買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 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設(shè)備內(nèi)相互交換熱量，最終達到將物料冷卻，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、價格低廉、清洗方便不宜結(jié)垢的優(yōu)點。 已知條件為：設(shè)計壓力為管程 殼程 工作溫度管程 20 ，殼程 設(shè)計溫度管程 180 ，殼程 105 ，管程介質(zhì)為 水，殼程介質(zhì)為 水蒸氣。依據(jù)給定條件所得傳熱面積為 m 。考慮到介質(zhì)特性等因素，采用 25 4500 的 20# （材料）的無縫鋼管，本 設(shè)計采用390 根換熱管可滿足換熱量。設(shè)定拉桿數(shù)量為 6 根，計算得到筒體直徑 為 000 。完成了壓降計算、強度計算、開孔補強、管箱短節(jié)壁厚計算等。在強度設(shè)計中，依據(jù) 150行筒體、封頭強度設(shè)計及校核，依據(jù)流量進行入口接管、出口接管等管口直徑的選擇，依據(jù)等面積補強法進行開口補強計算。本設(shè)計選擇管板延長兼做法蘭，依據(jù) 151的彈性支撐假設(shè)對管板進行設(shè)計和校核，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，進行了臥式容器鞍座校核。 本設(shè)計充分的利用材料，適用比較多的場合。 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、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 ；補強 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 it is a of to in of in be a as a of as in so in a or of is is in of to is as is on of of of In to of of on 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 of of do to of to At of is 608 so At in is So an in 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 第一章?lián)Q熱器傳熱工藝計算 . 1 始數(shù)據(jù) . 1 性溫度及確定其物性參數(shù) . 1 熱量與水蒸氣流量計算 . 2 效平均溫差計算 . 3 程換熱系數(shù)計算 . 4 構(gòu)的初步設(shè)計 . 5 程換熱系數(shù)計算 . 6 傳熱系數(shù)計算 . 7 壁溫度計算 . 8 程壓力降計算 . 8 程壓力降計算 . 9 第二章固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 . 12 熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 . 12 管方式的選擇 . 12 體內(nèi)徑的確定 . 13 體壁厚的確定 . 13 體水壓試驗 . 14 頭厚度的確定 . 14 箱短節(jié)壁厚計算 . 15 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 箱水壓試驗 . 16 箱法蘭的選擇 . 16 板尺寸的確定及強度計算 . 17 否安裝膨脹節(jié)的判定 . 30 沖板尺寸的確定 . 30 流板尺寸的確定 . 31 管孔接管及其法蘭的選擇 . 32 孔補強計算 . 37 座的選擇及應(yīng)力校核 . 40 座選擇 . 40 座的應(yīng)力校核 . 40 參考文獻 . 45 致謝 . 46 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第一章 換熱器傳熱工藝計算 始數(shù)據(jù) 管程水的進口溫度 1t =20 管程水的出口溫度 1t =85 管程水的工作壓力 1P =程水的流量 1G =260000kg/h 殼程水蒸氣的入口溫度 2t = 殼程水蒸氣的出口溫度 2t =80 殼程水蒸氣的工作壓力 2P =性溫度及確定其物性參數(shù) 管程水的定性溫度 5202111 管程水密度查物性表得 21 / 管程水 比熱查物性表得 )/(1 管程水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得 1 =m ) 管程水黏度 1 =10s 管程水普朗特數(shù)查物性表得 程水蒸氣定性溫度 殼程水蒸氣冷凝點： tt i 冷卻段： 22 42212 冷凝段： 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 殼程水蒸汽密度查物性表得： 冷卻段： 2 =m 冷凝段 : 2 =m 殼程水蒸汽比熱查物性表得： 冷卻段： 2 ) 冷凝段： 2 ) 殼程水蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得： 冷卻段： 2=m ) 冷凝段： 2 =m ) 殼程水蒸汽粘度： 冷卻段： 62 冷凝段： 62 