U形管换热器.docx

沈阳化工大学本科毕业论文 题 目：流量为148t/h的U形管加热器 院 系： 能源与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 过控优创1201 学生姓名： 房佳 指导教师： 林伟 李伟 论文提交日期： 2016年 6月 20日论文答辩日期： 2016年 6月 29日 毕业设计（论文）任务书（理工类）题目名称： 流量为148t/h的U形管加热器 学院（系）：能源与动力工程学院 专业： 过程装备与控制工程 学生姓名： 房佳 学号： 12090120 指导教师： 林伟 李伟 职称： 高级工程师 论文起止时间： 2015 年 12 月 20 日 2016 年 6 月 26 日 毕业设计（论文）任务下达表题目：流量为148t/h的U形管加热器Title:Flow of 148 t/h U tube heater一、题目来源（在合适的项目前划）（ ）结合科研（ ）结合生产实际（）自拟题目（ ）其他2、 设计（论文）要求，设计参数。 设计要求的内容：有关换热器综述一篇；设计说明书一份；计算说明书一份；绘制施工图折合A1号图四张以上；翻译英文文献一篇。具体设计参数：壳程：壳程介质为水，由95被冷却到60；管程：管程介质为水，入口温度为20，出口温度为50；流量为148t/h 结构为U形管加热器三、个人重点工作。在给出管、壳程介质的温度、压力、流量情况下通过热量衡算确定所需传热面积，并确定U型管换热器的大致结构，确定壳体直径、换热管直径等主要尺寸，然后通过流体力学计算确定管、壳程的流体阻力，然后根据GB150、GB151等相关标准确定换热器整体结构及管箱、折流板等具体结构，并进行筒体、封头、管板、支座、开孔补强等强度计算，最后绘制完整的U型管换热器施工图一套（折合A1#图4张以上）。 此外，将上述计算内容整理成一套完整的计算说明书，并写出有关换热器的概述及与换热器相关的英文翻译各一份。四、各阶段工作进度安排及应完成的工作量。第一周 查阅书籍和文献，获取设计所需的基本数据资料；第二周 查阅与设计任务有关的国内外资料，了解本行业的发展动态；学习标准规范，完成一篇40005000字的有关换热器综述；第三周 查阅与设计任务有关的换热器的相关英文资料，完成一篇30004000字英文翻译；第四周 掌握热量衡算方法，通过试算确定管程传热系数和壳程传热系统，确定总传热系数；第五周 完成初步结构设计，包括换热管管径和管长的选择，管子的排布方式，确定管程和壳程各接管的尺寸，计算换热器总长，给出换热器的设计条件图；第六周 进行强度计算，包括筒体和封头的厚度确定；第七周 进行管板厚度计算及强度校核。第八周 进行开孔补强计算，应用等面积补强方法进行补强设计；第九、十周 毕业实习；第十一周 掌握CAD绘图技巧，明确换热器装配图和零部件图绘制中需要遵循的规范；第十二周 绘制管箱、垫片、非标法兰等的零部件图；第十三周 绘制管板等的零部件图；第十四、十五周 绘制换热器装配图等零部件图；第十六周 确保电子版计算说明书内容的正确性及格式的规范性，进行修改和查重；第十七周 将论文递交指导教师及相关评语教师；第十八周 依据指导教师及评阅人意见，进行说明书及图纸的修改，准备答辩。五、应阅读的资料及主要参考文献。1 GB150-2011钢制压力容器 中国标准出版社2 GB151-2014管壳式换热器 国家质量技术监督局发布3 GB47004707压力容器法兰桑如苞等 云南科技出版社4 HG20592钢制管法兰、垫片、紧固件化工部设备设计技术中心站5压力容器安全技术监察规程 中国劳动出版社6 G2058020585 全国化工工程建设标准编辑中心7化工设备图样技术要求化工部设备设计技术中心站8化工设备设计文件编制规定HG/T20668中国寰球化学工程公司9化工工艺设计手册（上） 上海医药设计院10换热器设计手册 钱颂文主编 化学工业出版社11 化学工程手册（一） 化学工业出版社12 化学工程手册（二）化学工业出版社指导教师： 林伟 李伟 2015年 12月 20日教研室主任：王宗勇 2015年 12月 20日学院（系）盖章年 月 日毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重承诺此处所提交的学位论文是在指导教师的指导下，严格按照学校和学院（系）有关规定完成的。论文中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任并接受学校的处理。