沈陽化工大學(xué)科亞院本科畢業(yè)論文全套圖紙，加153893706題目流量為105T/H固定管板式換熱器專業(yè)過程裝備與控制工程班級1201學(xué)生姓名指導(dǎo)教師論文提交日期2016年6月01日論文答辯日期2016年6月06日目錄第一章前言111換熱器的介紹112固定管板式換熱器的特點113換熱器的未來發(fā)展趨勢2第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算421原始數(shù)據(jù)422定性溫度及確定其物性參數(shù)423傳熱量與水蒸氣流量計算524有效平均溫差計算625管程換熱系數(shù)計算726結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計827殼程換熱系數(shù)計算928總傳熱系數(shù)計算1029管壁溫度計算11210管程壓力降計算11211殼程壓力降計算12第三章固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1531換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定1532布管方式的選擇1533筒體內(nèi)徑的確定1634筒體壁厚的確定1635筒體水壓試驗1736封頭厚度的確定1737管箱短節(jié)壁厚計算1838管箱水壓試驗1939管箱法蘭的選擇19310管板尺寸的確定及強度計算20311是否安裝膨脹節(jié)的判定32312防沖板尺寸的確定32313折流板尺寸的確定32314各管孔接管及其法蘭的選擇33315開孔補強計算38316支座的選擇及應(yīng)力校核403161支座選擇403162鞍座的應(yīng)力校核41參考文獻45致謝46摘要管殼式換熱器作為固定管板式換熱器的一種具有代表性的結(jié)構(gòu)，是當前應(yīng)用較為廣泛的一款換熱器。這款換熱器擁有諸多特點結(jié)構(gòu)簡易，緊湊，適用面廣泛，安全系數(shù)高，選料面廣泛，低成本，換熱表面清洗極方便。由于固定管板式換熱器可以經(jīng)受比較高的操作溫度和壓力，所以這類換熱器占有極大優(yōu)勢在各類高壓高溫和大型換熱器中。1換熱器簡單說是具有不同溫度的兩種或兩種以上流體之間傳遞熱量的設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，進行著各種不同的熱交換過程，其主要作用是使熱量由溫度較高的流體向溫度較低的流體傳遞，使流體溫度達到工藝的指標，以滿足生產(chǎn)過程的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱，廢熱，特別是低品位熱能的有效裝置。2固定管板式換熱器由管箱、殼體、管板、管子等零部件組成，其結(jié)構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同直徑下面積較大，制造較簡單。固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進出口管直接焊在殼體上，管板外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進出口管直接和封頭焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長度設(shè)置了若干塊折流板。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。3換熱器設(shè)計的優(yōu)劣最終要看是否適用、經(jīng)濟、安全、運行靈活可靠、檢修清理方便等等。一個傳熱效率高、緊湊、成本低、安全可靠的換熱器的產(chǎn)生，要求在設(shè)計時精心考慮各種問題準確的熱力設(shè)計和計算，還要進行強度校核和符合要求的工藝制造水平。為了按照要求設(shè)計固定管板式換熱器的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和繪圖查閱GB1511999管殼式換熱器和GB1502011鋼制壓力容器和GB和JB等標準。主要的步驟有標準件的選用，各零件間連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計，零件材料的選擇還有厚度的計算。其中包括了封頭，筒體，管箱壁厚和管板的計算，穩(wěn)定性校核和管子拉托力，支座，容器法蘭，接管法蘭，接管的選擇以及管板與殼體之間連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計，換熱器與管板之間連接結(jié)構(gòu)設(shè)計，折流板，開孔補強設(shè)計。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我們便利的生活因有現(xiàn)有的科技成果有了質(zhì)的飛躍，換熱器的設(shè)計技術(shù)也在不停的更新?lián)Q代，以后的設(shè)計前景和應(yīng)用前景將會更加光明。已知條件為設(shè)計壓力為管程11MPA，殼程088MPA，工作溫度管程25，殼程175，設(shè)計溫度管程180，殼程105，管程介質(zhì)為1MPA的水，殼程介質(zhì)為08MPA的水蒸氣。依據(jù)給定條件所得傳熱面積為95M2?？紤]到介質(zhì)特性等因素，采用25253000的20（材料）的無縫鋼管，本設(shè)計采用410根換熱管可滿足換熱量。設(shè)定拉桿數(shù)量為7根，計算得到筒體直徑為DN1000MM。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)GB150進行筒體、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)GB151中的彈性支撐假設(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)。本設(shè)計充分的利用材料，適用比較多的場合。410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。