固定管板式换热器设计

1、固定管板式换热器中文摘要换热器是工业生产中最常用的设备，在不同工作条件下对换热器 性能要求不同，它是冷热流体间传递热量的设备。本次设计为固定管板式换热器，固定管板式换热器主要由管箱、 管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、圭寸头等组成。固定管 板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单，运用比较广泛。 固定管板式换热器管程和壳程中， 流过不同温度的流体，通过热交换 完成换热。当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通 常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束 热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的 热膨胀。在传热计算工艺中，包括传热面积

2、计算，传热量、传热系数的确 定和换热器内径及换热管型号的选择，以及传热系数、压降及壁温的 验算等问题。在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、封头、管板厚 度计算以及折流板、法兰、垫片和接管、支座、等零部件的设计，还 要进行一些强度校核。本设计是按照 GB151管壳式换热器和GB150 钢制压力容器设计的。换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传 热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。随着研究的深入，工 业应用取得了令人瞩目的成果。关键词：换热器；设计；校核；固定管板式AbstractHeat excha nger is the most com mon ly used equi

3、pme nt in in dustrial producti on, the requireme nts of differe nt heat excha nger performa nee un der differe nt work ing con diti on s, it is the equipme nt of heat tra nsfer betwee n cold and hot fluids.The desig n for the fixed tube plate heat excha nger, fixed tube plate heat excha nger is main

4、ly composed of a tube box, tube plate, shell, heat pipe, baffle plate, rod, tube, head dista nee etc. Fixed tube plate heat excha nger by the two ends of tube plate and the shell. Because of its simple structure, more exte nsive use of. Fixed tube plate heat excha nger tube side and shell, through t

5、he fluid of different temperature, through the heat exchange heat. When the two fluid temperature difference is larger, in order to avoid high temperature stress, usually in the shell in the appropriate locati on, addi ng a compe nsati on coil (expa nsion). Whe n the shell and tube heat expansion co

6、mpensation ring is not at the same time, the slow elastic deformati on to compe nsate for the thermal stress caused by thermal.In the calculation of the heat transfer process, including heat transfer area calculati on, heat tran sfer, the determ in ati on of heat tran sfer coefficie nt and the heat

7、excha nger tube diameter and the choice of models of the heat excha nge, and the heat tra nsfer coefficie nt, pressure drop and wall temperature calculati on etc. Discussi on on the calculati on of strength is the design of cylinder, tube box, head, tube plate thickness calculation and the baffle pl

8、ate, flange, gasket and takeover, support, etc, but also some strength check. This design is in accordance with the design of GB151shell and tube type heat exchangand GB150steel pressure vesselThe heat excha nger is very exte nsive applicati ons in various fields of industry, agriculture, in the dai

9、ly life of heat transfer equipment also can see, is one of the indispensable process equipment. With the in-depth research, in dustrial applicati on has achieved the results attract peoples atte nti on.Keywords: heat excha nger; desig n; check; fixed tube plate文献综述 错误！未定义书签、传热工艺计算错误！未定义书签错误！未定义书签 错误

10、！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签2.1原始数据错误！未定义书签。2.2定性温度及确定其物性参数错误！未定义书签2.3传热量与水蒸汽流量计算 错误！未定义书签。2.4有效平均温差计算2.5管程换热系数计算2.6结构的初步设计.2.7壳程换热系数计算2.8总传热系数计算.2.9管壁温度计算.2.10管程压力降计算2.11壳程压力降计算3.1换热管材料及规格的选择和根数的确定 错误！未定义书签3.2布管方式的选择.错误！未定义书签。3.3筒体内径的确定错误！未定义书签。3.4筒体壁厚的确定.错误！未定义书签。3.