作者签名： 日期： 2016年 6月 20日关于学位论文使用授权的说明本论文的研究成果归沈阳化工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳化工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权沈阳化工大学可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 2016年 6月 20日沈阳化工大学学士学位论文 摘要摘要换热器是用于在两种或两种以上流体间、一种流体一种固体间、固体粒子间或者热接触切具有不同温度的同一种流体间的热量（或焓）传递的装置，也称热交换器。换热器在石油、化工、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。换热器在石油化工生产中可作为加热器、冷凝器、冷却器、再沸器和蒸发器等，应用更加广泛。本次课题主要关于换热器的换热原理和强度设计，并且讨论了换热器的特性和给定条件下换热器参数的计算和换热器的结构及尺寸。已知条件为：设计压力为管程2.4MPa，壳程1.2MPa，工作温度管程35，壳程77.5,管程介质为水，壳程介质为水。依据给定的条件，查阅GB150、GB151、化工设备设计手册，通过试算法获得总传热系数，所得总传热系数，所得传热面积为235。考虑到介质特性、温度、压力、流速等方面的因素，采用规格为25x2.5x6000、材料为20号钢的无缝钢管，本次设计采用500根换热管能够满足换热量。根据设计手册要求设定拉杆数量为6根，计算得到的筒体直径为DN=1000mm。完成了管程、壳程液压和压降的计算。结构强度设计计算中，依据GB150、GB151进行筒体、封头强度设计及校核，依据流量进行入口接管、出口接管等管孔孔径的选择，依据等面积补强法进行开孔补强计算。本设计选择平面管板和长径对焊法兰，依据GB150、GB151中支撑假设对管板进行设计和校核，管板和换热管之间连接方式为标准焊接，拉杆与管板之间为螺纹连接,拉杆分布在管孔的边缘，折流板上下排列，设置壳程进出口、管程进出口、排气口、排净口，进行卧式容器的鞍座校核。在本次设计中，在满足工作设计要求的条件下，极大的简化了设备的结构型式和生产加工工艺，延长了设备的使用寿命，提高了设备的工作效率，简化了设备的维护程序，节省了设备生产的成本。关键词：U型管换热器，传热系数，管板，开孔补强。沈阳化工大学学士学位论文 AbstractAbstractHeat exchanger is used between two or more fluids, a fluid between a solid, or a thermal contact between the solid particles having a heat-cut (or enthalpy) at different temperatures with a fluid transfer between the means is also said heat exchanger. Heat exchanger occupies an important position in the petroleum, chemical, power, food and many other industrial production. Heat exchangers in petrochemical production can be used as heaters, condensers, coolers, reboiler and evaporator, etc., more widely.The main topic on the principle of heat exchanger design and strength, and discusses the characteristics of heat exchangers and heat exchanger and to calculate the parameters of the heat exchanger under given conditions of the structure and size. Known conditions: tube design pressure of 2.4MPa, shell 1.2MPa, working temperature tube 35 , shell 77.5 , tube medium is water, shell medium is water. Based on the