4關(guān)鍵詞換熱器；結(jié)構(gòu)設(shè)計；計算；校核ABSTRACTTUBESHELLTYPEHEATEXCHANGERASFIXEDTUBEPLATEHEATEXCHANGER,ASTRUCTUREWITHAREPRESENTATIVE,ISTHEMOREEXTENSIVEAPPLICATIONOFAHEATEXCHANGERTHISHEATEXCHANGERHASMANYCHARACTERISTICSSIMPLESTRUCTURE,COMPACT,WIDERANGEOFAPPLICATION,HIGHSAFETYFACTOR,AWIDERANGEOFMATERIALS,LOWCOST,HEATEXCHANGERSURFACECLEANINGISVERYCONVENIENTDUETOTHEFIXEDTUBEPLATEHEATEXCHANGERCANWITHSTANDHIGHEROPERATINGTEMPERATURESANDPRESSURES,SOTHISKINDOFHEATEXCHANGEROCCUPIESAGREATADVANTAGEINALLKINDSOFHIGHTEMPERATUREANDHIGHPRESSUREANLARGEHEATEXCHANGERHEATEXCHANGERISASIMPLEWITHDIFFERENTTEMPERATURESOFTWOORMOREFLUIDBETWEENHEATTRANSFEREQUIPMENTININDUSTRIALPRODUCTIONPROCESS,DIFFERENTKINDSOFHEATEXCHANGEPROCESS,ITSMAINFUNCTIONISTHEHEATTRANSFERBYTHEHIGHTEMPERATUREOFTHEFLUIDTOFLUIDTEMPERATUREISLOW,THEFLUIDTEMPERATURETOPROCESSINDICATORS,TOMEETTHENEEDSOFTHEPRODUCTIONPROCESSINADDITION,HEATEXCHANGERANDRECOVERYOFWASTEHEAT,WASTEHEAT,ESPECIALLYANEFFECTIVEDEVICEFORLOWGRADEHEATENERGYFIXEDTUBESHEETHEATEXCHANGERCOMPOSEDOFATUBEBOX,SHELL,TUBESHEET,PIPEANDOTHERPARTS,THESTRUCTUREISCOMPACT,DISCHARGETUBEISMORE,INTHESAMEDIAMETERAREAISLARGER,THEMANUFACTUREISSIMPLEFIXEDTUBEISTHESTRUCTURALCHARACTERISTICSOFPLATEHEATEXCHANGERTUBEBUNDLEISARRANGEDINTHESHELL,WELDINGOREXPANSIONJOINTMETHODFORBOTHENDSOFTHEPIPEBUNDLEFIXINGPIPESONTHETUBEPLATE,ATBOTHENDSOFTHETUBEPLATEDIRECTLYANDSHELLWELDEDTOGETHER,THEIMPORTANDEXPORTOFTHESHELLPIPEISDIRECTLYWELDEDONTHESHELL,PLATEOUTERCIRCUMFERENCEANDSEALINGFLANGEWITHBOLTS,THEIMPORTANDEXPORTOFTHETUBESIDEOFTHETUBEANDHEADDIRECTLYWELDEDTOGETHER,INTHETUBEBUNDLEACCORDINGTOTHELENGTHOFTHEHEATEXCHANGETUBEISSETAPLURALITYOFFOLDEDPLATETHEHEATEXCHANGERTUBESIDECANBEUSEDINANYWAYISDIVIDEDINTOSEVERALPARTITIONSFORTHEPROSANDCONSOFHEATEXCHANGERDESIGNULTIMATELYDEPENDSONWHETHERTHEAPPLICATION,ECONOMIC,SECURITY,RELIABLEANDFLEXIBLEOPERATION,MAINTENANCEISCONVENIENTTOCLEAN,ANDSOONAHEATTRANSFEREFFICIENCYHIGH,COMPACT,LOWCOST,SAFEANDRELIABLEFORHEATEXCHANGERPRODUCED,REQUIREMENTSINDESIGNCAREFULLYCONSIDERALLKINDSOFPROBLEMSACCURATETHERMALDESIGNANDCALCULATION,BUTALSOFORSTRENGTHCHECKANDCONFORMTOTHEREQUIREMENTSOFMANUFACTURINGPROCESSLEVELSINORDERTOINACCORDANCEWITHTHEREQUIREMENTSOFTHEDESIGNOFFIXEDTUBEPLATEHEATEXCHANGER,MECHANICALSTRUCTUREDESIGNANDDRAWINGOFACCESSTOGB1511999ANDGB1502011ANDGBANDJBSTANDARDSTANDARDPARTSOFTHESELECTIONOFTHEMAINSTEPS,DESIGNOFCONNECTINGSTRUCTUREBETWEENTHEPARTS,PARTSANDMATERIALSSELECTIONANDCALCULATIONOFTHICKNESSINCLUDINGTHEHEAD,CYLINDER,THECALCULATIONOFTANKWALLTHICKNESSANDTUBEPLATETUBE,STABILITYCHECKANDPIPERATOFORCE,SUPPORT,PRESSUREVESSELFLANGE,TOOKOVERTHEFLANGE,TOOKOVERTHESELECTIONANDTHETUBEPLATEANDTHESHELLISCONNECTEDBETWEENTHESTRUCTUREDESIGN,HEATEXCHANGERSANDPIPEPLATEISCONNECTEDBETWEENTHESTRUCTUREDESIGN,BAFFLED,OPENINGREINFORCEMENTDESIGNWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFECONOMY,CONVENIENCEOFOURLIFEBECAUSEOFTHEEXISTINGACHIEVEMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGYHASBEENAQUALITATIVELEAP,FORHEATEXCHANGERDESIGNTECHNOLOGYISALSOINCONSTANTLYUPGRADING,THEFUTUREPROSPECTSOFDESIGNANDAPPLICATIONPROSPECTSWILLBEBRIGHTERSHORTRODMEETTHECHANGETOCONSIDERINCOMEONTHEBASISOFTHECHENG,CHENGCHENG,PIPE,TUBE,CHENG,ASKNOWNCONDITIONTHEDESIGNPRESSUREFORTUBESIDESHELLWORKINGTEMPERATURERANGESHELLDESIGNTEMPERATURERANGESHELLTUBEMEDIUMWATERSHELLMEDIUMWATERVAPORTHEGIVENCONDITIONSTHEHEATTRANSFERAREAOFTHEMEDIUMCHARACTERISTICFACTORS,THEDIAMETEROF25X25X3000MATERIALSSEAMLESSSTEELTUBE,THEDESIGNOFTHEHEATPIPESHEATSETNUMBERIS7,THECALCULATEDCYLINDERDIAMETEROFTHEPRESSUREDROPCALCULATION,STRENGTHCALCULATION,OPENINGREINFORCEMENT,TUBEBOXWALLTHICKNESSCALCULATIONINTHESTRENGTHDESIGN,ACCORDINGTOCYLINDERHEADSTRENGTHOFDESIGNANDVERIFICATION,ACCORDINGTOTHEFLOWOFINLETPIPE,OUTLETNOZZLEANDORIFICEDIAMETERSELECTION,BASEDONAREAMETHODOFREINFORCEMENTOFRINGENTSTRENGTHCALCULATIONTHETUBESHEETEXTENDEDASFLANGECONCURRENTLY,ACCORDINGTOTHEELASTICSUPPORTHYPOTHESISOFTUBESHEETDESIGNANDVERIFICATION,THETUBEPLATEANDTHEHEATEXCHANGETUBEANDTHECONNECTIONMODEOFWELDING,THEPULLRODANDTHETUBEPLATEISTHREADEDCONNECTIONSTRUCTURETHEDESIGNOFFULLUSEOFMATERIALS,FORMOREOCCASIONS410ROOTTUBESHOWSTHATTHEHEATTRANSFEREFFICIENCYOFHEATEXCHANGEINTHESAMEFORHEATEXCHANGERINTHEHEATEXCHANGERISVERYCHEAPSECURITYTHEREFORE,THECHANGEHEATEXCHANGERINTHEFACTORYOCCUPIESANIMPORTANTPOSITIONKEYWORDSHEATEXCHANGERSTRUCTURALDESIGNCALCULATIONCHECK目錄第一章前言111換熱器的介紹112固定管板式換熱器的特點113換熱器的未來發(fā)展趨勢2第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算421原始數(shù)據(jù)422定性溫度及確定其物性參數(shù)423傳熱量與水蒸氣流量計算524有效平均溫差計算625管程換熱系數(shù)計算726結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計827殼程換熱系數(shù)計算928總傳熱系數(shù)計算1029管壁溫度計算11210管程壓力降計算11211殼程壓力降計算12第三章固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1531換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定1532布管方式的選擇1533筒體內(nèi)徑的確定1634筒體壁厚的確定1635筒體水壓試驗1736封頭厚度的確定1737管箱短節(jié)壁厚計算1838管箱水壓試驗1939管箱法蘭的選擇19310管板尺寸的確定及強度計算20311是否安裝膨脹節(jié)的判定32312防沖板尺寸的確定32313折流板尺寸的確定32314各管孔接管及其法蘭的選擇33315開孔補強計算38316支座的選擇及應(yīng)力校核403161支座選擇403162鞍座的應(yīng)力校核41參考文獻45致謝46沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第一章前言1第一章前言11換熱器的介紹換熱器的定義是將熱流體的一部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又叫做熱交換器。換熱器在生活中應(yīng)用廣泛，在正常生活中汽輪機裝置中的凝汽器還有日常生活中的取暖用的暖氣散熱片以及航天火箭上的油冷卻器等，都叫做換熱器。換熱器還廣大運用于化工工業(yè)，石油，動力和原子能等工業(yè)部門。換熱器的主要作用是保證介質(zhì)在工藝過程中所要求的特定溫度，同時也是其中之一的主要設(shè)備在提高能源利用率方面。在節(jié)能技術(shù)改革中，換熱器具有的作用表現(xiàn)在兩大方面一方面在生產(chǎn)工藝流程中明顯能減少能源的消耗的辦法是使用大量的換熱器的效率；第二方面可以明顯提高設(shè)備的熱效率的方法是用換熱器來收回工業(yè)余熱。512固定管板式換熱器的特點固定管板式換熱器的經(jīng)典結(jié)構(gòu)如圖11沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第一章前言2圖11立式固定管板式換熱器固定管板式換熱器由許多零件組成例如管箱，殼體，管板，管子等零件。換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為緊湊，排管較為多，面積較大在于相同直徑下，制造較為簡單。