流量為260t-h臥式蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)【過程裝備與控制工程類】【說明書+CAD】

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管殼式換熱器又叫做列管式換熱器。它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(jiǎn)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。 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)，由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。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 管殼式換熱器則管外清洗方便，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(jiǎn)單的單殼程單管程換熱器,簡(jiǎn)稱為1-1型換熱器。為提高管內(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。 3.1 管殼式換熱器的發(fā)展 在工業(yè)生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，統(tǒng)稱 為換熱器。它是化工、煉油、動(dòng)力、原子能和其他許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。對(duì)于迅速發(fā)展的化工、煉油等工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說，換熱器尤為重要。通常在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的 10-20%。在石油煉廠中，換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的 85-40%。在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程的需要，往往進(jìn)行著各種不同的換熱過程：如加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝等。換熱器就是用來(lái)進(jìn)行這些熱傳遞過程的設(shè)備，通過這種設(shè)備，以便使熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝上的需要。由于使用的條件不同，換熱設(shè)備又有各種各樣的形式和結(jié)構(gòu)。另外，在化工生產(chǎn)中，有時(shí)換熱器 作為一個(gè)單獨(dú)的化工設(shè)備，有時(shí)則把它作為某一個(gè)工藝設(shè)備中的組成部分。其他如回收排放出去的高溫氣體中的廢熱所用的廢熱鍋爐，有時(shí)在生產(chǎn)中也是不可缺少的。總之，換熱器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用是十 分廣泛的，任何化工生產(chǎn)工藝幾乎都離不開它。 換熱器發(fā)展歷史簡(jiǎn)要回二十世紀(jì) 20 年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國(guó)用釬焊法制造出 一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對(duì)新材料料制成的換熱器開始注意。60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外，自60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期，為了強(qiáng)化傳熱，在研究和發(fā)展 熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為當(dāng)今世界的兩大主題。 4.1管殼式換熱器的分類 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： 4.1.1固定管板式 固定管板式換熱器 管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比列管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達(dá)90%以上。板式換熱器（Plate Type Heat Exchanger），本成套設(shè)備由板式換熱器、平衡槽、離心式衛(wèi)生泵、熱水裝置（包括蒸汽管路、熱水噴入器）、支架以及儀表箱等組成。用于牛奶或其它熱敏感性液體之殺菌冷卻。欲處理的物料先進(jìn)入平衡槽，經(jīng)離心式衛(wèi)生泵送入換熱器、經(jīng)過預(yù)熱、殺菌、保溫、冷卻各段，凡未達(dá)到殺菌溫度的物料，由儀表控制氣動(dòng)回流閥換向、再回到平衡槽重新處理。物料殺菌溫度由儀表控制箱進(jìn)行自動(dòng)控制和連續(xù)記錄，以便對(duì)殺菌過程進(jìn)行監(jiān)視和檢查。此設(shè)備適用于對(duì)牛奶預(yù)殺菌、巴式殺菌。板式換熱器的型式主要有框架式（可拆卸式）和釬焊式兩大類，板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。是冷熱倆流體被一層固體壁面（管和板）隔開，不相混合， 通過間壁進(jìn)行熱交換.夾套換熱器：在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但其容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù).使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安裝攪拌器，當(dāng)夾套中通入冷卻水或無(wú)相變的加熱劑時(shí)，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其他增加湍流的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。為補(bǔ)充傳熱不足，也可在釜內(nèi)安裝蛇管。它廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。夾套式換熱武器主要用于反應(yīng)過程的加熱或冷卻，是在容器外壁安裝夾套制成。 4.1.2 浮頭式 兩端的管板，一端不與殼體相連，可自由沿管長(zhǎng) 方向浮動(dòng)。當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起熱膨 脹時(shí)，管束連同浮頭可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，可完全消除熱應(yīng)力。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，消除了溫差應(yīng)力，是應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)形式。 4.1.3 U型管式 把每根管子都彎成U形，兩端固定在同一管板上，每根管子可自由伸縮，來(lái)解決熱補(bǔ)償問題。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，管程不易清洗，常為潔凈流體，可適用高壓氣體的換熱。 