固定管板式換熱器工藝設(shè)計及筒體封頭設(shè)計

1、丙丙二二烯烯物物性性參參數(shù)數(shù)(80)(80)比比熱熱容容CpCp0 0密密度度0 0粘粘度度0 0卡/（克分子*）KJ/（kg*）克/立方厘米Kg/立方米厘泊Pa*m29.0473.0341119430.4852485.20.07590.0000759水水物物性性參參數(shù)數(shù)（2525）比比熱熱容容CpCpi i密密度度i i粘粘度度i iKJ/（kg*）Kg/立方米Pa*m4.1785996.950.0009006導(dǎo)導(dǎo)熱熱率率0 0普普蘭蘭德德數(shù)數(shù)PrPr0 0飽飽和和蒸蒸汽汽壓壓P P0 0卡/（厘米*秒*）W/（m*）mmHgPaMPa0.0002240.0937442.4565742526

2、.55 3538.5840.003538584導(dǎo)導(dǎo)熱熱率率i i普普蘭蘭德德數(shù)數(shù)PrPri i飽飽和和蒸蒸汽汽壓壓P Pi iW/（m*）mmHgPaMPa0.6082566923769532910.003291丙丙二二烯烯物物性性參參數(shù)數(shù)(80)(80)水水物物性性參參數(shù)數(shù)（2525）浮浮頭頭式式換換熱熱器器設(shè)設(shè)計計原原始始數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)設(shè)設(shè)計計數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)已已知知管管程程水水進進口口溫溫度度t t2 2 管管程程水水出出口口溫溫度度t t2 2殼殼程程丙丙二二烯烯進進口口溫溫度度t t1 1 殼殼程程丙丙二二烯烯出出口口溫溫度度t t1 1殼殼程程丙丙二二烯烯流流量量M M

3、1 1傳傳熱熱量量及及平平均均溫溫差差tmaxtmaxtmintmintmax/tmintmax/tmin算算術(shù)術(shù)平平均均溫溫差差逆逆流流時時的的對對數(shù)數(shù)平平均均溫溫差差tt1m,c1m,cP PR R溫溫度度修修正正系系數(shù)數(shù)傳傳熱熱量量Q Q逆逆流流時時的的對對數(shù)數(shù)平平均均溫溫差差tt1m,c1m,c有有效效平平均均溫溫差差ttm m熱熱損損失失系系數(shù)數(shù)L L傳傳熱熱量量Q Q冷冷卻卻水水流流量量M M2 2估估算算傳傳熱熱面面積積及及傳傳熱熱面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)初初選選傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)KK估估算算傳傳熱熱面面積積FF換換熱熱管管外外徑徑選選取取d d0 0換換熱熱管管壁壁厚厚管管程程內(nèi)內(nèi)水水的的流

4、流速速w w2 2管管程程數(shù)數(shù)Z Zt t管管程程所所需需流流通通截截面面A At t每每程程管管數(shù)數(shù)n n管管子子長長度度l l管管子子排排列列方方式式管管中中心心距距s s分分程程隔隔板板槽槽處處管管中中心心距距l(xiāng) lE E平平行行于于流流向向的的管管距距s sp p垂垂直直于于流流向向的的管管距距s sn n拉拉桿桿直直徑徑d dn n（一一臺臺管管子子數(shù)數(shù)）總總管管子子數(shù)數(shù)n nt t六六邊邊形形層層數(shù)數(shù)（一一臺臺拉拉管管數(shù)數(shù)）拉拉桿桿數(shù)數(shù)一一臺臺傳傳熱熱面面積積二二臺臺傳傳熱熱面面積積FF管管束束中中心心至至最最外外層層管管中中心心距距離離（由由圖圖得得出出）殼殼體體內(nèi)內(nèi)徑徑D Ds

5、 sb b1 1b b管管束束外外緣緣直直徑徑D DL Lb b3 3長長徑徑比比l/Dsl/Ds管管程程計計算算管管程程接接管管直直徑徑D D2 2管管程程雷雷諾諾數(shù)數(shù)ReRe2 2管管程程換換熱熱系系數(shù)數(shù)2 2殼殼程程結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及殼殼程程計計算算折折流流板板形形式式折折流流板板缺缺口口高高度度h h折折流流板板的的圓圓心心角角折折流流板板間間距距l(xiāng) ls s折折流流板板數(shù)數(shù)目目N Nb b折折流流板板上上管管孔孔直直徑徑d dH H折折流流板板上上管管孔孔數(shù)數(shù)通通過過折折流流板板上上管管子子數(shù)數(shù)折折流流板板缺缺口口處處管管子子數(shù)數(shù)折折流流板板直直徑徑D Db b折折流流板板缺缺口口面面積積