given conditions, access GB150, GB151, chemical equipment design manual to get the total heat transfer coefficient through the test algorithm, and the resulting overall heat transfer coefficient, the resulting heat transfer area of 235. Taking into account factors dielectric properties, temperature, pressure, flow rate, etc., using the specifications for 25x2.5x6000, material is 20 steel seamless pipe, this design uses 500 calories of heat transfer tubes to meet the change. According to the design requirements of the manual lever is set to the number six, the calculated cylinder diameter DN = 1000mm. Finished tube, shell and hydraulic calculation of pressure drop. Structural strength design calculations, according to GB150, GB151 performed cylinder, head strength design and verification, based on flow inlet nozzle outlet aperture hole to take over the selection, according to the area making up strong opening reinforcement calculation method. The flat tube design choices and the major diameter welded flange plate, according to GB150, GB151 support the hypothesis of the tube plate design and check the connection between the tube plate and heat exchange between a standard way of welding, Trolley distributed at the edge of the hole, under the baffle arrangement, set up shell import and export, import and export tube, vent, drain port,rod and tube plate threaded connection. Saddles were checking horizontal container.In this design, to meet the design requirements of working conditions, which greatly simplifies the structure type and production processing equipment, extend equipment life, improve equipment efficiency, simplify equipment maintenance program, saving the cost of production equipment.Keywords: U-tube heat exchanger, heat transfer coefficient, tube sheet, open ing reinforcement.