热交换器设计计算

1、热交换器设计计算一、基本参数管板与管箱法兰、壳程圆筒纸之间的连接方式为 e 型热交换器公称直径 DN600,即D=600mm换热管规格0 38 2, Lo=3OOOmm换热管根数 n=92 管箱法兰采用整体非标法兰 管箱法兰 /壳体法兰外直径 Df=760mm 螺柱孔中心圆直径 Db=715mm 壳体法兰密封面尺寸 D4=653mm 受压元件材料及数据 以下数据查自 GB 2011； 管板、法兰材料： 16Mn 锻件 NB/T 470082010 管板设计温度取 10C 查表9,在设计温度100C下管板材料的许用应力：胡 178Mpa100mm)查表，在设计温度100c壳体/管箱法兰/管板材料

2、的弹性模量：E'f E'f Ep 197000Mpa 壳程圆筒材料： Q345R GB 713 壳程圆筒的设计温度为壳程设计温度 查表2,在设计温度100C下壳程圆筒材料的许用应力：189Mpa (3mm16mm )查表，在设计温度10 C下壳程圆筒材料的弹性模量Es 197000Mpa查表在金属温度20 C 80C范围内，壳程圆筒材料平均线膨胀系数：as 1.137 10-5mm/(mm ?C)管程圆筒材料： Q345R GB 713 管程圆筒的设计温度为壳程设计温度 按 GB/T 1512014 中规定,管箱圆筒材料弹性模量,当管箱法兰采用长颈对焊法兰时,取 管箱法兰的材料

3、弹性模量,即Eh 197000Mpa换热管材料： 20 号碳素钢管 GB 9948换热管设计温度取 100c查表6,在设计温度100C下换热管材料的许用应力 胡147Mpa (3W 16mm )查表，设计温度100C下换热管材料的屈服强度R；l 220Mpa (5< 16mm)查表，设计温度100 C下换热管材料的弹性模量 Et 197000Mpa查表，换热管材料在沿长度平均的金属温度50 C下弹性模量：Etm 199500 Mpa查表，在金属温度 20 C50C范围内，换热管材料平均线膨胀系数：at 1.112 10-5mm / （mm ?C）螺柱材料：35CrMoA查表12,室温下螺

4、柱材料的许用应力珂 228Mpa查表12,设计温度100C下螺柱材料的许用应力（rb 206Mpa管板计算确定管板布管方式及各元件结构尺寸换热管为转角正三角形排列换热管中心距S=48mm壳程圆筒计算厚度3=pD 一2.632 6004.207mm2刃冷 Ps2 189 1 2.632壳程圆筒设计厚度3 C24.2 15.2mm按GB7132014钢板负偏差：C1 =按照GB/T 151表7-1，对于不可抽管束的固定管板式热交换器，其壳程圆筒最小厚度（包含1mm腐蚀裕量）为10mm ,取3s=16mm计算 a、A、A1、As、Kt、入、Q、卩、刀S、刀t、At、Dt、p t一根换热管管壁金属的横

5、截面积a =:t(dt)3.142 (382)226.08mm2壳程圆筒内径横截面积A 1Di23.14 60022.835210 mm44管板开孔后的面积 AA nd22.83 105292 314 381.79 105mm244圆筒壳壁金属横截面积Ass Dis 3.1416600 16423.09 104mm2设管板名义厚度n 56mm，换热管伸出管板长度为换热管有效长度（两管板内侧间距）：L L02 n 1.53000 256 1.52885mm管束模数KtEtnaLDi19700092 226°845.96Mpa2885 3.09 104系数吒 0.63252.83 101

6、.7910.4 (1 0.1162) (0.6 0.0673)0.6325换热管受压失稳当量长度lcr=1154mm1.5015系数Cr换热管回转半径 i 0.25 . d2 d 2 t 20.25 3823 8 2 2 21 2.748mm系数 lcr/i 1154/12.74890.5240ClCr > lcr / i换热管稳定许用压应力&1址器1 21514X8146.66MPa对于其延长部分兼作法兰的管板，计算Mm ,按GB 2011第7章确定Mp ,取pt作为法兰计算压力。垫片接触面宽度 N 753 715 /2 19mm按GB 2011表7-1计算：N 19垫片基本密

7、封宽度 b0 一 一 9.5mm2 2b0>6.4mm，垫片有效密圭寸宽度 b 2.53 bo 2.53 . 9.57.8mm按GB 2011中 b）规定，垫片压紧力作用中心圆直径：Dg D4 2b 653 2 7.8 637.4mm按 GB 2011 表 7-4：垫片压紧力的力臂 Lg D一理 715 637.438.8mm2 2查GB 2011表7-2，垫片系数 m=3，比压力y=69Mpa预紧状态下需要的最小螺柱载荷：Wa 3.14DGby 3.14 637.4 7.8 691.08 106N操作状态下需要的最小螺柱载荷：2Wp 0.785Dg pt 6.28DGbmpt0.785

8、 637.42 2.6326.28 637.4 7.8 3 41.21 106N预紧状态下需要的最小螺柱面积61.06 104649.12mm2操作状态下需要的最小螺柱面积Ap需要的螺柱面积 A maxAa,Ap2282065.87 103mm2max4649.12,5.871035.87 103mm2基本法兰力矩 Mm Am Lg b 5.87 1 03 38.8 2285.19107N mm内压引起的作用于法兰内径截面上的轴向力K、K；、Kf和 Kf假定管板计算厚度3,计算 订、bf、K、k、ks、kh、J、J、按K f和Kf查管板第一弯矩系数m1、系数G2,计算系数®GB/T 151 2014 图 7-12