固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點如下在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用脹接或者焊接的方式將管子固定在管板上，殼體直接和和兩端管板焊在一起，殼程的進出口管直接焊接在殼體上，封頭法蘭和管板外圓周用螺栓緊緊固定，封頭直接和管程的進出口管焊接在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長度設(shè)置若干塊折流板。這類換熱器管程能使用隔板分成任何程數(shù)。6特點固定管板式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡易，制造的成本低廉，管程清洗方式方便，管程可以分類成多程，殼程也能分類成雙程，規(guī)格范圍廣泛，所以廣泛應(yīng)用于工程工藝中。對于有腐蝕性或者較為臟的介質(zhì)不宜采用，會產(chǎn)生殼程清洗困難的問題?？梢栽跉んw上設(shè)置膨脹節(jié)為了減少因管與殼程溫差而出現(xiàn)的熱應(yīng)力，在發(fā)生膨脹差較為大時候。7固定管板式換熱器的特點是（1）旁路滲流較?。?）鍛件使用較少，造價低；（3）無內(nèi)漏；（4）浮頭式換熱器比固定管板式換熱器的傳熱面積要小2030；固定管板式換熱器的缺點是（1）管壁和殼體的溫差較大，管壁和殼體的溫差要控制的范圍是T50；（2）當T50一定要在殼體上面設(shè)置好膨脹節(jié)；（3）容易出現(xiàn)溫差應(yīng)力，管頭與管板間極易由于產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞；（4）殼程無法應(yīng)用機械清洗；（5）管子遭受腐蝕后連帶著殼體報廢，設(shè)備使用壽命較低；8沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第一章前言313換熱器的未來發(fā)展趨勢我國的換熱器工業(yè)起步比較晚，1963年撫順機械設(shè)備有限公司以美國TEMA標準為藍本造出我國第一臺管殼式換熱器。時隔兩年，蘭州石油機械制造出我國第一架板式換熱器。原蘇州化工機械廠，現(xiàn)蘇州新蘇化工機械有限公司在二十世紀60年代成功研制出我國第一座螺旋板式換熱器。9此后，我國在引進德國SCHMID和法國VICARB的換熱技術(shù)后，我國換熱器產(chǎn)業(yè)取其精華，去其糟粕，開始自主研發(fā)并且獲取了較快的發(fā)展。1980年以后，我國顯現(xiàn)出自主研發(fā)傳熱技術(shù)的新方向，極大部分的強化傳熱原件被傳入市場，折流桿換熱器，高效重沸機，雙殼程換熱器，表面蒸發(fā)式空冷器，新結(jié)構(gòu)高效換熱器，高效冷凝器，板殼式換熱器等新一批優(yōu)良的高效換熱器作為我國傳熱技術(shù)高潮時代的主要代表作。換熱器的發(fā)展現(xiàn)狀由于進入二十一世紀之后，工業(yè)裝置中應(yīng)用了大量的強化傳熱技術(shù)，我國換熱器工業(yè)產(chǎn)業(yè)獲得了飛速的發(fā)展在技術(shù)水平上，并且板式換熱器日益崛起。10最近這幾年，我國在如下幾方面取得了巨大突破例如大型管殼式換熱器，高效節(jié)能板殼式換熱器，大直徑螺紋鎖緊環(huán)高壓換熱器，大型板式空氣預(yù)熱器等方面。而且近幾年來，由于我國石油化工，鋼鐵行業(yè)等行業(yè)的飛速發(fā)展，其需求水平大幅度的上漲，但國內(nèi)企業(yè)的制造水平有限，供給能力受限，所以導(dǎo)致其行業(yè)出現(xiàn)了供不應(yīng)求的市場狀態(tài)。其現(xiàn)缺口狀況只能依靠進口來彌補。我國換熱器市場份額增長的速度已經(jīng)遠超出供給增長速度。由此可得出我國的現(xiàn)狀是對高端換熱器產(chǎn)品需求量極其大，但是供給不足。據(jù)統(tǒng)計，石化產(chǎn)業(yè)和鋼鐵行業(yè)依舊作為我國重要的支柱型產(chǎn)業(yè)，將要持續(xù)保持飛速發(fā)展的勢頭，以及化工產(chǎn)業(yè)也在快速發(fā)展。11這些產(chǎn)業(yè)都將為換熱器行業(yè)提供更廣闊的空間和光明的發(fā)展前景。在將來，國內(nèi)市場的需求會出現(xiàn)環(huán)保；節(jié)能型產(chǎn)品；要求產(chǎn)品的性價比；多樣化需求；產(chǎn)品的特點化等需求逐步成為主導(dǎo)。由于國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展帶來良好機遇和進口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同寓意著沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第一章前言4我國換熱器行業(yè)的優(yōu)良發(fā)展前景。并且，行業(yè)發(fā)展一定要注重高端產(chǎn)品的研制。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算4第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算21原始數(shù)據(jù)管程水的進口溫度251T管程水的出口溫度90“管程水的工作壓力10MPA1P管程水的流量105000KG/HG殼程水蒸氣的入口溫度1752T殼程水蒸氣的出口溫度95“殼程水蒸氣的工作壓力08MPA2P22定性溫度及確定其物性參數(shù)管程水的定性溫度2157290TT“11管程水密度查物性表得1/83MKG管程水比熱查物性表得4KJCP管程水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得0658W/M1管程水黏度5229104PAS1管程水普朗特數(shù)查物性表得PR13殼程水蒸氣定性溫度殼程水蒸氣冷凝點1752TI冷卻段39“21TT冷凝段1752ITT殼程水蒸汽密度查物性表得冷卻段93049KG/M2沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