沈阳化工大学学士学位论文 目 录 目 录第一章 文献综述11.1 前言11.2 换热器发展现状11.3 换热器的类型21.3.1 固定管板式换热器21.3.2 浮头式换热器31.3.3 板式换热器31.3.4 波纹平板式换热器31.3.5 板翅式换热器31.3.6 板壳式换热器41.3.7 块式换热器41.3.8 U型管式换热41.4 换热器发展趋势41.4.1 非金属材料的应用51.4.2 计算流体力学和模型化设计的应用51.4.3 加强实验和理论研究51.4.4 有源技术研究51.4.5 强化结构组合研究61.5 结束语6第二章 工艺计算72.1原始数据72.2定性温度及确定其物理参数72.3传热量与水流量计算82.4有效平均温差计算82.5管程换热系数计算92.6结构的初步设计102.7壳程换热系数计算102.8传热系数计算112.9管壁温度计算122.10壳程压力降计算122.11管程压力降计算13第三章 U型管换热器结构设计153.1管束153.2筒体内径153.3拉杆163.4折流板163.5定距管173.6分程隔板173.7管板的设计173.8筒体设计203.9筒体水压试验213.10管箱短节设计213.11壳程标准椭圆形封头厚度的计算223.12管程标准椭圆形封头厚度的计算233.13容器法兰的选择253.13.1 筒体法兰的选择253.13.2 接管法兰的选择253.14防冲板尺寸的确定263.15接管及开孔补强273.15.1管箱接管开孔补强计算273.15.2壳体接管开孔补强计算12293.16支座的选择及应力校核313.16.1支座的选择313.16.2鞍座应力校核32参考文献36致谢37附录：英文文献原文38 英文文献翻译53沈阳化工大学学士学位论文 第一章 文献综述 第一章 文献综述1.1 前言 换热器是一种过程材料之间的传热设备。在石油、化工、冶金、轻工、食品工业等行业中最常见的应用设备。通过这种设备可以使材料达到指定温度来满足行业的需求。在大型化工和石化设备中,使用各种换热器的组合,可以充分利用各种等级的能量来降低单位产品的能源消耗,从而降低产品的成本以获得良好的经济效益1 。随着现代工业的快速发展,围绕能源日益增长的环境,生态问题,强化传热技术的应用不仅可以节约能源和保护环境,而且也大大节省了投资成本。在工厂建设投资,换热器的比例明显提高,已经成为一种最重要的单元设备。1.2 换热器发展现状 换热器是石油、化工、冶金、轻工、食品工业等行业最常见的设备,它是非常重要的。在当今世界换热器的理论研究,新技术和新产品开发已经进入了高水平的探索阶段。在新型换热器的发展方面与国外差距较大,为了赶上国际先进的换热器技术，中国从各个方面研究在制造过程中创造更大的优势。换热器的发展,换热器在我国,制造技术远远落后于国外,由于制造工艺和科学水平的限制，早期的热交换器只能使用结构简单、传热面积小,大型和重型换热器,如线圈热交换器等，随着生产过程的发展,逐渐形成了管式换热器,它不仅具有单位体积传热面积大的特点,而且传热效果也较好,在工业生产中很长一段时间作为一种典型的换热器2。板式换热器在20世纪20年代，在国外应用于食品行业。板式换热器结构紧凑,传热效果好,从而逐渐发展为多种形式。30年代初,瑞典首次研发出了螺旋板式换热器。然后用钎焊的方法制造了一个由铜及其合金材料制成的板翅式换热器,为航空发动机进行冷却。30年代,瑞典制造出第一个换热器，并用于纸浆生产。与此同时,为了解决热耗散的介质腐蚀问题,人们开始关注新材料制成的换热器。大约60年代,由于空间技术和先进的科学的迅速发展,迫切需要各种高性能紧凑型换热器,再加上冲压、钎焊和密封技术的发展,换热器的制造技术进一步完善,以推动蓬勃发展紧凑的板式换热器和广泛的应用。此外,自60年代起,为了适应变化条件下的高温高压和节能的需要,典型的管壳式换热器得到了进一步发展,换热器已经取得了巨大的突破,不仅从物质和采用新思想方面,而且也强化了传热作用3。在70年代中期,为了进一步降低换热器的体积,重量和金属消耗功率,减少换热器的成本,使换热器能够在相对较低的温度下工作,人们使用各种各样的科学方法来提高换热器的传热。新型高效换热器,新技术,随着新技术的不断发展,新材料和日益严重的能源问题,开发新的高效换热器的生产成为当务之急。现在发达国家的热回收率达到96%,换热设备占炼油厂工艺设备投资总额的35% - 35%,其中30%为各种各样的紧凑型换热器,换热设备学院和大学。1.3 换热器的类型 换热器的分类和特点非常多,可以用于各种不同的传热过程,如:加热、冷却、冷凝和蒸发等。通过设备结构分类，可以分为两种类型：板式换热器，管壳式热交换器。板式换热器是由板和密封垫圈组成,通常有波纹板类型,翅片类型和螺旋板类型。管壳式换热器是由一个管壳和管板组成,通常有一个固定的管板,浮头式、U型管型。根据用途分：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器,等。