電子版U型管換熱器說明書

1、第二部分、設(shè)計說明書1、傳熱工藝計算1. 原始數(shù)據(jù)殼程水蒸氣的進口溫度=殼程水蒸氣的出口溫度=95殼程水蒸氣的工作壓力=管程冷卻水的進口溫度=38oC管程冷卻水的出口溫度=97oC管程冷卻水的工作壓力=MPa管程冷卻水的流量G2=120t/h2. 定性溫度及物性參數(shù)管程冷水定性溫度(38+97)/2=64管程冷水密度查物性表得=981Kg/管程冷水比熱查物性表得=KgoC管程冷水導熱系數(shù)查物性表得=m管程冷水黏度=6Pas管程冷水普朗特數(shù)查物性表得Pr2=殼程水蒸氣定性溫度t1(t1't1")/2(+95)=150殼程水蒸氣密度查物性表得=殼程水蒸汽比熱查物性表得=殼程水蒸氣

2、導熱系數(shù)查物性表得=m殼程水蒸氣的普朗特數(shù)查物性表Pr1=3. 傳熱量與冷水流量取定換熱效率為“二查表得r=103則設(shè)計傳熱量:"'Q0G2Cp2(t2"t2')1000/3600120000(97-38)1000/36008060108(W)則加熱水流量："'G1Q0/rCp1(t1t2)=s4. 有效平均溫差tn(t1't2")(t1"t2')/ln(t1't2")/(t1"t2')=參數(shù)p：P(t2"t2')/(t1't2')參數(shù)

3、R：R(t1't1")/(t2"t2')溫差校正系數(shù)：=換熱器按單殼程兩管程設(shè)計則查書圖2-6a得：有效平均溫差：tmtn605. 管程換熱系數(shù)計算參考表27初選傳熱系數(shù)：Ko1000W/(m2K)則初選傳熱面積為：FoQo/(Kotm)m2選用不銹鋼的無縫鋼管作換熱管。則管子外徑do=管子內(nèi)徑di=管子長度=5m則所需換熱管根數(shù)：NtFo/(3.14doL)570根可取換熱管根數(shù)為580根則管程流通面積為：_22a2Nt3.14di2/(44)m2管程流速為：2G2/(a23600)=管程雷諾數(shù)為：2Reiiidi/i32671管程傳熱系數(shù)為：23605(

4、10.015ti)i0.8/(100di)024834結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計：查GB151-1999知管間距按?。汗荛g距為：s=分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距Sn二管束中心排管數(shù)為：Nc1.1，覆26根取26根則殼體內(nèi)徑為：Dis(Nc1)4d0故內(nèi)徑Di=則長徑比為：L/Di合理。選擇單弓形折流板。則弓形折流板的弓高為：h0.2Di折流板間距為：BDi/3折流板數(shù)量為：NbL/B19塊6.殼程換熱系數(shù)計算殼程流通面積為：2aiBDi(1d0/s)m殼程流速為：“G1/360001 r-as殼程質(zhì)量流速為：W111s殼程當量直徑為：_22de(DiNtd0)/Ntd0殼程雷諾數(shù)為：Re111de/1434

5、33切去弓形面積所占比例按：h/Di查圖438b得為，殼程換熱因子查圖212得js120管外壁溫度假定值為：tw1'120壁溫下水的黏度為：黏度修正系數(shù)：殼程傳熱系數(shù):1Pri1/3js7180de7 .傳熱系數(shù)計算查GB151-1999第138頁可知:管程水側(cè)污垢熱阻為：r20.000088殼程污垢熱阻為：管壁熱阻r忽略，則總傳熱系數(shù)為：=1300則傳熱系數(shù)比為:Kj/K0所以假設(shè)合理。8 .管壁溫度計算管外壁熱流密度計算為：q1Q0/(Nt3.14d0L)59010W/m2外壁溫度為：tw1t1q2(1/1r2)誤差校核：tw1tw2'所以誤差不大，合適。9 .管程壓降計算

6、管內(nèi)壁溫度：.d0/1tw2t2q2(一r1)92di1壁溫下水的黏度為:w210 5Pa?S黏度修正系數(shù):/20.142()W2查得管程摩擦系數(shù)為:管程數(shù)2管內(nèi)沿程壓降為:PaPac22lNtPi22di回彎壓降為:22Pb4Nt22取進出口處質(zhì)量流速為:Wni1600kg/m2?s進出口管處壓降為:Wn121.5Pn2Pa22管程污垢校正系數(shù)為:則管程壓降為:P2( PiPb)d2Pn2 Pa管程允許壓降即管程壓降符合要求。10.殼程壓降計算殼程當量直徑：de=雷諾數(shù)Ri=16656查得殼程摩擦系數(shù)：（圖3-2）管束壓降:取進出口質(zhì)量流速:進出口壓降：取導流板阻力系數(shù)：導流板壓降：殼程結(jié)垢