11、5筒体水压试验 错误！未定义书签。3.6封头厚度的确定.错误！未定义书签。3.7管箱短节壁厚计算. 错误！未定义书签3.8管箱水压试验 错误！未定义书签。3.9管箱法兰的选择 错误！未定义书签。3.10管板尺寸的确定及强度计算 错误！未定义书签。3.11是否安装膨胀节的判定：错误！未定义书签。3.12防冲板尺寸的确定：.错误！未定义书签。3.13折流板尺寸的确定：.错误！未定义书签。3.14、各管孔接管及其法兰的选择： 错误！未定义书签3.15开孔补强计算：. 错误！未定义书签。3.16、支座的选择及应力校核 错误！未定义书签。3.16.1支座选择. 错误！未定义书签。3.16.2耳座的应力校

12、核 错误！未定义书签。致谢 23参考文献 错误！未定义书签。第十届结构工程学青年专家研讨会 摘要：在大型火力发电厂空气冷凝支撑设备是一个新的特殊产业结构。这是一 种典型的钢混泥土垂直混合设备。通过CFD软件直观的模拟出这种设备的表面风 载荷分布情况。研究了“ A”类支撑设备的风压，研究了不同形式下的防风墙风 压，研究了不同方向角下的风压。分析了在不同防风墙形式下“A”类支撑设备顶部气流方向。获得了防风墙和在不同方向下“ A”类支撑设备的任一截面形状 系数。通过对结果的分析，获得了防风墙和最合理的防风墙形式下“A”类形状设备的形状系数。基于结果的分析提出一些建议。关键词：空气冷凝器；钢混泥土垂直

13、混合设备，防风墙，风动数值模拟。1介绍在设计中结构抗风设计是非常重要的。强烈的飓风往往会使结构主体出现 断裂裂纹。长时间持续性风的摇摆振动会出现结构节点、支承结构、其它部件的疲劳破坏，这些都对使安全性构成威胁。随着新的技术和工艺的应用，建筑物变 得更加复杂，它们对风更具高灵敏性。在大的火力发电厂空气冷凝器支撑设备是一种新的特殊的工业结构。由于 生产的需要，它的体型很特别，它的表面风压分布很复杂，在其垂直方向上它的 质量和硬度是不均匀分布的，这是一种典型的钢筋混凝土垂直结构（如图1）。由于工艺需要，防风墙和“ A”类支撑设备需要安装在结构顶部。防风墙的形式 会对“A”类支撑设备的顶部气流方向和冷

14、却空气利用率产生一定影响。在中国 结构载荷规范中没有关于空气冷却支撑结构风参数的数据。目前为止在结构抗风设计中风的很多参数依旧不得而知， 需要对防风墙结构形式作更深入的研究。 因 此研究空气冷却支撑结构风载荷和防风墙结构形式非常重要。经过四十多年的发展风工程理论已经相当成熟。风洞试验和计算流体力学 （CFD数值模拟能够很好的研究建筑物表面风载荷。尽管在国内外有很多关于 其它建筑物风载荷的详细数据，但是关于空气冷却设备风载荷的数据却很少。垂 直防风墙上空气冷却设备风压力分布依旧处于研究阶段。在本文中用大型CFD软件分析不同防风墙结构形式下1000MV空气冷却结构 的风动数值模拟，防风墙的风压分布

15、和不同防风墙形式下“ A”类结构依旧还需 要研究。2风动数值模拟2.1结构原型1000MW空气冷凝支撑设备是一种典型的钢筋混凝土垂直混合设备（见图2）。它由7.2米高的立体桁架和二十根47.8米高的管子构成。它的中间跨度是22.62米，边间跨度是11.31米。防风墙，“ A”类支撑设备和直径80米的风扇 安装在钢桁架的顶端。“ A”类支撑设备的高度是14米，风扇半径是4.75米。要对垂直防风墙，弯曲其高度三分之一的防风墙，弯曲其高度二分之一的 防风墙分别进行研究。“ A”类支撑设备从左到右依次为 M1到M20（见图3）。 在逆时针方向上垂直防风墙被标注为 A,B,C,D和弯曲防风墙被标注为A,

16、 B1, B2, C, D1,D2。由于结构对称，在逆时针方向上风方向角分别为0 ,45。和90,角度间隔为45（见图4）。根据三种不同的防风墙形式和和三种不同的风方向 角得到九种模拟条件（见表1）。2.2 模型排列2. 3模型和计算理论2. 3. 1机构模型整个1000MW空气冷凝设备的维度模拟是用流畅软件建立的，这个圆筒是通过模 拟1. 9米半径和47. 8米高的圆柱得到的。通过相同的通风率，桁架是为了获 得良好的网格而被简化。由于其结构复杂，它被模拟成一个有孔的长方体，它的 X, Y, Z尺寸分别为116. 1米，95. 8米，1米。由于风扇叶片的阻力，风扇做 成3. 5米的半径圆。典型

