管壳式换热器设计书

I 管壳式换热器设计书 一、 工艺设计 1、选择合适的换热器 定物性参数 有机液的定性温度： 502 3070 水的定性温度： 两流体在定性温度下的物性数据如下 : 物性 流体 密度 /热 粘度 s 导热系W/(m 有机液 950 10 1 10算热负荷 Q 和水 30(00 00)(Q 211 ）（ 2 540( 算温差估计传热系数估t 3040701 525302 tT I 化工原理 上册153 19(a)可得 : ,管程数 所以 ，又因为 故可选用单壳程的列管换热器。 根据管程走有机液，壳程走水，且逆流，总传热系数 290 870W/( 2m 4 现暂取： CW/算换热面积 00 A 逆估 5化原 5 算和初选换热器的规格 ，所以设 6 由 4V=Ms/p=求得 单管程的管子根数：913 6000 hm 546916 ip 径 D=a（ +2L 有化工设备机械基础 知， b=25，由表 7a=25以 D=25*（ 25+2*09整后为 700 径 D 700 管 子 尺 寸 19 2 程 数 长 L 4.5 m 管子总数 n 546 管子排列方法 正三角形 2、核算总传热系数 算管程给热系数i222 00 / （与假设相一致 合适）化原 1 湍流43 7化原 3 8 所以 机液被冷却） 9算壳程对流传热系数0换热器中心附近管排中流体流通截面积为： 10 式中 h 折流挡板间距，取 200 t=25为是正三角形排列，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范围内，故可用下式计算0 12 30 ， 所以 ( 2/ 定污垢热阻 管内、外侧污垢热阻分别取为： （水）有机液体）， 2 13传热系数 0K 因为管程走有机物，管子材料选用 20R， 取其导热系数为 /w (m 总传热系数0 V 2440000/1111 14 化原 1 1 22 以合理由前面计算可知，选用该型号换热器时，要求过程的总传热系数为 2/500，在传热任务所规定的流动条件下，计算出的0 2/安全系数为： %故所选择的换热器是合适的。 3、核算压强降 算管程压强降 1 15 前面已算出： i（湍流） 取不锈钢管壁粗糙度 则 00 由化工原理上册第一章 关系图中查得： 所以 2 2 221 i 22 于 的管，5.1 p 1 t 算壳程压强降 ， 21 16 其中 001 ，对于液体管子为正三角形排列，取 F= nn 流挡板间距 00折流挡板数： 00 ud 2 1 202 ， 由上面计算可知，该换热器管程与壳程的压强均满足题目要求，故所选换热器合适。 机械设计 1 管子数 n 选219的 20长 F 因为 , F 为 A 估 其中安排拉杆需减少 6根，故实际管数 n=54943根 2 换热管的排列形式 采用正三角形排列，由化工设备机械基础表 72，查表 7板间距 a=25 3 换热器壳体直径的确定 i 2)1( 其中i 换热器内径， mm b 正六角形对角线上的管子数，查表 7b=25 L 最外层管子的中心到壳壁边缘的距离 ，取25(25 热器壳体壁厚的计算 材料选用 20R 计算壁厚为： 2化设 式中 :计算压力，假设一个标准大气压，取 用双面焊的对接接头 100%无损检测，所以 =1 ; t =132壳壁温度为 70 C） 将数值 代入上述厚度计算公式，可以得知： 化工设备机械基础表 4C 查化工设备机械基础表 4 制压力容器中对容器最小厚度的规定是：对碳素钢取所以5 换热器封头的选择 上下封头均选用标准椭圆形封头，根据 4746头为 3，查化工设备机械基础表 4曲面高度175 以直边高度 402 h 材料选用 202 2 6 容器法兰的选择 材料选用 16根据 4703选用 榫槽密封面长颈对焊法兰。 7 管板 次换热换热管为碳素钢，设计压力 4计温度在 300以内，并无明显的应力腐蚀，所以采取胀接的连接方法 板厚度的计算 根据换热器设计手册第 147 页， 10 管子拉脱力的计算 计算数据按表 项目 管子 壳体 操作压力 /材质 20钢 20R 线膨胀系数 弹性模量 许用应力 /32 132 尺寸 4500219 3700管子根数 543 排列方式 正三角形 管间距 /5 管壳壁温差 / 35开槽胀接 胀接长度 /l 50 许用拉脱力/ X 1、在操作压力下，每平方米胀接周边所产生的力化设 其中 2202 50l p 2、温差应力引起的每平方 米胀接周边所产生的拉脱力 )( 220 化设 7 其中1)( 中DA s 0543)1519(4 22220 6 1519( 22220 ld 由此可知用方向相同，都使管子受压，则管子的拉脱力： 因此拉脱力在许用范围内。 9 计算是否安装膨胀节 管壳壁温差所产生的轴向力为 1F： )( ( 5661 压力作用于壳体上的轴向力 2F： 2其中 )2()(4 20202 =219(9543700(4 222 2 压力作用于管子上的轴向力为3F： 53 则 21 0 531 根据 壳式换热器 6413212 6413212 4 条 件成立，故本换热器不必要设置膨胀节。 10 折流板设计 折流板为弓形，)(5257004343 i 折流板间距取 525 化工设备机械基础表 7 查化工设备机械基础表 796 料 查化工设备机械基础表 7 12，共 8根，材料 1 裙座设计 采用圆筒形裙式支座，裙座与塔体的连接采用焊接，由于对接焊缝的焊缝受压，可承受较大的轴向力，故采用对接形式。取裙座外径与封头外径相等。并且取裙座的厚度与封头的厚度相同，即裙座尺寸为 700 3裙座材料选用 献 1 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 51录 5 2 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 48式 53 谭天恩，窦梅化工 原理 M北京：化学工业出版社， 48式 54 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 46 55 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 48式 56 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 03 67 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 6式 18 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 649 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 65式 510 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 72式 511 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化学工业出版社， 71式 512 谭天恩，窦梅化工原理 M北京：化