流量为200th冷凝器的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 冷凝器是使用范围很广的一种化工设备，属于换热器的一种。本设计任务主要是根据已知条件选择采用固定管板式换热器的设计 ,固定管板式换热器的优点是锻件使用少，造价低；传热面积比浮头式换热器大 20%到 30且旁路渗流小。 本台换热器主要完成的是水蒸气 首先根据给出的设计温度和设计压力来确定设备的结构形式以及壳程和管程的材料，然后根据物料性质和传热面积来确定换热管的材料，尺寸，根数。，设计压力为管程 程 作温度管程 50 ，壳程 130 ，设计温度管程 80 ，壳程 140 ，传热面积为 256 2m ，采用 25000的无缝钢管换热，则可计算出 622 根换热管， D=1200圆筒根据换热管的根数确定换热管的排列，并根据换热管的排列和长度来确定筒体直径以及折流板的选择。通过对容器的内径和内外压的计算来确定壳体和封头的厚度并进行强度校核。然后是对换热器各部件的零部件的强度设计，有法兰的选择和设计计算与校核，钩圈及浮头法兰的设计计算与校核和管子拉脱力的计算。还包括管板的结构设计、 防冲挡板、滑道结构的设计以及支座设计。结构设计中的标准件可以参照国家标准根据设计条件直接选取；非标准件，设计完结构后必须进行相应的应力校核。 管板与换热管的连接方式为焊接，因管板上的应力较多，且内外温度有一定的差值，因此，对管板强度的校核是一个重点，也是一个难点 . 关键词： 换热器； 强度设计； 结构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he is a of is to a of is to to of of is of 0% 0% a is is of to to of to of to of of 0 , 130 at a 0 , 40 , 565 x 2.5 x 3000 be 22 D=1200mm to of to of to of by of of of of of a of in be to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 be of of on is a a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章传统工艺计算 . 1 艺计算 . 1 质原 始数据 . 1 质定性温度及物性参数 . 1 热量与水蒸汽流量计算 . 2 效平均温差计算 . 3 程换热系数计算 . 4 程结构初步设计 . 5 程换热系数计算 . 6 传热系数计算 . 7 壁温度计算 . 7 程压力降计算 . 8 程压力降计算 . 9 第二章强 度计算 . 11 构设计说明书 . 11 热管材料及规格的选择和根数的确定 . 11 管方式的选择 . 11 体内径的确定 . 11 体壁厚的确定 . 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 头形式的确定 . 12 箱短节壁厚计算 . 13 器法兰的选择 . 13 板尺寸的确定及强度计算 . 14 否安装膨胀节的判定 . 26 管孔接管及其法兰的选择 . 26 备法兰的选择 . 29 杆和定距管的确定 . 31 孔补强计算 . 32 体管箱耐压试验的应力校核计算 . 34 体核算 . 34 座的选择及应力校核 . 34 座的应力 校核 . 35 参考文献 . 38 致 谢 . 39 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章传统工艺计算 艺计算 质原始数据 管程水的进口温度 1t =20 管程水的出口温度 1t =90 管程水的工作压力 管程水的流量 00t/h=200000kg/h 壳程水蒸气的入口温度 2t = 壳程水蒸气的出口温度 2t =85 壳程水蒸气的入口压力 介质定性温度及物性参数 （ 1） 管程： 管程水定性温度 1 1t =（ 1t + 1t ） /2 =（ 20+90） /2=55 管程水密度查物性表得 1 = / 管程水比热查物性 2表得 K） 管程水导热系数查物性表得 1= m ） 管程水粘度 1=0as 管程水普朗特数查物性表得 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 （ 2）壳程： 壳程水蒸汽定性温度： 壳程水蒸汽冷凝点 : 2t = 冷却段： 2t =（2t ） /2=（ 5） /2= 冷凝段： 2t = （ 2t + =（ 壳程水蒸汽密度查物性表得： 冷却段： 2= /冷凝段 : 2p = / 程水蒸汽比热查物性表得 : 冷却段： J/（ K） 冷凝段： C J/（ K） 壳程水蒸汽导热系数查物性表得： 冷却段： 2 =（ m K） 冷凝段： 2 = （ m K） 壳程水蒸汽粘度： 冷却段： 2 =0as 冷凝段： u 2=0as 壳程水蒸汽普朗特数查物性表得： 冷却段： =凝段： P 热量与水蒸汽流量计算 取定换热效率 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 则设计传热量 : 