17、的支撑结构被模拟成 1米厚的长方体和它的顶部被模 拟成1. 8米的半径缸。根据40%通风率和由于其空隙很窄，空气冷凝片常被模 拟成有一些狭长孔的长方体。垂直防风墙被模拟成一个长方体和弯曲防风墙被模 拟成两个长方体。2.3 . 2计算字段和网格根据几何模型，其计算字段被模拟成一个长方形平行六面体，它在X, Y, Z轴的数值分别为1300米，1800米和420米。该模型被放置在流动方向三分之一处， 其最大堵塞率为2.9 %到3%它满足圆周运动场需求。该模型分为非结构网格技术，它的表面和流场的边面接口被分散成若干三角单 位，网格尺寸从最小按照增加率由最近到最远距离依次增加，其表面网格密度最低。最小网

18、格尺寸是1. 5米。网格垂直偏转度是0.82。所有网格数有十万之多。 在图5和图6中分别表示的是在0方向角和防风墙弯曲三分之一高度及计算网 格下的模型。2. 3. 3边界条件入口边界条件就是计算字段。计算字段的气流入口表面被认为是用来模拟大气边 界层速度剖面的速度入口。速度随着高度而发生变化，变化函数如下Z和U的参考高度为10米，平均风速为25.9米每秒。Z是随机的高度，Uz是平 均风速。一个是地球表面的粗糙系数，它随着地貌的改变而改变。出口边界条件采用压力出口边界条件，计算模型的表面和周围的流场采用墙表面 非滑动墙边界条件。2. 3. 4参考点参考点的选择需要根据后面的计算结果而确定。尽管不

19、同地貌风高的梯度不同， 为了在实践中方便使用，依据风速梯度的平等原则往往把风高梯度看作参考点高 度。按“ B型风场，它的梯度风高为350米。参考点的X和Z坐标分别为0和 350,这非常接近计算领域的风速入口，它的价值是稳定的，而且它并不受计算 风场模拟的影响。3结果分析3. 1防风墙形状系数和分布特性在图7中画出了所有情况下防风墙的形状系数。 根据分析的结果，在所有情 况下防风墙迎风面的压力系数是正的，数值是非常大的。它的侧风和背风面压力 系数可能是正的也有可能是负的，数值接近 0。弯曲其高度的三分之一或一半的 防风墙其形状系数比垂直的防风墙形状系数稍微小一点。在图8中描绘了垂直防风墙迎风面压

20、力系数和在 0风方向角处弯曲其高度 的三分之一的防风墙情况。通过图8,垂直防风墙和弯曲其高度三分之一的防风 墙的迎风面压力系数分别是0.9998和0.9668，结果表明，弯曲防风墙的形状系 数比垂直防风墙的形状系数稍微小一点。3.2 “A”类结构形状和分布特征图9中显示的是在不同方向下“A”类支撑结构的形状系数。根据分析结果， 在0风方向角下的“ A”类支撑结构的风压分布具有良好比例分部，“ A”类支 撑结构的每个截面形状系数几乎是完全相同的。在45风方向角下靠近风一侧的这类支撑结构末端的负压和中心截面的负压一直在下降，之所以出现这种现象原因是45是一个斜角度，防风墙和“ A”类支撑结构能阻止

21、一些气流，环绕在 这类支撑结构的气流流向远离风的末端。在 90风方向角下靠近风一侧的结构 末端的负压是比较大的，这是因为几乎所有的气流是被防风墙和“A”类支撑结构阻挡，在靠近风的一侧随着距离越来越远负压下降的也越来越快。图10中显示的是在90度风方向角和弯曲其高度三分之一的防风墙下“ A” 型支撑结构风压力分布情况。根据图1 0,从靠近风的一端到远离风的一端其颜 色由绿色变化到黄色，这表明靠近风的负压比远离风的负压大。3.3不同防风墙的对比分墙3. 3. 1我的形状系数的对比分析根据图7,弯曲防风墙的形状系数比垂直防风墙的形状系数稍微小些，那些 降低值与不同的弯曲形式是不同的。 作为一个整体，

