电子版U型管换热器说明书

1、第二部分、设计说明书1、传热工艺计算1. 原始数据壳程水蒸气的进口温度=壳程水蒸气的出口温度=95壳程水蒸气的工作压力=管程冷却水的进口温度=38oC管程冷却水的出口温度=97oC管程冷却水的工作压力=MPa管程冷却水的流量G2=120t/h2. 定性温度及物性参数管程冷水定性温度(38+97)/2=64管程冷水密度查物性表得=981Kg/管程冷水比热查物性表得=KgoC管程冷水导热系数查物性表得=m管程冷水黏度=6Pas管程冷水普朗特数查物性表得Pr2=壳程水蒸气定性温度t1(t1't1")/2(+95)=150壳程水蒸气密度查物性表得=壳程水蒸汽比热查物性表得=壳程水蒸气

2、导热系数查物性表得=m壳程水蒸气的普朗特数查物性表Pr1=3. 传热量与冷水流量取定换热效率为“二查表得r=103则设计传热量:"'Q0G2Cp2(t2"t2')1000/3600120000(97-38)1000/36008060108(W)则加热水流量："'G1Q0/rCp1(t1t2)=s4. 有效平均温差tn(t1't2")(t1"t2')/ln(t1't2")/(t1"t2')=参数p：P(t2"t2')/(t1't2')参数

3、R：R(t1't1")/(t2"t2')温差校正系数：=换热器按单壳程两管程设计则查书图2-6a得：有效平均温差：tmtn605. 管程换热系数计算参考表27初选传热系数：Ko1000W/(m2K)则初选传热面积为：FoQo/(Kotm)m2选用不锈钢的无缝钢管作换热管。则管子外径do=管子内径di=管子长度=5m则所需换热管根数：NtFo/(3.14doL)570根可取换热管根数为580根则管程流通面积为：_22a2Nt3.14di2/(44)m2管程流速为：2G2/(a23600)=管程雷诺数为：2Reiiidi/i32671管程传热系数为：23605(

4、10.015ti)i0.8/(100di)024834结构的初步设计：查GB151-1999知管间距按取：管间距为：s=分程隔板槽两侧相邻管中心距Sn二管束中心排管数为：Nc1.1，覆26根取26根则壳体内径为：Dis(Nc1)4d0故内径Di=则长径比为：L/Di合理。选择单弓形折流板。则弓形折流板的弓高为：h0.2Di折流板间距为：BDi/3折流板数量为：NbL/B19块6.壳程换热系数计算壳程流通面积为：2aiBDi(1d0/s)m壳程流速为：“G1/360001 r-as壳程质量流速为：W111s壳程当量直径为：_22de(DiNtd0)/Ntd0壳程雷诺数为：Re111de/1434

5、33切去弓形面积所占比例按：h/Di查图438b得为，壳程换热因子查图212得js120管外壁温度假定值为：tw1'120壁温下水的黏度为：黏度修正系数：壳程传热系数:1Pri1/3js7180de7 .传热系数计算查GB151-1999第138页可知:管程水侧污垢热阻为：r20.000088壳程污垢热阻为：管壁热阻r忽略，则总传热系数为：=1300则传热系数比为:Kj/K0所以假设合理。8 .管壁温度计算管外壁热流密度计算为：q1Q0/(Nt3.14d0L)59010W/m2外壁温度为：tw1t1q2(1/1r2)误差校核：tw1tw2'所以误差不大，合适。9 .管程压降计算

6、管内壁温度：.d0/1tw2t2q2(一r1)92di1壁温下水的黏度为:w210 5Pa?S黏度修正系数:/20.142()W2查得管程摩擦系数为:管程数2管内沿程压降为:PaPac22lNtPi22di回弯压降为:22Pb4Nt22取进出口处质量流速为:Wni1600kg/m2?s进出口管处压降为:Wn121.5Pn2Pa22管程污垢校正系数为:则管程压降为:P2( PiPb)d2Pn2 Pa管程允许压降即管程压降符合要求。10.壳程压降计算壳程当量直径：de=雷诺数Ri=16656查得壳程摩擦系数：（图3-2）管束压降:取进出口质量流速:进出口压降：取导流板阻力系数：导流板压降：壳程结垢