6、A Awgwg錯錯流流區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)管管數(shù)數(shù)占占總總管管數(shù)數(shù)的的百百分分?jǐn)?shù)數(shù)F Fc c缺缺口口處處管管子子所所占占面面積積A Awtwt流流體體在在缺缺口口處處流流通通面面積積A Ab b流流體體在在兩兩折折流流板板間間錯錯流流流流通通截截面面積積A Ac c殼殼程程流流通通當(dāng)當(dāng)量量截截直直徑徑D De e殼殼程程流流通通截截面面積積A As s殼殼程程接接管管直直徑徑D Dl l錯錯流流區(qū)區(qū)管管排排數(shù)數(shù)N Nc c旁旁流流通通道道數(shù)數(shù)N NE E旁旁通通擋擋板板數(shù)數(shù)N Nssss每每一一缺缺口口內(nèi)內(nèi)的的有有效效錯錯流流管管排排數(shù)數(shù)N Ncwcw估估算算傳傳熱熱面面積積及及傳傳熱熱面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)錯錯

7、流流面面積積中中旁旁流流面面積積所所占占分分?jǐn)?shù)數(shù)F Fbpbp一一塊塊折折流流板板上上管管子子和和管管孔孔間間泄泄漏漏面面積積A Atbtb折折流流板板外外緣緣與與殼殼體體內(nèi)內(nèi)壁壁之之間間泄泄漏漏面面積積A Asbsb殼殼程程雷雷諾諾數(shù)數(shù)ReRel l理理想想管管束束傳傳熱熱因因子子j jH H折折流流板板缺缺口口校校正正因因子子j jc c折折流流板板泄泄漏漏校校正正因因子子j j1 1旁旁通通校校正正因因子子j jb b殼殼程程傳傳熱熱因因子子j j0 0殼殼程程質(zhì)質(zhì)量量流流速速G Gs s殼殼側(cè)側(cè)壁壁面面溫溫度度（假假定定）t tw w壁壁溫溫下下丙丙二二烯烯粘粘度度w1w1殼殼側(cè)側(cè)換換

8、熱熱系系數(shù)數(shù)1 1需需用用傳傳熱熱面面積積水水垢垢熱熱阻阻r rs,2s,2丙丙二二烯烯污污垢垢熱熱阻阻r rs,1s,1傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)K K傳傳熱熱面面積積F F檢檢測測殼殼側(cè)側(cè)壁壁溫溫t tw1w1阻阻力力計計算算管管內(nèi)內(nèi)摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)f fi i管管側(cè)側(cè)壁壁溫溫t tw2w2（假假定定）壁壁溫溫下下水水的的粘粘度度w2w2管管長長L L沿沿程程阻阻力力pipi回回彎彎阻阻力力PPr r進進出出口口連連接接管管阻阻力力PPN N兩兩臺臺管管程程總總阻阻力力PPt t理理想想管管束束摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)f fk k理理想想管管束束錯錯流流段段阻阻力力PPbkbk理理想想管管束束缺缺口口處處阻

9、阻力力PPwkwk旁旁路路校校正正系系數(shù)數(shù)R Rb b折折流流板板泄泄露露校校正正系系數(shù)數(shù)R Rl l折折流流板板間間距距不不等等的的校校正正系系數(shù)數(shù)R Rs s殼殼程程總總阻阻力力PPs s兩兩臺臺殼殼程程總總阻阻力力PPs s換換熱熱器器筒筒體體計計算算環(huán)環(huán)境境溫溫度度t t0 0試試驗驗溫溫度度t t1 1設(shè)設(shè)計計溫溫度度t t設(shè)設(shè)計計壓壓力力P Pc c殼殼程程結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及殼殼程程計計算算筒筒體體的的內(nèi)內(nèi)徑徑D Di i材材料料試試驗驗溫溫度度下下屈屈服服點點s s試試驗驗溫溫度度允允許許應(yīng)應(yīng)力力設(shè)設(shè)計計溫溫度度許許用用應(yīng)應(yīng)力力t t鋼鋼板板負(fù)負(fù)偏偏差差C C1 1腐腐蝕蝕余余量量C

10、C2 2焊焊接接接接頭頭系系數(shù)數(shù)計計算算厚厚度度有有效效厚厚度度e e名名義義厚厚度度n n壓壓力力試試驗驗類類型型試試驗驗壓壓力力值值P PT T壓壓力力試試驗驗允允許許通通過過的的應(yīng)應(yīng)力力水水平平T T試試驗驗壓壓力力下下圓圓筒筒的的應(yīng)應(yīng)力力T T校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果最最大大允允許許工工作作壓壓力力PPw w 設(shè)設(shè)計計溫溫度度下下計計算算應(yīng)應(yīng)力力t tt t*校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果換換熱熱器器前前端端管管箱箱筒筒體體計計算算環(huán)環(huán)境境溫溫度度t t0 0試試驗驗溫溫度度t t1 1設(shè)設(shè)計計溫溫度度t t設(shè)設(shè)計計壓壓力力P Pc c筒筒體體的的內(nèi)內(nèi)徑徑D Di i材材料料