22、弯曲其高度三分之一的防风 墙形状系数比弯曲其高度一半的防风墙形状系数稍微小一些。表2中表示的是在不同防风墙和90度风向角下防风墙迎风面形状系数。通 过表2,弯曲其高度三分之一的防风墙顶部形状系数比弯曲其高度一半的防风墙 顶部形状系数稍微小一些。弯曲其高度三分之一的防风墙底部形状系数比弯曲其 高度一半的防风墙底部形状系数稍微大一些。绘图人员通过“ A”类支撑结构支撑弯曲防风墙，由于防风墙位置较高因此 内里很大。就稳定性能而言弯曲其高度三分之一的防风墙更合理。3. 3. 2“A”类结构的对比分析(1)考虑到设备的需要通过图9,三种防风墙分别在0, 45风方向角下的形状系数是几乎完全相同 的，这表明

23、防风墙形式对“ A”类支撑设备几乎没有影响。通过对结果的分析， 在弯曲其高度三分之一的防风墙下“ A”类支撑结构的形状系数比在垂直防风墙 和弯曲其高度二分之一防风墙的形状系数小。 这表明弯曲其高度三分之一的防风 墙更加合理。(2 )考虑到艺术和工艺的需要直接空气冷凝技术是用冷空气直接冷却轮船排放的废气，冷空气由大功率风 机产生，所以充分利用冷空气是非常重要的。由于防风墙和吹风器产生的空气动力的影响， 冷凝空气的利用率通常是通过 负压直接影响的，这使得“ A”类支撑结构的表面负压为负。如果负压值比较大 空气冷凝器的利用率是很高的。所以防风墙与空气冷凝器的利用率直接相关。 根 据结果分析，安装在垂

24、直防风墙上的“ A”类支撑设备的形状系数比弯曲防风墙 的形状系数稍微大一些，最明显的不同是 90度风方向角。因此垂直防风墙比较 合理。4总结在大的火力发电厂作用在空气冷凝器上的表面风载荷是被模拟的。得出以下结(1) 我们能够得到安装在垂直防风墙，弯曲其高度三分之一防风墙，弯曲 其高度一半防风墙和在0 ,45 ,90 风方向角下的“ A”类支撑设备的形状系 数。弯曲其高度三分之一和弯曲其高度一半防风墙的形状系数比垂直防风墙的形 状系数稍微小一些。（2） “A”类支撑设备在0风方向角下的风压分布是非常合理的。在 45 风方向角下靠近风一侧的负压是很大的， 远离风一侧的负压呈逐渐下降趋势。 在 90

25、风方向角下靠近风一侧的负压式很大的，远离风一侧的负压呈逐渐下降趋势。（3）考虑到结构的需要，弯曲其高度三分之一的防风墙比弯曲其高度一半 防风墙和垂直防风墙更加合理。考虑到艺术和工艺需要，垂直防风墙更加合理。（4）考虑到结构性能，需要优先考虑空气冷却艺术和工艺需要。应该采用垂直防风墙 以提高冷凝空气的系数利用率。二、传热工艺计算2.1原始数据管程水的进口温度11 =21 C管程水的出口温度ti” =93C管程水的工作压力Pi =1.1 MPa管程水的流量 G=195000 Kg / h壳程水蒸汽的入口温度t2=170.4 C壳程水蒸汽的出口温度t2”=96 C壳程水蒸汽的工作压力 P2 =0.8

26、 MPa2.2定性温度及确定其物性参数管程：管程水定性温度t 1 = tLLtL = 2V 93 =57C2 2管程水密度查物性表得 p 1=984.67Kg/m 3管程水比热查物性表得 6 =4.1775 KJ /( Kg -C )管程水导热系数查物性表得入1=0.6441w /( m-C)管程水粘度 卩1=4.9375 x 10-4 Pa - s管程水普朗特数查物性表得P1=3.848壳程：壳程水蒸汽定性温度：壳程水蒸汽冷凝点：t i=t2 =170.4 C冷却段：t2=ti t2 J70.4 96 =133.2。2 2冷凝段：匸2 ti J7。.417。4. 170.4 c2 2壳程水蒸

27、汽密度查物性表得：冷却段:p 2=932.016 Kg/m冷凝段:打=4.154 Kg/m壳程水蒸汽比热查物性表得：冷去卩段：Cp2=4.273 KJ /( Kg-C) 冷凝段:CP2=2.588 KJ /( KgC) 壳程水蒸汽导热系数查物性表得： 冷却段:入 2=0.6857w/( m- C) 冷凝段：=0.03134w /( m-C ) 壳程水蒸汽粘度：冷却段：卩 2= 212.456 x 10-6Pas 冷凝段：T= 14.7257 x 10-6 Pa - s壳程水蒸汽普朗特数查物性表得： 冷却段:Pr 2 =1.328冷凝段：P2 =1.21062.3传热量与水蒸汽流量计算取定换热效

