電子版U型管換熱器說(shuō)明書(shū)

-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1電子版U型管換熱器說(shuō)明書(shū)第二部分、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1、傳熱工藝計(jì)算1.原始數(shù)據(jù)殼程水蒸氣的進(jìn)口溫度QUOTE=QUOTE殼程水蒸氣的出口溫度QUOTE=95℃殼程水蒸氣的工作壓力QUOTE=管程冷卻水的進(jìn)口溫度QUOTE=38oC管程冷卻水的出口溫度QUOTE=97oC管程冷卻水的工作壓力QUOTE=MPa管程冷卻水的流量=120t/h2.定性溫度及物性參數(shù)管程冷水定性溫度QUOTE(38+97)/2=64QUOTE管程冷水密度查物性表得QUOTE=981Kg/QUOTE管程冷水比熱查物性表得QUOTE=KgQUOTEoC管程冷水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得QUOTE=mQUOTE℃管程冷水黏度QUOTE=ˉeq\o(\s\up5(6),\s\do2())PaQUOTEs管程冷水普朗特?cái)?shù)查物性表得Pr2=殼程水蒸氣定性溫度（+95）=150殼程水蒸氣密度查物性表得QUOTE=QUOTE殼程水蒸汽比熱查物性表得QUOTE=QUOTE殼程水蒸氣導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得QUOTE=mQUOTE殼程水蒸氣黏度QUOTE=QUOTEs殼程水蒸氣的普朗特?cái)?shù)查物性表Pr1=3.傳熱量與冷水流量取定換熱效率為η=查表得r=則設(shè)計(jì)傳熱量:QUOTE120000QUOTEQUOTE(97-38)QUOTEQUOTE1000/3600QUOTE8060108（W）則加熱水流量：=s4.有效平均溫差=參數(shù)p：參數(shù)R：換熱器按單殼程兩管程設(shè)計(jì)則查書(shū)圖2-6a得：溫差校正系數(shù)：Φ=有效平均溫差：

605.管程換熱系數(shù)計(jì)算參考表2——7QUOTE初選傳熱系數(shù)：則初選傳熱面積為：選用QUOTE不銹鋼的無(wú)縫鋼管作換熱管。則管子外徑d0=管子內(nèi)徑di=管子長(zhǎng)度=5m則所需換熱管根數(shù)：570根可取換熱管根數(shù)為580根則管程流通面積為:管程流速為：

=管程雷諾數(shù)為:

32671管程傳熱系數(shù)為：4834結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)：查GB151---1999知管間距按?。汗荛g距為：s=分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距Sn=管束中心排管數(shù)為:

26根取QUOTE26根則殼體內(nèi)徑為：故內(nèi)徑Di=則長(zhǎng)徑比為:

合理。選擇單弓形折流板。則弓形折流板的弓高為：折流板間距為:折流板數(shù)量為：

9塊6.殼程換熱系數(shù)計(jì)算殼程流通面積為：

殼程流速為：

s殼程質(zhì)量流速為：

s殼程當(dāng)量直徑為：殼程雷諾數(shù)為：

43433切去弓形面積所占比例按:查圖4——38b得為，殼程換熱因子查圖2——12得120QUOTE管外壁溫度假定值為：120QUOTE壁溫下水的黏度為：QUOTEQUOTE黏度修正系數(shù)：殼程傳熱系數(shù)：

71807.傳熱系數(shù)計(jì)算查GB151---1999第138頁(yè)可知：管程水側(cè)污垢熱阻為：殼程污垢熱阻為:QUOTEQUOTE管壁熱阻r忽略,則總傳熱系數(shù)為：=1300則傳熱系數(shù)比為：

所以假設(shè)合理。8.管壁溫度計(jì)算管外壁熱流密度計(jì)算為：

59010W/QUOTE外壁溫度為：誤差校核：所以誤差不大，合適。9.管程壓降計(jì)算管內(nèi)壁溫度:92QUOTEQUOTE壁溫下水的黏度為：黏度修正系數(shù)：查得管程摩擦系數(shù)為：管程數(shù)QUOTE2管內(nèi)沿程壓降為：Pa回彎壓降為：