算5冷凝段4617KG/M2殼程水蒸汽比熱查物性表得冷卻段41KJ/KG2CP冷凝段2416KJ/KG殼程水蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得冷卻段2069W/M冷凝段03W/M殼程水蒸汽粘度冷卻段2201036106PAS冷凝段SPA62104殼程水蒸汽普朗特數(shù)查物性表得冷卻段32R冷凝段01P23傳熱量與水蒸氣流量計算取定換熱效率098則設(shè)計傳熱量Q0G1CP11000/36001T245000417885201000/36007926106W22由導(dǎo)出水蒸氣氣流量G2，R為時的汽化潛熱“220TCPRG2TR2032J/KG水蒸氣流量202TCPRQI9517304120398697343KG/S23沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算6冷卻段傳熱量24WTCPGQI1250497103422冷凝段傳熱量WR690342設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為3T根據(jù)熱量衡算1312TCPGQ25113TT81251084053696724有效平均溫差計算逆流冷卻段平均溫差NT2640“LN321TI逆流冷凝段平均溫差NT2725178L5LN13232TI8219冷卻段參數(shù)2098531TPI8參數(shù)17312TRI因為所設(shè)計的換熱器為雙管程，所以用平均溫度即可40NMT冷凝段沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算7參數(shù)265809172823TP9參數(shù)8132TRI因為所設(shè)計的換熱器為雙管程，所以用平均溫度即可11982MTN初選冷卻段傳熱系數(shù)/620KMWK25管程換熱系數(shù)計算初選冷凝段傳熱系數(shù)/10“KMWK則初選冷卻段傳熱面積為2104562985TM02QF1107T“02K選用2525的無縫鋼管做換熱管則管子外徑D025MM管子內(nèi)徑DI20MM管子長度L3000MM則需要換熱管根數(shù)根21140532134D0LFNT可取換熱管根數(shù)為410根管程流通面積212051496M212043101ITA管程流速213SGW/58M0298365A011管程雷諾數(shù)沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算82141I1/DWRE2416304702/58932（管程冷卻段的定性溫度82“131TT管程冷卻段傳熱系數(shù)21573426021583605105602811IDWT管程冷凝段的定性溫度53281321TT管程冷凝段傳熱系數(shù)216574302185360106“02811IDWT26結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計查GB1511999知管間距按125D0取管間距S0032M管束中心排管數(shù)根，取25根27411TCN則殼體內(nèi)徑217MDSD86055031圓整為DI1M則長徑比合理3IL折流板選擇弓形折流板弓形折流板的弓高H02DI02102M折流板間距M340031BDB取折流板數(shù)量塊塊取78LNB沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算927殼程換熱系數(shù)計算殼程流通面積2027431MSDBDFI殼程流速冷卻段218SM057439022FGW冷凝段F1612殼程當量直徑219072M5410220T2DNDIE冷凝段管外壁溫度假定值1WT膜溫5027TTWM膜溫下液膜的粘度1883MSPA61膜溫下液膜的密度91733KG膜溫下液膜的導(dǎo)熱系數(shù)/6905MWM正三角形排列481082082950495TSNN冷凝負荷76432SLG殼程冷凝段雷諾數(shù)2205610318274REM殼程冷凝段傳熱系數(shù)221715012445361287561038E3623123“MGA沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算10冷卻段管外壁溫假定值952TW冷卻段雷諾數(shù)29257103644R2EED22壁溫下水粘度SPAW621098粘度修正系數(shù)；209642314642123殼程傳熱因子查圖212得10SJ冷卻段殼程換熱系數(shù)224135696423064J1S1322PRDE28總傳熱系數(shù)計算查GB1999第138頁可知水蒸汽的側(cè)污垢熱阻12/108252WMR管程水選用地下水，污垢熱阻為/3251R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)225IIJDRK0102131970257346025350856傳熱面積比為（合理）619/0KKJ冷凝段總傳熱系數(shù)沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算11354025435710213508711150“02“IIJDRK傳熱面積比為合理321045/“J29管壁溫度計算設(shè)定冷凝段的長度20424M“L冷卻段的長度09576M冷卻段管外壁熱流密度計算225365014W/957602143002LDNQQT冷卻段管外壁溫度91085613/365041/522RQTW誤差不大495E2冷凝段管外壁熱流密度計算冷凝段管10398W/24053149867“/02“LDNQQT外壁溫度22627575/152“2“RTMW誤差不大誤差校核251“WTE210管程壓力降計算管程水的流速22705M/S1496832605311AGU管程雷諾準數(shù)沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算1224163047/2058932/RE11IDW管程摩擦系數(shù)241630E325501壓降結(jié)垢校正系數(shù)ID沿程壓降228164PA02359804521IDLUP管程數(shù)管程回彎次數(shù)N5TN回彎壓降2292458PA05298321UPT取管程出入口接管內(nèi)徑MD1管程出入口速23006M/S29835014363604121GU局部壓降PA985213P管程總壓降56712A98305461321P管程允許壓降即壓降符合要求。