28、率n =0.98则设计传热量：Q=Gx Cpx( t/ t1)x 1000/3600=195000 X 4.1775 X( 93-21 )X 1000/3600=1.629 X 107WG, r=7.01由Q=G2 : r+Cp2 (t2一 t2”)n导出水蒸汽流量为t2时的汽化潜热r=2052.612 KJ/Kg水蒸汽流量：Q。1.629 107G2=33ir+Cp2(tj-t2)訥i 吃052.612灯03 +4.27303%170.4-96)卜 0.982 kg/s冷却段传热量：Q2=G X Cp2 X (t i -t 2” )=7.012 X 4.273 X 103X (170.4-9

29、6)=2229193.3W冷凝段传热量：3q2 =G2X r=7.012 X 2052.612 X 10 =14392915.34W设冷凝段和冷却段分界处的温度为t 3根据热量衡算：q2 *二G Cp1 ts-t；t3G1CP1Q2 G1 Cp1t1=1439291534 98 3600195000 4.1775 10321=83.33C2.4有效平均温差计算逆流冷却段平均温差：逆流冷凝段平均温差：由于是单壳程，单管程换热器不用温差校正系数故冷却段：有效平均温差：Atm=)tn=35.76C冷凝段：有效平均温差：tm=：tn= 114.4 C2.5管程换热系数计算初选冷却段传热系数：k0= 9

30、00w/( m- k)初选冷凝段传热系数：Ko=122Ow mk则初选冷却段传热面积为：Fo = Q= 22291933 0.98=67.88m2Ko .-：tm900 35.76初选冷凝段传热面积为：F= Q2 小=14392915.340.98=101 1 0 K0 ：tm1220 114.4.选用25 X 2.5的无缝钢管做换热管则：管子外径d =25 mm管子内径di =20 mm管子长度L=4500 mm则需要换热管根数：F0 F0 = 67.88 101.1 =478.4 根 二d0L3.14 0.025 4.5可取换热管根数为478根=0.15管程流通面积：a仁Nt X -：x兰

31、44管程流速:Wi =Gi1950003600 ：:1a13600 984.67 0.15=0.367管程雷诺数：Re1 =A wi 4= 984.67。367a02 =14637.9 山4.9375 10一管程冷却段的定性温度t；=U = 83.33 93 =88.165 C2 2管程冷却段传热系数36051+0.015t1 w0.8(100dj )360510.015 88.1650.36708100 0.02-3268.8管程冷凝段的定性温度t12t3 t183.33 212 一 2= 52.165 C2 0 8360510.015t1 w(100dj )管程冷凝段传热系数0 8二 25

32、08.7360510.015 52.1650.367 .100 0.022.6结构的初步设计查GB151 -1999知管间距按1.25 d 0取管间距:s=0.032 m管束中心排管数：nc=1.1N1.1 、478=24.05根，取24根则壳体内径：D广sNc-1 4d0=O.O3224-14 0.025 = 0.836m圆整为：D =900 mm则长径比：5(合理)Di 0.9折流板选择弓形折流板：弓形折流板的弓高：h=0.2D =0.2 X 0.9=0.18 m折流板间距：B=D=0.3m 取 B=300mm33折流板数量：Nb = L -1 =5 -1 =14块取14块B 0.32.7

33、壳程换热系数计算壳程流通面积：f2卜半卜53卜鴛沪059壳程流速:冷却段：G27.012c北w20.1275 m/s/932.016 0.059冷凝段：G27.012W228.61 m/sP2f24.154x0.059壳程当量直径：囂心寫霊Jgm冷凝段管外壁温度假定值：tW 10 C膜温：tm 二口辱空=140.2 C2 2膜温下液膜的粘度：幕=201 10“Pas膜温下液膜的密度：；m二926.1Kg/m3膜温下液膜的导热系数为： m = 0.685w/(m C)正三角形排列 ns =2.08 Nt0.495 = 2.08 4780.495 = 44.09冷凝负荷：2 二7.。12=0.03

