熱交換器設(shè)計計算

1、熱交換器設(shè)計計算一、基本參數(shù)管板與管箱法蘭、殼程圓筒紙之間的連接方式為 e 型熱交換器公稱直徑 DN600,即D=600mm換熱管規(guī)格0 38 2, Lo=3OOOmm換熱管根數(shù) n=92 管箱法蘭采用整體非標法蘭 管箱法蘭 /殼體法蘭外直徑 Df=760mm 螺柱孔中心圓直徑 Db=715mm 殼體法蘭密封面尺寸 D4=653mm 受壓元件材料及數(shù)據(jù) 以下數(shù)據(jù)查自 GB 2011； 管板、法蘭材料： 16Mn 鍛件 NB/T 470082010 管板設(shè)計溫度取 10C 查表9,在設(shè)計溫度100C下管板材料的許用應(yīng)力：胡 178Mpa100mm)查表，在設(shè)計溫度100c殼體/管箱法蘭/管板材料

2、的彈性模量：E'f E'f Ep 197000Mpa 殼程圓筒材料： Q345R GB 713 殼程圓筒的設(shè)計溫度為殼程設(shè)計溫度 查表2,在設(shè)計溫度100C下殼程圓筒材料的許用應(yīng)力：189Mpa (3mm16mm )查表，在設(shè)計溫度10 C下殼程圓筒材料的彈性模量Es 197000Mpa查表在金屬溫度20 C 80C范圍內(nèi)，殼程圓筒材料平均線膨脹系數(shù)：as 1.137 10-5mm/(mm ?C)管程圓筒材料： Q345R GB 713 管程圓筒的設(shè)計溫度為殼程設(shè)計溫度 按 GB/T 1512014 中規(guī)定,管箱圓筒材料彈性模量,當管箱法蘭采用長頸對焊法蘭時,取 管箱法蘭的材料

3、彈性模量,即Eh 197000Mpa換熱管材料： 20 號碳素鋼管 GB 9948換熱管設(shè)計溫度取 100c查表6,在設(shè)計溫度100C下?lián)Q熱管材料的許用應(yīng)力 胡147Mpa (3W 16mm )查表，設(shè)計溫度100C下?lián)Q熱管材料的屈服強度R；l 220Mpa (5< 16mm)查表，設(shè)計溫度100 C下?lián)Q熱管材料的彈性模量 Et 197000Mpa查表，換熱管材料在沿長度平均的金屬溫度50 C下彈性模量：Etm 199500 Mpa查表，在金屬溫度 20 C50C范圍內(nèi)，換熱管材料平均線膨脹系數(shù)：at 1.112 10-5mm / （mm ?C）螺柱材料：35CrMoA查表12,室溫下螺

4、柱材料的許用應(yīng)力珂 228Mpa查表12,設(shè)計溫度100C下螺柱材料的許用應(yīng)力（rb 206Mpa管板計算確定管板布管方式及各元件結(jié)構(gòu)尺寸換熱管為轉(zhuǎn)角正三角形排列換熱管中心距S=48mm殼程圓筒計算厚度3=pD 一2.632 6004.207mm2刃冷 Ps2 189 1 2.632殼程圓筒設(shè)計厚度3 C24.2 15.2mm按GB7132014鋼板負偏差：C1 =按照GB/T 151表7-1，對于不可抽管束的固定管板式熱交換器，其殼程圓筒最小厚度（包含1mm腐蝕裕量）為10mm ,取3s=16mm計算 a、A、A1、As、Kt、入、Q、卩、刀S、刀t、At、Dt、p t一根換熱管管壁金屬的橫

5、截面積a =:t(dt)3.142 (382)226.08mm2殼程圓筒內(nèi)徑橫截面積A 1Di23.14 60022.835210 mm44管板開孔后的面積 AA nd22.83 105292 314 381.79 105mm244圓筒殼壁金屬橫截面積Ass Dis 3.1416600 16423.09 104mm2設(shè)管板名義厚度n 56mm，換熱管伸出管板長度為換熱管有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距）：L L02 n 1.53000 256 1.52885mm管束模數(shù)KtEtnaLDi19700092 226°845.96Mpa2885 3.09 104系數(shù)吒 0.63252.83 101

6、.7910.4 (1 0.1162) (0.6 0.0673)0.6325換熱管受壓失穩(wěn)當量長度lcr=1154mm1.5015系數(shù)Cr換熱管回轉(zhuǎn)半徑 i 0.25 . d2 d 2 t 20.25 3823 8 2 2 21 2.748mm系數(shù) lcr/i 1154/12.74890.5240ClCr > lcr / i換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力&1址器1 21514X8146.66MPa對于其延長部分兼作法蘭的管板，計算Mm ,按GB 2011第7章確定Mp ,取pt作為法蘭計算壓力。墊片接觸面寬度 N 753 715 /2 19mm按GB 2011表7-1計算：N 19墊片基本密

7、封寬度 b0 一 一 9.5mm2 2b0>6.4mm，墊片有效密圭寸寬度 b 2.53 bo 2.53 . 9.57.8mm按GB 2011中 b）規(guī)定，墊片壓緊力作用中心圓直徑：Dg D4 2b 653 2 7.8 637.4mm按 GB 2011 表 7-4：墊片壓緊力的力臂 Lg D一理 715 637.438.8mm2 2查GB 2011表7-2，墊片系數(shù) m=3，比壓力y=69Mpa預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺柱載荷：Wa 3.14DGby 3.14 637.4 7.8 691.08 106N操作狀態(tài)下需要的最小螺柱載荷：2Wp 0.785Dg pt 6.28DGbmpt0.785

8、 637.42 2.6326.28 637.4 7.8 3 41.21 106N預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺柱面積61.06 104649.12mm2操作狀態(tài)下需要的最小螺柱面積Ap需要的螺柱面積 A maxAa,Ap2282065.87 103mm2max4649.12,5.871035.87 103mm2基本法蘭力矩 Mm Am Lg b 5.87 1 03 38.8 2285.19107N mm內(nèi)壓引起的作用于法蘭內(nèi)徑截面上的軸向力K、K；、Kf和 Kf假定管板計算厚度3,計算 訂、bf、K、k、ks、kh、J、J、按K f和Kf查管板第一彎矩系數(shù)m1、系數(shù)G2,計算系數(shù)®GB/T 151 2014 圖 7-12