5.1換熱器發(fā)展前景 近幾年來(lái),隨著高溫?zé)峁芗夹g(shù)研究的不斷成熟和深入,高溫?zé)峁軗Q熱器的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大,目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。在冶金、化學(xué)、陶瓷、建材及輕工等工業(yè)生產(chǎn)中,常需要500℃以上的清潔空氣以滿足助燃、干燥和供氧等需要,采用高溫?zé)峁芸諝饧訜崞骺梢暂p易地達(dá)到這一要求,并且從根本上解決常規(guī)空氣加熱器所無(wú)法解決的傳熱難題。 高溫?zé)峁芗夹g(shù)在噴霧干燥中的應(yīng)用取得成功,并已收到了令人滿意的實(shí)際效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的上。高溫預(yù)熱煤氣(或助燃?xì)?,使冶金工廠大量的低熱值高爐煤氣(其熱值約為4187J)資源在加熱爐上的利用成為可能。回收利用六大耗能工業(yè)(冶金、化工、煉油、玻璃、水泥及陶瓷)的高溫余熱,使這些領(lǐng)域的能源利用率達(dá)到一個(gè)新的水平。換熱器肋片換熱的研究應(yīng)該注重基礎(chǔ)性的理論研究創(chuàng)新，尋求建立能支撐肋片設(shè)計(jì)選型的系統(tǒng)化的理論，同時(shí)要結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究，尋求實(shí)際應(yīng)用中最節(jié)能的肋片參數(shù)值。 換熱器制造商和設(shè)計(jì)人員對(duì)于換熱器肋片外型、布置仍然沒有可靠的理論依據(jù)，傳統(tǒng)的肋片布置方式在換熱效率上不如換熱管表面設(shè)置的針狀或圓臺(tái)狀肋，而對(duì)于針狀肋片在換熱管表面的最佳換熱的散布規(guī)律仍然還不明晰，理論研究非常薄弱；對(duì)替代傳統(tǒng)的平板和環(huán)狀肋片的高效換熱肋片研究甚少。 新型換熱管的形狀研究過少，目前的研究?jī)H局限于傳統(tǒng)的圓形或矩形換熱管上，對(duì)更高效的換熱管型的探索研究比較缺乏。對(duì)換熱管排數(shù)和排列方式對(duì)換熱器整體換熱性能的影響研究的理論體系還沒形成，目前對(duì)于此方面的研究多以實(shí)驗(yàn)研究為主，然后從實(shí)驗(yàn)中提取經(jīng)驗(yàn)公式，關(guān)于管排數(shù)的純理論的換熱理論還沒有得到建立。作為衡量換熱器性能時(shí)的換熱效率，已不能作為換熱器設(shè)計(jì)選型的標(biāo)準(zhǔn)，換熱效率高并不意味著制造成本的節(jié)省以及換熱效果最佳化；傳熱因子和摩擦因子是比較合適的衡量換熱器整體性能的指標(biāo)，但是需要綜合考慮此兩種因素后建立換熱器最優(yōu)化換熱的統(tǒng)一理論，單一的考慮換熱因子或者摩擦因子的大小對(duì)于衡量換熱器換熱性能沒有任何意義。 6.1國(guó)外最新?lián)Q熱器 焊接式板式換熱器：用焊接的方式代替橡膠密封圈，隨著時(shí)代的進(jìn)步出現(xiàn)了全焊式和半焊式的換熱器，它們?cè)谂f型號(hào)的基礎(chǔ)上消除了墊片的限制。由德國(guó)跟日本聯(lián)合開發(fā)的BAVARIA，操作壓力可從真空到6MPa，操作溫度200-900℃，單臺(tái)換熱器面積為3-200㎡?？捎糜跉?氣、氣-液、液-液的換熱和蒸汽的冷凝。1.4.2、Pack inox換熱器：是一種所有部件都焊接的無(wú)密封墊圈的板式換熱器。由壓力容器外殼和傳熱板束組成。特點(diǎn)：傳熱效率高。兩側(cè)流體有較高的膜傳熱系數(shù)比一般的管式高2-3倍。流速分布均勻。沒有死角是純逆流換熱。重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，占地少。壓力降低，無(wú)振動(dòng)。殼體上有人孔，清洗方便。降低了制造成本，減少了企業(yè)投資。國(guó)外推出新型換熱器有：ABB公司的螺旋折流板換熱器、Hamon Lum mus公司的SRCTM空冷式冷凝器、NTIW列管式換熱器、英國(guó)CalGain公司的絲狀花內(nèi)查物交換器、日本的Hy brid混合式換熱器、俄羅斯的變形翅片換熱器、噴涂翅片管冷凝器、非釬焊金屬絲纏繞翅片管換熱器、美國(guó)公司的Kenics換熱器、帶紐帶插入物的湍流增強(qiáng)式換熱器和麻花扁管換熱器。日本生產(chǎn)的世界單臺(tái)最大處理能力為5，000m3/h的UX-100型板式換熱器、法國(guó)公司成產(chǎn)的6900mm*1525mm*1300mm（長(zhǎng)寬高）換熱面為1500㎡/m3的板翅式換熱器。以上介紹的各式換熱器的設(shè)計(jì)思想各有新穎之處，結(jié)構(gòu)上具有特色。有的在于強(qiáng)化管內(nèi)傳熱，有的在殼程強(qiáng)化傳熱，有的改進(jìn)了管箱的設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1]鄧頌九.提高管殼式換熱器傳熱性能的途徑,化學(xué)工程,1992.20(2)30-36 [2]魚津博久,小州敬雄,熱交換器的進(jìn)步和期待,化學(xué)裝置[日]2005.3(3)44-48 [3]RajivMukherjee.Effectively design shell-and tube heatexchangers.CEP.94(2):21-37 [4]Rajiv Mukherjee.Bwoaden your heat exchanger design skills.CEP.2005,40(3):35-47 [5]時(shí)銘顯.石油化工裝備研究的進(jìn)展.石油煉制與化工,1997,(1):1-5 [6]ПознякВЕСавелъевВНИсследоВание.2004(2)29-34 [7]КрасниковаОК.Определениевозможностииспользованиянеприпая нногоребраввитом.1996,(1)46-48 [8]АлексеевАOПрименениегазодинамическогонапылениядляоребрения трубтепдообменников.Хим.инеф.Маш.1996,(4):63～64 6 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 流量為260t/h臥式蒸汽冷凝器 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 班 級(jí)： 1201 學(xué)生姓名： 王威 指導(dǎo)教師： 金丹 論文提交日期 2016 年 5 月23 日 論文答辯日期 2016 年 6 月6 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 過程裝備與控制工程 專業(yè) 過控1201 班 學(xué)生：王威 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：流量為260t/h臥式蒸汽冷凝器 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：設(shè)計(jì)計(jì)算書一份； 設(shè)計(jì)說明書一份； 繪制施工圖折合A1號(hào)圖4張。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 固定管板式換熱器 起止時(shí)間：2016年3月1日—2016年5月27日 指導(dǎo)教師： 王威 簽字 2016 年 3 月 1 日 摘要 換熱器又被叫熱量交換器，是一種把熱流體的熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，并且實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量的交換和傳遞不可缺少的設(shè)備，在工廠中具有重要的意義。