殼程水蒸汽普朗特數(shù)查物性表得： 冷卻段： 冷凝段： 熱量與水蒸氣流量計算 取定換熱效率 =設(shè)計傳熱量 : 1 11 )1000/3600 =260000851000/3600 =07w 由 )( 22220 出水蒸氣氣流量 r 為 2t 時的汽化潛熱 r=蒸氣流量： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 )( 22 02 G i ) 4(3102 5 6 3109 6 1 =s 冷卻段傳熱量： i ( 2222 冷凝段傳熱量 : 7 6 8 6 4 0 6 22 設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為3 )( 13112 11 23 8 6 28 0 0 0 0 06 2 3 9 76 1 9 2 0 0 00 8 6 40 01 效平均溫差計算 逆流冷卻段平均溫差 : ) ()(321321 逆流冷凝段平均溫差 : l n ()()(132132參數(shù)： 331 tt 312 tt i 換熱器按單 殼程 2 管程設(shè)計則查圖 2-6(a)，得 : 溫差校正系數(shù) =效平均溫差： nm 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 冷凝段： 參數(shù)： 64 1213 tt 參數(shù)： 4 132 tt i 換熱器按單殼程 2 管程設(shè)計則查圖 2-6(a)，得 : 溫差校正系數(shù) =有效平均溫差 : = = 初選冷卻段傳熱系數(shù) : )/(600 程換熱系數(shù)計算 初選冷凝段傳熱系數(shù) : )/(1100 0 則初選冷卻段傳熱面積為 : 3 7 3 0 . 4 8 0 6 3017 33 26 6 40 01t 選用 25 無縫鋼管做換熱管 則 : 管子外徑 5子內(nèi)徑 0子長度 L=4500需要換熱管根數(shù) : 根 3 532 5137 . d 0 00 可取換熱管根數(shù)為 390 根 . 管程流通面積： 0 . 10 0 0 13548520 2600000. 60000111 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 管程雷諾數(shù) : 1e 2 6 0 0 8 . 5=3 8 . 2 41 2 8 1 . 4 1=）4 . 2 2 90 . 0 2 /0 . 7 39 8 5 . 7 （ 管程冷卻段的定性溫度 : 1311 管程冷卻段傳熱系數(shù) : 4 7 8 11 . 1 5 0 . 7 47 3 9 8 . 3 6) 6 0 5)100( ) 6 0 5 id 管程冷凝段的定性溫度 : 1321 管程冷凝段傳熱系數(shù) : 3 6 4 51 . 1 5 0 . 7 45 6 4 0 . 9 2 3 7 5) 0( 6 0 5)1 0 0( )0 1 6 0 5 id 構(gòu)的初步設(shè)計 查 管間距按 管間距 :s=m 管束中心排管數(shù)： 2 7 N 根，取 29 根 則殼體內(nèi)徑 : c 99 ( 01 圓整為 :m 則長徑比 ; 弓形折流板的弓高 : h=流板間距 : i 取折流板數(shù)量 : 塊塊取 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 程換熱系數(shù)計算 殼程流通面積 : 202 ( i 殼程流速 : 冷卻段 : 0 80 8 4 3 冷凝段 : 8 . 殼程當量直徑 : 0 . 0 5 . 7 50 . 5 7 6 2 20 20 dN 冷凝段管外壁溫度假定值 : 膜溫： 1502 1 6 4 2 m 610 膜溫下液膜的密度 : m 膜溫下液膜的導(dǎo)熱系數(shù)： )/(6 90 正 三角形排列 4 9 . n 冷凝負荷 : = 0 . 0 2 6 4 殼程冷凝段雷諾數(shù) : 5 6 8 0 6 4 244 m殼程冷凝段傳熱系數(shù) : 7 7 7 7. 1590 . 1 2 12 4 9 2 445356 4 1 41 . 2 8 8 7)561()e()(13162331312232 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 冷卻段管外壁溫假定值 : 952 冷卻段雷諾數(shù)： 1 3 1 0 8102 3 0 . 3 3 . 4R 6 壁溫下水粘度 : 62 粘度修正系數(shù)； 0 . 9 6 4) 8102 3 0 . 3()( w 殼程傳熱因子查圖 2 : 100冷卻段殼程換熱系數(shù) : 1 1 6 4 . 89 6 . 4*461 . 1 2 3 9 9 0 8 6*1 0 . 7 51 0 09 6 0 6 40 . 6 8 8j 31 傳熱系數(shù)計算 查 138 頁可知 水蒸汽的側(cè)污垢熱阻 : )/(52 管程水選用地下水，污垢熱阻為 : )/(51 由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計 冷卻段總傳熱系數(shù) : 101221116 4 5 . 8710 . 0 0 0 1 6 1 9 10 . 0 0 0 4 4650 . 0 0 0 9 4 6 5 傳熱面積比為 : 1 6 2 0 5/ 0 kK j（合理） 冷凝段總傳熱系數(shù) : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 1 1 3 7 . 