毕业设计（论文）-流量为1500kgh四管程固定管板式换热器的设计（全套图纸）

沈 阳 化 工 大 学 科 亚 学 院 本 科 毕 业 设 计 题 目：流量为 1500kg/h 四管程 固定管板式换热器的设计 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 1201 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2016 年 5 月 25 日 论文答辩日期： 2016 年 6 月 6 日 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 过程装备与控制工程 专业 过控 1201 班 学生： 毕业设计（论文）题目：流量为 1500kg/h 四管程固定管板式 换热器的设计 毕业设计（论文）内容：设计计算书一份； 设计说明书一份； 绘制施工图折合 A0 号图 2 张。 毕业设计（论文）专题部分： 固定管板式换热器 起止时间：2016 年 3 月 1 日- - 2016 年 5 月 23 日 指导教师： 2016 年 3 月 1 日 摘要摘要 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。 常见的热交换器是:浮头式换热器,固定管板式换热器,填料函式换热器、 u 型管换热器,线圈热交换器,单引号和双壳程换热器管式热交换器和管 式热交换器和导流管式热交换器,折流栅换热器,热管换热器,换热器插 管,滑动管板式换热器,等。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。 壳程的设计任务描述二甲胺的给定条件中,温度为 49.96,0.9 MPa 开始冷凝,其流量为 1500kg/h。管内的介质是水,冷却水温上升从一开始 的 33到 43,压力在 0.6 MPa。完成了压降计算,强度计算,钢筋,短管 箱部分壁厚计算、等强度设计,强度设计依据圆柱,头部和检查,根据入口 连接的流量和出口喷嘴直径的选择上,打开加筋法的基础上平等面积配 筋计算。法兰的设计,管板扩展,根据弹性支持假说的管板设计和检查,管 板与换热管连接焊接、棒和管板螺纹连接结构。与此同时,鞍的卧式容器 检查。 本设计充分利用材料,更多的场合。在同一换热器的热交换器是非常 便宜和安全。因此,换热器在工厂中占有重要地位。 关键字关键字: 固定管板; 换热器; 不同物料; 热交换 ； 补强 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 Abstract Heat exchanger called heat exchanger again, it is a kind of the thermal fluid heat transfer to cold fluid equipment, and realize the heat exchange and transmission in the process of chemical production indispensable equipment, has the vital significance in the factory. Heat exchanger can be a single device, such as a heater, cooler and steam condenser, etc. But also part of the process equipment, such as waste heat recovery unit in petrochemical industry, coal industry, and so on. Temperature heat exchanger are two different materials in a heat exchanging equipment, eventually achieve the material cooling, or heating equipment for the purpose of cold material. Common heat exchanger is: of floating head heat exchanger, fixed tube plate heat exchanger, stuffing box type heat exchanger, the u tube heat exchanger, heat exchanger coil, single and double shell side heat exchanger tube heat exchanger and tube heat exchanger and diversion tube heat exchanger, the rod baffle heat exchanger, heat pipe heat exchanger, heat exchanger, intubation sliding tube plate heat exchanger, etc. This heat exchanger is steam condenser is very common in into