11、試試驗驗溫溫度度下下屈屈服服點點s s試試驗驗溫溫度度允允許許應(yīng)應(yīng)力力設(shè)設(shè)計計溫溫度度許許用用應(yīng)應(yīng)力力t t鋼鋼板板負(fù)負(fù)偏偏差差C C1 1腐腐蝕蝕余余量量C C2 2焊焊接接接接頭頭系系數(shù)數(shù)計計算算厚厚度度有有效效厚厚度度e e名名義義厚厚度度n n壓壓力力試試驗驗類類型型試試驗驗壓壓力力值值P PT T壓壓力力試試驗驗允允許許通通過過的的應(yīng)應(yīng)力力水水平平T T試試驗驗壓壓力力下下圓圓筒筒的的應(yīng)應(yīng)力力T T換換熱熱器器筒筒體體計計算算校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果最最大大允允許許工工作作壓壓力力PPw w 設(shè)設(shè)計計溫溫度度下下計計算算應(yīng)應(yīng)力力t tt t*校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果前

12、前端端封封頭頭計計算算環(huán)環(huán)境境溫溫度度t t0 0試試驗驗溫溫度度t t1 1設(shè)設(shè)計計溫溫度度t t設(shè)設(shè)計計壓壓力力P Pc c筒筒體體的的內(nèi)內(nèi)徑徑D Di i曲曲面面深深度度h hi i材材料料試試驗驗溫溫度度下下屈屈服服點點s s試試驗驗溫溫度度允允許許應(yīng)應(yīng)力力設(shè)設(shè)計計溫溫度度許許用用應(yīng)應(yīng)力力t t鋼鋼板板負(fù)負(fù)偏偏差差C C1 1腐腐蝕蝕余余量量C C2 2焊焊接接接接頭頭系系數(shù)數(shù)壓壓力力試試驗驗類類型型試試驗驗壓壓力力值值P PT T壓壓力力試試驗驗允允許許通通過過的的應(yīng)應(yīng)力力水水平平T T試試驗驗壓壓力力下下封封頭頭的的應(yīng)應(yīng)力力T T校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果形形狀狀系系數(shù)數(shù)K

13、K計計算算厚厚度度有有效效厚厚度度e e名名義義厚厚度度n n結(jié)結(jié)論論最最大大允允許許工工作作壓壓力力PPw w 設(shè)設(shè)計計溫溫度度下下計計算算應(yīng)應(yīng)力力t tt t*校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果后后端端封封頭頭計計算算環(huán)環(huán)境境溫溫度度t t0 0試試驗驗溫溫度度t t1 1設(shè)設(shè)計計溫溫度度t t設(shè)設(shè)計計壓壓力力P Pc c換換熱熱器器前前端端管管箱箱筒筒體體計計算算筒筒體體的的內(nèi)內(nèi)徑徑D Di i曲曲面面深深度度h hi i材材料料試試驗驗溫溫度度下下屈屈服服點點s s試試驗驗溫溫度度允允許許應(yīng)應(yīng)力力設(shè)設(shè)計計溫溫度度許許用用應(yīng)應(yīng)力力t t鋼鋼板板負(fù)負(fù)偏偏差差C C1 1腐腐蝕蝕余余量量C C

14、2 2焊焊接接接接頭頭系系數(shù)數(shù)壓壓力力試試驗驗類類型型試試驗驗壓壓力力值值P PT T壓壓力力試試驗驗允允許許通通過過的的應(yīng)應(yīng)力力水水平平T T試試驗驗壓壓力力下下封封頭頭的的應(yīng)應(yīng)力力T T校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果形形狀狀系系數(shù)數(shù)K K計計算算厚厚度度有有效效厚厚度度e e名名義義厚厚度度n n結(jié)結(jié)論論最最大大允允許許工工作作壓壓力力PPw w 設(shè)設(shè)計計溫溫度度下下計計算算應(yīng)應(yīng)力力t tt t*校校核核條條件件校校核核結(jié)結(jié)果果環(huán)環(huán)境境溫溫度度t t0 0試試驗驗溫溫度度t t1 1設(shè)設(shè)計計溫溫度度t t設(shè)設(shè)計計壓壓力力P Pc c軸軸向向外外載載荷荷F F外外力力矩矩M M材材料料(