根据制造材料:金属、陶瓷、塑料、石墨、玻璃等。根据环境的温度:工作条件下换热器的温度稳定性,热通量和温度在指定换热面积下是不会改变随着时间的推移,温度不稳定换热器的工作条件,热通量表面的传热和温度变化的4。根据热流体与冷流体流动方向分:下游类型、逆流、错流、混流。管壳式换热器,也称为壳管式换热器,结构一般由壳体、传热管束、管板、挡板和管箱部分。用于生产国内外工业换热设备,管壳换热器仍占据主导地位,而热效率,结构紧凑和金属材料消耗比其他新型换热设备效果差,但操作弹性大、适用性广、可靠性高,材料选择方便、处理能力强,能承受高温、高压等,所以仍广泛用于工程中。1.3.1 固定管板式换热器 固定管板式换热器的管箱、管板、管和其他部分的结构紧凑,更重要的是,排气管在同样的直径下相对比较简单。固定管板式换热器的结构特点是外壳管束用焊接的方法或扩张管束管的两端固定在管板上,两端的管板和壳体直接焊接在一起,壳程进出口管直接焊接在外壳上,管板螺栓和法兰的进出口支管直接与头焊接、管束根据换热管的长度设置几块档板，这种换热器的管程可以分区成任意数量5。固定管板式换热器的特点是旁路渗流小,锻件使用少,成本低,没有内部泄漏,传热面积大于浮头式换热器的20%(30%)。固定管板式换热器的缺点是壳体和管壁温差较大,壳体和管壁温差t 50时必须在外壳设置膨胀接头,否则容易产生温差,管板和接头之间容易产生温度压力和损坏。 1.3.2 浮头式换热器 新型浮头换热器浮头端结构包括气缸、颅外法兰,浮动管板,钩,浮动顶盖，外洞,钢圈等,特点是法兰旁凹型或阶梯型密封表面和近侧的密封面设置多个螺旋均匀线，在浮头式换热器管板的两端,一端是不连接到外壳的。加热管包时,随着轴向自由膨胀,缺氧可以完全消除温度应力。浮头式换热器管板的特点是一端固定壳管箱,另一端管板可以自由移动在外壳内,这种热膨胀和管壳式换热器非常相似,管束可以抽出,便于清洗管和管之间的污渍。其缺点是结构复杂,成本比固定管板高出20%，浮头式换热器适用于壳管与壳程温差较大的情况。1.3.3 板式换热器 板式换热器不同于一般的管式换热器,是利用金属波纹板作为传热元件的一种新型高效换热器6。由于特殊的流体通道形成板装配后,可以在低雷诺数下产生紊流,不易扩展,板材料选择高质量的不锈钢板,钛板,这些材料传热系数高,相邻板波纹互相交叉,形成一个网状,增加板的刚度，以使其能承受很大的压力差,保证安全可靠的使用。1.3.4 波纹平板式换热器 波纹板式换热器由传热板,密封垫圈,紧固装置组成。由于板之间的通道非常窄,板表面凹凸波形使物料流产生扰动效应,因此具有较高的传热效率。在换热器中密封装置很长,通常用于去除污渍,密封泄漏,可能由于密封垫圈主要是非金属材料制成的,因此使用温度和压力是有限的。1.3.5 板翅式换热器 板翅式换热器的基本结构是放置两块平金属板,密封条两边的组件适当的流向每个单元，以钎焊为核心,然后附加材料进口收集物料,形成一个板翅式换热器。这种换热器除了金属板之间的热量交换,也有二次热翅片的传热,因此传热效率很高。它的结构非常紧凑,单体的体积传热面积可达1500 - 2500，但板翅式换热器容易堵塞,不易清洗,一旦隔热板腐蚀，焊接很难修复，生产过程很复杂,成本太高。1.3.6 板壳式换热器 板式换热器是由板梁和壳两部分组成。板梁截面是一个多边形,是目前使用最广泛的一种换热设备。特点是适应性强,能够准确地满足各种需求的换热,可用的材料非常广泛,处理能力强,并可应用于高温高压条件下,且易于制造,生产成本低7。缺点是传热效率不足,结构紧凑,单位传热面积的金属消费高于板式换热器。1.3.7 块式换热器 最早的热交换器由DE Sigri &赫斯特陶瓷科技有限公司由0.8毫米厚度的片状材料层压在一起,然后用120 w /克陶瓷材料的热导率灼烧使其形成一个整体。这种换热器具有耐高温,高电阻,耐氯、抗氧化和耐腐蚀的特点,其许用温度可以达到1300 - 1400,常用于高、中等和强腐蚀环境，并且可以在淬火条件下操作。1.3.8 U型管式换热 U形管换热器是一种管壳换热器,石化设备、管箱、壳管作为主要部件,换热管的命名是因为美国只有一个U形管换热器管板、管是固定在同一端的。这种换热器管束具有自由膨胀的特性,不是管壳之间的温差引起的热应力,热补偿性能好,双管程,流程较长,流速较高,传热性能好,承载力强,容易维护和清洗,结构简单,成本低8。管的清洗不便,而且管束很难改变,因为内管的弯曲半径过小,中间配管的管板不紧凑,所以管数量不能太多,管束存在内部差距,壳程流体的壳侧短路,影响传热。除了弥补弯管的管壁变薄,后壁厚管直管部分会影响它的使用场合,只适合壳壁温差较大,或壳程介质伸缩自如,不易清洗，不适用于,高温、高压、强腐蚀性的工作场合。