during equipment, the heat exchanger has the advantages of resistance to high pressure, low cost, convenient cleaning is unfavorable and scale advantages. Shell side of the design task description of dimethylamine in given conditions, the temperature is 49.96 , 0.9 MPa began condensation, the flow rate of 1500 kg/h. Tube medium is water, cooling water temperature rise from the beginning of 43 to 33 , pressure is 0.6 MPa. Completed the pressure drop calculation, strength calculation, reinforcement, short tube box part of wall thickness calculation, strength design, strength design based on cylindrical, head and checking, according to the flow rate of inlet connection and the choice of outlet nozzle diameter, opening reinforcement method on the basis of equal area reinforcement calculation. The design of the flange, tubesheet extended, according to the elastic support hypothesis tube plate design and inspection, tube plate connected to the heat exchange tube, rod and tube sheet welding structure of threaded connection. At the same time, the saddle horizontal vessel inspection. This design make full use of the material, more occasions. At the same heat exchanger heat exchanger is very cheap and safe. Therefore, the heat exchanger occupies an important position in the factory. Key words: Fixed tube sheet； Heat exchanger； Different materials； Reinforcing 目 录 第一章 固定管板式换热器设计方案的选择 . 1 1.1 换热器类型的选定 . 1 1.2 本文研究的内容 2 1.3 换热器换热方式的选择 . 3 1.4 流体进出口温度的确定 . 3 1.5 换热器材料的选择 . 3 第二章 固定管板式换热器的工艺计算 . 4 2.1 换热器的工艺参数 . 4 2.2 换热器的物性参数 . 4 2.3 换热器的设计温度 . 4 2.4 换热器的工艺结构设计 . 5 2.4.1 换热器传热面积的估算 5 2.4.2 管径、管内流速及传热管数 6 2.4.3 平局传热温差校正及壳程数 6 2.4.4 壳体内径 7 2.4.5 折流板 7 2.5 换热器核算 . 7 2.5.1 壳程表面传热系数 7 2.5.2 管内表面传热系数 8 2.5.3 污垢热阻和管壁热阻 8 2.5.4 传热系数 8 2.5.5 压降校核 . 9 2.6 换热器主要结构尺寸和计算结果 . 11 第三章 结构设计 . 12 3.1 壳体、管箱壳体和封头的设计 12 3.1.1 壁厚的确定 . 12 3.1.2 管箱壳体壁厚的确定 . 13 3.1.3 标准椭圆封头的设计 . 14 3.2 管板与换热管设计 15 3.2.1 管板 . 15 3.3 进出口设计 17 3.3.1 接管的设计 . 17 3.3.2 接管外伸长度 . 17 3.3.3 排气、排液管 . 17 3.3.4 接管最小位置 . 18 3.4 折流板或支持板 20 3.4.1 折流板尺寸 . 20 3.4.2 折流板和折流板孔径 . 20 3.4.3 折流板的布置 . 21 3.4.4 折流板质量计算 . 21 3.5 防冲挡板 22 3.6 拉杆与定距管 22 3.6.1 拉杆的结构和尺寸 . 22 3.6.2 拉杆的位置 . 24 3.6.3 定距管尺寸 . 24 3.7 鞍座选用及安装位置确定 24 第四章 强度计算 . 25 4.1 壳体、管箱壳体和封头校核 25 4.1.1 壳体体校核 . 25 4.1.2 管箱壳体校核 . 25 4.1.3 椭圆封头校核 . 26 4.2 接管开孔补强 27 4.2.1 蒸汽进出口开孔补强 . 