7、修正系數(shù)：殼程壓降：殼程允許壓降：符合要求。2、強度計算換熱管材料、規(guī)格的選擇及功能的確定序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1換熱管外徑dommGB151-1999252管長Lmm同上30003傳熱面積管殼式換熱器原理與設(shè)計4換熱管根數(shù)個5805拉桿個GB151-1999表43、4466材料GB150-1999鋼制壓力容器選20鋼管子的排列方式序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值正三角形排列GB151-19992換熱管中心距SmmGB151-1999323隔板槽兩側(cè)相鄰管最小中心距mmGB151-199944確定殼體直徑序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1換熱管中心距SmmGB151

8、-1999表12322換熱管根數(shù)根5803分程隔板厚度mmGB151-1999104管束中心排管數(shù)根265筒體直徑mm9006實取筒體直徑mm900筒體壁厚確定序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2材料GB150-199916MnR3材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11704焊接接頭系數(shù)5殼程設(shè)計壓力MPa6筒體計算厚度mm7設(shè)計厚度mm8名義厚度mm+59實取名義厚度mmGB151-1999510負偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm1013設(shè)計厚度卜圓筒的計算應(yīng)力MPa12114校核MPa合格15設(shè)計溫度卜-圓筒的最大允許工作壓力MPa液壓試驗序

9、號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1試驗壓力MPa2圓筒薄膜應(yīng)力MPa3常溫下材料強度指標MPa3454校核MPa合格殼程標準橢圓形封頭厚度的計算序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1設(shè)計壓力MPa2工作壓力PMPa給定3材料GB150-199916MnR4材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11705焊接接頭系數(shù)6封頭計算厚度mm7設(shè)計厚度mm8名義厚度mm+59實取名義厚度mmGB151-1999510負偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm313設(shè)計溫度下封頭的計算應(yīng)力MPa12114校核MPa合格15設(shè)計溫度下封頭的取人）l許工作壓力MPa16公稱直徑mm筒體公稱直徑

10、90017曲面圖度mmJB/T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-9540管程標準橢圓形封頭厚度的計算序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1設(shè)計壓力MPa2工作壓力PMPa給定3材料GB150-199916MnR4材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11705焊接接頭系數(shù)6封頭計算厚度mm7設(shè)計厚度mm8名義厚度mm+79實取名義厚度mmGB151-1999710負偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm513設(shè)計溫度下封頭的計算應(yīng)力MPa10914校核MPa合格15設(shè)計溫度下封頭的取人）l許工作壓力MPa16公稱直徑mm筒體公稱直徑90017曲面圖度mmJB/

11、T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-9540法蘭的選擇設(shè)備法蘭的選擇按其條件DN=900mmi計溫度97設(shè)計壓力由壓力容器法蘭長徑對焊法蘭表1,選擇長徑對焊法蘭，連接面形式為突面，相關(guān)參數(shù)如下：單位(mmDDD3D4HhRd螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量106010159661275521626115351227M2428由JB/T4704-2000選擇非金屬軟墊片，其相應(yīng)尺寸如下:墊片外直徑D=965;墊片內(nèi)直徑d=915;墊片厚度。接管法蘭的選擇(1)接管a、b的公稱直徑相同設(shè)為，設(shè)進口流速為3m/s,則4 G2,3600 3 3.14=120 mm4 G1,3600 2.5 3.1

12、4=26mm取dN125mm公稱壓力由選擇帶徑對焊法蘭，法蘭相關(guān)參數(shù)如下:DNA1DKLnThCNSHiRH125140250210188M1128158412655(2)接管c、d的公稱直徑相同設(shè)為，設(shè)進口流速為s,則取dN32,公稱壓力由選擇帶徑對焊法蘭，法蘭相關(guān)參數(shù)如下:DNA1DKLnThCNSHiRH3242140100184M1618566842管板的設(shè)計序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1未被換熱管支撐面積135522官板布管區(qū)面積366083管板布管區(qū)當量直徑mm2164布管區(qū)當量直徑與直徑之比5半徑Rmm4706墊片基本密封寬度mm257墊片接觸寬度NmmJB/T4704

13、-2000圖1508墊片后效密封寬度bmm9墊片接觸外徑DmmJB/T4700-4707-200096510墊片壓緊力作用中心圓直徑mm94011系數(shù)GB151-1999管殼式換熱器12管板削弱系數(shù)GB151-1999管殼式換熱器13管板材料GB150-1999鋼制壓力容器16MnR14設(shè)計溫度下管板材料的許用應(yīng)力MPaGB150-1999鋼制壓力容器表4-112515殼程設(shè)計壓力PsMPa已知16管程設(shè)計壓力PtMPa已知17管板設(shè)計壓力PdMPa18管板厚度mm19殼程腐蝕裕量mm220管程腐蝕裕量mm221實取名義厚度mmGB151-1999管殼式換熱器6422換熱管軸向應(yīng)力MPa1.2