980 . 0 0 0 2 1 2 3 60 . 0 0 0 4 4940 . 0 0 0 2 2 6 4 0122傳熱面積比為 : 1 . 0 31 1 0 0 3 7/ 0 KK j(合理 ) 壁溫度計算 設(shè)定冷凝段的長度 : L =卻段的長度 : L 冷卻段管外壁熱流密度計算 : )4 5 8 4 8 . 7 w / (4 5 . 7 0 4 3 3 2 89 4 6 72 0 9 5 4 8 6 . 3 29 5 7 2 0 62 1 3 8 2 5 1 . 3 5)/(022 t 冷卻段管外壁溫度 : 7 9 . 1) 6 4/1(4 5 8 4 8 . 2)/1( 52222 w 誤差不大 冷凝段管外壁熱流密度計算 : )(164 194 . 6w /97. 479 667 216005639. 32. 042 4*0. 025*3. 14*608 0. 98*16332285)/( 022 t 冷凝段管外壁溫度 : 114) 7 7 . 111 6 4 1 94. 6 (150)/1( 5222 誤差不大誤差校核 2 1 . 0 ww 程壓力降計算 管程水的流速 : 1 . 3 m / 0 59 8 5 . 73 6 0 0 2 4 5 0 0 03 6 0 0 1111 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 管程雷諾準數(shù) : 4 9 0 1 2)105 . 2 2 9/( 5 . 7/41111 管程摩擦系數(shù) : 0 1 34 9 0 1 23 1 6 6 壓降結(jié)垢校正系數(shù) : 4.1 沿程壓降 : 5 5 8 8 . 5 p 50 . 0 2 1 32 22111 i 管程數(shù) : 2 管程回彎次數(shù) : 3n 回彎壓降 : 4 9 9 7 . 5 p 52 22112 t 取管程出入口接管內(nèi)徑 : 501 管程出入口速 : 1 . 4 1 m / 4 5 0 0 043600 4 212 11 1 4 6 9 . 8 p 2113 管程總壓降 : 1 2 0 5 5 . 8 p 管程允許壓降 : 35000 即壓降符合要求。 程壓力降計算 殼程當量直徑 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 0 . 0 5 2 20 202 ti 殼程流通面積 : 0. 07)1( 02 i 殼程流速 : 冷卻段 : 0 6 m / 0 79 4 3 2 冷凝段 : 2 0 . 5 2 m / 0 74 . 1 2 2 殼程雷諾數(shù) : 殼程冷卻段雷諾數(shù) : 1 4 7 8 0 0 3 3222 殼程冷凝段雷諾數(shù) : 5 6 1101 8 8 . 30 . 0 2 6 4 244- 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 : 0.1d 冷凝段 : 0.1d 管束周邊壓降 :冷卻段管束周邊壓降 : 5 1 1 p 0 3 2 1 )110( . 0 9 3)1(2 2222 冷凝段管束周邊壓降 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 1 7 6 6 4 5 0 3 2 1 )110( 0 . 5 (2 2222 導(dǎo)流板壓降 : 0 （無導(dǎo)流板） 查表取殼程壓降結(jié)垢系數(shù) : 冷卻段： d 冷凝段： d 取殼程進口接管內(nèi)徑 : 502 殼程出口接管內(nèi)徑 : 002 殼程出口流速 : 0 . 8 m / 22222 殼程進口流速 : 2 9 . 2 m / 1 2 2 22222 局部壓降 : 冷卻段： 4 5 2 . 8 p 32 )222 冷凝段： 2 6 3 5 . 9 p 222 殼程總壓降 : 冷卻段殼程總壓降 : 1 0 7 1 . 1 1 p 冷凝段殼程總壓降 : 2 0 4 7 4 4 . 7 p 3 5 . 2 0 8 00 殼程允許壓降 : 50000 即壓降符合要求 即壓降符合要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 第二章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的 確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源及計算公 式 數(shù)值 1 換熱管材料 #20 2 換熱管規(guī)格 3 傳熱面積 A 0 20 0000 換熱管數(shù) 608 5 拉桿直徑 dn 殼 式換熱器表 43 16 6 拉桿數(shù)量 根 殼 式換熱器表 44 6 管方式的選擇 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計 算 數(shù)值 1 正三角形 11 2 換熱管中心距 S 12 32 3 隔板槽兩側(cè)相鄰 管中心距 Sn 12 44 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 體內(nèi)徑的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和 計算公 式 數(shù)值 1 換熱管中心 距 S 