Pa取進(jìn)出口處質(zhì)量流速為：

1600kg/進(jìn)出口管處壓降為：

Pa管程污垢校正系數(shù)為：QUOTE則管程壓降為：Pa管程允許壓降QUOTEQUOTE即管程壓降符合要求。10.殼程壓降計(jì)算殼程當(dāng)量直徑：de=雷諾數(shù)Re1=16656查得殼程摩擦系數(shù)：QUOTE（QUOTE圖3-2）管束壓降：取進(jìn)出口質(zhì)量流速：進(jìn)出口壓降：取導(dǎo)流板阻力系數(shù)：QUOTE導(dǎo)流板壓降：殼程結(jié)垢修正系數(shù)：QUOTE殼程壓降：殼程允許壓降：QUOTEQUOTE符合要求。2、強(qiáng)度計(jì)算換熱管材料、規(guī)格的選擇及功能的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管外徑d0mmGB151-1999QUOTE252管長(zhǎng)Lmm同上30003傳熱面積

《管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)》4換熱管根數(shù)個(gè)5805拉桿個(gè)GB151-1999QUOTE表43、4466材料GB150-1999《鋼制壓力容器》選20鋼管子的排列方式序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值正三角形排列GB151-1999QUOTE2換熱管中心距SmmGB151-1999QUOTE323隔板槽兩側(cè)相鄰管最小中心距mmGB151-1999QUOTE44確定殼體直徑序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管中心距SmmGB151-1999QUOTE表12322換熱管根數(shù)根5803分程隔板厚度mmGB151-1999QUOTE104管束中心排管數(shù)根QUOTE265筒體直徑mm9006實(shí)取筒體直徑mm900筒體壁厚確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2材料GB150-1999QUOTE16MnR3材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999QUOTE表4-11704焊接接頭系數(shù)5殼程設(shè)計(jì)壓力MPa6筒體計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mmQUOTE+QUOTE59實(shí)取名義厚度mmGB151-1999QUOTE510負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm1013設(shè)計(jì)厚度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力MPa12114校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作壓力[QUOTEMPa液壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1試驗(yàn)壓力MPa2圓筒薄膜應(yīng)力MPa3常溫下材料強(qiáng)度指標(biāo)MPa3454校核QUOTEMPaQUOTEQUOTE合格殼程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa2工作壓力PMPa給定3材料GB150-199916MnR4材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11705焊接接頭系數(shù)6封頭計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mmQUOTE+QUOTE59實(shí)取名義厚度mmGB151-1999QUOTE510負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm313設(shè)計(jì)溫度下封頭的計(jì)算應(yīng)力MPa12114校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大允許工作壓力[QUOTEMPa16公稱(chēng)直徑mm筒體公稱(chēng)直徑90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-9540管程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa2工作壓力PMPa給定3材料GB150-1999QUOTE16MnR4材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11705焊接接頭系數(shù)6封頭計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mmQUOTE+QUOTE79實(shí)取名義厚度mmGB151-1999QUOTE710負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm513設(shè)計(jì)溫度下封頭的計(jì)算應(yīng)力MPa10914校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大允許工作壓力[QUOTEMPa16公稱(chēng)直徑mm筒體公稱(chēng)直徑90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-9540法蘭的選擇設(shè)備法蘭的選擇按其條件DN=900mm設(shè)計(jì)溫度97QUOTE設(shè)計(jì)壓力由《壓力容器法蘭》長(zhǎng)徑對(duì)焊法蘭表1，選擇長(zhǎng)徑對(duì)焊法蘭，連接面形式為突面，相關(guān)參數(shù)如下：?jiǎn)挝唬╩m）DD1D3D4HhRd螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量106010159661275521626115351227M2428由QUOTEJB/T4704-2000選擇非金屬軟墊片，其相應(yīng)尺寸如下：墊片外直徑D=965;墊片內(nèi)直徑d=915;墊片厚度QUOTE。接管法蘭的選擇（1）接管a、b的公稱(chēng)直徑相同設(shè)為QUOTE，設(shè)進(jìn)口流速為3m/s,則

