固定管板式换热器课程设计

1、列管换热器工艺设计1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数：选用25 2.5的换热管则换热管数目：门盘110737.5根I d。2.5 3.14 0.019故n 738根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单 管程。2、管子排列方式的选择（1）采用正三角形排列（2）选择强度焊接，由表1.1查的管心距t=25mm。表1.1常用管心距管外径/mm管心距/mm各程相邻管的管心距/mm19253825324432:4052384860（3）采用正三角形排列，当传热管数超过 127根，即正六边形的个数a6时， 最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大， 也应该配置传热管。不

2、同的a值时, 可排的管数目见表1.2。具体排列方式如图1,管子总数为779根。表1.2排管数目正六 角形 的数目a正三角形排列六角形对 角线上的 管数b六角形 内的管 数每个弓形部分的管数第一列第二列第三列弓形部 分的管 数管子总 数13772 :5r 1919373737496161511r 91916131271277151693181878 :17r 21742424191927153010213011123397742439122546984851713275479P 26661314296311059072115317211161028231633817127114931173591

3、913812610451837102714913811651939141115121621303204112611613419814592143138717147228161622451519181582461765 :23471657191692641921图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布3、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。4、壳体内径的确定换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。壳体的内 径需要圆整成标准尺寸。以 400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以 50mm为进级档。对于单管程换热器，壳体内径公式 D t(b 1) (23)d。式中，t为管

4、心距，单位mm； do为传热管外径，单位mm 对于正三角形排列b 1.1 . n将n 779代入，得到b 30.7 取 31，D t(b 1) 2.5do 797.5结合换热管的排布图稍加圆整可选定D 800mm列管换热器零部件的工艺机构设计1、折流板的设计(1) 、折流板切口高度的确定 经验证明，20%的切口最为适宜：因此可取 h 0.2D0.2 800 160mm切口高度h确定后，还用考虑折流板制造中，可能产生的管控变形而影响换热管 的穿入，故应将该尺寸调整到使被切除管孔保留到小于1/2孔位。验证：h (t 32)11.08不合适，调整为h 165mm(2) 、确定折流板间距初步取BD51

5、60mm圆整取B 200mm板数结合后边甲醇蒸汽进口管的位置，数目取 10块(3) 、折流板的排列方式水平切口用得最普遍，这种排列可造成流体激烈扰动，增大传热系数，甲醇 流体也是清洁的，因此本设计采用水平缺口排列方式。(4) 、折流板与壳体间隙的选择折流板与壳体的间隙依据制造安装条件，在保证顺利的装入前提下，越小越 好，以减小壳程中旁路损失。折流板的最小外圆直径和下偏差见表2.1表2.1折流板外径/mm公称直径DN300，600600，900900，13001300,17001700,2000折流板名义 外径DN2.5DN3.5DN4.5DN6DN8DN9折流板外径 允许偏差-0.5-0.8-

6、1.2根据上表可以选定折流板与壳体内径间的间隙为4.5mm(5) 、折流板厚度的确定折流板厚度与壳体直径、换热管无支撑长度有关，其数值不得小于表2.2的规定。表2.2折流板厚度壳体公称直径DN换热管无支撑长度3003006006009009001200120015001500厚度159-3254571010400-700456101012800-9005781012161000-150068 :101216161600-20001012162020选定折流板的厚度为5mm（6）、折流板的管孔确定根据表2.3可得，管孔的直径为19.8，允许直径偏差为00.3表2.3换热器折流板管孔尺寸及允许偏差

7、/mm换热管外径d或无支撑跨距1d 32或 l 900l 900且 d 32折流板管孔直径d 0.8d 0.4管孔允许偏差0.302、拉杆、定距管（1）、拉杆的结构形式的确定采用拉杆定距管的结构，拉杆一端用螺纹拧入管板，每两块折流板之间的间 距用定距管固定，每根拉杆上最后一块折流板与拉杆用两个螺母锁紧固定。（2）、拉杆直径和数量 按表2.4和表2.5选取。在保证大于或等于表六所给定的拉杆总截面积的前提下，拉杆的直径和数量可以 变动，但其直径不的小于10mm,数量不少于4根。表2.4拉杆直径/mm换热管外径1014192532384557拉杆直径101212161616 11616表2.5拉杆数

8、量拉杆直径/mm公称直径DN/mm40040070090013001500180070090013001500180005IV - 0.25 恤700HD78D7507407373618M1&28800915880B5084083736iaM163290010159809309409374018M163610UO113010W1Q551045MM2JO23M2D321100L123011901155；4111384Q23M2032i 133012901255124112334423M2036（2）、接管法兰的选用采用板式平焊钢制管法兰，尺寸见表4-2表4-2板式平焊钢制管法兰 （摘自HG/T