換熱器可以是一種單獨(dú)的設(shè)備，例如加熱器、冷卻器和凝汽器等等；也可是工藝設(shè)備的組成部分，比如石化、煤炭工業(yè)中的余熱回收裝置等等。換熱器是兩種溫度不同的物料在一個(gè)設(shè)備內(nèi)相互交換熱量，最終達(dá)到將物料冷卻，或者將冷物料加熱為目的的設(shè)備。本換熱器是蒸汽冷凝器在成產(chǎn)中是非常常見的設(shè)備，該換熱器有耐高壓的優(yōu)點(diǎn)、價(jià)格低廉、清洗方便不宜結(jié)垢的優(yōu)點(diǎn)。 已知條件為：設(shè)計(jì)壓力為管程，殼程，工作溫度管程，殼程，設(shè)計(jì)溫度管程，殼程，管程介質(zhì)為的水，殼程介質(zhì)為的水蒸氣。依據(jù)給定條件所得傳熱面積為?？紤]到介質(zhì)特性等因素，采用Φ25×2.5×4500的（材料）的無(wú)縫鋼管，本設(shè)計(jì)采用390根換熱管可滿足換熱量。設(shè)定拉桿數(shù)量為6根，計(jì)算得到筒體直徑為 。完成了壓降計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)、管箱短節(jié)壁厚計(jì)算等。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，依據(jù)進(jìn)行筒體、封頭強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)算。本設(shè)計(jì)選擇管板延長(zhǎng)兼做法蘭，依據(jù)中的彈性支撐假設(shè)對(duì)管板進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)，進(jìn)行了臥式容器鞍座校核。 本設(shè)計(jì)充分的利用材料，適用比較多的場(chǎng)合。390根換熱管更加體現(xiàn)了換熱的效率。在同樣的換熱器中此換熱器十分的廉價(jià)、安全。所以該換熱器在工廠中占有重要位置。 關(guān)鍵字: 固定管板; 換熱器; 不同物料; 熱交換 ；補(bǔ)強(qiáng) Abstract Heat exchanger called heat exchanger again, it is a kind of the thermal fluid heat transfer to cold fluid equipment, and realize the heat exchange and transmission in the process of chemical production indispensable equipment, has the vital significance in the factory. Heat exchanger can be a single device, such as a heater, cooler and steam condenser, etc. But also part of the process equipment, such as waste heat recovery unit in petrochemical industry, coal industry, and so on. Temperature heat exchanger are two different materials in a heat exchanging equipment, eventually achieve the material cooling, or heating equipment for the purpose of cold material. This heat exchanger is steam condenser is very common in into during equipment, the heat exchanger has the advantages of resistance to high pressure, low cost, convenient cleaning is unfavorable and scale advantages. Known condition is: the design pressure for tube side and shell side, working temperature tube side and shell side, the design temperature tube side and shell side, the medium as the water passes, shell side medium is water vapor. Based on the heat transfer area of the given conditions. Considering the characteristic of medium etc factors, using (material) seamless steel tube, this design USES the root heat exchange tube can meet the change of heat. Set rod of 6 root number, calculate the cylinder diameter. Completed the pressure drop calculation, strength calculation, opening reinforcement, short tube box section wall thickness calculation, etc. In strength design, strength design basis for cylinder, head and checking, according to the inlet connection of traffic and exports over the selection of nozzle diameter, opening reinforcement method on the basis of equal area reinforcement calculation. The design of flange, tubesheet extended and do according to the hypothesis of elastic support for tube plate design and checking, tube plate and the heat exchange tube connections for welding, rod and tube plate to the threaded connection structure. At the same time, for the horizontal vessel saddle checking. This design make full use of material, is more occasions. 608 more embodies the heat exchange tube, so the heat exchange efficiency. At the same heat exchanger in the heat exchanger is very cheap and safe. So the heat exchanger occupies an important position in the factory. Key words: Fixed tube sheet； Heat exchanger； Different materials； reinforcing 目 錄 第一章?lián)Q熱器傳熱工藝計(jì)算 1 1.1原始數(shù)據(jù) 1 1.2定性溫度及確定其物性參數(shù) 1 1.3傳熱量與水蒸氣流量計(jì)算 2 1.4有效平均溫差計(jì)算 3 1.5管程換熱系數(shù)計(jì)算 4 1.6 結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì) 5 1.7殼程換熱系數(shù)計(jì)算 6 1.8 總傳熱系數(shù)計(jì)算 7 1.9 管壁溫度計(jì)算 8 1.10 管程壓力降計(jì)算 8 1.11 殼程壓力降計(jì)算 9 第二章固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 12 2.