27 4.2.2 管箱冷却水接管补强的校核 . 29 4.3 膨胀节 31 4.3.1 膨胀节 . 31 4.3.2 膨胀节计算 . 31 4.4 管板校核 33 4.4.1 结构尺寸参数 . 33 4.4.2 各元件材料及其设计数据 . 34 4.4.3 管子许用应力 . 36 4.4.4 结构参数计算 . 36 4.4.5 法兰力矩 . 37 4.4.6 管子加强系数 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.4.7 旋转刚度无量纲参数 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第五章 结论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章固定管板式换热器设计方案的选择 1 第一章 固定管板式换热器设计方案的选择 1.1 换热器类型的选定换热器类型的选定 换热器是化工生产中最为常用的一种机器， 它的主要作用是进行几种介质之间的 热量传递。常见的热交换器：热交换器、浮头换热器、固定管板换热器、管式换热器、 管换热器、双壳侧换热器、多管换热器、换热器、折管式换热器、热管式换热器、滑 管板换热器1。 图 1.1 为立式壳程冷凝器和水分配器 如上面所示的壳侧立式冷凝器。后壳侧档板或板,蒸汽流过冲击板流从上到下, 由底水排放冷凝水。 降膜管流的形式,因此低压冷却水侧要求;一个大由于水的传热系 数,所以消费更少的水,但水不容易均匀的分布，可在管口安装一水分配器。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章固定管板式换热器设计方案的选择 2 图 1.2 为卧式壳程冷凝器 这种冷凝器管程是单向或双向的。 管的长度和直径的大小,和管道的安排取决于 管、壳程传热需求。使用双管程冷凝水可以引出管方之间,这样我们可以减少液相所 覆盖的区域也可以降低压降,在同一时间,减少的数量的方法第二工艺管道保持恒定 的质量速度。 在这种冷凝器,蒸汽和冷凝物接触不好,所以沸腾范围广泛的蒸汽冷凝是 完全不合适的。此外,由于冷凝管道局部填补,所以过冷度很低。 根据设计要求，所选用的换热器为四管程固定管板式换热器。它的应用十分之广 泛，且结构坚固，稳定性高，适应性广，好制造，生产成本低廉2。 1.2 本文研究的内容本文研究的内容 摘要二甲胺容量为 1500 kg / h 的固定管板式换热器的设计。主要内容如下: (1) 类型和类型的热交换器进行调查和总结。此类设备的几种典型结构详细介绍, 对固定管板式换热器的设计。确定本文的研究路线和内容。 (2) 确定换热器的设计。选择合适的换热器材料基于介质。冷热介质在管的分布 和壳程。 (3) 设计条件下的固定管板式换热器的温度、压降和传热面积计算与检查。初步 确定换热器管的结构参数和布。机械设计提供了进一步研究的基础。 (4) 基于 GB150、 GB151、换热器的壳,管和管板强度设计,进行检查。的作用 下在壳程和管程压力验算,最后分裂洞加固计算。 (5) 配件如换热器设计过程的要点隔膜罐,法兰、隔板、鞍座、吊耳、电极、清 洗系统和保护系统的设计和选择。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章固定管板式换热器设计方案的选择 3 1.3 换热器换热方式的选择换热器换热方式的选择 由于所选用的换热器为四管程固定管板式换热器，而它的换热方式大致有并流 法、错流法、平流法和逆流法。并流法与逆流法在平时的生产生活中都非常常见3。 考虑到本换热器的介质是水和二甲胺，蒸汽量并不大，而且二甲胺是通过汽化潜热来 交换热量的，对换热的能力要求比较高，所以可以选择逆流法进行操作。 1.4 流体进出口温度的确定流体进出口温度的确定 壳程:二甲胺，入口温度为 49.96、0.9MPa 冷凝，流量为 1500kg/h。 管程：冷却水，冷却水温度从 33升到 43、压力为 0.6MPa。 因此冷热流体之间的交换温度为 冷却水入口温度：33; 冷却水出口温度：43。 二甲胺入口温度：49.96，汽相； 二甲胺出口温度：49.96，液相； 1.5 换热器材料的选择换热器材料的选择 二甲胺是一种剧毒物质，还能和氧化剂发生猛烈的反应4。因为二甲胺走壳程， 所以对于换热器管板、壳体、换热管和折叠板可抗腐蚀可采用 0Cr18Ni9 不锈钢。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章固定管板式换热器的工艺计算 4 第二章 固定管板式换热器的工艺计算 2.1 换热器的工艺参数换热器的工艺参数 管程水的进口温度=33 管程水的出口温度=43 管程水的工作压力=0.6MPa 管程水的定性温度382/4333tm=+=）（ 两流体的温度差96.113896.49tT mm = 壳程二甲胺的流量=1500kg/h 壳程二甲胺的入口温度=49.96 汽相 壳程二甲胺的出口温度=49.96 液相 壳程二甲胺的工作压力=0.9MPa 壳程二甲胺汽化潜热潜热kgkJ /7884= 2.2 换热器的物性参数换热器的物性参数 两种流体定性温度下的物性参数如下表： 物性 流体 温度 密度 kg/m3 粘度 mPas 比热容 kJ/(kg) 导热系数 W/(m) 二 甲胺 蒸 汽 49.96 进 9.517 0.0097 1.785 0.0187 49.96 出 620.1 0.141 3.665 0.208 冷却水 38 992.6 0.68 4.174 0.63 2.3 换热器的设计温度换热器的设计温度 一般情况下，我们所设计出的换热器的设计温度要比它的最大的使用温度高出 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章固定管板式换热器的工艺计算 5 20左右，所以壳体的设计温度应该为 120；管程介质是水，最大的使用温度是 43，则管程的设计温度为 70。 