50PA211殼程壓力降計算殼程當量直徑23106M2541202DNDTIE殼程流通面積74033102SBFI沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算13殼程流速冷卻段05M/S7493022FGW冷凝段10/S7462F殼程雷諾數(shù)殼程冷卻段雷諾數(shù)879410362549RE2EDW殼程冷凝段雷諾數(shù)571804E6MU查表殼程摩擦系數(shù)冷卻段3冷凝段540殼程粘度修正系數(shù)冷卻段1D冷凝段0管束周邊壓降冷卻段管束周邊壓降1045PA3027125493012DEBIADNWP冷凝段管束周邊壓降31067PA5402716412DEBIA導(dǎo)流板壓降（無導(dǎo)流板）0BP查表取殼程壓降結(jié)垢系數(shù)冷卻段210D沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章?lián)Q熱器傳熱工藝計算14冷凝段10D取殼程進口接管內(nèi)徑M250殼程出口接管內(nèi)徑“殼程出口流速232047/S1349022“2DGU殼程進口流速23354M/S201436722DU局部壓降冷卻段23082PA25147925“UPC34冷凝段2793PA21456742512UC35殼程總壓降冷卻段殼程總壓降431075PA230814500CBDAPP冷凝段殼程總壓降879360CBDA殼程允許壓降PAP250即壓降符合要求即壓降符合要求P沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝15第三章固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算31換熱管材料及規(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202換熱管規(guī)格30523傳熱面積AMTKQF00“AT95454換熱管數(shù)NT根LDNT04105拉桿直徑DNMMGB1511999管殼式換熱器表43166拉桿數(shù)量根GB1511999管殼式換熱器表44632布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GB1511999圖112換熱管中心距SMMGB1511999表12323隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距SNMMGB1511999表1244沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝1633筒體內(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SMMGB1511999表12322換熱管根數(shù)NT根LDANT04103管束中心排管根數(shù)NC根TC1254換熱管外徑D0MM255到殼體內(nèi)壁最短距離B3MM82503DB86筒體內(nèi)徑DIMM041NSCI7687實取筒體公稱直徑DIMMJB/T4737958008布管限定圓直徑DLMM321BDI75234筒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CPMPAPC10882筒體內(nèi)徑DIMM見三88003筒體材料20R4設(shè)計溫度下筒體材料的許用應(yīng)力TMPAGB1501998表41鋼板許用應(yīng)力1235焊接接頭系數(shù)0856筒體計算厚度MMCTIPD2367腐蝕裕量2CMM28負偏差1MM09設(shè)計厚度DMM2CD5610名義厚度NMMGB1511999項目532表8811有效厚度EMM21NE6沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝1712設(shè)計厚度下圓筒應(yīng)力TMPAEICTDP27313校核合格6104853TT14設(shè)計溫度下圓筒的最大許用工作壓力WPMPAEITWDP12535筒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MPATCTP251122圓筒薄膜應(yīng)力MPAEID10063校核1874MPA合格S9036封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IDMM8002計算壓力CPMPAPC1113焊接接頭系數(shù)0854封頭材料Q3455設(shè)計溫度下許用壓力TGB1511999項目32表411706標準橢圓封頭計算厚度MMCTICPDP502387腐蝕裕量2CMM18負偏差1MM09設(shè)計厚度DMM2CD4810名義厚度NMMGB1511999項目321011實取名義厚度MM10沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝1812有效厚度EMM21CNE913曲面高度1HMMJB/T473795續(xù)表114直邊高度2MMJB/T473795續(xù)表115內(nèi)表面積AM2JB/T473795續(xù)表116容積VM3JB/T473795續(xù)表117質(zhì)量MKGJB/T473795續(xù)表137管箱短節(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CPMPAPC1112管箱內(nèi)徑IDMM8003管箱材料Q3454設(shè)計溫度下許用應(yīng)力TMPAG接接頭系數(shù)0856管箱計算厚度MMCTIPD23827腐蝕裕量2CMM18負偏差1MM09設(shè)計厚度DMM2CD48210名義厚度NMMGB1511999項目5321011實取名義厚度MM1012有效厚度EMM21NE913設(shè)計厚度下圓筒應(yīng)力TMPAEICTDP616614校核1445