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 12 2.2 布管方式的選擇 12 2.3 筒體內(nèi)徑的確定 13 2.4 筒體壁厚的確定 13 2.5 筒體水壓試驗(yàn) 14 2.6 封頭厚度的確定 14 2.7 管箱短節(jié)壁厚計(jì)算 15 2.8 管箱水壓試驗(yàn) 16 2.9 管箱法蘭的選擇 16 2.10 管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算 17 2.11 是否安裝膨脹節(jié)的判定 30 2.12 防沖板尺寸的確定 30 2.13 折流板尺寸的確定 31 2.14 各管孔接管及其法蘭的選擇 32 2.15 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 37 2.16 支座的選擇及應(yīng)力校核 40 2.16.1 支座選擇 40 2.16.2 鞍座的應(yīng)力校核 40 參考文獻(xiàn) 45 致謝 46 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 換熱器傳熱工藝計(jì)算 第一章 換熱器傳熱工藝計(jì)算 1.1原始數(shù)據(jù) 管程水的進(jìn)口溫度=20℃ 管程水的出口溫度=85℃ 管程水的工作壓力=2.2MPa 管程水的流量=260000kg/h 殼程水蒸氣的入口溫度=164.97℃ 殼程水蒸氣的出口溫度=80℃ 殼程水蒸氣的工作壓力=0.7MPa 1.2定性溫度及確定其物性參數(shù) 管程水的定性溫度 管程水密度查物性表得 管程水比熱查物性表得 管程水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得=0.6557w/(m·℃) 管程水黏度=5.229×10-4pa·s 管程水普朗特?cái)?shù)查物性表得Pr1=2.96 殼程水蒸氣定性溫度 殼程水蒸氣冷凝點(diǎn)： 冷卻段： 冷凝段： 殼程水蒸汽密度查物性表得： 冷卻段：=943.4kg/m3 冷凝段: =4.122kg/m3 殼程水蒸汽比熱查物性表得： 冷卻段：=4.258KJ/(kg·℃) 冷凝段：=2.583KJ/(kg·℃) 殼程水蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得： 冷卻段：λ2=0.688w/(m·℃) 冷凝段：=0.0313w/(m·℃) 殼程水蒸汽粘度： 冷卻段： 冷凝段： 殼程水蒸汽普朗特?cái)?shù)查物性表得： 冷卻段： 冷凝段： 1.3傳熱量與水蒸氣流量計(jì)算 取定換熱效率η=0.98 則設(shè)計(jì)傳熱量: Q0=G1×Cp1×()×1000/3600 =260000×4.178×(85-20)×1000/3600 =1.9613×107w 由導(dǎo)出水蒸氣氣流量G2，r為時(shí)的汽化潛熱 r=2763.5J/kg 水蒸氣流量： =6.4kg/s 冷卻段傳熱量： 冷凝段傳熱量: 設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為 根據(jù)熱量衡算: ·η ℃ 1.4有效平均溫差計(jì)算 逆流冷卻段平均溫差: ℃ 逆流冷凝段平均溫差:△ 參數(shù)： 參數(shù)： 換熱器按單殼程2管程設(shè)計(jì)則查圖2-6(a)，得: 溫差校正系數(shù) ?=0.84 有效平均溫差： 冷凝段： 參數(shù)： 參數(shù)： 換熱器按單殼程2管程設(shè)計(jì)則查圖2-6(a)，得: 溫差校正系數(shù) ?=0.89 有效平均溫差:=?=0.89×138.5=123.3℃ 初選冷卻段傳熱系數(shù): 1.5管程換熱系數(shù)計(jì)算 初選冷凝段傳熱系數(shù): 則初選冷卻段傳熱面積為: 選用?25×2.5的無(wú)縫鋼管做換熱管 則: 管子外徑d0=25mm 管子內(nèi)徑di=20mm 管子長(zhǎng)度L=4500mm 則需要換熱管根數(shù): 可取換熱管根數(shù)為390根. 管程流通面積： 管程流速: 管程雷諾數(shù): 管程冷卻段的定性溫度: 管程冷卻段傳熱系數(shù): 管程冷凝段的定性溫度: 管程冷凝段傳熱系數(shù): 1.6 結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì) 查GB151-1999 知管間距按1.25d0取 管間距:s=0.032 m 管束中心排管數(shù)：根，取29根 則殼體內(nèi)徑: 圓整為:Di=1m 則長(zhǎng)徑比; 合理 弓形折流板的弓高: h=0.2Di=0.2*1=0.2m 折流板間距: 折流板數(shù)量: 1.7殼程換熱系數(shù)計(jì)算 殼程流通面積: 殼程流速: 冷卻段: 冷凝段: 殼程當(dāng)量直徑: ① 冷凝段管外壁溫度假定值: 膜溫： 膜溫下液膜的粘度:188.3× 膜溫下液膜的密度:917.3 膜溫下液膜的導(dǎo)熱系數(shù)： 正三角形排列 冷凝負(fù)荷:Г= 殼程冷凝段雷諾數(shù): 殼程冷凝段傳熱系數(shù): ②冷卻段管外壁溫假定值: 冷卻段雷諾數(shù)： 壁溫下水粘度: 粘度修正系數(shù)； 殼程傳熱因子查圖2-12得: 冷卻段殼程換熱系數(shù): 1.8 總傳熱系數(shù)計(jì)算 查GB-1999 第138 頁(yè)可知 水蒸汽的側(cè)污垢熱阻: 管程水選用地下水，污垢熱阻為: 由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計(jì) 冷卻段總傳熱系數(shù): 傳熱面積比為: （合理） 冷凝段總傳熱系數(shù): 傳熱面積比為: (合理) 1.9 管壁溫度計(jì)算 設(shè)定冷凝段的長(zhǎng)度:=2.0424m 冷卻段的長(zhǎng)度: 冷卻段管外壁熱流密度計(jì)算: 冷卻段管外壁溫度: 誤差不大 冷凝段管外壁熱流密度計(jì)算: 冷凝段管外壁溫度: 1.10 管程壓力降計(jì)算 管程水的流速: 管程雷諾準(zhǔn)數(shù): 管程摩擦系數(shù): 壓降結(jié)垢校正系數(shù): 沿程壓降: 管程數(shù): 管程回彎次數(shù): 回彎壓降: 取管程出入口接管內(nèi)徑: 管程出入口速: 局部壓降: 管程總壓降: 管程允許壓降: 即壓降符合要求。 