34、5Lns 4.5 44.09壳程冷凝段雷诺数：臥二44 0.03； =696.5打 201如0（壳程冷凝段传热系数：m 莖 g、330.6853 926.12 9.81?35:2 =1.87 （夢）3 （Re3 =1.873 696.53=3.12 10V（ 201 10 ）2冷却段管外壁温假定值：tw2=96C冷却段雷诺数：Re=咗W2de 二 932.016 显 0.1433 x 0.0324212.456 106.壁温下水粘度：6口=295.3 10 Pas6粘度修正系数：1= （土 ）叫（212.456叫 严4=0.955%2295310壳程传热因子查图2-12得：Js=110冷却段壳

35、程换热系数：_ 1：2 =丄 pr2 诂 Js=06857 1.3283 0.955 110=2590.9 de0.0322.8总传热系数计算查GB-1999第138页可知水蒸汽的侧污垢热阻：一 52r2=8.8 10（ mC/ w）管程水选用地下水，污垢热阻为：r1=17.6 10 5(m2 C / W)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Kj= 1 十+Jd0 + 1 肿0 厶，/.2di 、心 di 2590 9rX：11550 025-8.8 10- 17.6 100.023268.80.0210.025=929 36X：传热面积比为K。900冷凝段总传热系数”

36、1K -=J 十戶 + 1 亦d0 1z:-2di ：1 di3 12 10=1235.88.8 10-17.6计陛5 .亠遊0.022508.70.02传热面积比为0 =妙=1.013 （合理）K012202.9管壁温度计算设定冷凝段的长度L=3.4555 米冷却段的长度：L =1.0445冷却段管外壁热流密度计算q2=q2Nt 二 d0 L2229193.3 0.98478 3.14 0.025 1.0445=55740.1w/（ m C）冷却段管外壁温度：卜卜11ctw=t2 -q2& =133.28.8 10=101.2 Ca22590.9误差校核：e=tw2 -tw =96-101.

37、2= - 5.2 C误差不大冷凝段管外壁热流密度计算rrq2=Q=14392915.34 0.98=168784.3w/(mbC)Nt 二 d0 L 478 3.14 0.025 3.4555冷凝段管外壁温度：11ctw=tm -q2r2 =140.25 8.8 10=119.74 Ca23.12 汉 10误差校核：t =t w tw =110-二J = -：*, c误差不大2.10管程压力降计算管程水的流速：w1 =G13600 G a1195000=0.367 m/ s3600 984.67 0.15管程雷诺准数:r Rxw1xdi 984.67 x 0.367汇0.02Re1 一 -=4

38、937TW= 14637.9管程摩擦系数0.31640.3164Re0.2514637.9025=0.029压降结垢校正系数 叫=1.5沿程压降:亠上注上=O.29 984.67 O.3672 4.5 1.5 =649.03pa 2di2 0.02管程数：nt=1管程回弯次数：n=0回弯压降：迅=0取管程出入口接管内径：d1 =250mm管程出入口流速：= 1.12m s4G14 95000Wl = 3600 二 di2 二1=3600 3.14 0.252 984.67局部压降：卜22曲=恥 W1 乂( 1 +0.5)= 984.67S.12 沢(1+0.5) =926 4pg3 2 2 管

39、程总压降：AP=AR +腿 + AR=649.03 + 0 +926.4 = 1575陶 Pa管程允许压降：LP = PaP I.-P 1符合压降要求。2.11壳程压力降计算壳程当量直径：De=D2 -Nd2Di Nt d2= 0.92 -47890252=0.9 478 0.025=0.039m0.0250.032=0.059 m2壳程流通面积-Jf2=B Di 1 - 0 =0.3 0.91s壳程流速:冷却段 ：w2二 G2 二 7.012=0.1275m s932.016 汉 0.059冷凝段：W2=7.012=28.61m sP2xf24.154 汉 0.059壳程雷诺数：壳程冷却段雷

40、诺数：Re=；2 w2 de = 932.16 O.1275 0.39=21813.69 込212.456x10壳程冷凝段雷诺数：忑=乞=土卫0| =696.5% 20110查表壳程摩擦系数：冷却段：=0 32冷凝段：=0 . 2壳程粘度修正系数：冷却段:d =0.95冷凝段：d =0.95管束周边压降：冷却段管束周边压降：占Pa= g Xw2 況 Dj % n= 932.O16XO.12752 x 0.9貿 14+1 产0卫2=2 De d =2 0.039 0.95冷凝段管束周边压降 2=384069.18Pa屆- E W2 xd/（ n b +1 产匕=4.154 汇 28.612 江