2.4 换热器的工艺结构设计换热器的工艺结构设计 2.4.1 换热器传热面积的估算换热器传热面积的估算 任务书中给定的二甲胺流量为 1500kg/h，即： skghkgm/42 . 0 /15001= kwhkjrmQ3271/1018.178841500 7 11= （2- 1） 用热量损失系数 cn 进行估计， 12QnQc= （2- 2） 取 97. 0=cn 则 12QnQc= kw5 .3194/1010. 1/1018 . 1 97. 0 77 =hkjhkj 有效的平均温度差： 96. 64396.49 1 =t 96.163396.49 2 =t （2- 3） 对于逆流，有效平均传热温差： C23.11 16.96 6.96 ln 96.1696. 6 , o = = 逆m t （2- 4） 热负荷的计算： skghkgttcQm p /2 .73/1064. 2 )3343(174. 4 1010. 1 )(/ 5 7 122 2 2 = = （2- 5） 根据管程走循环水，壳程走二甲胺蒸气，总传热系数 K 现暂取： CW/m1100 2 =K 则估算换热面积： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章固定管板式换热器的工艺计算 6 2 3 m6 .258 23.111100 105 .3194 K A= = = ，逆m p t Q （2- 6） 2.4.2 管径、管内流速及传热管数管径、管内流速及传热管数 选用mm5 . 225无缝光滑较高级冷拔传热管（不锈钢） 工业生产中常用的流量如下：水和类似流体的流量一般为 0.52.5m/s 时，冷却 水流量可以增加到 3m/s。管内流速sm/3 . 1=。 根）(181 3 . 102. 0785. 0 6 . 992/ 2 . 73 4 2 2 = ud V n i s （2- 7） 则所需的传热管长度： m nd A L so p 18 181025. 014. 3 258.6 = = （2- 8） 换热器需要的管长度： 已知的设计是四管程固定管板式换热器， 根据公式， 它是： m5 . 4 4 18 = p N L l （2- 9） 传热管总管数为)(7244181根= T N （2- 10） 2.4.3 平局传热温差校正及壳程数平局传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数有： 0 3343 96.4996.49T-T 12 21 = = = tt R 冷流体的温降 热流体的温降 （2- 11） 59. 0 3396.49 3343 11 12 = = = tT tt P 两流体最初温差 冷流体的温升 （2- 12） C RRP RRP ttR tm = = + + + =22.11 ) 59. 022 2 ln( )3343( )11 (2 )11 (2 ln )(1 2 2 12 2 （2- 13） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章固定管板式换热器的工艺计算 7 1 23.11 22.11 , = = 逆m m t t t （2- 14） 因为平均的传热温度差校正系数比 0.8 大，而且壳程流体的流量也很大，所以取 单壳程更合适。 2.4.4 壳体内径壳体内径 TC “壳体内径壳体内径“ f C l “2“ 采用单管程结构，壳体内径按式（2- 15）估算。 mmNtD 7 . 100058 . 0/7243205 . 1 /05 . 1 = （2- 15） 按卷制壳体的进级档，可取 D=1000mm 则横过管数中心线管的根数 )(31 2 . 307241 . 11 . 1根=NNTC （2- 16） 2.4.5 折流板折流板 切去的圆缺高度为 mmh200= ，折流板间距 B 为 450mm， B N =传热管长/折流板间距- 1=7500/450- 1=16（块） 2.5 换热器核算换热器核算 2.5.1 壳程表面传热系数壳程表面传热系数 由公式求得当量管数3 .5575408. 2 495 . 0 = s n 再通过公式，可得无量纲冷凝表面传热系数： 8 . 5) 000141. 0 1 3 .555 . 7 83. 0 4(51. 1) 1 4(51. 1 3 1 3 1 1 * = = s Ln m （2- 17） 冷凝表面传热系数： 69322 )208 . 0 81 . 9 1 . 620/(000141 . 0 ( )8 . 