换热器的机械设计计算

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变换气循环冷却水工作压力（）3.20.9工作温度（）11060换热面积()713.2推荐材料2016MnR2计算步骤（1） 管子数计算选用的20号钢管，管长选为7.5m由以下公式得 根考虑到需要安排8拉杆及布管方便，取实际管束为1450根。则所需的U型管根数为721根。查GB150-1998得换热管布管要求：1. 尽可能使各管程换热管数大致相等；2. 分程隔板槽型形状简单，密封面长度较短。选择管程数为2，流动方向图为下图 图（2） 管子排列方式和管间距的确定根据相关要求管子采用正方形排布查GB151-1999得换热管中心距不小于1.25倍的换热管外径中心距：取为40mm查GB151-1999表12得分程隔板槽两侧相邻管中心距 U型管换热器的最小弯曲半径大于既最小弯曲半径大于64mm.取最内层的弯曲半径为64mm。（3） 换热器筒体直径的确定筒体内径可由下式计算：为换热管间距，由上面可知位于管束中心线上的管数管子按正方形排布时，查化工原理课程设计为最外层管子的中心到壳壁边缘距离取筒体内径。（4） 换热器筒体及封头壁厚计算根据工艺条件去壳程设计压力为，设计温度为60，焊接采用双面对接焊，局部无损探伤，焊接接头系数，材料选用16MnR。查GB150-1998设计温度为60时Q345R的。取钢板的厚度负偏差，腐蚀余量。则筒体的壁厚为：取为16mm.则有效厚度为： 由标准椭圆封头计算后封头：取封头厚度为16mm。有效厚度：标准椭圆封头 图 根据JB1154-73标准取下封头为Dg160016,直边高度h1=400mm，h2=40mm。材料选用16MnR。 管箱壁厚计算 换热器的管箱选用材料为20号钢，该材料在设计温度下的，焊接采用双面对接焊，100%无损探伤，焊接接头系数，设计压力，钢板厚度负偏差，腐蚀余量，则。管箱名义厚度：圆整后取。 有效厚度： 前封头名义厚度 圆整后取有效厚度： 查根据JB1154-73标准得上封头为Dg160022,直边高度h1=400mm，h2=50mm。材料选用20号钢。 （5） 换热器水压试验及壳体校核查GB151-1999得水压试验压力：取水压试验压力为。其中：P 设计压力（）换热器原件在试验温度下的许用应力()换热器元件在设计温度下的许用应力()试验温度为常温设计温度为材料的屈服极限 圆筒的水压试验应力椭圆封头水压试验应力 查GB151-1999可知所以壁厚满足要求，水压试验安全。（6） 容器法兰的选用查JB4700-92表1可得，选用PN4.0MP，公称直径为1600mm的长径对焊法兰，结构形式为平密封面，材料选用16Mn。表1图 （7） 垫片选择查容器支座，压力容器法兰，选择带内加强圈的垫片垫片接触宽度N=55mm查GB150-1998得垫片的尺寸参数基本密封宽度有效密封宽度mm（8） 确定管板尺寸查GB151-1999可得在布管区域内因设置隔板槽和拉杆结构的需要而未能被换热管支承面积。由于此换热器是二管程换热器，具有一个隔板槽，查得计算公式：分别计算不同隔板槽。布管区域面积管板布管区当量直径垫片压紧力作用中心圆直径查GB151-1999第九章，有前面可知查GB151得其中查GB151-1999表22得。表在管板受到单方面作用时所受的最大压力为。由公式其中垫片压紧力作用中心圆直径管板强度消弱系数，一般取0.4设计压力下管板材料的许用应力，查的考虑到材料的负偏差及腐蚀余量的影响取管板厚度为181mm。换热管的轴向应力查GB151-1999得管程设计压力壳程设计压力一根换热管金属的横截面积只有壳程设计压力时管程压力只有管程设计压力时壳程压力当管程和壳程同时存在压力时设计温度下换热管的热应力由上述可知换热管安全管板与管子的连接采用胀焊并用查GB151-1999表26得换热管与管板连接的拉脱力因为qq,满足要求，故不需要膨胀节。换热管胀接长度，许用拉脱力图（9） 折流板和支持板设计折流板缺口高h值，宜取0.20-0.45倍的圆筒内径。取圆缺率为0.25，则折流板的最小厚度取折流板的无支撑跨距l=1100mm，折流板厚度为16mm折流板板孔该换热器采用不锈钢I管束，按照 规定，折流板管控直径及允许偏差为：管孔直径=d+0.7=32.7mm；允许偏差为：折流板和支持板外直径及允许偏差应符合 规定公称直径：1600mm；折流板名义外直径:1600-8=1592折流板外直径允许偏差：折流板布置（10） 拉杆的形式常用拉杆的形式有两种a） 拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于或等于19mm的管束，b） 拉杆与折流板点焊结构，适用于换热管外径小于或等于14mm的管束c） 当管板较薄时，也可以采用其他连接结构。 拉杆的直径和数量拉杆的直径和数量 选取选取拉杆直径16mm选取拉杆数量8根拉杆尺寸拉杆的长度按照实际需要确定