=120mm取QUOTE125mm，公稱(chēng)壓力由QUOTE選擇帶徑對(duì)焊法蘭，法蘭相關(guān)參數(shù)如下：DNA1DKLnThCNSH1RH125140250210188M1128158412655（2）接管c、d的公稱(chēng)直徑相同設(shè)為QUOTE，設(shè)進(jìn)口流速為s,則

=26mm取QUOTE32，公稱(chēng)壓力由QUOTE選擇帶徑對(duì)焊法蘭，法蘭相關(guān)參數(shù)如下：DNA1DKLnThCNSH1RH3242140100184M1618566842管板的設(shè)計(jì)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1未被換熱管支撐面積135522官板布管區(qū)面積366083管板布管區(qū)當(dāng)量直徑mm2164布管區(qū)當(dāng)量直徑與直徑之比5半徑Rmm4706墊片基本密封寬度mm257墊片接觸寬度NmmJB/T4704-2000圖1508墊片有效密封寬度bmm9墊片接觸外徑DmmJB/T4700-4707-200096510墊片壓緊力作用中心圓直徑mm94011系數(shù)GB151-1999《管殼式換熱器》12管板削弱系數(shù)GB151-1999《管殼式換熱器》13管板材料GB150-1999《鋼制壓力容器》16MnR14設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力MPaGB150-1999《鋼制壓力容器》表4-112515殼程設(shè)計(jì)壓力PSMPa已知16管程設(shè)計(jì)壓力PtMPa已知17管板設(shè)計(jì)壓力PdMPa18管板厚度mm19殼程腐蝕裕量mm220管程腐蝕裕量mm221實(shí)取名義厚度mmGB151-1999《管殼式換熱器》6422換熱管軸向應(yīng)力MPaQUOTEQUOTEQUOTE23換熱管最大軸向應(yīng)力MPa已知24單根換熱管金屬的橫截面積a25換熱管與管板焊腳高度lmmGB151-1999《管殼式換熱器》26換熱管與管板連接的拉脫力qMPa27許用拉脫力[q]MPa28校核合格管箱短節(jié)壁厚的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2材料GB150-1999QUOTE16MnR3材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999QUOTE表4-11704焊接接頭系數(shù)5管程設(shè)計(jì)壓力MPa6管箱筒體計(jì)算厚度mm7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mmQUOTE+QUOTE109實(shí)取名義厚度mmGB151-1999QUOTE1010負(fù)偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm513設(shè)計(jì)厚度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力MPa10914校核MPa合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作壓力[QUOTEMPa拉桿和定距管的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1拉桿直徑mmGB151-1999QUOTE表43162拉桿數(shù)量n根GB151-1999QUOTE表4463定距管規(guī)格GB151-1999QUOTE4拉桿在管板端螺紋長(zhǎng)度mmGB151-1999QUOTE表45205拉桿在折流板端螺紋長(zhǎng)度mmGB151-1999QUOTE表45606拉桿上的倒角高度bmmGB151-1999QUOTE表452折流板的選擇選型根據(jù)GB151-1999QUOTE圖37選擇單弓形水平放置的折流板。折流板尺寸缺口弦高h(yuǎn)值，一般取QUOTE的圓筒內(nèi)徑，取h=。換熱管無(wú)支撐跨距或折流板間距由GB151-1999QUOTE表42知，換熱管為Φ25×鋼管時(shí)，換熱管的最大無(wú)支撐跨距為L(zhǎng)=1850mm，且折流板最小間距一般不小于內(nèi)徑的五分之一且不小于5mm，有傳熱計(jì)算得到B=400mm。折流板厚度由GB151-1999QUOTE表34知，DN=900,L=300QUOTE取折流板最小厚度QUOTE6mm.折流板直徑由GB151-1999QUOTE表41查得折流板名義外直徑為DN=900mm,管孔直徑為QUOTE防沖板的選擇由GB151-1999QUOTE查得防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離應(yīng)不小于接管外徑的四分之一，取10mm。防沖板的直徑或邊長(zhǎng)應(yīng)大于接管外徑50mm,取為80mm.防沖板的最小厚度取材料為不銹鋼，3mmQUOTE,實(shí)取3mmQUOTE(具體尺寸見(jiàn)零件圖所示)接管及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)由GB150-1998QUOTE表8-1知當(dāng)滿(mǎn)足下列所有條件是不另行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于;兩相鄰開(kāi)孔中心距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；接管公稱(chēng)直徑小于或等于89mm;接管最小壁厚滿(mǎn)足表8-1要求管箱接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算由于接管125mm的公稱(chēng)直徑大于89mm,所以要補(bǔ)強(qiáng)，但由于設(shè)計(jì)的筒體或封頭厚度遠(yuǎn)大于理論厚度，所以要進(jìn)行計(jì)算看是否需要補(bǔ)強(qiáng)有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度B=250有效高度：外側(cè)高度h1=25有效高度；內(nèi)側(cè)高度h2=0補(bǔ)強(qiáng)面積有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積按GB150-1998QUOTE（8-10）計(jì)算QUOTEQUOTE——補(bǔ)強(qiáng)面積mm2QUOTE——?dú)んw有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積218QUOTE——接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積=170QUOTE焊縫金屬表面積QUOTE而最小補(bǔ)強(qiáng)面積QUOTE484QUOTE484<A開(kāi)孔需另加補(bǔ)強(qiáng)。其另加補(bǔ)強(qiáng)面積A4按下式計(jì)算QUOTE96可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，根據(jù)DN=125,參考補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736表1選用補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D0=250mm內(nèi)徑Di=d0+3QUOTE-8=130mm選用D形坡口。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：

