-浮頭蓋 29-外頭蓋 30-排液口 31-鉤圈 32-接管 33-活動(dòng)鞍座 34-換熱管 35-擋管 36-管束 37-固定鞍座 38-滑道

17、 39-管箱墊片 40-管箱圓筒 41-封頭管箱 42-分程隔板殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強(qiáng)流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。流體每通過管束一次稱為一個(gè)管程；每通過殼體一次稱為一個(gè)殼程。圖示為最簡單的單殼程單管程換熱器,簡稱為 1-1 型換熱器。為

18、提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。 1.2 管殼式換熱器類型 由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過 50時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型： 1.2.1 固定管板式換熱器 管束兩端的管板與殼

19、體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。 如圖1.2圖 1.2 固定管板式換熱器1.2.2 浮頭式換熱器 管束一端的管板可自由浮動(dòng)，完全消除了熱應(yīng)力;且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。如圖1.3 圖1.3 浮頭式換熱器1.2.3 u 型管換熱器 每根換熱管皆彎成 u 形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，但管程不易清洗。如圖1.4 圖1.4 u型管式

20、換熱器1.2.4 填料函式換熱器 在浮頭與殼體的滑動(dòng)接觸面處采用填料函式密封結(jié)構(gòu)。由于用填料函式密封結(jié)構(gòu)，使得管束在課題軸向可以自由伸縮，不回產(chǎn)生殼壁與管壁變形差引起的熱應(yīng)力。其結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，加工制造方便，節(jié)省材料，造價(jià)較低，且管束從殼體內(nèi)可以抽出，管內(nèi)管間都能進(jìn)行清洗，維修方便。如圖1.5圖1.5 填料函式換熱器1.3 管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱 1.3.1 增大傳熱面積換熱器的傳熱面積不可能無限制地增大，否則投資費(fèi)用會(huì)大大增加，并且隨著工業(yè)化的發(fā)展，設(shè)備要緊湊化1.3.2 提高傳熱系數(shù)主要從管程和殼程傳熱強(qiáng)化系數(shù)的提高方面上考慮。可通過改變管子外形或在管內(nèi)加入插入物： 螺旋槽管 螺旋槽

21、管是一種管壁上具有外凸和內(nèi)凸的異形管，管壁上的螺旋槽能再有相變和無相變的傳熱中明顯提高管內(nèi)外的傳熱系數(shù)，起到雙邊強(qiáng)化的作用。根據(jù)在光管表面加工螺旋槽的類型螺旋槽管有單頭和多頭之分，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有槽深、槽距和槽旋角。 橫紋管 它是一種用普通圓管做毛胚，在管外壁經(jīng)簡單滾軋出與軸線垂直的凹槽，同時(shí)在管內(nèi)形成一圈突起的環(huán)肋。其強(qiáng)化機(jī)理為：當(dāng)管內(nèi)流體經(jīng)橫向環(huán)肋時(shí)，管壁附近形成軸向漩渦，增加了邊界層的擾動(dòng)，有利于熱量通過邊界層的傳遞。當(dāng)渦流即將消失時(shí)，流體又經(jīng)下一個(gè)橫肋，不斷產(chǎn)生軸向渦流，因而保持連續(xù)且穩(wěn)定的強(qiáng)化作用。橫紋管主要用來強(qiáng)化管內(nèi)單向流體的傳熱，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在相同流速下，橫紋管流阻比單頭螺旋槽管

22、的小。 螺旋扁管 螺旋扁管是瑞士一公司首先提出。由于管子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，流體在管內(nèi)處于螺旋流動(dòng)，促使湍流程度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明螺旋扁管管內(nèi)膜傳熱系數(shù)通常比普通圓管大幅度提高，在低雷諾數(shù)時(shí)最為明顯，達(dá)2-3倍；隨著雷諾數(shù)的增大，通常也可提高傳熱系數(shù)50%以上。 管內(nèi)插入物 管內(nèi)插入物的類型有很多，主要有：麻花鐵、螺旋線圈、螺旋帶、螺旋片、紐帶和靜態(tài)混合器等。各種插入物的強(qiáng)化傳熱機(jī)理一般可分為四種：形成旋轉(zhuǎn)流； 破壞邊界層； 中心流體與管壁流體產(chǎn)生置換作用；產(chǎn)生二次流。管內(nèi)插入物的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)舊的換熱器設(shè)備進(jìn)行改造，以提高其換熱性能。在強(qiáng)化傳熱的同時(shí)能達(dá)到清除污垢的目的。英國一公司還開發(fā)了一種花環(huán)式插入物，能在