7、修正系数：壳程压降：壳程允许压降：符合要求。2、强度计算换热管材料、规格的选择及功能的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1换热管外径dommGB151-1999252管长Lmm同上30003传热面积管壳式换热器原理与设计4换热管根数个5805拉杆个GB151-1999表43、4466材料GB150-1999钢制压力容器选20钢管子的排列方式序号项目符号单位数据来源及计算公式数值正三角形排列GB151-19992换热管中心距SmmGB151-1999323隔板槽两侧相邻管最小中心距mmGB151-199944确定壳体直径序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1换热管中心距SmmGB151

8、-1999表12322换热管根数根5803分程隔板厚度mmGB151-1999104管束中心排管数根265筒体直径mm9006实取筒体直径mm900筒体壁厚确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1工作压力PMPa给定2材料GB150-199916MnR3材料许用应力MPaGB150-1999表4-11704焊接接头系数5壳程设计压力MPa6筒体计算厚度mm7设计厚度mm8名义厚度mm+59实取名义厚度mmGB151-1999510负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm1013设计厚度卜圆筒的计算应力MPa12114校核MPa合格15设计温度卜-圆筒的最大允许工作压力MPa液压试验序

9、号项目符号单位数据来源及计算公式数值1试验压力MPa2圆筒薄膜应力MPa3常温下材料强度指标MPa3454校核MPa合格壳程标准椭圆形封头厚度的计算序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1设计压力MPa2工作压力PMPa给定3材料GB150-199916MnR4材料许用应力MPaGB150-1999表4-11705焊接接头系数6封头计算厚度mm7设计厚度mm8名义厚度mm+59实取名义厚度mmGB151-1999510负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm313设计温度下封头的计算应力MPa12114校核MPa合格15设计温度下封头的取人）l许工作压力MPa16公称直径mm筒体公称直径

10、90017曲面图度mmJB/T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-9540管程标准椭圆形封头厚度的计算序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1设计压力MPa2工作压力PMPa给定3材料GB150-199916MnR4材料许用应力MPaGB150-1999表4-11705焊接接头系数6封头计算厚度mm7设计厚度mm8名义厚度mm+79实取名义厚度mmGB151-1999710负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm513设计温度下封头的计算应力MPa10914校核MPa合格15设计温度下封头的取人）l许工作压力MPa16公称直径mm筒体公称直径90017曲面图度mmJB/

11、T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-9540法兰的选择设备法兰的选择按其条件DN=900mmi计温度97设计压力由压力容器法兰长径对焊法兰表1,选择长径对焊法兰，连接面形式为突面，相关参数如下：单位(mmDDD3D4HhRd螺柱规格螺柱数量106010159661275521626115351227M2428由JB/T4704-2000选择非金属软垫片，其相应尺寸如下:垫片外直径D=965;垫片内直径d=915;垫片厚度。接管法兰的选择(1)接管a、b的公称直径相同设为，设进口流速为3m/s,则4 G2,3600 3 3.14=120 mm4 G1,3600 2.5 3.1

12、4=26mm取dN125mm公称压力由选择带径对焊法兰，法兰相关参数如下:DNA1DKLnThCNSHiRH125140250210188M1128158412655(2)接管c、d的公称直径相同设为，设进口流速为s,则取dN32,公称压力由选择带径对焊法兰，法兰相关参数如下:DNA1DKLnThCNSHiRH3242140100184M1618566842管板的设计序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1未被换热管支撑面积135522官板布管区面积366083管板布管区当量直径mm2164布管区当量直径与直径之比5半径Rmm4706垫片基本密封宽度mm257垫片接触宽度NmmJB/T4704

13、-2000图1508垫片后效密封宽度bmm9垫片接触外径DmmJB/T4700-4707-200096510垫片压紧力作用中心圆直径mm94011系数GB151-1999管壳式换热器12管板削弱系数GB151-1999管壳式换热器13管板材料GB150-1999钢制压力容器16MnR14设计温度下管板材料的许用应力MPaGB150-1999钢制压力容器表4-112515壳程设计压力PsMPa已知16管程设计压力PtMPa已知17管板设计压力PdMPa18管板厚度mm19壳程腐蚀裕量mm220管程腐蚀裕量mm221实取名义厚度mmGB151-1999管壳式换热器6422换热管轴向应力MPa1.2

