流量为260th卧式蒸汽冷凝器设计【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 换热器又被叫热量交换器，是一种把热流体的热量传递给冷流体的设备，并且实现化工生产过程中热量的交换和传递不可缺少的设备，在工厂中具有重要的意义。换热器可以是一种单独的设备，例如加热器、冷却器和凝汽器等等；也可是工艺设备的组成部分，比如石化、煤炭工业中的余热回收装置等等。换热器是两种温度不同的物料在一个设备内相互交换热量，最终达到将物料冷却，或者将冷物料加热为目的的设备。本换热器是蒸汽冷凝器在成产中是非常常见的设备，该换热器有耐高压的优点、价格低廉、清洗方便不宜结垢的优点。 已知条件为：设计压力为管程 壳程 工作温度管程 20 ，壳程 设计温度管程 180 ，壳程 105 ，管程介质为 水，壳程介质为 水蒸气。依据给定条件所得传热面积为 m 。考虑到介质特性等因素，采用 25 4500 的 20# （材料）的无缝钢管，本 设计采用390 根换热管可满足换热量。设定拉杆数量为 6 根，计算得到筒体直径 为 000 。完成了压降计算、强度计算、开孔补强、管箱短节壁厚计算等。在强度设计中，依据 150行筒体、封头强度设计及校核，依据流量进行入口接管、出口接管等管口直径的选择，依据等面积补强法进行开口补强计算。本设计选择管板延长兼做法兰，依据 151的弹性支撑假设对管板进行设计和校核，管板与换热管的连接方式为焊接，拉杆与管板为螺纹连接结构。同时，进行了卧式容器鞍座校核。 本设计充分的利用材料，适用比较多的场合。 390 根换热管更加体现了换热的效率。在同样的换热器中此换热器十分的廉价、安全。所以该换热器在工厂中占有重要位置。 关键字 : 固定管板 ; 换热器 ; 不同物料 ; 热交换 ；补强 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 it is a of to in of in be a as a of as in so in a or of is is in of to is as is on of of of In to of of on 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of do to of to At of is 608 so At in is So an in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章换热器传热工艺计算 . 1 始数据 . 1 性温度及确定其物性参数 . 1 热量与水蒸气流量计算 . 2 效平均温差计算 . 3 程换热系数计算 . 4 构的初步设计 . 5 程换热系数计算 . 6 传热系数计算 . 7 壁温度计算 . 8 程压力降计算 . 8 程压力降计算 . 9 第二章固定管板式换热器结构设计计算 . 12 热管材料及规格的选择和根数的确定 . 12 管方式的选择 . 12 体内径的确定 . 13 体壁厚的确定 . 13 体水压试验 . 14 头厚度的确定 . 14 箱短节壁厚计算 . 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 箱水压试验 . 16 箱法兰的选择 . 16 板尺寸的确定及强度计算 . 17 否安装膨胀节的判定 . 30 冲板尺寸的确定 . 30 流板尺寸的确定 . 31 管孔接管及其法兰的选择 . 32 孔补强计算 . 37 座的选择及应力校核 . 40 座选择 . 40 座的应力校核 . 40 参考文献 . 45 致谢 . 46 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 换热器传热工艺计算 始数据 管程水的进口温度 1t =20 管程水的出口温度 1t =85 管程水的工作压力 1P =程水的流量 1G =260000kg/h 壳程水蒸气的入口温度 2t = 壳程水蒸气的出口温度 2t =80 壳程水蒸气的工作压力 2P =性温度及确定其物性参数 管程水的定性温度 5202111 管程水密度查物性表得 21 / 管程水 比热查物性表得 )/(1 管程水导热系数查物性表得 1 =m ) 管程水黏度 1 =10s 管程水普朗特数查物性表得 程水蒸气定性温度 壳程水蒸气冷凝点： tt i 冷却段： 22 42212 冷凝段： 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 壳程水蒸汽密度查物性表得： 冷却段： 2 =m 冷凝段 : 2 =m 壳程水蒸汽比热查物性表得： 冷却段： 2 ) 冷凝段： 2 ) 壳程水蒸汽导热系数查物性表得： 冷却段： 2=m ) 冷凝段： 2 =m ) 壳程水蒸汽粘度： 冷却段： 62 冷凝段： 62 壳程水蒸汽普朗特数查物性表得： 冷却段： 冷凝段： 热量与水蒸气流量计算 取定换热效率 =设计传热量 : 1 11 )1000/3600 =260000851000/3600 =07w 由 )( 22220 出水蒸气气流量 r 为 2t 时的汽化潜热 r=蒸气流量： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 )( 22 02 G i ) 4(3102 5 6 3109 6 1 =s 冷却段传热量： i ( 2222 冷凝段传热量 : 7 6 8 6 4 0 6 22 设冷凝段和冷却段分界处的温度为3 )( 13112 11 23 8 6 28 0 0 0 0 06 2 3 9 76 1 9 2 0 0 00 8 6 40 01 效平均温差计算 逆流冷却段平均温差 : ) ()(321321 逆流冷凝段平均温差 : l n ()()(132132参数： 331 tt 312 tt i 换热器按单 壳程 2 管程设计则查图 2-6(a)，得 : 温差校正系数 =效平均温差： nm 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 冷凝段： 参数： 64 1213 tt 参数： 4 132 tt i 换热器按单壳程 2 管程设计则查图 2-6(a)，得 : 温差校正系数 =有效平均温差 : = = 初选冷却段传热系数 : )/(600 程换热系数计算 初选冷凝段传热系数 : )/(1100 0 则初选冷却段传热面积为 : 3 7 3 0 . 4 8 0 6 3017 33 26 6 40 01t 选用 25 无缝钢管做换热管 则 : 管子外径 5子内径 0子长度 L=4500需要换热管根数 : 根 3 532 5137 . d 0 00 可取换热管根数为 390 根 . 管程流通面积： 0 . 10 0 0 13548520 2600000. 60000111 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 管程雷诺数 : 1e 2 6 0 0 8 . 5=3 8 . 2 41 2 8 1 . 4 1=）4 . 2 2 90 . 0 2 /0 . 7 39 8 5 . 7 （ 管程冷却段的定性温度 : 1311 管程冷却段传热系数 : 4 7 8 11 . 1 5 0 . 7 47 3 9 8 . 3 6) 6 0 5)100( ) 6 0 5 id 管程冷凝段的定性温度 : 1321 管程冷凝段传热系数 : 3 6 4 51 . 1 5 0 . 7 45 6 4 0 . 9 2 3 7 5) 0( 6 0 5)1 0 0( )0 1 6 0 5 id 构的初步设计 查 管间距按 管间距 :s=m 管束中心排管数： 2 7 N 根，取 29 根 则壳体内径 : c 99 ( 01 圆整为 :m 则长径比 ; 弓形折流板的弓高 : h=流板间距 : i 取折流板数量 : 块块取 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 程换热系数计算 壳程流通面积 : 202 ( i 壳程流速 : 冷却段 : 0 80 8 4 3 冷凝段 : 8 . 壳程当量直径 : 0 . 0 5 . 7 50 . 5 7 6 2 20 20 dN 冷凝段管外壁温度假定值 : 膜温： 1502 1 6 4 2 m 610 膜温下液膜的密度 : m 膜温下液膜的导热系数： )/(6 90 正 三角形排列 4 9 . n 冷凝负荷 : = 0 . 0 2 6 4 壳程冷凝段雷诺数 : 5 6 8 0 6 4 244 m壳程冷凝段传热系数 : 7 7 7 7. 1590 . 1 2 12 4 9 2 445356 4 1 41 . 2 8 8 7)561()e()(13162331312232 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 冷却段管外壁温假定值 : 952 冷却段雷诺数： 1 3 1 0 8102 3 0 . 3 3 . 4R 6 壁温下水粘度 : 62 粘度修正系数； 0 . 9 6 4) 8102 3 0 . 3()( w 壳程传热因子查图 2 : 100冷却段壳程换热系数 : 1 1 6 4 . 89 6 . 4*461 . 1 2 3 9 9 0 8 6*1 0 . 7 51 0 09 6 0 6 40 . 6 8 8j 31 传热系数计算 查 138 页可知 水蒸汽的侧污垢热阻 : )/(52 管程水选用地下水，污垢热阻为 : )/(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 : 101221116 4 5 . 8710 . 0 0 0 1 6 1 9 10 . 0 0 0 4 4650 . 0 0 0 9 4 6 5 传热面积比为 : 1 6 2 0 5/ 0 kK j（合理） 冷凝段总传热系数 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 1 1 3 7 . 