电子版U型管换热器说明书

沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书第二部分、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 错误！未找到引用源。 =205.1错误！未找到引用源。壳程水蒸气的出口温度 错误！未找到引用源。 =95℃壳程水蒸气的工作压力 错误！未找到引用源。 =0.75Mpa管程冷却水的进口温度 错误！未找到引用源。 =38oC管程冷却水的出口温度 错误！未找到引用源。 =97oC管程冷却水的工作压力 错误！未找到引用源。 =1.6MPa管程冷却水的流量 G2=120t/h定性温度及物性参数管程冷水定性温度错误！未找到引用源。 (38+97)/2=64错误！未找到引用源。管程冷水密度查物性表得 错误！未找到引用源。 =981Kg/错误！未找到引用源。管程冷水比热查物性表得 错误！未找到引用源。=4.182KJ/Kg错误！未找到引用源。 oC管程冷水导热系数查物性表得 错误！未找到引用源。 =0.663w/m错误！未找到引用源。℃6管程冷水黏度错误！未找到引用源。 =444.410ˉ Pa错误！未找到引用源。 s管程冷水普朗特数查物性表得 Pr2=3.41壳程水蒸气定性温度'")/2（205.1+95）=150t1(t1t1壳程水蒸气密度查物性表得 错误！未找到引用源。 =2.584Kg/错误！未找到引用源。壳程水蒸汽比热查物性表得 错误！未找到引用源。 =2.3142错误！未找到引用源。壳程水蒸气导热系数查物性表得 错误！未找到引用源。 =0.0263w/m错误！未找到引1沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书用源。壳程水蒸气黏度 错误！未找到引用源。 =1.39105pa错误！未找到引用源。 s壳程水蒸气的普朗特数查物性表 Pr1=1.11传热量与冷水流量取定换热效率为 η=0.98 查表得 r=2113.1103则设计传热量:Q0 G2 Cp2 (t2" t2') 1000/3600错误！未找到引用源。120000错误！未找到引用源。4.182错误！未找到引用源。(97-38)错误！未找到引用源。 0.98错误！未找到引用源。 1000/3600错误！未找到引用源。 8060108（W）则加热水流量："')]=3.89kg/sG1Q0/[rCp1(t1t2有效平均温差'")"')]/ln[(t1'""')]=79.84tn[(t1t2(t1t2t2)/(t1t2参数p：P (t2" t2')/(t1' t2') 0.353参数R：'")/(t2"t2')1.87R(t1t1换热器按单壳程两管程设计则查书图2-6a得：温差校正系数：Φ=0.87有效平均温差：tmtn602沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书管程换热系数计算参考表2——7错误！未找到引用源。初选传热系数：K0 1000W/(m2 K)则初选传热面积为：F0 Q0/(K0 tm) 134.35m2选用错误！未找到引用源。 不锈钢的无缝钢管作换热管。则管子外径d0=0.025m 管子内径di=0.02m管子长度=5m则所需换热管根数：Nt F0/(3.14 d0 L) 570根可取换热管根数为 580根则管程流通面积为:a2 Nt 3.14 di2/(4 4) 0.046m2管程流速为：G2/(a23600)=0.74管程雷诺数为:Re111di2/132671管程传热系数为：23605(10.015t)0.8/(100d)0.2483411i结构的初步设计：查GB151---1999知管间距按1.25d取：管间距为：s=0.032m分程隔板槽两侧相邻管中心距Sn=0.044m管束中心排管数为:Nc 1.1Nt 26根取 错误！未找到引用源。 26根3沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书则壳体内径为：Di s(Nc 1) 4d0 0.9m故内径Di=0.9m则长径比为:L/Di 3.33合理。选择单弓形折流板。则弓形折流板的弓高为：h 0.2Di 0.18折流板间距为:B Di/3 0.3m折流板数量为：Nb L/B 1 9块壳程换热系数计算壳程流通面积为：a1BDi(1d0/s)0.0591m2壳程流速为：1G1/36007.18m/s1a1壳程质量流速为：W1 1 1 18.3m/s壳程当量直径为：de(Di2Ntd02)/Ntd00.033壳程雷诺数为：Re111de/143433切去弓形面积所占比例按 :h/Di 0.3查图4——38b得为0.145，壳程换热因子查图 2——12得js 120 错误！未找到引用源。管外壁温度假定值为： tw1' 120错误！未找到引用源。4沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书壁温下水的黏度为： 错误！未找到引用源。 0.186错误！未找到引用源。黏度修正系数：2(11)0.140.7壳程传热系数：11/3js71801Pr1de7.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:错误！未找到引用源。 0.000176错误！未找到引用源。管壁热阻r忽略,则总传热系数为：=1300则传热系数比为：Kj/K0 1.3所以假设合理。8.管壁温度计算管外壁热流密度计算为：q1 Q0/(Nt 3.14 d0 L) 59010W/m2错误！未找到引用源。外壁温度为：tw1 t1 q2(1/ 1 r2)误差校核：tw1 tw2' 13.41 所以误差不大，合适。5沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书9.管程压降计算管内壁温度:tw2t2q2d01192错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。di1壁温下水的黏度为：w230.8105PaS黏度修正系数：2(2)0.141.05w2查得管程摩擦系数为： 2 0.032管程数错误！未找到引用源。 2管内沿程压降为：2lNtP22id222i回弯压降为：2P22148.7Pa4Ntb22取进出口处质量流速为：Wn1 1600kg/m2 s进出口管处压降为：Pn2W21.51957.2Pan122管程污垢校正系数为：错误！未找到引用源。 1.4则管程压降为：P2 ( Pi Pb) d2 Pn2 8403.4Pa管程允许压降错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。即管程压降符合要求。6沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书壳程压降计算壳程当量直径：de=0.042m雷诺数Re1=16656查得壳程摩擦系数：错误！未找到引用源。（错误！未找到引用源。 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：错误！未找到引用源。导流板压降：壳程结垢修正系数：错误！未找到引用源。壳程压降：壳程允许压降：错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 符合要求。2、强度计算2.1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d0mmGB151-1999错误！未找到引用源。252管长Lmm同上30007沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书传热面积换热管根数5 拉杆6 材料2.2管子的排列方式序号项目符号正三角形排列2换热管中心S距隔板槽两侧相邻管最小中心距

134.34《管壳式换热器原理与设计》个580GB151-1999错误！未找到引用源。个6表43、44GB150-1999《钢制压力容器》选20钢单位数据来源及计算公式数值GB151-1999错误！未找到引用源。mmGB151-1999错误！未找到引用源。32mmGB151-1999错误！未找到引用源。442.3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SmmGB151-1999错误！未找到引用源。32距表122换热管根数根5803分程隔板厚mmGB151-1999错误！未找到引用源。10度4管束中心排根1.1错误！未找到引用源。26管数5筒体直径mm9006实取筒体直mm900径8沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书2.4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0.752材料GB150-1999错误！未找到引用源。16MnR3材料许用应MPaGB150-1999错误！未找到引用源。170力表4-14焊接接头系0.85数5壳程设计压MPa0.8力6筒体计算厚mm2.5度7设计厚度mm4.58名义厚度mm错误！未找到引用源。+错误！未5找到引用源。9实取名义厚mmGB151-1999错误！未找到引用源。5度10负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm10设计厚度下13圆筒的计算MPa121应力14校核MPa144.5合格设计温度下[错误！未圆筒的最大0.9615找到引用MPa允许工作压源。力9沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书2.5液压试验序号 项目 符号 单位 数据来源及计算公式 数值1试验压力MPa0.92圆筒薄膜应MPa135.5力3常温下材料MPa345强度指标0.9错误！错误！未找到引用源。0.9错误！263.934校核未找到引MPa合格未找到引用源。用源。2.6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MPa0.82工作压力PMPa给定0.75GB150-19993材料16MnR材料许用GB150-19994MPa170应力表4-15焊接接头0.85系数6封头计算mm2.5厚度7设计厚度mm4.58名义厚度mm错误！未找到引用源。+错误！未5找到引用源。9实取名义mmGB151-1999错误！未找到引用源。5厚度10负偏差mm010沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书11腐蚀裕量mm212有效厚度mm3设计温度13下封头的MPa121计算应力14校核MPa144.5合格设计温度[错误！未0.9615下封头的MPa找到引用最大允许源。工作压力16公称直径mm筒体公称直径90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-95402.7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MPa1.22工作压力PMPa给定1.23材料GB150-1999错误！未找到引用源。