14、.3.23换热管最大轴向应力MPa已知24单根换热管金属的横截回积a25换热管与管板焊脚高度lmmGB151-1999管壳式换热器26换热管与管板连接的拉脱力qMPa27许用拉脱力qMPa28校核合格管箱短节壁厚的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1工作压力PMPa给定2材料GB150-199916MnR3材料许用应力MPaGB150-1999表4-11704焊接接头系数5管程设计压力MPa6管箱筒体计算厚度mm7设计厚度mm8名义厚度mm+109实取名义厚度mmGB151-19991010负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm513设计厚度卜圆筒的计算应力MPa10914校核

15、MPa合格15设计温度卜-圆筒的最大允许工作压力MPa拉杆和定距管的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1拉杆直径mmGB151-1999表43162拉杆数量n根GB151-1999表4463定距管规格GB151-19994拉杆在管板端螺纹长度mmGB151-1999表45205拉杆在折流板端螺纹长度mmGB151-1999表45606拉杆上的倒角高度bmmGB151-1999表452折流板的选择选型根据GB151-1999图37选择单弓形水平放置的折流板。折流板尺寸缺口弦高h值，一般取的圆筒内径，取h=0换热管无支撑跨距或折流板间距由GB151-1999表42知，换热管为25X钢管时，

16、换热管的最大无支撑跨距为L=1850mm且折流板最小间距一般不小于内径的五分之一且不小于5mm有传热计算得至UB=400mm折流板厚度由GB151-1999表34知，DN=900,L=300取折流板最小厚度min6mm.折流板直径由GB151-1999表41查得折流板名义外直径为DN=900mmf孔直径为25.800.2防冲板的选择1 .由GB151-1999查得防冲板外表面到圆筒内壁的距离应不小于接管外径的四分之一，取10mm。2 .防冲板的直径或边长应大于接管外径50mm取为80mm.3 .防冲板的最小厚度取材料为不锈钢，min3mm实取3mm(具体尺寸见零件图所示)接管及开孔补强由GB1

17、50-1998表8-1知当满足下列所有条件是不另行补强1. 设计压力小于或等于;2. 两相邻开孔中心距应不小于两孔直径之和的两倍；3. 接管公称直径小于或等于89mm;4. 接管最小壁厚满足表8-1要求管箱接管开孔补强的计算由于接管125mm勺公称直径大于89mm所以要补强，但由于设计的筒体或封头厚度远大于理论厚度，所以要进行计算看是否需要补强1 .有效补强范围a) 有效宽度B=250b) 有效高度：外侧高度h1=25c) 有效高度；内侧高度h2=02 .补强面积有效补强范围内可作为补强的截面积按GB150-1998(8-10)计算补强面积mm2壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积2A1(B

18、d)(e)2et(e)(1fr)218m2接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A2hl(ett)fr2h2(etC2)fr=170m2焊缝金属表面积而最小补强面积Ad2et(1fr)484m2AeAiA2A3484<A开孔需另加补强。其另加补强面积A按下式计算2A4AAe96m可米用补强圈补强，根据DN=125参考补强圈标准JB/T4736表1选用补强圈外径。=250mm内径D=do+3-8=130mm选用D形坡口。补强圈厚度：A4=为制造方便去4mmDoDi壳体接管开孔补强的计算由于接管3000mm勺公称直径大于89mm所以要补强，但由于设计的筒体或封头厚度远大于理论厚度，所以要进行

19、计算看是否需要补强3 .有效补强范围d)有效宽度B=64e)有效高度：外侧高度h尸f)有效高度；内侧高度h2=04 .补强面积有效补强范围内可作为补强的截面积按GB150-1998(8-10)计算补强面积mmi壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积2A1(Bd)(e)2et(e)(1fr)15m接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A2h1(ett)fr2h2(etC2)fr=25m2焊缝金属表面积而最小补强面积A=75m2A4AAe70m2>A,则不需要补强圈。分程隔板厚度选取根据GB151-1999分程隔板厚度选为8mm支座的选择及应力校核支座的选择根据钢制管法兰垫片紧固件JB/T4712-92鞍式支座的选择重型BI型焊制鞍式支座（表7）当DN=900mm鞍式支座的相关尺寸如下：序号项目符号单位数值1公称直径DNmm9002允许载荷QKN2253鞍座局度hmm2004底板mm810mm150mm105腹板mm106筋板mm400mm140mm120mm107垫板弧长mm1060mm200mm6emm368螺栓间距mm5909带垫板鞍座质量MKg4010包角12011型号BI重型F,S各一、鞍座的应力校核(1)原始数据表序号项目符号单位数值1设计压力MPa2设计温度toC1603物料密度4筒体内径mm9005筒