41、0.9 % 14+1）汇 0.62 =2 Ded=2 0.039 0.95导流板压降：厶Pb=0 （无导流板）查表取壳程压降结垢系数：冷却段：d0=1.34冷凝段：匚do=1.18取壳程进口接管内径：d2=250mm壳程出口流速壳程出口接管内径：d2=100mm= =0.96m s二2 二 d2932.016 3.14 0.1壳程进口流速4 7.0124.154 3.14 0.252=34.41m s局部压降：巳2冷却段：曲=3上05)= 932.167.96 耳1+.5 )=644 2Pa c 2 222冷凝段：仏=土出二4*154 34.411 0.5 =368&9Pa2 2冷却段壳程总压

42、降：p=巳 d0PbPC =992.36 1.34 0 644.2=1973.96Pa冷凝段壳程总压降：P= Pa d0Pbpc=13417.98 1.18 0 ：腫；=19522.12Pa壳程允许压降 :I P I- 250000PaP - 11压降符合要求“P ： L2.I 压降符合要求三、固定管板式换热器结构设计计算（管程设计温度：100 c壳程设温度:200 C）3.1换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#202换热管规格25x2.5x45003传热面积Am2Q2xnF。二一，一KAtmQxn F“*K5mA=F。十 F0168.984

43、换热管根数Nt根MANt =d0 XL4785拉杆直径dnmmGB151 1999 管壳式换热器表43166拉杆数量根GB151 1999 管壳式换热器表4463.2布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GB151 1999 图112换热管中心 距SmmGB151 1999 表12323隔板槽两侧 相邻管中心 距SnmmGB151 199 表12443.3筒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SmmGB1511999 表 12322换热管根数Nt根MANt =jix d0x L4783管束中心排管 根数Nc根Nc=1.仆何244换热管外径d

44、。mm255到壳体内壁最短距离dmmb3=0.25x d0 3 886筒体内径DimmDi =S( Nc 1)+4汉408367实取筒体公称直径DimmTEMA标准 R 3.139008布管限定圆直 径DlmmDl=D)-gx8843.4筒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PCMPaPc =1.W p0.882筒体内径Dimm见 3.3 79003筒体材料Q245R4设计温度下 筒体材料的 许用应力MtMPaGB150- 1998 表 4 1钢板许用应力1235焊接接头系 数换热器设计手册0.856筒体计算厚 度5mm“PcP2江【0? “ 巳3.417腐蚀裕量C2

45、mm28负偏差Gmm09设计厚度mm现=6十C?5.4110名义厚度mmGB151 1999 项目5.3.2 表 8811有效厚度mme = n - C1 - C2612设计厚度下 筒体aMPa_P(Di+6e)2亿66.4413校核a HM =1377.85 = 116.45合格14设计温度下 筒体的最大 许用工作压 力Pw】MPaP2。严 I(Di +$ )1.543.5筒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PtMPaa 1.25xpx&l PT=mP=IPw室温下材料的许用应力14=1331.322圆筒薄膜应力%MPa卞=P存(Di+d) kJ a日2乞141.23

46、校核貯日0.9汉s=0.9汇0.85汉 245=187.4MPa合格;牡=245MPa3.6封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Dimm9002计算压力PcMPaPC =1.M P1.213焊接接头系数0.854封头材料Q3455设计温度下许用 应力MtMPaGB151 1999 项目5.3.2 表 4 11706标准椭圆封头计 算厚度8mm灵一巳汉Di2江cr七轴_0.馭巳6.787腐蚀裕量C2mm28负偏差Gmm09设计厚度观mm吊 d =3 + C28.7810名义厚度mmGB151999 项目 5.3.2911实取名义厚度%mm1012有效厚度&mm&e-C1 - C2813曲面咼度mmJBFT4737 -95续表 125014直边高度h2mmJBFT4737 -95续表 12515内表面积A2 mJBFT4737 -95续表 10.948716容积V3 mJBFT4737 -95续表 10.111317质量mkgJBFT4737 -95续表 174.13.7管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PCMPaR =1.1 汉 P1.212管箱内径Dimm9003管箱材料Q