14、.3.23換熱管最大軸向應(yīng)力MPa已知24單根換熱管金屬的橫截回積a25換熱管與管板焊腳高度lmmGB151-1999管殼式換熱器26換熱管與管板連接的拉脫力qMPa27許用拉脫力qMPa28校核合格管箱短節(jié)壁厚的確定序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2材料GB150-199916MnR3材料許用應(yīng)力MPaGB150-1999表4-11704焊接接頭系數(shù)5管程設(shè)計壓力MPa6管箱筒體計算厚度mm7設(shè)計厚度mm8名義厚度mm+109實取名義厚度mmGB151-19991010負偏差mm011腐蝕裕量mm212有效厚度mm513設(shè)計厚度卜圓筒的計算應(yīng)力MPa10914校核

15、MPa合格15設(shè)計溫度卜-圓筒的最大允許工作壓力MPa拉桿和定距管的確定序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1拉桿直徑mmGB151-1999表43162拉桿數(shù)量n根GB151-1999表4463定距管規(guī)格GB151-19994拉桿在管板端螺紋長度mmGB151-1999表45205拉桿在折流板端螺紋長度mmGB151-1999表45606拉桿上的倒角高度bmmGB151-1999表452折流板的選擇選型根據(jù)GB151-1999圖37選擇單弓形水平放置的折流板。折流板尺寸缺口弦高h值，一般取的圓筒內(nèi)徑，取h=0換熱管無支撐跨距或折流板間距由GB151-1999表42知，換熱管為25X鋼管時，

16、換熱管的最大無支撐跨距為L=1850mm且折流板最小間距一般不小于內(nèi)徑的五分之一且不小于5mm有傳熱計算得至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.折流板直徑由GB151-1999表41查得折流板名義外直徑為DN=900mmf孔直徑為25.800.2防沖板的選擇1 .由GB151-1999查得防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離應(yīng)不小于接管外徑的四分之一，取10mm。2 .防沖板的直徑或邊長應(yīng)大于接管外徑50mm取為80mm.3 .防沖板的最小厚度取材料為不銹鋼，min3mm實取3mm(具體尺寸見零件圖所示)接管及開孔補強由GB1

17、50-1998表8-1知當滿足下列所有條件是不另行補強1. 設(shè)計壓力小于或等于;2. 兩相鄰開孔中心距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；3. 接管公稱直徑小于或等于89mm;4. 接管最小壁厚滿足表8-1要求管箱接管開孔補強的計算由于接管125mm勺公稱直徑大于89mm所以要補強，但由于設(shè)計的筒體或封頭厚度遠大于理論厚度，所以要進行計算看是否需要補強1 .有效補強范圍a) 有效寬度B=250b) 有效高度：外側(cè)高度h1=25c) 有效高度；內(nèi)側(cè)高度h2=02 .補強面積有效補強范圍內(nèi)可作為補強的截面積按GB150-1998(8-10)計算補強面積mm2殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積2A1(B

18、d)(e)2et(e)(1fr)218m2接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積A2hl(ett)fr2h2(etC2)fr=170m2焊縫金屬表面積而最小補強面積Ad2et(1fr)484m2AeAiA2A3484<A開孔需另加補強。其另加補強面積A按下式計算2A4AAe96m可米用補強圈補強，根據(jù)DN=125參考補強圈標準JB/T4736表1選用補強圈外徑。=250mm內(nèi)徑D=do+3-8=130mm選用D形坡口。補強圈厚度：A4=為制造方便去4mmDoDi殼體接管開孔補強的計算由于接管3000mm勺公稱直徑大于89mm所以要補強，但由于設(shè)計的筒體或封頭厚度遠大于理論厚度，所以要進行

19、計算看是否需要補強3 .有效補強范圍d)有效寬度B=64e)有效高度：外側(cè)高度h尸f)有效高度；內(nèi)側(cè)高度h2=04 .補強面積有效補強范圍內(nèi)可作為補強的截面積按GB150-1998(8-10)計算補強面積mmi殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積2A1(Bd)(e)2et(e)(1fr)15m接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積A2h1(ett)fr2h2(etC2)fr=25m2焊縫金屬表面積而最小補強面積A=75m2A4AAe70m2>A,則不需要補強圈。分程隔板厚度選取根據(jù)GB151-1999分程隔板厚度選為8mm支座的選擇及應(yīng)力校核支座的選擇根據(jù)鋼制管法蘭墊片緊固件JB/T4712-92鞍式支座的選擇重型BI型焊制鞍式支座（表7）當DN=900mm鞍式支座的相關(guān)尺寸如下：序號項目符號單位數(shù)值1公稱直徑DNmm9002允許載荷QKN2253鞍座局度hmm2004底板mm810mm150mm105腹板mm106筋板mm400mm140mm120mm107墊板弧長mm1060mm200mm6emm368螺栓間距mm5909帶墊板鞍座質(zhì)量MKg4010包角12011型號BI重型F,S各一、鞍座的應(yīng)力校核(1)原始數(shù)據(jù)表序號項目符號單位數(shù)值1設(shè)計壓力MPa2設(shè)計溫度toC1603物料密度4筒體內(nèi)徑mm9005筒