单壳程双管程管壳式换热器设计

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1、本科生通用题目：单壳程双管程管壳式换热器设计（立式）专业：应用化学班级：0703班姓名：肖黎鸿成绩：导师签字：2010年7月11日II题目:单壳程双管程管壳式换热器设计（立式）参数:项目管程壳程工作压力（MPa）1.10.7工作温度（℃）16590设计温度（℃）17095设计压力（MPa）1.20.8物料名称氮气水换热面积（m2）11焊缝系数0.850.85腐蚀余量（mm）11要求:要求每位学生在设计的过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，在设计过程中必须做到：（1）及时了解有关资料，做好

2、准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。（2）认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。（3）按预定计划循序完成任务。日程安排：1.准备阶段（1天）2.设计计算阶段（3天）3.绘图阶段（4天）4.编写设计说明书（2天）IINO.13目录1.绪论12．设计计算22.1管子数n的计算22.2管子排列方式，管间距的确定22.3壳体直径的确定22.4壳体厚度的计算22.5壳体液压试验应力校核32.6分程隔板的选择32.7封头的选择32.8法兰,管板的选择42.9垫片尺寸的确定52.10管子拉脱力的计算5

3、2.11是否安装膨胀节的计算62.12折流板设计72.13拉杆设计82.14开孔补强82.15支座93．设计评述104.参考文献11附:设计结果一览表12NO.131.绪论热交换器，通常又称作换热器，是化工﹑炼油和食品及其他工业部门的通用设备，在生产中占有重要作用。化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可以分为三大类，及间壁式、混合式和蓄热式。三类换热器中，间壁式换热器应用最多。本次设计的管壳式换热

4、器就属于间壁式换热器的一种。立式固定管板式换热器示意图NO.132．设计计算2.1管子数n的计算选25×2.5的无缝钢管，材质20号钢，管长1.5m。因为F=πd均Ln，所以2.2管子排列方式，管间距的确定本设计物料：管程氮气，壳程水，循环水工作温度90℃较高，不易结垢。可暂不考虑机械清洗水垢的问题，故排列方式采用结构紧凑、传热系数较高的正三角形排列。由《化工设备与仪表自动化》中表6-4得六角形层数为6，对角线上的管数为13，管子根数为127其中因安排拉杆需减少6根(参见2.12拉杆设计)，实际管

5、数121根。查表6-5，由管子外径25mm,可得管间距α=32mm。管子排列方式如右图：2.3壳体直径的确定Di=a(b-1)+2l式中Di—换热器内径，mmb—正六角形对角线上的管子数，查表6-4，取b=13l—最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取l=2d.查《仪表设备及仪器自动化》P58表2-5，并结合壳体直径的计算，确定Di=500mm2.4壳体厚度的计算pc—计算压力，取pc=0.8MPa；Di=500mm;焊接系数φ=0.85;材料选用Q235-B钢，[σ]95℃=113Mpa。计算壁厚

6、为NO.13取c2=1mm,由书中表4-7得c1=0.3mm圆整后实取Sn=4mm。DN500,δ=4每米钢板质量为50kg。2.5壳体液压试验应力校核试验压力故：Q235-B在常温时,,,故液压试验应力校核合格。2.6分程隔板的选择分程隔板应采用与封头、管箱短节相同材料，故材料选用Q235-B。要求隔板的密封面与壳体法兰密封面，管板密封面与分程槽面须处于同一基面。分程隔板槽深度为4mm，槽宽12mm。其结构相见装配图。查《化工单元过程及设备课程设计》表4-1得分程隔板的最小厚度为8mm2.7封头

7、的选择上下封头均选用EHA椭圆封头，其厚度与壳体厚度相同，材料选用Q235-B钢。上封头的主要尺寸如下表：公称直径DN(mm)曲面高度h1(mm)直边高度h2(mm)碳钢厚度δ(mm)500125404下封头的主要尺寸如下表：公称直径DN(mm)曲面高度h1(mm)直边高度h2(mm)碳钢厚度δ(mm)500125504查《过程设备机械设计》P106标2JB/T4746-2002得:公称直径DN(mm)总深度H(mm)内表面积A(m2)容积V(m3)质量M(kg)5001500.31030.021

8、39.6如下图所示：NO.132.8法兰,管板的选择容器法兰材料选16MnR。根据JB4701—2000标准，选用DN500，PN1.6(MPa)的甲型平密封面法兰。DN25(100)PN＜4MPa管法兰的接管伸出长度为150mm。容器法兰的主要尺寸如下表：公称直径DN，mm法兰，mm螺柱DD1D2D3D4δd规格数量5006305905555455424423M2028其密封面结构如下图所示：NO.13选用固定式换热器管板，不兼做法兰，换热管与管板的连接采用先焊后强度胀的连接形式