课程设计固定管板式换热器设计

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1、目录1.换热器选型和工艺设计31.1设计条件31.2换热器选型31.3工艺设计31.3.1传热管根数的确定41.3.2传热管排列和分程方法41.3.3壳体内径42换热器结构设计与强度校核42」管板设计42.1.1管板材料和选型52.1.2管板结构尺寸52.1.3管板质量计算62.2法兰与垫片6221管箱法兰与管箱垫片72.3接管82.3.1接管的外伸长度92.3.2接管位置设计92.3.3接管法兰102.4管箱设计12241管箱结构形式选择122.4.2管箱最小长度122.5换热管132.5.1布管限定圆

2、132.5.2换热管与管板的连接132.6拉杆与定距管142.6.1拉杆的结构形式142.6.2拉杆的直径、数量及布置142.6.3定距管152.7防冲板152.7.1防冲板选型152.7.2防冲板尺寸162.8折流板162.8.1折流板的型式和尺寸162.8.2折流板的布置172.8.3折流板重量计算173.强度计算183」壳体和管箱厚度计算183.1.1壳体、管箱和换热管材料的选择183.1.2圆筒壳体厚度的计算183.1.3管箱厚度计算193.2开孔补强计算203.2.1壳体上开孔补强计算203.3

3、水压试验213.4支座213.4.1支反力计算如下：213.4.2鞍座的型号及尺寸234焊接工艺设计234.1.壳体与焊接234」」壳体焊接顺序234.1.2壳体的纵环焊缝244.2换热管与管板的焊接244.2.1焊接工艺254.2.2法兰与短节的焊接254.2.3管板与壳体、封头的焊接26424接管与壳体焊接27总结28参考文献281•换热器选型和工艺设计1.1设计条件项目管程壳程工作压力(MPa)1.70.7工作温度(°C)40〜150170〜90介质净化煤气水蒸气/冷凝水换热管尺寸(mm)<1)25

4、X2.5换热面积(m2)90换热管长度(m)自选管程数2结构型式卧式使用寿命10年1.2换热器选型管程定性温度t=40+1502=95°C壳程定性温度T=170+902=130°C管壳程温差At=T-t=130-95=35°C<50°C故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器(双管程)。根据介质特性初步选择换热管材料为20号碳钢，壳体材料为Q245R1.3工艺设计1.3.1传热管根数的确定已知换热管外径d。=0.025m,内径山=0.02m,换热面积S=90m2,W程数为2。取换热管长l=6m,[t

5、S=n

6、dolN得取N=192（根）1・3・2传热管排列和分程方法由于设计要求为双管程换热器，故采用组合排列方法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距a=1.25d0（焊接）则a=l.25x25=31.25取a=32mm；各程相邻管的管心距如=2（

7、+6）=44mm横过管束中心线管数（正三角形排列）nc=1.1VN=l.lxV192=15.216（根）1.3.3壳体内径多管程结构取管板利用率r]=0.7,则売体内径为D=1.05aJ^=1.05x32xJ192/o?=556mm取D=600m

8、m1.3.4折流板由于壳程有水蒸气冷凝，所以选用垂直切口的弓形（圆缺形）折流板。a.圆缺高度h=25%D=25%x600=150mmb.折流板间距B=Q〜1）D,取B=300mmc.折流板数Nb=传热管长度/折流板间距-1=6000/300-1=19块2换热器结构设计与强度校核2.1管板设计2.1.1管板材料和选型管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管，将管程和壳程的流体分隔开来，避免冷、热流体混合，并同时受管程、壳程压力和温度的作用。管板的设计合理与否直接关系到换热器的制造成本的高低及综合

9、性能的优劣。由于木设计中的流体只具有轻微的腐蚀性，故采用工程上常用的Q2454R板材。固定管板式换热器常采用管板兼作法兰，故采用兼作法兰的管板。2.1.2管板结构尺寸由壳程设计压力ps=l.OMPa,管程设计压力pt=2.5MPa；壳体公称直径DN二600查*换热器设计手册〉〉P155可得管板的结果尺寸如下管板尺寸PsMPaPtMPaDNDDid2d3d4d5C^2螺栓bib规格数量(n2)1.02.560076071567659766360012.527M24243848图2T管板结构2.1.3管板质量

10、计算d0——换热管外径25；N——换热管根数192；Y——Q245R密度，丫=7850Kg/m3对上图所示的管板结构h取值为0。其它字母含义和数值见上图和管板尺寸表Q=严[(D2一电xn2)xbf+D

11、x6+D

12、x4+D

13、xh一d?xbxN]xy4=罟[(7602一272x24)x38+6632x6+6002x4一252x48xl92]xl0~9x7850=121Kg2.2法兰与垫片2.2.1管箱法兰与管箱垫片(1)查NB/T