1.11 殼程壓力降計(jì)算 殼程當(dāng)量直徑: 殼程流通面積: 殼程流速: 冷卻段: 冷凝段: 殼程雷諾數(shù): 殼程冷卻段雷諾數(shù): 殼程冷凝段雷諾數(shù): 查表殼程摩擦系數(shù): 冷卻段: 冷凝段: 殼程粘度修正系數(shù): 冷卻段: 冷凝段: 管束周邊壓降:冷卻段管束周邊壓降: 冷凝段管束周邊壓降: 導(dǎo)流板壓降: （無(wú)導(dǎo)流板） 查表取殼程壓降結(jié)垢系數(shù): 冷卻段： 冷凝段： 取殼程進(jìn)口接管內(nèi)徑: 殼程出口接管內(nèi)徑: 殼程出口流速: 殼程進(jìn)口流速: 局部壓降: 冷卻段： 冷凝段：殼程總壓降: 冷卻段殼程總壓降: 冷凝段殼程總壓降: 殼程允許壓降: 即壓降符合要求 即壓降符合要求 46 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 第二章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 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(lái)源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 換熱管材料 #20 2 換熱管規(guī)格 3 傳熱面積 A ㎡ 214.6 4 換熱管數(shù) Nt 根 608 5 拉桿直徑 dn mm GB151-1999《管殼 式換熱器》表43 16 6 拉桿數(shù)量 根 GB151-1999《管殼 式換熱器》表44 6 2.2 布管方式的選擇 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和數(shù)據(jù)計(jì) 算 數(shù)值 1 正三角形 GB151-1999 圖11 2 換熱管中心距 S mm GB151-1999 表12 32 3 隔板槽兩側(cè)相鄰 管中心距 Sn mm GB151-1999 表12 44 2.3 筒體內(nèi)徑的確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公 式 數(shù)值 1 換熱管中心 距 S mm GB151-1999 表12 32 2 換熱管根數(shù) Nt 根 608 3 管束中心排 管根數(shù) Nc 根 29 4 換熱管外徑 d0 mm 25 5 到殼體內(nèi)壁 最短距離 b3 mm 8 6 筒體內(nèi)徑 Di mm 996 7 實(shí)取筒體公 稱直徑 Di mm JB/T4737-95 1000 8 布管限定圓 直徑 Dl mm 980 2.4 筒體壁厚的確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公 式 數(shù)值 1 計(jì)算壓力 0.77 2 筒體內(nèi)徑 見三-8 1000 3 筒體材料 20R 4 設(shè)計(jì)溫度下 筒體材料的 許用應(yīng)力 GB150-1998 表4-1 鋼板許用應(yīng) 力 123 5 焊接接頭系 數(shù) 0.85 6 筒體計(jì)算厚 度 3.7 7 腐蝕裕量 2 8 負(fù)偏差 0 9 設(shè)計(jì)厚度 5.7 10 名義厚度 GB151-1999 項(xiàng)目 5.3.2 表8 8 11 有效厚度 6 12 設(shè)計(jì)厚度下 圓筒應(yīng)力 64.6 13 校核 14 設(shè)計(jì)溫度下 圓筒的最大 許用工作壓 力 1.25 2.5 筒體水壓試驗(yàn) 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 根據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 實(shí)驗(yàn)壓 力 1.04 2 圓筒薄 膜應(yīng)力 87.2 3 校核=187.4Mpa 合格 2.6 封頭厚度的確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公 式 數(shù)值 1 封頭內(nèi)徑 1000 2 計(jì)算壓力 2.42 3 焊接接頭系數(shù) 0.85 4 封頭材料 Q345 5 設(shè)計(jì)溫度下許 用壓力 GB151-1999 項(xiàng)目 5.3.2 表4-1 170 6 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 計(jì)算厚度 8.41 7 腐蝕裕量 1 8 負(fù)偏差 0 9 設(shè)計(jì)厚度 9.41 10 名義厚度 GB151-1999 項(xiàng)目 5.3.2 10 11 實(shí)取名義厚度 10 12 有效厚度 9 13 曲面高度 JB/T4737-95續(xù)表1 14 直邊高度 JB/T4737-95續(xù)表1 15 內(nèi)表面積 A JB/T4737-95續(xù)表1 16 容積 V JB/T4737-95續(xù)表1 17 質(zhì)量 m JB/T4737-95續(xù)表1 2.7 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(lái)源和計(jì)算公 式 數(shù)值 1 計(jì)算壓力 2.42 2 管箱內(nèi)徑 1000 3 管箱材料 Q345 4 設(shè)計(jì)溫度下許 用應(yīng)力 GB150-1998 170 5 焊接接頭系數(shù) 0.85 6 管箱計(jì)算厚度 8.44 7 腐蝕裕量 1 8 負(fù)偏差 0 9 設(shè)計(jì)厚度 9.44 10 名義厚度 GB151-1999 項(xiàng)目 5.3.2 10 11 實(shí)取名義厚度 10 12 有效厚度 9 13 設(shè)計(jì)厚度下圓 筒應(yīng)力 135.65 14 校核 =144.5Mpa 合格 15 設(shè)計(jì)溫度下圓 筒的最大許用 工作壓力 2.58 2.8 管箱水壓試驗(yàn) 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 根據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 實(shí)驗(yàn)壓力 3.23 2 圓筒薄膜應(yīng) 力 181.06 3 校核=263.9Mpa 合格 2.9 管箱法蘭的選擇 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公 式 數(shù)值 1 法蘭類型 長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭 JB/T4703-2000 PN=2. 5MPa 2 法蘭外徑 JB/T4703-2000 1195 3 螺栓中心圓 直徑 JB/T4703-2000 1140 4 法蘭公稱直 徑 JB/T4703-2000 1000 5 法蘭材料 16MnR 6 墊片類型 JB/T4704-2000 PN=2. 5MPa 7 墊片材料 石棉橡膠板片 GB/T3985-1995 8 墊片公稱直 徑 JB/T4704-2000 1000 9 墊片外徑 JB/T4704-2000 1087 10 墊片內(nèi)徑 JB/T4704-2000 1037 11 法蘭厚度 JB/T4704-2000 68 12 墊片厚度 JB/T4704-2000 3 13 螺栓規(guī)格及 數(shù)量 M27×2×36 (對(duì)接筒體最小厚度14mm） 2.10 管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算 本設(shè)計(jì)為管板延長(zhǎng)部分兼作法蘭的形式，即GB151-1999 項(xiàng)目5.7 中，圖18 所示e 型連接方式的管板，材料為Q235Ⅱ的鍛件。 