23、不增大壓降的條件下大大提高傳熱系數(shù)。用于液體工況，可使管殼式換熱器管程傳熱效率提高25倍；用于氣體工況，可使相應(yīng)值提高5 倍。這種插入物使換熱管的防垢能力提高8-10倍。 內(nèi)翅片管 內(nèi)翅片管是采用特殊的焊接工藝和設(shè)備加工而成，流體在管內(nèi)的換熱過程為單相強(qiáng)制對(duì)流換熱。其主要特點(diǎn)是通過在傳熱管管內(nèi)擴(kuò)大傳熱面積、強(qiáng)化管內(nèi)傳熱的途徑來提高換熱器的傳熱性能。1971 年美國首先提出內(nèi)翅片管，并于二十世紀(jì)九十年代又開發(fā)出一種高效強(qiáng)化管內(nèi)相變傳熱的內(nèi)螺旋翅片管。八十年代初，日立電纜有限公司研究表明，采用左右錯(cuò)式的螺旋內(nèi)翅片管強(qiáng)化單相流體的傳熱可使管內(nèi)給熱系數(shù)提高到光管的 2.8 倍左右。 縮放管 縮放管是由

24、依次交替的多節(jié)漸縮段和漸擴(kuò)段構(gòu)成，流體在該管結(jié)構(gòu)的作用下引起湍動(dòng)，從而提高傳熱效率。 1.4 換熱器的防腐措施 1.4.1 防腐涂層 一般采用非金屬涂層，常用的水冷器有防腐、防垢涂料84和 901，還有 ni-p 鍍，但在油氣系統(tǒng)使用較多的是涂陶瓷。但由于換熱管一般可達(dá) 6 米長，在長度上涂均勻很難，但非常重要。 1.4.2 金屬涂層 一般有鍍 ni、鍍 ti、鍍 cu 等，工藝效果好，但價(jià)格昂貴。1.4.3 金屬堆焊 一般采用碳鋼、cr mo 鋼堆焊不銹鋼較多，用來抗硫化氧和酸腐蝕。該方法價(jià)格便宜，效果好。另外，還有復(fù)合板、雙向鋼管用量也較大，效果較好。 1.4.4 緩釋劑 目前煉油裝置、化

25、工裝置多采用一脫四注的方式很多。另外，還有復(fù)合板、雙向鋼管用量也較大，效果很好。1.5 管殼式換熱器的發(fā)展前景 換熱器的所有種類中，管殼式換熱器是一個(gè)量大而品種繁多的產(chǎn)品，由于國防工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，換熱器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，我國在發(fā)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，其中尤以鈦材發(fā)展較快。鈦對(duì)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)。對(duì)材料的噴涂，我國已從國外引進(jìn)生產(chǎn)線。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導(dǎo)熱性，價(jià)格比鈦材便宜，應(yīng)予注意。近年來國內(nèi)

26、在節(jié)能增效等方面改進(jìn)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。換熱器的大量使用有效提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。 25沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 換熱器傳熱工藝計(jì)算第二章 換熱器傳熱工藝計(jì)算2.1 原始數(shù)據(jù)管程冷水的進(jìn)口溫度:tc1=20管程冷水的出口溫度:tc2=90管程冷水的工作壓力:p1=2.4mpa殼程熱油的進(jìn)口溫度：th1=135殼程熱油的出口溫度：th2=90殼程熱油的工作壓力:p2=0.7mpa殼程熱油的流量:g2=120t/h=120000kg/h2.2確定定性溫度及物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)出口溫

27、度的平均值管程冷水的定性溫度為 tmc=55根據(jù)定性溫度可查取管程冷水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。冷水在55下的物性數(shù)據(jù)如下：密度 c=985.6kg/m3定壓比熱容 cpc=4.1796kj/(kg·)導(dǎo)熱系數(shù) c=0.6536w/(m·)粘度 c=50.95×10-5pa·s普朗特準(zhǔn)數(shù) prc=3.26殼程煤油的定性溫度為tmh=112.5根據(jù)定性溫度可查取殼程煤油的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。煤油在112.5下的物性數(shù)據(jù)如下：密度 h=757kg/m3定壓比熱容 cph=2.44kj/(kg·)導(dǎo)熱系數(shù) h=0.0967w/(m·)粘度 h=0.490&