980 . 0 0 0 2 1 2 3 60 . 0 0 0 4 4940 . 0 0 0 2 2 6 4 0122传热面积比为 : 1 . 0 31 1 0 0 3 7/ 0 KK j(合理 ) 壁温度计算 设定冷凝段的长度 : L =却段的长度 : L 冷却段管外壁热流密度计算 : )4 5 8 4 8 . 7 w / (4 5 . 7 0 4 3 3 2 89 4 6 72 0 9 5 4 8 6 . 3 29 5 7 2 0 62 1 3 8 2 5 1 . 3 5)/(022 t 冷却段管外壁温度 : 7 9 . 1) 6 4/1(4 5 8 4 8 . 2)/1( 52222 w 误差不大 冷凝段管外壁热流密度计算 : )(164 194 . 6w /97. 479 667 216005639. 32. 042 4*0. 025*3. 14*608 0. 98*16332285)/( 022 t 冷凝段管外壁温度 : 114) 7 7 . 111 6 4 1 94. 6 (150)/1( 5222 误差不大误差校核 2 1 . 0 ww 程压力降计算 管程水的流速 : 1 . 3 m / 0 59 8 5 . 73 6 0 0 2 4 5 0 0 03 6 0 0 1111 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 管程雷诺准数 : 4 9 0 1 2)105 . 2 2 9/( 5 . 7/41111 管程摩擦系数 : 0 1 34 9 0 1 23 1 6 6 压降结垢校正系数 : 4.1 沿程压降 : 5 5 8 8 . 5 p 50 . 0 2 1 32 22111 i 管程数 : 2 管程回弯次数 : 3n 回弯压降 : 4 9 9 7 . 5 p 52 22112 t 取管程出入口接管内径 : 501 管程出入口速 : 1 . 4 1 m / 4 5 0 0 043600 4 212 11 1 4 6 9 . 8 p 2113 管程总压降 : 1 2 0 5 5 . 8 p 管程允许压降 : 35000 即压降符合要求。 程压力降计算 壳程当量直径 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 0 . 0 5 2 20 202 ti 壳程流通面积 : 0. 07)1( 02 i 壳程流速 : 冷却段 : 0 6 m / 0 79 4 3 2 冷凝段 : 2 0 . 5 2 m / 0 74 . 1 2 2 壳程雷诺数 : 壳程冷却段雷诺数 : 1 4 7 8 0 0 3 3222 壳程冷凝段雷诺数 : 5 6 1101 8 8 . 30 . 0 2 6 4 244- 查表壳程摩擦系数 : 冷却段 : 冷凝段 : 壳程粘度修正系数 : 冷却段 : 0.1d 冷凝段 : 0.1d 管束周边压降 :冷却段管束周边压降 : 5 1 1 p 0 3 2 1 )110( . 0 9 3)1(2 2222 冷凝段管束周边压降 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 1 7 6 6 4 5 0 3 2 1 )110( 0 . 5 (2 2222 导流板压降 : 0 （无导流板） 查表取壳程压降结垢系数 : 冷却段： d 冷凝段： d 取壳程进口接管内径 : 502 壳程出口接管内径 : 002 壳程出口流速 : 0 . 8 m / 22222 壳程进口流速 : 2 9 . 2 m / 1 2 2 22222 局部压降 : 冷却段： 4 5 2 . 8 p 32 )222 冷凝段： 2 6 3 5 . 9 p 222 壳程总压降 : 冷却段壳程总压降 : 1 0 7 1 . 1 1 p 冷凝段壳程总压降 : 2 0 4 7 4 4 . 7 p 3 5 . 2 0 8 00 壳程允许压降 : 50000 即压降符合要求 即压降符合要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第二章 固定管板式换热器结构设计计算 热管材料及规格的选择和根数的 确定 序号 项目 符号 单位 数据来源及计算公 式 数值 1 换热管材料 #20 2 换热管规格 3 传热面积 A 0 20 0000 换热管数 608 5 拉杆直径 dn 壳 式换热器表 43 16 6 拉杆数量 根 壳 式换热器表 44 6 管方式的选择 序号 项目 符号 单位 数据来源和数据计 算 数值 1 正三角形 11 2 换热管中心距 S 12 32 3 隔板槽两侧相邻 管中心距 Sn 12 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 体内径的确定 序号 项目 符号 单位 数据来源和 计算公 式 