15、(殼殼體體) )許許用用應(yīng)應(yīng)力力（殼殼體體）n nt t后后端端封封頭頭計計算算數(shù)數(shù)值值單單位位20（）30（）100（）60（）19（kg/s）68400(kg/h)70（）40（）1.75255（）53.60820879（）0.12540.9802475642257.577751KW53.60820879（）52.54931607（）0.982257.577751KW54.02196103kg/s380W/(m2)113.0555929m225mm2.5mm1.3m/s2個0.041682486m2132.6794745根4.673599077m采用正三角形排列32mm44mm27.712

16、81292mm浮浮頭頭式式換換熱熱器器設(shè)設(shè)計計設(shè)設(shè)計計數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)16mm16mm308根11層6根145.1415806m2290.2831612m20.347m0.76m5mm3.5mm0.744m8mm7.5230.7040673mm28709.86321湍流5348.687182W/(m2)弓形折流板0.2m120度0.2m29塊0.0254m320根268根54根0.7955m0.0962438480.6499573160.0264613270.0697825210.042656250.020164863m0.0545587820.26356479m14.43375673排12對5.77

17、3502692排0.3657142860.0048380530.00376991192521.45176湍流0.00161.010.70.780.000882336348.2482449kg/(m2.s)600.0000962Kg/(ms)495.2005215W/(m2)0.000176(m2)/W0.00034(m2)/W355.4814654W/(m2)120.8533481m255.925980850.0052300.0008007kg/(ms)9.347198155m8052.754648Pa6739.382Pa1263.634125Pa16055.77077Pa0.034517.3

18、841772Pa699.8663485Pa0.880.2519463.787562Pa18927.57512Pa20200604Mpa800mmQ345R345MPa189MPa189MPa0.3mm3mm0.8510.08509297mm12.7mm16mm液壓試驗5MPa310.5MPa188.2121352MPaTT合格5.020930233MPa127.984252MPa160.65MPat*t合格202001004.8025Mpa800mmQ345R345MPa189MPa189MPa0.3mm3mm0.8510.08509297mm12.7mm16mm液壓試驗5MPa310.5MP

19、a188.2121352MPaTT合格5.020930233MPa153.6610925MPa160.65MPat*t合格202001004.8025Mpa800mm200mmQ345R345MPa183MPa189MPa0.3mm5.1mm0.85液壓試驗6.051587302MPa310.5MPa270.4408021MPaTT合格112.54705144mm10.6mm16mm滿足最小厚度要求6.947982118MPa183.6276651MPa160.65MPat*t合格20200804.8025Mpa800mm200mmQ345R345MPa183MPa189MPa0.3mm5.1

20、mm0.85液壓試驗6.051587302MPa310.5MPa270.4408021MPaTT合格112.54705144mm10.6mm16mm滿足最小厚度要求6.947982118MPa183.6276651MPa160.65MPat*t合格202001004.8025Mpa0N0NmmQ345R189MPa流流體體的的物物性性參參數(shù)數(shù)物物性性參參數(shù)數(shù)丙丙二二烯烯物物性性參參數(shù)數(shù)：定定性性溫溫度度8080水水的的物物性性參參數(shù)數(shù)：定定性性溫溫度度2525管子材料：無縫鋼管（碳鋼）圓圓整整單單位位154根6m浮浮頭頭式式換換熱熱器器設(shè)設(shè)計計由由圖圖得得出出公稱直徑在（700900之間）圓圓

21、整整單單位位0.8m管管板板利利用用率率0.7符符合合要要求求按按標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)選選取取2502502929塊按照GB151-1999由圖得出由圖得出由圖得出按照GB151-19990.0647418按按標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)選選取取3003001818排6排圖2.28圖2.29圖2.30(Asb+Atb)/Ac圖2.31Nss/Nc查物性表查資料查資料與原假設(shè)定差值4.074019154圖2.35查物性表符合表2.10規(guī)定表2.36圖2.38Nss/Nc圖2.37(Asb+Atb)/Ac間距相等符合表2.10規(guī)定GB150.4-2011P338HG/T20580-2011P64MpaGB150.2-2011P4

22、3GB150.2-2011P43GB150.2-2011P43GB150.2-2011P43HG/T20580-2011P26GB150.1-2011P11GB151-1999P15GB150.3-2011P94GB150.1-2011P14GB150.3-2011P94GB150.3-2011P94GB150.4-2011P338HG/T20580-2011P64MpaGB150.2-2011P43GB150.2-2011P43GB150.2-2011P43GB150.2-2011P43HG/T20580-2011P26GB150.1-2011P11GB151-1999P15GB150.3-2011P94GB150.1-2011P14GB150.3-2011P94GB150.3-2011P94GB150.4-2011P338HG/T20580-2011P65MpaGB150.2-2011P43GB150.2-2011P43GB150.2-2011P43GB150.2-2011P43HG/T20580-2011P26GB150.1-