28、#215;10-3pa·s普朗特準(zhǔn)數(shù) prh=12.3642.3煤油的傳熱量與冷水流量的計(jì)算取定換熱效率為=0.98，則設(shè)計(jì)的煤油傳熱量：= =120000×2.44×（13590）×0.98×1000/3600 =3586800w則管程冷水流量為： = 56.81參數(shù)p：p=參數(shù)r：r=查換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1-3-6(a)，將換熱器按單殼程、四管程設(shè)計(jì)，可查得:溫差校正系數(shù)：ft=0.84有效平均溫差:=0.84×56.81=47.722.4管程換熱系數(shù)的計(jì)算選k值，估算傳熱面積。參照化工原理表4-8，初選傳熱系數(shù)k0=550w/（m

29、2·）則初選傳熱面積為：選用25×2.5×6000的無縫鋼管做換熱管則: 管子外徑d0=25mm 管子內(nèi)徑di=20mm管子長度l=6000則需要換熱管根數(shù):=根可取換熱管根數(shù)為290根管程流通面積:a管 =0.0228管程流速: ui=0.546管程雷諾數(shù): =因?yàn)樗患訜?，n=0.4則管程傳熱系數(shù):=3474w/（m2·）2.5結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)查參考資料gb151-1999管殼式換熱器，可知管間距不宜小于1.25倍的換熱管外徑，查表12可知換熱管管間距: s=0.032管束中心排的管數(shù)為:=1.1=18.7根，取20根則殼的體內(nèi)徑為:=0.708圓整后

30、: =800則長徑比:=7.5。所以折流板選擇弓形折流板，那么:折流板的弓高:=折流板的間距:= 折流板的數(shù)量:=塊 取16塊2.6殼程換熱系數(shù)計(jì)算殼程流通面積:殼程流速:殼程質(zhì)量流速:=0.603757=456.471殼程當(dāng)量直徑:殼程雷諾數(shù):根據(jù)，切去弓形面積所占的比例，可查得為0.145根據(jù)管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)圖2-12查得殼程傳熱因子：管外壁溫度假定值為110，壁溫下煤油的粘度：=0.501×10-3粘度修正系數(shù):殼程換熱系數(shù):2.7 傳熱系數(shù)計(jì)算查gb151-1999管殼式換熱器第140頁可以得知油側(cè)污垢熱阻為:=水側(cè)污垢熱阻:=由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計(jì)

31、，可得總傳熱系數(shù)為：所以傳熱系數(shù)比值為: = （合理）2.8 管壁溫度計(jì)算管外壁熱流密度計(jì)算: = 管外壁溫度: = 誤差校核:，誤差不大，合理。2.9 管程壓力降計(jì)算查換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)p76可知，管程壓力降可按照公式1-3-47計(jì)算：式中： 流體流過直管因摩擦阻力引起的壓降,單位pa; 流體流過彎管因摩擦阻力引起的壓降，單位pa；流體流過管箱進(jìn)出口的壓降，單位pa；結(jié)構(gòu)校正系數(shù)，=1.4；串聯(lián)的殼程數(shù)，=1； 管程數(shù)，=2；查換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)p76，可知公式式中：管內(nèi)流速，m/s;管內(nèi)徑，m/s;管長，m;摩擦系數(shù)管內(nèi)流體密度，kg/m3 其中 =即 =(1296+440.7)x1.4 x2 x

32、1+220 x1=5082.76pa0.05，符合壓強(qiáng)條件。2.10 殼程壓力降計(jì)算查換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)p76可知，管程壓力降可按照公式1-3-75計(jì)算：式中： 殼程壓降摩擦因子殼體內(nèi)流體的流速，單位m/s;殼體內(nèi)徑，單位m;l管子長度，單位m；管外流體定性溫度下的密度，單位kg/m3；管外流體定性溫度下的粘度，單位pa·s;管外流體壁溫下的粘度，單位pa·s;折流板間距，單位m;殼程當(dāng)量直徑，單位m;管外流體壁溫84下粘度=0.0006402pa·s由=21106.7，可查圖1324得殼程壓強(qiáng)摩擦因子=0.045則殼程壓強(qiáng) 0.05，符合壓強(qiáng)計(jì)算。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)

33、院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 第三章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管材料20#2換熱管規(guī)格252.560003傳熱面積a1374換熱管根數(shù)根2905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4463.2布管方式的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計(jì)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12443.3筒體內(nèi)徑的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1換熱管中心距sgb1

34、51-1999表12322換熱管根數(shù)根2903管束中心排管根數(shù)根=1.1204換熱管外徑255到殼體內(nèi)壁最短距離=0.25且不小于886布管限定圓直徑=-27847筒體內(nèi)徑=s（nc-1）+48008實(shí)取筒體公稱直徑djb/t4737-958003.4筒體壁厚的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1殼程工作壓力設(shè)計(jì)說明書0.72殼程計(jì)算壓力0.773筒體內(nèi)徑8004筒體材料5設(shè)計(jì)溫度下筒體材料的許用應(yīng)力gb150-19981336焊接接頭系數(shù)過程設(shè)備設(shè)計(jì)p1160.857筒體計(jì)算厚度2.738腐蝕裕量29負(fù)偏差010設(shè)計(jì)厚度=+ 4.7311名義厚度gb151-1999項(xiàng)目5.3.281