5( )/( )( 3 1 322 3 3 1 3 1 2 2 1 3* 0 = = g （2- 18） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章固定管板式换热器的工艺计算 8 2.5.2 管内表面传热系数管内表面传热系数 可管程流体流通截面积 22 118. 0 2 754 02. 0785. 0mmSi=求得管程流体流速 smui/304. 1 118 . 0 7 .994/06.153 = ，再通过公式（2- 19），求雷诺数： 34269)10757 . 0 /( 7 . 994304 . 1 02. 0Re 3 = i （2- 19） 管程流体普朗特数： 07. 5 623. 0 10757. 010174. 4 Pr 33 = = ： （2- 20） 由公式（2- 18），得到管程表面传热系数： )( /W582307. 5)42693( 02. 0 623. 0 023. 0 24 . 08 . 0 =m i （2- 21） 2.5.3 污垢热阻和管壁热阻污垢热阻和管壁热阻 管外侧污垢热阻W/C761000. 0 O2 =mRso 管内侧污垢热阻W/C00026. 0 O2 =mRsi 管壁热阻计算，不锈钢条件下的热导率为 16.86 以 WCmRw/00015. 0 16.86 0025. 0 2 = （2- 22） 2.5.4 传热系数传热系数 根据公式可得冷凝器的传热系数： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章固定管板式换热器的工艺计算 9 C)( /W1115 69322 1 000176. 0 0225. 0 025. 000015. 0 020. 0 025. 000026. 0 020. 05823 025. 0 1 ) 1 ( 1 O2 = + + + = + = m R d dR d dR d d K o o m ow i oi ii o ）（ 据公式所需换热面积为 2 3 3 . 347 5 . 161115 10 9 . 6388 m tK Q A mC O C = = = （2- 23） 而冷凝器实际面积 2 4 .440)06. 05 . 7(754025. 014. 3LNmdA op = 则其面积裕度为：%8 .26%100 3 .347 3 .3474 .440 = = = c cp A AA H （2- 24） 因为换热器常常被用于精馏的过程，又因为精馏塔的操作需要进行回流比的调 整，而且还要有调节塔压的功能，所以要适当的加大它的面积裕度，所以它的面积裕 度应在 30%左右。 传热的面积裕度在适当范围，该换热器能够生产任务。 2.5.5 压降校核压降校核 计算管程压降 取不锈钢的管壁粗糙度为 0.1mm，则005. 0/=de，而34269Re = i ，于是 0319. 0 34269 68 20 1 . 0 1 . 0 Re 68 1 . 0 23 . 0 23 . 0 = += += i d e （2- 25） Pa7 .10116 2 304. 17 .994 020. 0 5 . 7 0319. 0 2 22 1 = = i i u d L p （2- 26） Pa1 .2537 2 304. 17 .994 3 2 3 22 2 = = i u p （2- 27） 对mm5 . 225的管子有1, 2, 5 . 1= sps NNF且。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章固定管板式换热器的工艺计算 10 管程流体的压降： ()()50kPaPa0 .38125 . 11 .25377 .10116 21 11001500 1600 200 2000 2600 浮头式 8 10 12 14 16 U 型管式 8 10 12 14 16 固定管板 式 6 8 10 12 14 表 3-2 壳体或管箱壳体厚度 DN,mm 材料 壳程或管程公称压力 PN，MPa 0.6 1.0 1.6 2.5 4.0 6.4 厚度，mm 1000 Q235- A/B/ C 10 10 12 16 16MnR 10 10 10 12 16 0Cr18Ni9 6 6(7) 8(9) 14 20 由工艺条件给定的壳程设计温度 49.96、设计压力为 0.9MPa，因为在壳程中的 是二甲胺蒸气，压力不高，腐蚀性大，所以壳程筒体材料可选 0Cr18Ni9。筒体用钢 板卷制，取钢板的厚度负偏差 1 C=0.8mm，腐蚀裕量 2 C=1.5mm，筒体采用双面对接焊 接，局部探伤，则焊缝系数 =0.85。在设计温度下，0Cr18Ni9 的许用应力为 =137MPa，（厚度 6- 16mm）, 屈服强度为 s=205MPa5。 因为 MPaMPaP t c 6 . 4685 . 0 1374 . 04 . 015 . 0 =600900 9001200 12001500 1500 折流板最小厚度 1000 5 6 8 10 12 16 3.4.2 折流板和折流板孔径折流板和折流板孔径 换热管级管束（适用于碳素钢、低合金钢和不锈钢换热器）折流板或支持板管 孔直径及允许偏差应符合表 3- 8。 