16MnR材料许用GB150-19994MPa170应力表4-15焊接接头0.85系数6封头计算mm3.75厚度7设计厚度mm5.758名义厚度mm错误！未找到引用源。+错误！未7找到引用源。11沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书9实取名义mmGB151-1999错误！未找到引用源。7厚度10负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm5设计温度13下封头的MPa109计算应力14校核MPa144.5合格设计温度[错误！未下封头的1.615找到引用MPa最大允许源。工作压力16公称直径mm筒体公称直径90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-95402.8法兰的选择设备法兰的选择按其条件DN=900mm设计温度97错误！未找到引用源。 设计压力1.2MPa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（mm）DD1D3D4HhRd螺柱螺柱规格数量106010159661275521626115351227M2428由错误！未找到引用源。 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 错误！未找到引用源。。12沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书接管法兰的选择（1）接管a、b的公称直径相同设为错误！未找到引用源。，设进口流速为 3m/s,则d4G23=120mm36003.14取错误！未找到引用源。125mm，公称压力1.6MPa由错误！未找到引用源。选择带径对焊法兰，法兰相关参数如下：DNA1DKLnThCNSH1RH125140250210188M1128158412655（2）接管c、d的公称直径相同设为错误！未找到引用源。，设进口流速为 2.5m/s,则d4G12.5=26mm36003.14取错误！未找到引用源。32，公称压力1.0MPa由错误！未找到引用源。选择带径对焊法兰，法兰相关参数如下：DN A1 D K L n Th C N S H1 R H32 42 140 100 18 4 M16 18 56 2.6 6 8 422.9管板的设计序号项目符号单位数据来源及计算公式数值未被换热1管支撑面13552积2官板布管36608区面积管板布管3区当量直mm216径13沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书456789101112131415161718192021

布管区当量直径与0.23直径之比半径Rmm470垫片基本mm25密封宽度垫片接触NmmJB/T4704-2000图150宽度垫片有效bmm12.62密封宽度垫片接触DmmJB/T4700-4707-2000965外径垫片压紧力作用中mm940心圆直径系数GB151-19990.258《管壳式换热器》管板削弱GB151-19990.4系数《管壳式换热器》管板材料GB150-1999《钢制压力容器》16MnR设计温度下管板材MPaGB150-1999125料的许用《钢制压力容器》表4-1应力壳程设计PSMPa已知0.8压力管程设计PtMPa已知1.2压力管板设计PdMPa1.2压力管板厚度mm60.63壳程腐蚀mm2裕量管程腐蚀mm2裕量实取名义mmGB151-199964厚度《管壳式换热器》14沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书-2.223.3322换热管轴MPa1.错误！未找到引用源。0.088向应力2.错误！未找到引用源。3.错误！未找到引用源。换热管最23大轴向应MPa已知3.33力单根换热24管金属的a176.625横截面积换热管与GB151-199925管板焊脚lmm3.5《管壳式换热器》高度换热管与26管板连接qMPa2.14的拉脱力27许用拉脱[q]MPa62.5力28校核合格2.10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0.82材料GB150-1999错误！未找到引用源。16MnR3材料许用应MPaGB150-1999错误！未找到引用源。170力表4-14焊接接头系0.85数5管程设计压MPa1.2力6管箱筒体计mm3.75算厚度7设计厚度mm5.7515沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书8名义厚度mm错误！未找到引用源。+错误！未10找到引用源。9实取名义厚mmGB151-1999错误！未找到引用源。10度10负偏差mm011腐蚀裕量mm212有效厚度mm5设计厚度下13圆筒的计算MPa109应力14校核MPa144.5合格设计温度下[错误！未圆筒的最大1.615找到引用MPa允许工作压源。力2.11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错误！未找到引用源。16表432拉杆数量n根GB151-1999错误！未找到引用源。6表443定距管规格GB151-1999错误！未找到引用源。4拉杆在管板mmGB151-1999错误！未找到引用源。20端螺纹长度表45拉杆在折流GB151-1999错误！未找到引用源。5板端螺纹长mm60表45度6拉杆上的倒bmmGB151-1999错误！未找到引用源。