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(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 備注 1 筒體內(nèi)徑 mm 1000 2 筒體內(nèi)徑橫 截面積 A 785000 3 筒體厚度 mm 8 4 圓筒內(nèi)殼壁 金屬截面積 25320.96 5 換熱管壁厚 mm 2.5 6 換熱管根數(shù) n 608 7 換熱管外徑 d mm 25 8 管子金屬總 截面積 107388 9 換熱管材料 的彈性模量 GB150-1998 表F5 186000 10 沿一側(cè)的排 管數(shù) 29 11 換熱管中心 距 mm GB151-1999 32 12 隔板槽兩側(cè) 相鄰管中心 距 mm GB151-1999 44 13 布管區(qū)內(nèi)未 能被管支撐 的面積 14072.8 14 管板布管區(qū) 面積 531954.7 15 管板布管區(qū) 當(dāng)量直徑 mm 823.2 16 管板布管內(nèi) 開孔后的面 積 486700 17 系數(shù) 0.62 18 殼程圓筒材 料的彈性模 量 GB150-1998 表F5 186000 19 殼體不帶膨 脹節(jié)時(shí)換熱 管束與圓筒剛度比 4.24 20 系數(shù) 0.22 21 系數(shù) 5.47 22 系數(shù) 7.92 23 管板不管區(qū) 當(dāng)量直徑與 殼程圓筒內(nèi) 徑比 0.8232 24 管子受壓失 穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度 mm GB151-1999 圖32 600 25 設(shè)計(jì)溫度下 管子受屈服 強(qiáng)度 GB150-1998 表F2 196 26 管子回轉(zhuǎn)半 徑 i mm 8.004 27 系數(shù) 136.8 28 管子穩(wěn)定許 用應(yīng)力 71.15 29 校核 合格 C.對(duì)于延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板，計(jì)算 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 墊片接觸寬 度 N mm GB150-1998 表9-1 25 2 墊片基本密 度寬度 mm 12.5 3 墊片比壓力 y GB150-1998 表9-2 11 4 墊片系數(shù) m 2.0 5 墊片有效密 封寬度 b mm 9 6 墊片壓緊力 作用中心圓 直徑 mm 1069 7 預(yù)緊狀態(tài)下 需要的最小螺栓載荷 N 332309.34 8 操作狀態(tài)下 需要的最小 螺栓載荷 N 2463335.3 9 常溫下螺栓 材料的許用 應(yīng)力 GB150-1998 表F4 選用材料為40MnB 635 10 預(yù)緊狀態(tài)下 需要的最小 螺栓面積 523.3 11 操作狀態(tài)下 需要的最小 螺栓面積 3879.3 12 需要螺栓總 截面積 3879.3 13 法蘭螺栓的 中心圓直徑 mm 1140 14 法蘭中心至 作用處的 徑向距離 mm 35.5 15 預(yù)緊狀態(tài)的 法蘭力矩 n 16 筒體厚度 mm 8 17 法蘭頸部大 端有效厚度 mm 14 18 螺栓中心至 法蘭頸部與 法蘭背面交 的徑向距離 mm 56 19 螺栓中心距 作用出的 徑向距離 mm 70 20 螺栓中心處 至 作用位 置處的徑向 距離 mm 52.75 21 作用于法蘭 內(nèi)徑截面上 的流體壓力 引起的軸向 力 N 1899700 22 流體壓力引 起的總軸向 力與作用于 法蘭內(nèi)徑截 面上的流體 壓力引起的 軸向力差 N 270000 23 操作狀態(tài)下 需要的最小 墊片壓力 N 292000 24 法蘭操作力 矩 157590000 D、假定管板的計(jì)算厚度為δ，然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度' 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 假定管板計(jì)算厚 度 mm 50 2 殼體法蘭厚度 mm 50 3 管板材料彈性模 量 GB150-1998表 F5 186000 4 換熱管材料的彈 性模量 GB150-1998表 F5 186000 5 管板剛度削弱系 數(shù) GB151-1999 0.4 6 換熱管有效長(zhǎng)度 mm 2896 7 管板強(qiáng)度削弱系 數(shù) GB151-1999 0.4 8 管子金屬總截面 積 107388 9 換熱管加強(qiáng)系數(shù) 6.0 10 管板布管區(qū)的當(dāng) 量直徑與殼程圓 筒內(nèi)徑之比 0.8232 11 管板周邊布管區(qū) 的無(wú)量綱參數(shù) 1.06 12 管束模數(shù) 6897.2 13 殼體法蘭材料彈 性模量 GB150-1998 表F5 186000 14 殼體法蘭材料彈 性模量 GB150-1998 表F5 186000 15 殼體法蘭寬度 mm 97.5 16 系數(shù) GB151-1999 圖26 0.00022 17 殼體法蘭與圓筒 的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) 6.164 18 旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱 參數(shù) 0.000702 E.由GB151-1999 P51 圖27 按照K和查，并計(jì)算值，由圖29 按照K 和 查值 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì) 算公式 數(shù)值 1 管板第一矩 系數(shù) GB151-1999 圖 27 0.13 2 系數(shù) 30.9 3 系數(shù) GB151-1999 圖 29 4.21 F、 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 管箱法蘭材料的彈性模量 196000 2 管箱圓筒材料的彈性模量 GB150-1998 表F5 196000 3 管箱法蘭厚度 mm JB/T4702-2000 68 4 系數(shù) GB151-1999 圖26 0.0033 5 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) 61.2 6 換熱管束與圓筒剛度比 4.241 7 系數(shù) GB151-1999 圖30 8 法蘭力矩折減系數(shù) 0.144 9 管板邊緣力矩的變化系數(shù) 4.01 10 法蘭力矩變化系數(shù) 0.404 11 管板第二彎矩系數(shù) GB151-1999 圖28（a） 2.78 G、按課程設(shè)計(jì)壓力而管程設(shè)計(jì)壓力膨脹變形差，法蘭力矩的的危險(xiǎn) 組合（GB151-1999 項(xiàng)目5.7.3.2 分別討論） a、只有殼程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力不計(jì)膨脹節(jié)變形 差（即) 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 備注 1 有效壓力組合 4.212 2 基本法蘭力矩系數(shù) 0.0426 3 系數(shù) 0.00128 4 管板邊緣力矩系數(shù) 0.04773 5 管板邊緣剪切系數(shù) 1.47 6 管板總彎矩系數(shù) 2.06 7 系數(shù) 0.412 8 系數(shù) 1.088 9 系數(shù) 1.088 10 管板徑向應(yīng)力系數(shù) 0.072 11 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) 0.075 12 管板布管區(qū)邊剪切應(yīng)力系數(shù) 0.073 13 殼體法蘭力矩系數(shù) 0.00426 14 管板的徑向應(yīng)力 188.02 15 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力 58.1 16 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 9.53 17 法蘭的外徑與內(nèi)徑之比 K 1.195 18 系數(shù) Y GB150-1998 表9-5 11 19 