换热器(再沸器冷凝器)专业课程毕业设计指导书

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1、过程装备与控制工程冷凝器，再沸器，蒸发器----换热器设备说明书参考13四、设计计算示例换热器的机械设计计算1、已知条件：名称管程壳程物料名称软水变换气工作压力0.75Mpa0.7Mpa工作温度80℃50℃换热面积135m2推荐材质2016MnR2、计算步骤(1)管子数n选Ф25×2．5的20号钢无缝钢管，管长3m。考虑到需安排拉杆6根，实际管数取为600根。(2)管子排列方式，管间距的确定采用正三角形排列，在管板上管子排列的间距a，与管子与管板的连接方法有关。取(3)换热器筒体直径的确定筒体内径可由下式计算：式中　a——换热器管间距，由上知a＝

2、32mm；b—一位于管束中心线上的管数，管子按正三角形排列时，一最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取取筒体内径(4)换热器筒体及封头壁厚计算13取设计压力＝0.95MPa，焊缝系数，材料选用16MnR，取钢板厚度负偏差，腐蚀裕量，，设计壁厚为：查GB151－1998表3－2，取名义壁厚。由标准椭圆形封头计算公式可知标准椭圆形封头的厚度与筒体厚度基本相同，现取二者等厚。根据JBll54—73标准，取上、下封头均为，直边高度＝40。材料选用16MnR．考虑到管箱应有足够的空间来均匀输送流体，现取管箱筒节长＝875mm。(5)换热器水压试验及其壳体强度

3、校核水压试验压力：，为方便压力表读数，取。分别为水压试验时筒体和封头的壁内应力。所用16MnR板材在常温＝345MPa，可见水压试验时筒体、封头壁内应力都小于，水压试验安全。(6)容器法兰的选用根据JBll60一82标准，选用的榫槽密封面长颈对焊法兰。本换热器因采用管板兼作法兰，故选用两个榫面法兰(管板兼作槽面法兰)，材料选用16MnR。(7)确定管板尺寸选用固定式换热器管板，并兼作法兰。材料选用16MnR。因管板兼作槽面法兰，故其与法兰相配的密封面尺寸应按所选法兰的相应尺寸来确定。管板厚度的计算见GB151－89《钢制管壳式换热器》表3-15，

4、具体计算步骤如下：已知条件如下所示：管子　　　　　　壳体材质　　　　　　　　　　　　20钢　　　　　　16MnR线膨胀系数　　　　　　　　弹性模量E（Mpa）尺寸　　　　　　　　　　　　管子数　　　　　　　　　　　　　　600根管间距　　　　　　　　　　　　　　32mm13壳程圆筒内径面积壳程圆筒金属横截面积换热管金属总截面积管板开孔面积假定管板厚度换热管有效长度L=换热管总长-2δ-3=3000-2*60-3=2877mm换热管束模数管子回转半径管子受压失稳当量长度，查阅GB151-98,P47图3-21，可知其与折流板间距有关，所以此处先设计

5、折流板间距，查阅GB151-98中345页取折流板的间距为：300mm，等间距布置则由图3-21，=600mm则系数所以管子稳定许用压应力开孔后面积管板布管区面积(采用三角形排列)——管间距。查GB151-98P18表3-7，取=32mm——隔板槽面积，此题中不分程取所以管板布管区当量直径：13系数：法兰力矩基本法兰力矩其计算见GB150——1998第九章螺栓载荷计算预紧状态下：查阅压力容器法兰标准，此处选长颈对焊法兰（PN1.6,DN1000）,榫槽密封面则m,y查GB150——1998表9—2取y=15.2,m=2.25由表9—1取垫片基本密

6、封宽度因为所以垫片有效密封宽度所以操作状态下：螺栓面积计算：预紧状态下螺栓材料取为，查GB150——1998表4—713操作状态下：需要螺柱面积：取大值=4270实际用32个M24螺柱，其螺柱总面积所以符合要求螺柱设计载荷：1.预紧状态：2.操作状态:法兰基本力矩：——螺柱中心圆直径查法兰标准为管程压力作用时法兰力矩计算(GB150-1998第96页)管板计算管子加强系数所以K=4.73法兰计算：法兰宽度13管箱法兰厚度查图3-15得：旋转刚度法兰材料采用取为此处用长颈对焊法兰所以壳体法兰厚度取为查图3-15得：旋转刚度旋转刚度无量纲参数=0.壳

7、体法兰应力参数Y:查GB150—98P100表9—513查表得Y=13.15按K,查图3—16得按K,查图3—18得按K,Q查图3—19得按K,Q查图3—17得壳程压力作用下的危险组合壳程设计压力==0.233管程压力=0不计膨胀差计入膨胀差16.49Mpa13管板应力00壳体法兰应力管子应力13—0.87壳程圆筒轴向应力拉脱应力（见GB151-98P56图3-23）取-0.559Mpa(8)管子拉脱力计算已知条件如下所示：管子　　　　　　壳体材质　　　　　　　　　　　　20钢　　　　　　16MnR线膨胀系数　　　　　　　　弹性模量E（Mpa）尺

8、寸　　　　　　　　　　　　管子数　　　　　　　　　　　　　　600根管间距　　　　　　　　　　　　　　32mm管壳壁温差