35、2有效厚度613設(shè)計(jì)厚度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力50.94814校核<=113.05合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大許用應(yīng)力1.6833.5筒體水壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位根據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1實(shí)驗(yàn)壓力0.96252圓筒薄膜應(yīng)力64.653校核 合格3.6封頭形式的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1封頭內(nèi)徑8002計(jì)算壓力0.773焊接接頭系數(shù)0.854封頭材料16mnr5設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力gb150-19981706標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計(jì)算厚度2.1347腐蝕裕量18負(fù)偏差09設(shè)計(jì)厚度3.13410名義厚度gb151-1999項(xiàng)目5.3.2103.7管箱短節(jié)壁厚計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算

36、公式數(shù)值1計(jì)算壓力0.772管箱內(nèi)徑8003管箱材料16mnr4設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力gb150-19981705管箱計(jì)算厚度2.1376焊接接頭系數(shù)0.857腐蝕裕量18負(fù)偏差09設(shè)計(jì)厚度3.13710名義厚度gb151-1999項(xiàng)目5.3.2811有效厚度712設(shè)計(jì)厚度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力43.61513校核<=144.5 合格14設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大許用工作壓力2.5073.8管箱水壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位根據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1實(shí)驗(yàn)壓力0.96252圓筒薄膜應(yīng)力55.483校核 合格3.9容器法蘭的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1法蘭類型乙型平焊法蘭jb/t4702-2000p

37、n=1.6mpa2法蘭外徑j(luò)b/t4702-20009603螺栓中心圓直徑j(luò)b/t4702-20009154法蘭公稱直徑j(luò)b/t4702-200010005法蘭材料16mnr6墊片類型jb/t4704-2000pn=1.6mpa7墊片材料石棉橡膠板墊片gb/t3985-19958墊片公稱直徑j(luò)b/t4704-200010009墊片外徑j(luò)b/t4704-200086510墊片內(nèi)徑j(luò)b/t4704-200081511法蘭厚度jb/t4702-20004812墊片厚度jb/t4704-2000313螺栓規(guī)格及數(shù)量m242243.10管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算本設(shè)計(jì)為管板延長部分兼作法蘭的形式，即gb1

38、51-1999項(xiàng)目5.7中，圖18所示e型連接方式的管板，材料16mn鍛件。a、確定殼程圓筒、管箱圓筒、管箱法蘭、換熱管等元件結(jié)構(gòu)尺寸及管板的布管方式；以上項(xiàng)目的確定見項(xiàng)目一至九。b、計(jì)算、；序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1筒體內(nèi)徑8002筒體內(nèi)徑橫截面積5026553筒體厚度84圓筒內(nèi)殼壁金屬截面積20307.35管子金屬總截面積=5.3×1046換熱管根數(shù)3007換熱管外徑258換熱管壁厚2.59換熱管材料的彈性模量gb150-1998表f518780010換熱管有效長度441711沿隔板槽一側(cè)的排管數(shù)3212布管區(qū)內(nèi)未能被管支撐的面積16678.91213管板布管區(qū)

39、面積282714.11214管板布管區(qū)當(dāng)量直徑60015換熱管中心距gb151-19993216隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距gb151-19994417管板布管內(nèi)開孔后的面積35539318系數(shù)0.7119殼體不帶膨脹節(jié)時(shí)換熱管束與圓筒剛度比2.6120殼程圓筒材料的彈性模量gb150-1998表f518780021系數(shù)=/0.14922系數(shù)3.4523系數(shù)4.9824管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑比0.7525管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度gb151-1999圖32300026設(shè)計(jì)溫度下管子受屈服強(qiáng)度gb150-1998表f222027管子回轉(zhuǎn)半徑8.00328系數(shù)129.829管子穩(wěn)定許用應(yīng)力48.6530校核 合格c.對(duì)于延長部分兼作法蘭的管板，計(jì)算和序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1墊片接觸寬度gb150-1998表9-1252墊片基本密封寬度12.53墊片比壓力gb150-1998表9-2114墊片系數(shù)gb150-1998表9-22.05墊片有效密封寬度96墊片壓緊力作用中心圓直徑9977預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷309927.428操作狀態(tài)下需要的最