【《柴油冷却器换热器结构设计计算》2800字】

PAGEPAGEI柴油冷却器换热器结构设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u21215柴油冷却器换热器结构设计计算 1112921.1壳体和管箱的确定 1185191.2换热管结构设计 3140161.3折流板 4126471.4拉杆和定距管的选用 45731.4.1拉杆的结构型式 4220291.4.2定距管 5116741.5设备法兰、垫片和紧固件的选择 5317851.5.1设备法兰的选择 5261851.5.2垫片和紧固件的选择 6261651.6管法兰的选择 6113901.7管板的选用 6175781.7.1管板布管区计算参数 7172791.7.2确定管板计算厚度 760501.8膨胀节的选择 8300171.9容器支座的选择 8108731.9.1容器支座的确定 8194621.7.2容器支座位置的确定 81.1壳体和管箱的确定设计参数表3-1设计参数工作压力（MPa）工作温度（℃）管程0.520/40壳程0.4150/45壳体计算工作压力0.4MPa，考虑到安全性，设计压力为1.1倍工作压力，P取Pc=0.5MPa焊接：双面焊对接接头，无损检测为部射线检测，焊接接头系数ϕ材料：圆筒材料选择Q345R。材料Q345R在200℃下的许用应力[σ]筒体内径D查取：CCδδδ查GB/T151-2014《热交换器》，得DN=800mm圆筒的最小厚度δ所以δ封头设计工作压力0.5MPa，考虑到安全性，设计压力为1.1倍工作压力，P取Pc=0.6MPa。焊接：双面焊对接接头，无损检测为部射线检测，焊接接头系数ϕ材料：封头材料选择Q345R。材料Q345R在50℃下的许用应力[σ]D查取：K=0.9CCδ=δδ取封头厚度等于壳体厚度，所以最小厚度δ所以：δ表3-2DN800标准椭圆形封头参数公称直径DN（mm）深度H（mm）内表面积A（m²）容积V（m³）名义厚度δ封头质量（kg）8002250.75660.0796847.1管箱设计前端管箱接管位置的最小尺寸L取L2为200mm。壳程接管位置的最小尺寸L取L1为150mm。取前端管箱长度为600mm后端管箱接管位置的最小尺寸L取L2为160mm。取后端管箱长度为550mm1.2换热管结构设计换热管换热管的排列方式选用正三角形排列方式，正三角形排列的优点是传热效果好，振幅小。换热器的材料选10号钢（碳钢），换热管外径为25mm，内径为20mm，壁厚为2.5mm，长度为3000mm。换热管与管板连接换热管与管板的连接，根据GB/T151-2014《热交换器》得出，有强度胀接、强度焊接、胀焊并用和内孔焊四种。因为设计压力为0.6MPa，温差也较大，所以换热管和管板的连接方式选用胀焊并用，先胀后焊。机械胀接连接尺寸，伸出长度l1为3+1，槽深K为0.5。分程隔板分程隔版的厚度根据GB/T151-2014《热交换器》得出，DN=800时，分程隔版最小厚度δ=12mm。查GB/T151-2014《热交换器》得出，分程隔板槽两侧相邻换热管的中心距Sn=44mm。布管限定圆布管限定圆是可一进行布管区域圆的直径，查GB/T151-2014《热交换器》得出，布管限定圆的尺寸要求如下表：表3-3布管限定圆直径换热器形式布管限定圆直径DL固定管板式、U型管式D浮头式D换热管类型为固定管板式换热器，根据Db且不宜小于8mm。其中Di为筒体内径，d为换热管外径。b所以取bD1.3折流板折流板设计为弓形，切去圆缺高度h=200mm，折流板间距B=300mm。根据GB/T151-2014《热交换器》查得DN=800时，折流板的最小厚度δ=5mm，本次设计中，选取的折流板厚度为6mm。折流板外径为795.5mm，材料为Q235B。1.4拉杆和定距管的选用1.4.1拉杆的结构型式拉杆的设计为了使折流板能牢靠地保持在一定位置上，通常使用拉杆和定距管来固定。拉杆的直径、数量和螺纹尺寸查GB/T151-2014《热交换器》，数据见表3-4、表3-5和表3-6。