2角高度表4516沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书2.12折流板的选择选型根据GB151-1999错误！未找到引用源。 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0.2错误！未找到引用源。 的圆筒内径，取 h=281.8mm。换热管无支撑跨距或折流板间距由GB151-1999错误！未找到引用源。表42知，换热管为Φ25×2.5钢管时，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，有传热计算得到B=400mm。 折流板厚度由GB151-1999错误！未找到引用源。表34知，DN=900,L=300错误！未找到引用源。取折流板最小厚度错误！未找到引用源。6mm. 折流板直径由GB151-1999错误！未找到引用源。表41查得折流板名义外直径为 DN=900mm,管孔直径为错误！未找到引用源。2.13防冲板的选择由GB151-1999错误！未找到引用源。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。防冲板的直径或边长应大于接管外径50mm,取为80mm.17沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书防冲板的最小厚度取材料为不锈钢，3mm错误！未找到引用源。

min 3mm错误！未找到引用源。 ,实取(具体尺寸见零件图所示)2.14接管及开孔补强由GB150-1998错误！未找到引用源。表8-1知当满足下列所有条件是不另行补强设计压力小于或等于2.5MPa;两相邻开孔中心距应不小于两孔直径之和的两倍；接管公称直径小于或等于89mm;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的公称直径大于 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有效补强范围有效宽度B=250有效高度：外侧高度h1=25有效高度；内侧高度h2=0补强面积有效补强范围内可作为补强的截面积按GB150-1998错误！未找到引用源。（8-10）计算错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。——补强面积mm2错误！未找到引用源。——壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A1 (B d)(e ) 2et(e )(1 fr) 218m2错误！未找到引用源。 ——接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积21ett)fr2h2(et2)fr=170m2A2h(C错误！未找到引用源。 焊缝金属表面积错误！未找到引用源。18沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书而最小补强面积错误！未找到引用源。484m2错误！未找到引用源。484<A开孔需另加补强。其另加补强面积A4按下式计算错误！未找到引用源。96m2可采用补强圈补强，根据参考补强圈标准DN=125,JB/T4736表1选用补强圈外径D0=250mm内径Di=d0+3错误！未找到引用源。8=130mm选用D形坡口。补强圈厚度：错误！未找到引用源。 =0.5 为制造方便去错误！未找到引用源。 4mm壳体接管开孔补强的计算由于接管3000mm的公称直径大于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有效补强范围有效宽度B=64有效高度：外侧高度h1=12.6有效高度；内侧高度h2=0补强面积有效补强范围内可作为补强的截面积按GB150-1998错误！未找到引用源。（8-10）计算错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。——补强面积mm2错误！未找到引用源。——壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A1 (B d)(e ) 2et(e )(1 fr) 15m2错误！未找到引用源。 ——接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A2 2h1(ett)fr2h2(etC2)fr=25m2错误！未找到引用源。 焊缝金属表面积错误！未找到引用源。而最小补强面积 错误！未找到引用源。 =75m2A4 A Ae 70m2>A, 则不需要补强圈。19沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书2.15分程隔板厚度选取根据GB151-1999错误！未找到引用源。，分程隔板厚度选为 8mm。2.16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取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鞍座高度hmm200mm8104底板mm150mm105腹板mm10mm400mm1406筋板mm120mm107垫板弧长mm106020沈阳化工学院 U形管式换热器 毕业设计说明书mm200mm6emm368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MPa1.22设计温度toC1603物料密度998.24筒体内径mm9005筒体长度Lm47526公称厚度mm57厚度附加