1.4 换热器发展趋势 随着经济和科技的快速发展,为了满足人民日益提升的生活水平和质量的需求,高成本，低回报的时代已经成为过去,在这一点上,节能和环保已成为我们需要迫切解决的问题。在工业生产、机械制造、石油化工分公司中换热器是必不可少的设备之一,也是主要的传热和热回收设备,对于绿色经济的发展具有非常重要的作用9。在未来,对换热器的技术性能和结构也将有更高的要求,对个性化的需求,会更倾向于多元化。因此,对换热器的研究势在必行。研发大规模高效工业设备,换热器还将不断发展和创新,以满足工业现代化的需要。根据实际换热器技术的发展,换热器的研究方向是结构优化设计,研究和开发新材料、腐蚀抑制、强化传热技术和建模技术快速发展的方向1.4.1 非金属材料的应用 非金属材料具有金属材料在一定范围内无可比拟的优势。石墨材料具有优良的电气和热导率、化学稳定性高和良好的加工性能。氟塑料具有特别优异的耐腐蚀性能。氟塑料耐腐蚀性强,与金属材料相比也有成本的优势。复合材料如搪瓷玻璃具有良好的耐蚀性,耐磨性,是良好的电绝缘材料,并且具有光滑的表面。陶瓷材料因其优异的耐腐蚀、耐高温性能而引起高度重视，现,已被应用于传热制品制造。1.4.2 计算流体力学和模型化设计的应用 在换热器的热流分析中,引入计算机技术,对换热器中介质的复杂流动过程进行定量的模拟仿真。目前基于计算机技术的热流分析已经用于自然对流、剥离流、振动流和湍流热传导等的直接模拟仿真,以及对辐射传热、多相流和稠液流的机理仿真模拟等方面。在此基础上,在换热器的模型设计和设计开发中,利用CFD的分析结果和相对应的模型实验数据,使用计算机对换热器进行更为精确和细致的设计。1.4.3 加强实验和理论研究 采用先进的测量仪器精确测量换热器的流场分布和温度场分布,并结合分析和计算,明确加强传热机制的不同结构。换热器的数值模拟方法在流体流动和传热过程方面,能够预测各种结构的影响流场和换热过程。1.4.4 有源技术研究 传热强化的机理方法如使用振动、电场研究、实验研究、对比测试数据,提出了理论计算模型。1.4.5 强化结构组合研究 为达到管壳程同时强化的目的,强化结构组合研究将成为近期传热强化技术研究的发展方向。1.5 结束语 近年来,国内已经进行了大量的强化传热技术的研究,但在新型高效换热器的开发方面与国外相比差距仍然较大,并且新型高效换热器的实际推广和应用仍非常有限10。尚需从事换热器专业的技术人员在制造工艺方面加大力度进行研究,使我国换热器技术从各个方面赶上国际水平,也需要各换热设备使用厂家勇于引进和推广新型高效换热器,为我国的节能事业做出贡献。65沈阳化工大学学士学位论文 第二章 工艺计算 第二章 工艺计算2.1原始数据壳程管程壳程水的进口温度管程水的入口温度壳程水的出口温度管程水的出口温度壳程水的工作压力管程水的工作压力壳程水的流量2.2定性温度及确定其物理参数壳程：壳程水定性温度:壳程水密度:壳程水比热:壳程水导热系数:壳程水粘度:壳程水普朗特数:沈阳化工大学学士学位论文 第二章 工艺计算 管程：管程水定性温度：管程水密度：管程水比热：管程水粘度：2.3传热量与水流量计算取定换热效率为：设计传热量：管程水流量：2.4有效平均温差计算 参数：参数：换热器按单壳程双管程设计，查管壳式换热器原理与设计图得温度校正系数：有效平均温度差：2.5管程换热系数计算参考管式换热器原理与设计表，初选传热系数：初选传热面积为：选用的无缝钢管做换热管管子外径：管子内径：管子长度：则需要换热管根数：根取换热管根数为根，U型管的根数为根管程流通面积：管程流速：管程雷诺数：管程的传热系数为：2.6结构的初步设计查知管间距按管间距：管束中心排管数：根，取根管体内径：圆整为：长径比： (在之间，合理)折流板选择弓形折流板弓形折流板弓高：弓形折流板间距：取弓形折流板数量：块 折流板的数量为偶数取块2.7壳程换热系数计算壳程流通面积：壳程流速：壳程当量直径：壳程雷诺数：切去弓形面积所占比例：和雷诺数壳程传热因子由管壳式换热器原理与设计图2-12可查得：管外壁温度假定值为，壁温下水的粘度 粘度修正系数：壳程换热系数：2.8传热系数计算查第页可知壳程水选用地下水，水的侧污垢热阻：管程水选用地下水，水的侧污垢热阻：由于管壁比较薄，所以管壁的热阻可以忽略不计传热比为： (在tr范围内，值合理）2.9管壁温度计算管外壁热流密度计算：管外壁温度：误差校核： （误差不大 合理）2.10壳程压力降计算壳程当量直径 ：雷诺系数：查得壳程摩擦系数：管束压降：取进出口质量流速:进出口管压降:导流板压降:（无导流板）壳程结垢修正系数:壳程压降：壳程允许压降：壳程压降校核:(压降符合要求）2.11管程压力降计算管内壁温度：壁温下水的粘度：粘度修正系数：查管程摩擦系数：管程数：管程流体回弯次数：管内沿程压降：回弯压降：取进出口管处质量流速：进出口管处压降：管程结垢校正系数：管程压降：管程允许压降：管程压降校核：(压降符合要求）沈阳化工大学学士学位论文 第三章 U形管换热器结构设计 第三章 U型管换热器结构设计（壳程设计温度： 管程设计温度：)3.1管束序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1换热管规格管壳式换热器2换热管长度管壳式换热器3传热面积管壳式换热器设计原理4换热管根数根5换热管材料压力容器7管子排列方式管壳式换热器正三角形8换热管中心距管壳式换热器9隔板槽两侧相邻管中心距管壳式换热器10最小拐弯半径管壳式换热器11管子管板连接管壳式换热器焊接12焊接方法管壳式换热器标准焊接13换热管伸出长度管壳式换热器14最小坡口深度管壳式换热器3.2筒体内径序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1换热管中心距已知2管束中心排管数根数已知3筒体计算直径4实取筒体公称直径3.3拉杆序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1拉杆和管板连接形式管壳式换热器螺栓连接2拉杆材料压力容器3拉杆直径压力容器4拉杆数量根管壳式换热器5拉杆在管板端螺纹长度管壳式换热器6拉杆在折流板端螺纹长度管壳式换热器7拉杆上倒角管壳式换热器3.4折流板序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1折流板类型管壳式换热器单弓形折流板2筒体内径已知3折流板数量块管壳式换热器4折流板间距已知5折流板厚度管壳式换热器6折流板名义外直径管壳式换热器7缺口弦弓高管壳式换热器8管孔直径管壳式换热器9拉杆孔直径管壳式换热器3.5定距管序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1定距管规格压力容器2定距管材料压力容器3定距管数量根3.6分程隔板序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1分程隔板材料压力容器2材料许用力压力容器3分程隔板结构管壳式换热器单层4管程腐蚀余量管壳式换热器壳程腐蚀余量管壳式换热器5分程隔板厚度管壳式换热器3.7管板的设计序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1管板形式管壳式换热器平管板2换热管孔布置管壳式换热器正三角形3换热管外直径已知4换热管中心距已知5隔板槽两侧相邻管中心距已知6U型管根数已知7沿隔板槽一侧排管数个已知8换热管结构的参数壳管式换热器9管板布限定圆直径10布管区未被换热管支承的面积管板布管区面积11管板当量直径12垫片材料压力容器石棉橡胶13垫片外直径14垫片内直径15垫片厚度16垫片宽度17有效密封宽度18垫片压紧力作用中心圆直径19垫片压紧力作用中心圆半径20参数21参数管壳式换热器 22管板削弱系数管壳式换热器23管板材料压力容器24设计温度下材料许用应力压力容器25壳程设计压力压力容器26管程设计压力压力容器27管板设计压力28管板计算厚度29壳程腐蚀裕量压力容器30管程腐蚀裕量压力容器31实取名义厚度管壳式换热器32单根换热管管壁横截面积33换热管轴向应力34换热管最大轴向应力管壳式换热器35轴向应力校核合格36焊角高度37换热管与管板连接拉脱力38许用拉脱力39拉脱力校核合格管板结构1管板直径2管板厚度3换热管管孔直径管壳式换热器4拉杆螺纹孔直径管壳式换热器5拉杆螺纹深度管壳式换热器6分程隔板槽宽度管壳式换热器7分程隔板槽深度管壳式换热器8管板壳程管箱连接管壳式换热器法兰连接3.8筒体设计序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1工作压力已知2材料压力容器3材料许用应力压力容器4焊接接头系数管壳式换热器5壳程设计压力6筒体的计算厚度7钢材负偏差过程设备设计8腐蚀裕量过程设备设计9设计厚度10名义厚度11有效厚度12设计温度下圆筒的计算应力13校核合格14设计温度下圆筒的最大许用工作压力15验证合格3.9筒体水压试验序号项目符号单位数据来源及计算公式结果1设计压力已知2设计温度材料许用用力压力容器3试验温度材料许用用力压力容器4试验压力5试验压力下圆筒的应力6室温强