《管壳式换热器机械设计》参考资料

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1、1前言11.1概述11.1.1换热器的类型11.1.2换热器11.2设计的目的与意义21.3管壳式换热器的发展史21.4管壳式换热器的国内外概况31.5壳层强化传热31.6管层强化传热31.7提高管壳式换热器传热能力的措施41.8设计思路、方法51.8.1换热器管形的设计51.8.2换热器管径的设计51.8.3换热管排列方式的设计51.8.4管、壳程分程设计51.8.5折流板的结构设计51.8.6管、壳程进、出口的设计61.9选材方法61.9.1管壳式换热器的选型61.9.2流径的选择81.9.3流速的选择91.9.4材质的选择9

2、1.9.5管程结构92壳体直径的确定与壳体壁厚的计算112.1管径112.2管子数n112.3管子排列方式，管间距的确定112.4换热器壳体直径的确定112.5换热器壳体壁厚计算及校核113换热器封头的选择及校核144容器法兰的选择155管板165.1管板结构尺寸165.2管板与壳体的连接165.3管板厚度166管子拉脱力的计算187计算是否安装膨胀节208折流板设计229开孔补强2510支座2710.1群座的设计2710.2基础环设计2910.3地角圈的设计30符号说明32参考文献34小结352壳体直径的确定与壳体壁厚的计算2.

3、1管径换热器中最常用的管径有φ19mm×2mm和φ25mm×2.5mm。小直径的管子可以承受更大的压力，而且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可排列较多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属耗量更少。所以，在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下，采用φ19mm×2mm直径的管子更为合理。如果管程走的是易结垢的流体，则应常用较大直径的管子。标准管子的长度常用的有1500mm，2000mm，2500mm，3000m,4500,5000,6000m,7500mm,9000m等。换热器的换热管长度与公称直径之比一般为4

4、—25,常用的为6—10选用Φ25×2.5的无缝钢管，材质为20号钢，管长4.5m。2.2管子数n(2-1)其中安排拉杆需减少6根，故实际管数n=503-6=497根2.3管子排列方式，管间距的确定采用正三角形排列，由《化工设备机械基础》表7-4查得层数为12层，对角线上的管数为25，查表7-5取管间距a=32mm.2.4换热器壳体直径的确定(2-2)其中取，，查表2-5，圆整后取壳体内径00mm2.5换热器壳体壁厚计算及校核材料选用20R计算壁厚为：,(2-3)式中:为计算压力，取=1.0MPa；900mm;=0.9;[]t=9

5、2Mpa（设壳壁温度为350°C）将数值代入上述厚度计算公式，可以得知：查《化工设备机械基础》表4-11取；查《化工设备机械基础》表4-9得5.47+1.2+0.25=6.92mm圆整后取复验，最后取该壳体采用20钢7mm厚的钢板制造。1、液压试验应力校核(2-4)(2-5)(2-6)查《化工设备机械基础》附表6-3，可见故水压试验强度足够。2、强度校核设计温度下的计算应力﹥最大允许工作压力(2-7)故强度足够。3换热器封头的选择及校核上下封头均选用标准椭圆形封头，根据JB/T4746-2000标准，封头为DN900×7，查《化工

6、设备机械基础》表4-15得曲面高度，直边高度，材料选用20R钢标准椭圆形封头计算厚度：(3-1)(3-2)所以，封头的尺寸如下图：图3-1换热器封头尺寸4容器法兰的选择材料选用16MnR根据JB/T4703-2000选用DN900，PN1.6Mpa的榫槽密封面长颈对焊法兰。查《化工设备机械基础》附表14得法兰尺寸如下表：表4-1法兰尺寸公称直径DN/mm法兰尺寸/mm螺柱d规格数量900106010159769669635527M2428所以，选用的法兰尺寸如下图：图4-1容器法兰5管板管板除了与管子和壳体等连接外，还是换热器中的

7、一个重要的受压器件。5.1管板结构尺寸查（《化工单元设备设计》P25-27）得固定管板式换热器的管板的主要尺寸：表5-1固定管板式换热器的管板的主要尺寸公称直径Dbcd螺栓孔数90010601015966963584427245.2管板与壳体的连接在固定管板式换热器中，管板与壳体的连接均采用焊接的方法。由于管板兼作法兰与不兼作法兰的区别因而结构各异，有在管板上开槽，壳体嵌入后进行焊接，壳体对中容易，施焊方便，适合于压力不高、物料危害性不高的场合；如果压力较高，设备直径较大，管板较厚时，其焊接时较难调整。5.3管板厚度管板在换热器的

8、制造成本中占有相当大的比重，管板设计与管板上的孔数、孔径、孔间距、开孔方式以及管子的连接方式有关，其计算过程较为复杂，而且从不同角度出发计算出的管板厚度往往相差很大。一般浮头式换热器受力较小，其厚度只要满足密封性即可。对于胀接的管板，考虑胀接刚度的