表3-4拉杆直径mm换热管外径d10≤d≤1414<d<2525≤d≤57拉杆直径d101216表3-5拉杆数量单位为（个）拉杆直径d0换热器公称直径DN/mm400～700700～900900～1300106101212481016466表3-6螺纹拉杆尺寸mm拉杆直径d0拉杆螺纹公称直径dnLaLbb121216≥501.5本次设计中选用的拉杆是M12，一共8根拉杆。材料选择的是Q235B。图1拉杆拉杆孔尺寸拉杆孔直径为d1.4.2定距管定距管是用来套在拉杆上来固定两块折流板之间的距离。本次设计中材料选取为10号钢管。定距管外径与换热管外径相同，定距管在长度的上偏差与下偏差分别为0.0和-1.0mm。1.5设备法兰、垫片和紧固件的选择1.5.1设备法兰的选择设备法兰有甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰三种。在此次设计中选用的是PN=1.0MPa下的长颈对焊法兰，密封面形式：凹凸面，材料：16MnⅡ，根据标准NB/T47023-2012《长颈对焊法兰》得出法兰尺寸如下表表3-7设备法兰尺寸公称直径DN/mmDD1D2D3D4ΔHhαα1δ1δ2Rd80094090086585585250105251714122212231.5.2垫片和紧固件的选择垫片有非金属软垫片、缠绕垫片和金属包垫片三种。根据NB/T47020-2012《压力容器法兰分类与技术条件》，选用柔性石墨垫片（非金属软垫片），对应的螺柱、螺母材料分别是40MnB和40Mn。查NB/T47023-2012《长颈对焊法兰》得出相应的螺柱规格和数量分别为M20和32。1.6管法兰的选择管法兰选用的是HG/T20592-2009《钢制管法兰》中PN=1.0MPa的带颈对焊法兰，材料为16MnⅡ，法兰尺寸见表3-8表3-8管法兰尺寸mmDNA1DKLnThCNS≥H1≈RH253211585144M1218462.664408089200160188M16201051.210650100108220180188M16201311.6128521.7管板的选用本设计是设计固定管板式换热器，所以管板和壳程圆筒、管箱圆筒的连接方式选用e型连接方式。管板布管图参照《钢制列管式固定管板换热器结构设计手册》，布管图见图1。图2管板布管图1.7.1管板布管区计算参数分程处面积：AAAA布管区面积：A布管区其他参数布管区当量直径：D计算半径：R=布管区当量直径Dt与计算半径R之比ρtρ1.7.2确定管板计算厚度假定管板厚度为40mm，其延长做法兰的宽度和厚度分别为70mm和25mm。管板尺寸如下表3-9表3-9管板尺寸DN/mmD/mmD1/mmD2/mmD4/mmδ/mm螺柱规格螺柱数量bf/mmδ1/mm80094090086585240M20327025图3管板图1.8膨胀节的选择波形膨胀节应用在所需补偿量较大的场合，Ω型膨胀节则更多的用于压力较高的工作场合。本次设计中，因为温差为85℃，需要得补偿量比较大，所以选用的是波形膨胀节。查GB/T16749-2018《压力容器波形膨胀节》选取ZD型膨胀节，选取的膨胀节波形参数见下表。表3-10ZD型膨胀节波形参数公称直径DN/mm波根外径D0/mm波高h/mm圆弧半径ric(或rir)/mm直边长度Lt/mm波纹管长度L/mm80081612535201961.9容器支座的选择1.9.1容器支座的确定卧式换热器选用鞍式支座，查NB/T47065.1-2018《容器支座第1部分：鞍式支座》，材料选用Q235B,支座尺寸见表3-11鞍式支座尺寸。表3-11鞍式支座尺寸mm公称直径DN允许载荷Q/KN鞍座高度h底板腹板筋板垫板l1b1δ1δ2l3b3δ3弧长b4δ4e800207200720200101040017010930280850公称直径为800mm的鞍座，螺栓之间的间距l2为530mm，螺孔d为24mm，螺纹M为M20，螺孔长l为30mm；带垫板的支座重量为44kg，不带垫板的支座重量为32kg；支座高度每增加100mm，支座的重量就