0Q= 1t - 1t )1000/3600=200000901000/3600=06W 由0Q= 2G r+ 2t - 2t ) 导出水蒸气流量 r 为 的汽化潜热， r=g 水蒸汽流量 : /r+ 2t ) =06/000+000(=s 冷却段传热量： 2i 2t )=03(2481037W 冷凝段传热量 : Q 2= G2r=000=冷凝段和冷却段 3分界处的温度为3t 根据热量衡算 : Q 2 = 11 13 3t=Q 2/ 1t =600/200000/4176+20= 效平均温差计算 逆流冷却段 4平均温差 : )t = (123123 逆流冷凝段平均温差 : 312312ln tt 冷却段 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 参数 5: tt 85 7 03121 换热器按单壳程 单管程设计则查图 2-6(a)，得 : 温差校正系数 有效平均温差 : 冷凝段： 参数 :P=1213 参数 :R=13 i2 17 =0 换热器按单壳程 单管程设计则查图 2-6(a)，得 : 温差校正系数 =效平均温差 : 程换热系数计算 初选冷却段传热系数 : 0K= 820 w/(mk) 初选冷凝段传热系数 : 0K= 1300 w/(mk) 则初选冷却段传热面积为 :0F=( 2481037820 初选冷凝段传热面积 6为 : 0F=Q 2/( 0K = 1300用 25无缝钢管做换热管则 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 管子 外径 5 管子内径 0 管子长度 L=3000 要换热管 7根数 : ( ()=可取换热管根数为 622 根 管程流通面积 :4662 程流速 : 1113600G 200000/( 3600= s 管程雷诺数 8: 1 1 11u =0 则管程冷却段的定性温度 : 11t =(3t+ 1t )/2=(0)/2= 管程冷却段传热系数 : 1a =3605(1+1t ) 100程冷凝段的定性温度 : 21t =(3t+ 1t )/2=(0)/2= 管程冷凝段传热系数 : 1a =3605(1+1t ) 100程结构初步设计 查 1999 知管间距按025.1 d, 取管间距为： 管束中心排管数为： t = 30 根 则壳体内径 :Di=s（ +4 整为 : 1200理 折流板选择弓形折流板 : 弓形折流板的弓高 : B=31200=400 取 B=400 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 折流板数量 :L= 8 块 程换热系数计算 壳程流通面积 9: i 02 1= = m 壳程流速 : 冷却段 :22 =s 冷凝段 :w 2=222 =s 壳程当量直径 : （ =（ 711 /（ 711 冷凝段管外壁温度假定值 : 膜温 : t w+ 2t ） /2=（ 膜温下液膜的粘度 :m=19510s 膜温下液膜的密度 :m=温下液膜的导热系数为 :m= m ） 正三角形排列 t 22 凝负荷： = 3=程冷凝段雷诺数 :4/9510程冷凝段传热系数 : 2a = 3m31（ 31 = 冷却段管外壁温假定值 : 952 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 冷却段雷诺数： 0温下水 粘度 :0as 粘度修正系数 10:1=（ 壳 程 传 热 因 子 查 图 2 : 100（ 2 /1 j s=（ 00=传热系数计算 查 138 页可知 水蒸汽的侧污垢热阻 : 2r =0 /w） 管程水选用地下水，污垢热阻为 : o /51 由于管壁比较薄，所以管壁的热阻可以忽略不计 冷却段总传热系数 11: 1/ 2a + 2r +1r 0d/d/（ 1a = 传热面积比为 : 0K=理 ) 冷凝段总传热系数 : 1/ 2a + 2r +1r 0d/d/（ =热面积比为 : 0K=理） 壁温度计算 设定冷凝段的长度 : 冷却段的长度 : 冷却段管外壁热流密度 12计算 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 2q =)= ） 冷却段管外壁温度 : 2t 1/ 2a + 2r )= 误差校核 :e=2 误差不大 冷凝段管外壁热流密度计算 : 2q =Q 2/( )=（ （ 622 ） 冷凝段管外壁温度 13: wt=2q (1/ 2a + 2r )= 误差校核 :e = 误差不大 程压力降计算 管程水的流速 : 1u =1113600 00000/（ 3600 =s 管程雷诺准数 : 1 1 11u = =摩擦系数 := 降 结 垢 校 正 系 数 14: 4.1程压降 : 1 1u 22（ ） /（ 2 ） = 取管程出入口接管内径 : 1d =250 程 出 入 口 流 速 : 1u =4G/(3600 1d 2 1 )= （ 4 290000 ） /（ 3600 ） =s 局部压降 : 3p = 1 1u(1+2=（ ， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 管程总压降 : P= 1p 3p=程允许压降 : 5000 P ,选择法兰的材料均为 162 拉杆和定距管的确定 序号 项目 符号 单位 数据来 源及计算公式 数值 1 拉杆直径 1999151 壳式换热器表 43 16 2 拉杆数量 n 1999151 管壳式换热器表 44 6 3 定距管规格 1999151 管壳式换热器取 4 拉杆在管板端螺纹长度 1999151 壳式换热器表 45 60 5 拉杆在折流板端螺纹长度 1999151 壳式换热器表 45 20 6 拉杆上倒角高 b 1999151 管壳式换热器表 45 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 孔补强计算： a 孔 （ 1998150 项目 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公式 数值 1 接管壁厚 接管外径 d0 325 3 接管内径 di mm di=306 4 开孔直径 d mm d= C 310 5 壳体开孔处的计算厚度 = i 接管名义厚度 nt 10 7 接管有效厚度 et 8 设计温度下接管材料的许用应力 n 998150 130 9 设计温度下壳体材料的许 用应力 t 998150 105 10 强度削弱系数 / 1 圆筒开孔所需补强面积 A 1 2 3015 12 补强有效宽度 B 22,2ma x610 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 13 接管外侧有效补强高度 h1 mm h1= 4 接管内侧有效补强高度 h2 0 15 壳体有效厚度 减去计算厚度之外的多余面积 1A 6 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 2A 7 接管计算厚度 t 8 焊缝金属截面积 A3 36 19 补强面积 Ae A a 孔不需要补强圈 根据公称内径 450选取补强圈参照 4736/ 补强圈。 补强圈在有效范围内。补强圈厚度为 12/4 考虑钢板负偏差并圆整取补强圈厚度为 为了便于制造，材料补强圈的名义厚度取封头厚度即 同理：其他各孔不需要补强。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 34 体管箱耐压试验的应力校核计算 体核算 1、筒体的应力校核计算：见筒体壁厚的确定 2、管箱耐压试验应力校核计算：见六、管箱短节壁厚的计算 3、水压试验 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公式 数值 备注 1 管程液压试验压力 P / 2 管程液压试验应力 T T=e） /2e 壳程液压试验压力 4 壳程液压试验应力 T T=e） /2e 设计温度下圆筒的允许最大工作压力 2 e） 6 封头液压试验压力 P / 7 封头液压试验应力 T T=e） /2e 、支座的选择及应力校核 支座的选择 序号 项目 符号 单位 数值 1 公称直径 DN 200 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 35 2 允许载荷 Q 0 3 耳座高度 h 50 4 底板 l1 00 b1 40 1 4 5 腹板 2 0 6 筋板 l3 90 b3 60 3 0 7 垫板 弧长 20 b4 50 4 e 0 8 螺栓间距 l2 20 9 带垫板耳座质量 M 0 包角 120 11 型号 座的应力校核 a、各部件重量及总重量 序号 项目 单位 数量 总重 备注 1 接管 4809.5 2 管法兰 3 管板 4 管法兰 5 接管 1089.5 6 防冲板 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 36 7 拉杆（ 1） 8 折流板 375 9 筒体 0 10 接管法兰 11 接管 573.5 12 螺柱 4 48 13 长颈对焊法兰 14 椭圆封头 15 式支座 16 定距管 短不一 17 拉杆（ 2） 18 换热管 22 19 物料 2000 20 总重 M b、校核计算 序号 项目 符号 单位 数据来源 数值 1 筒体内径 Di B/000 2 壳体名义厚度 n B/8 3 筋板间距 2b B/00 4 筋板宽度 L2 B/00 5 筋板厚度 2 B/8 6 垫板厚度 3 B/6 8 耳座安装尺寸 D B/式支座实际承受载荷的近似计算 序 项目 符 单位 数据来源 数值 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 37 号 号 1 重力加速度 g 2/ 偏心载荷 3 偏心距 Se B/ 4 水平力作用点至底板高度 H B/500 5 不均匀系数 K 设备总质量 g 000 7 支座数量 n 8 地震系数 e 容器外径 0D B/220 10 风压高度变化系数 11 容器总高度 0H B/000 12 基本风压值 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 38 参 考文献 1 国家技术监督局 壳式换热器 中国