殼體法蘭應(yīng)力 38.42 20 換熱管的軸向應(yīng)力 15.58 21 殼程圓筒的軸向應(yīng) 力 8.73 22 一根換熱管管壁金屬的橫截面積 176.625 23 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 17.54 b、只有殼程設(shè)計(jì)壓力 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 備注 1 殼程圓筒 材料線膨 脹系數(shù) GB150-1998 2 換熱管材 料線膨 系數(shù) GB150-1998 3 沿長(zhǎng)度均的換熱管金屬溫度 GB151-1999附錄 F 132.7 4 沿長(zhǎng)度平均的換熱 管金屬溫 度 GB151-1999附錄 F 97.18 5 制造環(huán)境 溫度 20 6 換熱管與 殼程圓筒 的膨脹變 化差 7 有效壓力 組合 -14.8 8 基本法蘭 力矩系數(shù) -0.0121 9 管板邊緣 力矩系數(shù) -0.00697 10 管板邊緣 剪切系數(shù) -0.2154 11 管板總彎 矩系數(shù) -0.5975 12 系數(shù) 0.2852 13 管板徑向 應(yīng)力系數(shù) 0.00662 14 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力系數(shù) -0.00693 15 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力系 數(shù) 0.02321 16 殼體法蘭 力矩系數(shù) -0.00226 17 管板的徑 向應(yīng)力 -60.7 18 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力 53.57 19 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力 -33.49 20 殼體法蘭 應(yīng)力 71.63 21 換熱管的 軸向應(yīng)力 63.5 22 殼程圓筒的軸向應(yīng) 力 1.37 23 換熱管管板連接拉 托應(yīng)力 71.44 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 備注 1 有效壓力組合 -17.424 2 基本法蘭力矩系數(shù) -0.01858 3 系數(shù) 0.00128 4 管板邊緣力矩系數(shù) -0.01858 5 管板邊緣剪切系數(shù) -0.5741 6 管板總彎矩系數(shù) -3.44 7 系數(shù) -0.688 8 系數(shù) 1.662 9 系數(shù) 1.662 10 管板徑向應(yīng)力系數(shù) 0.0209 11 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) -0.0216 12 管板布管區(qū)邊剪切應(yīng)力系數(shù) 0.0126 13 殼體法蘭力矩系數(shù) 0.004 14 管板的徑向應(yīng)力 225.78 15 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力 206.15 16 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 -11.67 17 法蘭的外徑與內(nèi)徑之比 K 1.195 18 系數(shù) Y GB150-1998 表9-5 11 19 殼體法蘭應(yīng)力 149.25 20 換熱管的軸向應(yīng)力 50.07 21 殼程圓筒的軸向應(yīng)力 16.88 22 一根換熱管管壁金屬的面積 176.625 23 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 56.3 d、只有管程設(shè)計(jì)壓力 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 備注 1 殼程圓筒 材料線膨 脹系數(shù) GB150-1998 2 換熱管材 料線膨 系數(shù) GB150-1998 3 沿長(zhǎng)度均的換熱管金屬溫度 GB151-1999附錄 F 132.7 4 沿長(zhǎng)度平均的換熱 管金屬溫 度 GB151-1999附錄 F 97.18 5 制造環(huán)境 溫度 20 6 換熱管與 殼程圓筒 的膨脹變 化差 7 有效壓力 組合 -36.40 8 基本法蘭 力矩系數(shù) -0.0089 9 管板邊緣 力矩系數(shù) -0.0089 10 管板邊緣 剪切系數(shù) -0.275 11 管板總彎 矩系數(shù) -0.875 12 系數(shù) 0.451 13 管板徑向 應(yīng)力系數(shù) 0.00967 14 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力系數(shù) -0.00938 15 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力系 數(shù) 0.02145 16 殼體法蘭 力矩系數(shù) -0.00256 17 管板的徑 向應(yīng)力 -218.2 18 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力 161.82 19 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力 -24.52 20 殼體法蘭 應(yīng)力 199.6 21 換熱管的 軸向應(yīng)力 93.06 22 殼程圓筒的軸向應(yīng) 力 60.02 23 換熱管管板連接拉 托應(yīng)力 104.68 H、由管板計(jì)算厚度來(lái)確定管板的實(shí)際厚度： 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算 公式 數(shù)值 備注 1 管板計(jì)算厚度 mm 50 2 殼程腐蝕裕量 mm 2 3 管程腐蝕裕量 mm 1 4 管板的實(shí)際厚 度 mm 54 考慮圓整 2.11 是否安裝膨脹節(jié)的判定 由十.G..a、b、c、d 計(jì)算結(jié)果可以看出：四組危險(xiǎn)組合工況下，換熱管與管板的連接拉托力均沒超過設(shè)計(jì)許用應(yīng)力，并且各項(xiàng)應(yīng)力均沒超過設(shè)計(jì)許用應(yīng)力。所以，不需要安裝膨脹節(jié)。 2.12 防沖板尺寸的確定 根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》項(xiàng)目5.11.4 確定防沖板的長(zhǎng)為500mm,寬為427mm,厚度為8mm，防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離為100mm。 2.13 折流板尺寸的確定 1.根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》圖39（c）選擇單弓形折流板，且由于換熱介質(zhì) 為氣液共存，折流板缺口應(yīng)垂直左右布置，并在折流板最低處開通液口。 2.換熱管無(wú)支撐跨距或折流板間距由GB151-1999 表42 知，當(dāng)換熱管為外徑25 的鋼管時(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圓筒內(nèi)直徑的五分之一且不小于50mm,取折流板間距B=300mm. 3.