管殼式換熱器設(shè)計(jì)書

I 管殼式換熱器設(shè)計(jì)書 一、 工藝設(shè)計(jì) 1、選擇合適的換熱器 定物性參數(shù) 有機(jī)液的定性溫度： 502 3070 水的定性溫度： 兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下 : 物性 流體 密度 /熱 粘度 s 導(dǎo)熱系W/(m 有機(jī)液 950 10 1 10算熱負(fù)荷 Q 和水 30(00 00)(Q 211 ）（ 2 540( 算溫差估計(jì)傳熱系數(shù)估t 3040701 525302 tT I 化工原理 上冊153 19(a)可得 : ,管程數(shù) 所以 ，又因?yàn)?故可選用單殼程的列管換熱器。 根據(jù)管程走有機(jī)液，殼程走水，且逆流，總傳熱系數(shù) 290 870W/( 2m 4 現(xiàn)暫?。?CW/算換熱面積 00 A 逆估 5化原 5 算和初選換熱器的規(guī)格 ，所以設(shè) 6 由 4V=Ms/p=求得 單管程的管子根數(shù)：913 6000 hm 546916 ip 徑 D=a（ +2L 有化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 知， b=25，由表 7a=25以 D=25*（ 25+2*09整后為 700 徑 D 700 管 子 尺 寸 19 2 程 數(shù) 長 L 4.5 m 管子總數(shù) n 546 管子排列方法 正三角形 2、核算總傳熱系數(shù) 算管程給熱系數(shù)i222 00 / （與假設(shè)相一致 合適）化原 1 湍流43 7化原 3 8 所以 機(jī)液被冷卻） 9算殼程對流傳熱系數(shù)0換熱器中心附近管排中流體流通截面積為： 10 式中 h 折流擋板間距，取 200 t=25為是正三角形排列，所以 nn h /所以 s /由正三角形排列得： e (4)42 3(4 220202 11 00 ud 0102 6102范圍內(nèi)，故可用下式計(jì)算0 12 30 ， 所以 ( 2/ 定污垢熱阻 管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻分別取為： （水）有機(jī)液體）， 2 13傳熱系數(shù) 0K 因?yàn)楣艹套哂袡C(jī)物，管子材料選用 20R， 取其導(dǎo)熱系數(shù)為 /w (m 總傳熱系數(shù)0 V 2440000/1111 14 化原 1 1 22 以合理由前面計(jì)算可知，選用該型號換熱器時(shí)，要求過程的總傳熱系數(shù)為 2/500，在傳熱任務(wù)所規(guī)定的流動(dòng)條件下，計(jì)算出的0 2/安全系數(shù)為： %故所選擇的換熱器是合適的。 3、核算壓強(qiáng)降 算管程壓強(qiáng)降 1 15 前面已算出： i（湍流） 取不銹鋼管壁粗糙度 則 00 由化工原理上冊第一章 關(guān)系圖中查得： 所以 2 2 221 i 22 于 的管，5.1 p 1 t 算殼程壓強(qiáng)降 ， 21 16 其中 001 ，對于液體管子為正三角形排列，取 F= nn 流擋板間距 00折流擋板數(shù)： 00 ud 2 1 202 ， 由上面計(jì)算可知，該換熱器管程與殼程的壓強(qiáng)均滿足題目要求，故所選換熱器合適。 機(jī)械設(shè)計(jì) 1 管子數(shù) n 選219的 20長 F 因?yàn)?, F 為 A 估 其中安排拉桿需減少 6根，故實(shí)際管數(shù) n=54943根 2 換熱管的排列形式 采用正三角形排列，由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 72，查表 7板間距 a=25 3 換熱器殼體直徑的確定 i 2)1( 其中i 換熱器內(nèi)徑， mm b 正六角形對角線上的管子數(shù)，查表 7b=25 L 最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離 ，取25(25 熱器殼體壁厚的計(jì)算 材料選用 20R 計(jì)算壁厚為： 2化設(shè) 式中 :計(jì)算壓力，假設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，取 用雙面焊的對接接頭 100%無損檢測，所以 =1 ; t =132殼壁溫度為 70 C） 將數(shù)值 代入上述厚度計(jì)算公式，可以得知： 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 4C 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 4 制壓力容器中對容器最小厚度的規(guī)定是：對碳素鋼取所以5 換熱器封頭的選擇 上下封頭均選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù) 4746頭為 3，查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 4曲面高度175 以直邊高度 402 h 材料選用 202 2 6 容器法蘭的選擇 材料選用 16根據(jù) 4703選用 榫槽密封面長頸對焊法蘭。 7 管板 次換熱換熱管為碳素鋼，設(shè)計(jì)壓力 4計(jì)溫度在 300以內(nèi)，并無明顯的應(yīng)力腐蝕，所以采取脹接的連接方法 板厚度的計(jì)算 根據(jù)換熱器設(shè)計(jì)手冊第 147 頁， 10 管子拉脫力的計(jì)算 計(jì)算數(shù)據(jù)按表 項(xiàng)目 管子 殼體 操作壓力 /材質(zhì) 20鋼 20R 線膨脹系數(shù) 彈性模量 許用應(yīng)力 /32 132 尺寸 4500219 3700管子根數(shù) 543 排列方式 正三角形 管間距 /5 管殼壁溫差 / 35開槽脹接 脹接長度 /l 50 許用拉脫力/ X 1、在操作壓力下，每平方米脹接周邊所產(chǎn)生的力化設(shè) 其中 2202 50l p 2、溫差應(yīng)力引起的每平方 米脹接周邊所產(chǎn)生的拉脫力 )( 220 化設(shè) 7 其中1)( 中DA s 0543)1519(4 22220 6 1519( 22220 ld 由此可知用方向相同，都使管子受壓，則管子的拉脫力： 因此拉脫力在許用范圍內(nèi)。 9 計(jì)算是否安裝膨脹節(jié) 管殼壁溫差所產(chǎn)生的軸向力為 1F： )( ( 5661 壓力作用于殼體上的軸向力 2F： 2其中 )2()(4 20202 =219(9543700(4 222 2 壓力作用于管子上的軸向力為3F： 53 則 21 0 531 根據(jù) 殼式換熱器 6413212 6413212 4 條 件成立，故本換熱器不必要設(shè)置膨脹節(jié)。 10 折流板設(shè)計(jì) 折流板為弓形，)(5257004343 i 折流板間距取 525 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 7 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 796 料 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 7 12，共 8根，材料 1 裙座設(shè)計(jì) 采用圓筒形裙式支座，裙座與塔體的連接采用焊接，由于對接焊縫的焊縫受壓，可承受較大的軸向力，故采用對接形式。取裙座外徑與封頭外徑相等。并且取裙座的厚度與封頭的厚度相同，即裙座尺寸為 700 3裙座材料選用 獻(xiàn) 1 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 51錄 5 2 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 48式 53 譚天恩，竇梅化工 原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 48式 54 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 46 55 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 48式 56 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 03 67 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 6式 18 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 649 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 65式 510 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 72式 511 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 71式 512 譚天恩，竇梅化工原理 M北京：化