表 3-8 折流板或支持板管孔直径及允许偏差 换热管外径或无支撑跨距 d32 或 l900 l900 且 d32 管孔直径 d+0.8 d+0.4 允许偏差 +0.4 0 折流板直径及允许偏差： 表 3-9 折流板直径及允许偏差 公称直径 DN 740kg/(ms2)者； 3.6 拉杆与定距管拉杆与定距管 3.6.1 拉杆的结构和尺寸拉杆的结构和尺寸 拉杆的结构型式： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章结构设计 23 选用拉杆定距管结构。 拉杆的尺寸： 图 3-8 拉杆连接尺寸 拉杆的长度 L 按实际需要确定，拉杆的连接尺寸由图 3- 8 和表 3- 10 确定。 表 3-10 拉杆的尺寸 拉杆直径 d 拉杆螺纹公称直径 dn La Lb b 10 10 13 40 1.5 12 12 15 50 2.0 16 16 20 60 2.0 拉杆的直径和数量： 拉杆直径和数量按表 3- 11 和表 3- 12 选用。 表 3-11 拉杆直径选用表 换热管外径 d 10d14 14 式中 F1 是由壳体和管子之间的温差所产生的轴向力，N； sstt sstt AEAE tttt F + = 11 )()( 00 1 （4- 8） F2 是由于壳程和管程压力作用于壳体上的轴向力，N； ttss ss EAEA EAQ F + = 2 （4- 9） 其中)2()( 4 22 2 ttosoi pSdnpndDQ+= F3 是由于壳程和管程压力作用于管子上的轴向力，N； ttss tt EAEA EAQ F + = 3 （4- 10） 其中：At,As 分别为管程、壳程的横截面积() 22 4 iot ddnA= SDAs 中 =，mm2； st ,分别为管子和壳体材料的温度膨胀系数， C 1 ； t0 安装时的温度； tt,ts 分别为操作状态下管壁温度和壳壁温度。 壳体物性常数如下： a MPaEC ss MP137 10049. 21054.11 tc 516 = = 设计温度下许用应力 ，弹性模数膨胀系数 换热管物性常数如下： a MPaEC tt MP137 1937001047.11 tc 16 = = 设计温度下许用应力 ，弹性模数膨胀系数 则根据公式（4- 8）、（4- 9）、（4- 10）有 () 22222 25.1331752025 4 14 . 3 754 4 mmddnA iot =）（ 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢 33 2 3171481010mmSDAs= 中 )(102 . 7 3171410049 . 2 1 25.133175193700 1 )2096.49(1054.11)2038(1047.11 11 )()( 5 5 56 00 1 N AEAE tttt F sstt sstt = + = + = )(105 . 5 6 . 0)5 . 2225(7549 . 0)257541000( 4 )2()( 4 5 222 22 2 N pSdnpndDQ ttosoi = += += ）（N EAEA EAQ F ttss ss 5 5 55 2 101 . 1 19370025. 2 31714 10049 . 2 31714105 . 5 = + = + = ）（NFQ EAEA EAQ F ttss tt 545 23 104 . 4101 . 1105 . 5= + = MPa A FF s s 2 . 19 31714 101 . 1102 . 7 45 21 = + = + = MPa A FF t 7 . 8 25.133175 104 . 4102 . 7 55 t 31 = + = + = st=137MPa，tt=137MPa，=0.85。 2st=21370.85MPa=232.9MPa 2tt=274MPa 由此可知此换热器并不必设置膨胀节。 4.4 管板校核管板校核 4.4.1 结构尺寸结构尺寸参参数数 壳程圆筒内直径 DN= 1000mm； 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢 34 厚度 s = 10mm； 换热管外径 d=25mm； 管壁厚度 t =2.5mm； 根数 n=724； 管长 0 L =4500mm； 受压失稳当量长度 Lcr=643.8mm； 正三角形排列管间距 S=32mm; 换热管与管板的连接形式：焊接； 管箱法兰采用 JB4703- 2000 长颈对焊法兰- LWN1000- 0.6； 法兰外直径 Df=1140mm； 螺栓中心圆直径 Db=1100mm； =10mm； 筒节厚度取 h=10mm； 与筒节连接的法兰厚度 f =56mm； 螺栓 M20 数目 b n =40； 有效承载面积 b a =338mm2； 垫片采用 JB4720- 1992，石棉橡胶板3/1004/1044； 垫片接触面外径； 按 GB150 表 9- 1 压紧面形式 1a； 垫片基本密封宽度 b0=14.25； 管板刚度度消弱系数 =0.4； 管板强度度消弱系数 =0.4。 4.4.2 各元件材料及其设计数据各元件材料及其设计数据 壳程圆筒材料（0Cr18Ni9）： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢 35 根据 GB150- 1998 表 4- 1， 设计温度下许用应力tc=137MPa； 圆筒壁温下弹性模量 Es= 5 10049. 2 MPa； 圆筒壁温下线胀系数 s=11.5410- 6/。 换热管材料