MPA合格TT15設(shè)計溫度下圓筒的最大許用工作壓力WPMPA2EITWDP258沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝1938管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TPMPATTP2511462圓筒薄膜應(yīng)力MPAEITD81843校核2639MPA合格S9039管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JB/T47032000PN25MPA2法蘭外徑0DMMJB/T470320009953螺栓中心圓直徑IMMJB/T470320009404法蘭公稱直徑NMMJB/T470320008005法蘭材料16MNR6墊片類型JB/T47042000PN25MPA7墊片材料石棉橡膠板GB/T398519958墊片公稱直徑NDMMJB/T470420008009墊片外徑0MMJB/T4704200088710墊片內(nèi)徑IMMJB/T4704200083711法蘭厚度MMJB/T470420006812墊片厚度1MMJB/T470420003沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝2013螺栓規(guī)格及數(shù)量M27236對接筒體最小厚度14MM）310管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GB1511999項目57中，圖18所示E型連接方式的管板，材料為Q235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；以上項目的確定見項目一至九。B計算TTSTCRTASPQDAKNA、序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1筒體內(nèi)徑IMM8002筒體內(nèi)徑橫截面積A2M42IA7850003筒體厚度SMM84圓筒內(nèi)殼壁金屬截面積2SISD25320965換熱管壁厚TMM256換熱管根數(shù)N4107換熱管外徑DMM258管子金屬總截面積ATITADN724169換熱管材料的彈性模量TEMPGB1501998表F518600010沿一側(cè)的排管數(shù)N2911換熱管中心距SMMG板槽兩側(cè)相鄰管中心距MMG管區(qū)內(nèi)未能被管支撐的面積DA2M860SNAD151152614管板布管區(qū)面積TDTA237869670415管板布管區(qū)當量直徑TDMM/4TTD69456沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝2116管板布管內(nèi)開孔后的面積1A2M421DNA5838437517系數(shù)/07418殼程圓筒材料的彈性模量SEMPAGB1501998表F518600019殼體不帶膨脹節(jié)時換熱管束與圓筒剛度比QSTAEANQ28620系數(shù)1/A012421系數(shù)S604S352922系數(shù)TQT512523管板不管區(qū)當量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑比TITTD069524管子受壓失穩(wěn)當量長度LCRMMGB1511999圖3260025設(shè)計溫度下管子受屈服強度TSMPAGB1501998表F219226管子回轉(zhuǎn)半徑IMM2250TDI800427系數(shù)RCTSREC/138228管子穩(wěn)定許用應(yīng)力CR21RCTSCRIL699629校核CRT123MPA合格C對于延長部分兼作法蘭的管板，計算PMM和序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1墊片接觸寬度NMMGB1501998表91252墊片基本密度寬度0BMM20NB1253墊片比壓力YMPAGB1501998表92114墊片系數(shù)M20沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝225墊片有效密封寬度BMM0532B96墊片壓緊力作用中心圓直徑GDMMDG8697預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷AWNY作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷PN09228675MPMBCCGGP246333539常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力BMPAGB1501998表F4選用材料為40MNB63510預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積AAMM2BAWA/523311操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積PMM2P3879312需要螺栓總截面積MMM2,MAXP3879313法蘭螺栓的中心圓直徑BDMM114014法蘭中心至作CF用處的徑向距離GLMM2GBGDL35515預(yù)緊狀態(tài)的法蘭力矩MMNMMBMAN7104816筒體厚度0MM817法蘭頸部大端有效厚度1MM01751418螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交的徑向距離ALMM12IBADL5619螺栓中心距作用出的徑DF向距離DMMIBD7020螺栓中心處至作用位置處T的徑向距離TLMM2GTL527521作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力DFNCIDPF780189970022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TNDCGT25270000沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝23起的軸向力差23操作狀態(tài)下需要的最小片壓力GFNCGGPBMDF28629200024法蘭操作力矩PMNMMTPL157590000D、假定管板的計算厚度為，然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度F,KF、和，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假定管板計算厚度MM502殼體法蘭厚度FKMM503管板材料彈性模量PEMPAGB1501998表F51860004換熱管材料的彈性模量MPAGB1501998表F51860005管板剛度削弱系數(shù)GB1511999046換熱管有效長度LMM28967管板強度削弱系數(shù)GB1511999048管子金屬總截面積ANMM21073889換熱管加強系數(shù)K21318LENDPATI6010管板布管區(qū)的當量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比TITT0823211管板周邊布管區(qū)的無量綱參數(shù)K1TKK10612管束模數(shù)TKMPA/IATTDLNE6897213殼體法蘭材料彈性模量TEMPAGB1501998表F518600014殼體法蘭材料彈性模量SGB1501998表F518600015殼體法蘭寬度FBMM21IFFDB975沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝2416系數(shù)GB1511999圖2600002217殼體法蘭與圓筒的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)FKMPA213WEDBESIFFIT616418旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)F4/TFFK0000702E由GB1511999P51圖27按照K和查，并計算值，由圖29按照KF1M和查值FK2G序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1管板第一矩系數(shù)M1GB1511999圖270132系數(shù)/1FKM3093系數(shù)2GGB1511999圖29421F、。，計算查和按照圖，由計算F3130195MGQKBM序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1管箱法蘭材料的彈性模量“FE1960002管箱圓筒材料的彈性模量HMPGB1501998表F51960003管箱法蘭厚度“FMMJB/T47022000684系數(shù)“GB1511999圖26000335管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)FKP21“3“WEDBEHIFFIF6126換熱管束與圓筒剛度比QSATANQ42417系數(shù)3GGB1511999圖30310848法蘭力矩折減系數(shù)3GKF0144沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝259管板邊緣力矩的變化系數(shù)M“1FKM40110法蘭力矩變化系數(shù)F“/FFF040411管板第二彎矩系數(shù)2MGB1511999圖28（A）278G、按課程設(shè)計壓力而管程設(shè)計壓力膨脹變形差，法蘭力矩的的危,SP,0TP險組合（GB1511999項目5732分別討論）A、只有殼程設(shè)計壓力，而管程設(shè)計壓力不計膨脹節(jié)變MPACS700TP形差（即0序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1有效壓力組合APMPATSAEP43242基本法蘭力矩系數(shù)MMNAIMDM34003483系數(shù)12211GQK00015324管板邊緣力矩系數(shù)1M00409285管板邊緣剪切系數(shù)VMV1266管板總彎矩系數(shù)M/21V19367系數(shù)LEGKMGLE3038728系數(shù)LI21LI10269系數(shù)1LIE,AX1102610管板徑向應(yīng)力系數(shù)R214GQVR0082沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝2611管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)R4/132GQKMVR007712管板布管區(qū)邊剪切應(yīng)力系數(shù)PT/2TP00813殼體法蘭力矩系數(shù)WSM1MFMWS00027714管板的徑向應(yīng)力RMPA2/IARDP2623815管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力RMPAMKIR2/18016管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力PMPA/IAPDP12817法蘭的外徑與內(nèi)徑之比KIK0119518系數(shù)YGB1501998表951119殼體法蘭應(yīng)力FMPA24FIAWSFDPMY165520換熱管的軸向應(yīng)力TMPAACTPGQV21410621殼程圓筒的軸向應(yīng)力CMPASSCA264522一根換熱管管壁金屬的橫截面積AMM2NA17662523換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力QMPADLQT4385B、只有殼程設(shè)計壓力，并且計入膨脹變形差而管程設(shè)計壓力0,70TPMPAPCS序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1殼程圓筒材料線膨脹系數(shù)S/1GB150199861025沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文致謝272換熱管材料線膨系數(shù)TA/1GB150199861083沿長度均的換熱管金屬溫度STGB1511999附錄F13274沿長度平均的換熱管金屬溫度TGB1511999附錄F