12 32 2 換熱管根數(shù) 608 3 管束中心排 管根數(shù) N 29 4 換熱管外徑 d0 25 5 到殼體內(nèi)壁 最短距離 b3 3 8 6 筒體內(nèi)徑 Di 4)1( 996 7 實取筒體公 稱直徑 Di B/000 8 布管限定圓 直徑 Dl 21 i 980 體壁厚的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 計算壓力 筒體內(nèi)徑 見三 000 3 筒體材料 20R 4 設(shè)計溫度下 筒體材料的 許用應(yīng)力 t 4板許用應(yīng) 力 123 5 焊接接頭系 數(shù) 筒體計算厚 度 2 腐蝕裕量 2C 2 8 負偏差 1C 0 9 設(shè)計厚度 d 2 0 名義厚度 n 目 8 8 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 11 有效厚度 e 21 6 12 設(shè)計厚度下 圓筒應(yīng)力 t p 2 )( 3 校 核 合格 14 設(shè)計溫度下 圓筒的最大 許用工作壓 力 )(2P 體水壓試驗 序號 項目 符號 單位 根據(jù)來源及計算公式 數(shù)值 1 實驗壓 力 P 圓筒薄 膜應(yīng)力 P 2 )( 校核 = 合格 頭厚度的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 封頭內(nèi)徑 1000 2 計算壓力 焊接接頭系 數(shù) 封頭材料 5 設(shè)計溫度下許 用壓力 t 目 470 6 標準橢圓封頭 計算厚度 2 腐蝕裕量 2C 1 8 負偏差 1C 0 9 設(shè)計厚度 d 2 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 10 名義厚度 n 目 0 11 實取名義厚 度 n 10 12 有效厚度 e 21 9 13 曲面高度 1h 4737表 1 14 直邊高度 2h 4737表 1 15 內(nèi)表面積 A 2m 4737表 1 16 容積 V 3m 4737表 1 17 質(zhì)量 m 4737表 1 箱短節(jié)壁厚計算 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 計算壓力 管箱內(nèi)徑 1000 3 管箱材料 4 設(shè)計溫度下許 用應(yīng)力 t 70 5 焊接接頭系 數(shù) 管箱計算厚 度 腐蝕裕量 2C 1 8 負偏差 1C 0 9 設(shè)計厚度 d 2 0 名義厚度 n 目 0 11 實取名義厚 度 n 10 12 有效厚度 e 21 9 13 設(shè)計厚度下圓 筒應(yīng)力 t p 2 )( 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 14 校核 = 合格 15 設(shè)計溫度下圓 筒的最大許用 工作壓力 )(2P 箱水壓試驗 序號 項目 符號 單位 根據(jù)來源及計算公式 數(shù)值 1 實驗壓力 圓筒薄膜應(yīng) 力 P 2 )( 校核 = 合格 箱法蘭的選擇 序號 項目 符號 單位 數(shù) 據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 法蘭類型 長頸對焊法蘭 4703N=2. 5 法蘭外徑 0D 4703195 3 螺栓中心圓 直徑 4703140 4 法蘭公稱直 徑 4703000 5 法蘭材料 166 墊片類型 4704N=2. 5 墊片材料 石棉橡膠板片 3985文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 8 墊片公稱直 徑 4704000 9 墊片外徑 0D 4704087 10 墊片內(nèi)徑 4704037 11 法蘭厚度 47048 12 墊片厚度 1 4704 13 螺栓規(guī)格及 數(shù)量 2 36 (對接筒體最小厚度 14 板尺寸的確定及強度計算 本設(shè)計為管板延長部分兼作法蘭的形 式，即 目 ，圖 18 所示 e 型連接方式的管板，材料為 的鍛件。 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； 以上項目的確定見項目一至九。 、 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 備注 1 筒體內(nèi)徑 1000 2 筒體內(nèi)徑橫 截面積 A 242 785000 3 筒體厚度 s 8 4 圓筒內(nèi)殼壁 金屬截面積 2)( A 5 換熱管壁厚 t 6 換熱管根數(shù) n 608 7 換熱管外徑 d 25 8 管子金屬總 截面積 )( 107388 9 換熱管材料 的彈性模量 86000 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 10 沿一側(cè)的排 管數(shù) n 29 11 換熱管中心 距 S 2 12 隔板槽兩側(cè) 相鄰管中心 距 4 13 布管區(qū)內(nèi)未 能被管支撐 的面積 2) 14 管板布管區(qū) 面積 2 15 管板布管區(qū) 當量直徑 16 管板布管內(nèi) 開孔后的面 積 1A 2421 486700 17 系數(shù) 1 18 殼程圓筒材 料的彈性模 量