QUOTE=為制造方便去QUOTE4mm

殼體接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算由于接管3000mm的公稱(chēng)直徑大于89mm,所以要補(bǔ)強(qiáng)，但由于設(shè)計(jì)的筒體或封頭厚度遠(yuǎn)大于理論厚度，所以要進(jìn)行計(jì)算看是否需要補(bǔ)強(qiáng)有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度B=64有效高度：外側(cè)高度h1=有效高度；內(nèi)側(cè)高度h2=0補(bǔ)強(qiáng)面積有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積按GB150-1998QUOTE（8-10）計(jì)算QUOTEQUOTE——補(bǔ)強(qiáng)面積mm2QUOTE——?dú)んw有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積15QUOTE——接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積=25QUOTE焊縫金屬表面積QUOTE而最小補(bǔ)強(qiáng)面積QUOTEA=7570>A,則不需要補(bǔ)強(qiáng)圈。分程隔板厚度選取根據(jù)GB151-1999QUOTE，分程隔板厚度選為8mm。支座的選擇及應(yīng)力校核支座的選擇根據(jù)《鋼制管法蘭墊片緊固件》JB/T4712-92鞍式支座的選擇重型BI型焊制鞍式支座（表7）當(dāng)DN=900mm取鞍式支座的相關(guān)尺寸如下：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1公稱(chēng)直徑DNmm9002允許載荷QKN2253鞍座高度hmm2004底板mm810mm150mm105腹板mm106筋板mm400mm140mm120mm107墊板弧長(zhǎng)mm1060mm200mm6emm368螺栓間距mm5909帶墊板鞍座質(zhì)量MKg4010包角12011型號(hào)BI重型F,S各一、鞍座的應(yīng)力校核原始數(shù)據(jù)表序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa2設(shè)計(jì)溫度toC1603物料密度4筒體內(nèi)徑mm9005筒體長(zhǎng)度Lm47526