折流板管孔 有GB151-1999 表36 查得管孔直徑為25.4mm,允許偏差 其主要尺寸如下表： 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算 公式 數(shù)值 1 折流板的厚度 mm GB151-1999 項(xiàng)目 5.9.2-2 16 2 折流板的直徑 mm GB151-1999 表41 994 3 折流板直徑的允 許偏差 mm GB151-1999 4 折流板的材料 mm Q235-A 5 折流板的缺口高 度 mm GB151-1999 P73 圖 20 6 折流板的缺口弦高 mm GB151-1999 P71 圖 204 4、 拉桿的選擇 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源 數(shù)值 1 拉桿直徑 d mm GB151-1999 表43 16 2 拉桿數(shù)量 GB151-1999 表44 6 3 拉桿長(zhǎng)度 L1 mm 4 拉桿螺紋中心直 徑 L2 mm mm GB151-1999 表45 16 mm GB151-1999 表45 20 mm GB151-1999 表45 b mm GB151-1999 表45 2.0 2.14 各管孔接管及其法蘭的選擇 接管a、b選擇相同型號(hào)法蘭，設(shè)水的流速 1.69m/s 根據(jù)公式取d=250mm設(shè)計(jì)壓力為2.09MPa由《鋼制法蘭、墊片、緊固件》選擇板式平焊法蘭，公稱壓力為2.5MPa.。相關(guān)尺寸如下： a、 b 進(jìn)出水口接管法蘭的選擇： 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 250 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 273 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 425 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 370 5 螺栓孔直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 30 6 螺栓孔數(shù)量 個(gè) HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 12 7 螺栓 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 M27 8 法蘭厚度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 35 9 法蘭內(nèi)徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 276 10 坡口寬度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 10 11 法蘭理論重量 kg HG/T20592-2009 表D-4 12 12 法蘭密封面形式 HG/T20592-2009 表3.2.1 RF 13 法蘭密封面尺寸 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 2 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 335 c、蒸汽入口接管法蘭的選擇，設(shè)水蒸汽的流速,則根據(jù)公式 ，取 d=300mm 設(shè)計(jì)壓力為0.88MPa。由《鋼制法蘭、墊片、緊固件》選擇板式平焊法蘭，公稱壓力為1MPa。相關(guān)尺寸如下: 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 300 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 325 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 485 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 430 5 螺栓孔直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 30 6 螺栓孔數(shù)量 個(gè) HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 16 7 螺紋 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 M27 8 法蘭厚度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 38 9 法蘭內(nèi)徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 328 10 法蘭理論重量 kg HG/T20592-2009 表D-4 20 11 法蘭密封面形式 HG/T20592-2009 表3.2.1 RF 12 法蘭密封面尺寸 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 2 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 370 f.冷凝水出口接管法蘭的選擇 設(shè)水蒸汽全部冷凝成水,且設(shè)出口速度u=1m/s,,則取 d=100mm, 設(shè)計(jì)壓力為0.88MPa。由《鋼制法蘭、墊片、緊固件》選擇板式平焊法蘭，公稱壓力為1MPa。相關(guān)尺寸如下： 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 100 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 108 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 220 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 180 5 螺栓孔直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 18 6 螺栓孔數(shù)量 個(gè) HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 8 7 螺紋 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 M16 8 法蘭厚度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 22 9 法蘭內(nèi)徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 110 10 法蘭理論重量 kg HG/T20592-2009 表D-4 4.5 11 法蘭密封面形式 HG/T20592-2009 表3.2.1 RF 12 法蘭密封面尺寸 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 2 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 158 d、安全閥口、g、放凈口接管法蘭的選擇 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 50 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 57 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 165 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 125 5 螺栓孔直徑 mm HG/T