数值 1 换热管中心 距 S 12 32 2 换热管根数 608 3 管束中心排 管根数 N 29 4 换热管外径 d0 25 5 到壳体内壁 最短距离 b3 3 8 6 筒体内径 Di 4)1( 996 7 实取筒体公 称直径 Di B/000 8 布管限定圆 直径 Dl 21 i 980 体壁厚的确定 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公 式 数值 1 计算压力 筒体内径 见三 000 3 筒体材料 20R 4 设计温度下 筒体材料的 许用应力 t 4板许用应 力 123 5 焊接接头系 数 筒体计算厚 度 2 腐蚀裕量 2C 2 8 负偏差 1C 0 9 设计厚度 d 2 0 名义厚度 n 目 8 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 11 有效厚度 e 21 6 12 设计厚度下 圆筒应力 t p 2 )( 3 校 核 合格 14 设计温度下 圆筒的最大 许用工作压 力 )(2P 体水压试验 序号 项目 符号 单位 根据来源及计算公式 数值 1 实验压 力 P 圆筒薄 膜应力 P 2 )( 校核 = 合格 头厚度的确定 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公 式 数值 1 封头内径 1000 2 计算压力 焊接接头系 数 封头材料 5 设计温度下许 用压力 t 目 470 6 标准椭圆封头 计算厚度 2 腐蚀裕量 2C 1 8 负偏差 1C 0 9 设计厚度 d 2 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 10 名义厚度 n 目 0 11 实取名义厚 度 n 10 12 有效厚度 e 21 9 13 曲面高度 1h 4737表 1 14 直边高度 2h 4737表 1 15 内表面积 A 2m 4737表 1 16 容积 V 3m 4737表 1 17 质量 m 4737表 1 箱短节壁厚计算 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公 式 数值 1 计算压力 管箱内径 1000 3 管箱材料 4 设计温度下许 用应力 t 70 5 焊接接头系 数 管箱计算厚 度 腐蚀裕量 2C 1 8 负偏差 1C 0 9 设计厚度 d 2 0 名义厚度 n 目 0 11 实取名义厚 度 n 10 12 有效厚度 e 21 9 13 设计厚度下圆 筒应力 t p 2 )( 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 14 校核 = 合格 15 设计温度下圆 筒的最大许用 工作压力 )(2P 箱水压试验 序号 项目 符号 单位 根据来源及计算公式 数值 1 实验压力 圆筒薄膜应 力 P 2 )( 校核 = 合格 箱法兰的选择 序号 项目 符号 单位 数 据来源和计算公 式 数值 1 法兰类型 长颈对焊法兰 4703N=2. 5 法兰外径 0D 4703195 3 螺栓中心圆 直径 4703140 4 法兰公称直 径 4703000 5 法兰材料 166 垫片类型 4704N=2. 5 垫片材料 石棉橡胶板片 3985文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 8 垫片公称直 径 4704000 9 垫片外径 0D 4704087 10 垫片内径 4704037 11 法兰厚度 47048 12 垫片厚度 1 4704 13 螺栓规格及 数量 2 36 (对接筒体最小厚度 14 板尺寸的确定及强度计算 本设计为管板延长部分兼作法兰的形 式，即 目 ，图 18 所示 e 型连接方式的管板，材料为 的锻件。 箱圆筒、管箱法兰、换热管等元件结构尺寸及管板的布管方式； 以上项目的确定见项目一至九。 、 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公式 数值 备注 1 筒体内径 1000 2 筒体内径横 截面积 A 242 785000 3 筒体厚度 s 8 4 圆筒内壳壁 金属截面积 2)( A 5 换热管壁厚 t 6 换热管根数 n 608 7 换热管外径 d 25 8 管子金属总 截面积 )( 107388 9 换热管材料 的弹性模量 86000 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 10 沿一侧的排 管数 n 29 11 换热管中心 距 S 2 12 隔板槽两侧 相邻管中心 距 4 13 布管区内未 能被管支撑 的面积 2) 14 管板布管区 面积 2 15 管板布管区 当量直径 16 管板布管内 开孔后的面 积 1A 2421 486700 17 系数 1 18 壳程圆筒材 料的弹性模 量