9、20593-97）/mm公称 直径DN管子直径Ai连接尺寸法兰 厚度C法兰外径D螺栓中心 圆直径K螺栓 孔直 径L螺栓 孔数 量n螺纹ThABPN0.6MPa2026.925906511 14M10148088.989190150184M1618200219.1219320280188M16222、垫片的选用常用的垫片有非金属软垫片、缠绕垫片、金属包垫片。对的标准分别为JB4704、JB4705、JB4706。采用非金属软垫片结构和尺寸分别见图 4-2和表4-3。图4-2非金属软垫片表4-3非金属软垫片结构尺寸（摘自 JB4704-2000）0.25061.0J.62.3金称辭DN, nwiJ

10、pddDJnfj可中554yw 方 54354am315HO= 1.0041J谑400a 4M444/54氓W 410和04654J5453朋中专4SV46T454/4WJ邓换513300503544 55454M/51U304-1*15tiJ365511/91O965彌鮎：999IOIUWj加1(134IC1010W101：IW7|tW43、支座此换热器为卧式换热器，因此米用卧式支座，可米用鞍式支座，其标准号为 JB/4712。鞍式支座的选取主要是根据壳体的公称直径选取的。本换热器的公称 直径为DN800mm。根据标准选取DN500-900,120度包角重型带垫板的鞍式支座,具体的结构和参数

11、见图4-3和表4-4。（具体结构参见图纸）亠M+训图4-3鞍式支座的结构形式表4-4鞍式支座的结构参数（摘自 JB/T4712-92）1414U *扳ft ft占jiwmniwjar 墙垃的廿竝 ftBls%帚900IM2wca1145W獅910275颂临站175m卜163SM*3M*TIO40014IB565DIt?200蒯154fl1 325IMno |2006344W2n3170womJWsw4H213)5llfl4010940DO鲜ST7:X-IOIV459wwo4030K5强度计算1、筒体壁厚计算由工艺设计给定设计温度70 C为设计压力Pc 0.05MPa选低合金结构钢板16MnR卷

12、制，材料70 C时的许用应力t 170MPa，取焊缝系数1，腐蚀裕量C2 1mm，则计算厚度pcDi2 tpc0.05 8001 170 1 0.050.12mm所选材料的屈服应力水压试验应力校核s 345MPaT PTQ 9)2Se气密试验压力PT1.15pc 0.0575MPa对于低合金钢，为满足运输刚度要求取 S=3mm设计厚度SdS C24mm名义厚度SnSd C1圆整 4 0.25 0.75 5mm有效厚度SeSd C1C2 5 0.25 1 3.75mm水压试验压力pT 1.25pc 0.0625MPa0.0625(800 3.756.698MPa2 3.750.9 s 0.9 3

13、45 1310.5MPa所以T 0.9 s，水压试验满足强度要求2、管箱短节和封头厚度计算由工艺设计给定设计温度40 C为设计压力Pc 0.45MPa选低合金结构钢板16MnR卷制，材料70 C时的许用应力170MPa，取焊缝系数 0.85，腐蚀裕量C2 1mm0.45 8001 170 0.85 0.451.25mm（1）、管箱短节厚度计算计算厚度 S 沦一2 tpc对于低合金钢，为满足运输刚度要求取 S=3mm设计厚度SdSC24mm名义厚度SnSdC1圆整4 0.25 0.75 5mm有效厚度SeSdC1C2 50.25 1 3.75mm水压试验压力pt1.25pc 0.5625MPa所

14、选材料的屈服应力s 345MPa水压试验应力校核t pT(Di Se)0.5625(800 3.75)60.281MPa2Se2 3.750.9 s0.9 345 1310.5MPa所以T 0.9 S，水压试验满足强度要求气密试验压力pT 1.15pc 0.517MPa(2)、封头的厚度计算 封头采用标准封头封头厚度SpcDi20.5pc0.45 8001.25mm1 170 0.85 0.5 0.45对于低合金钢, 设计厚度 Sd名义厚度 Sn有效厚度 Se为满足运输刚度要求取 S=3mmS C2 4mmSd C1 圆整 4 0.25 0.75 5mmSd C1 C2 5 0.25 1 3.75mm3、管箱开孔补强的校核由工艺给定的接管尺寸为 DN800，采用219 7的接管，选20号热轧碳素钢接管计算壁厚StpcDi0.45 8000.38mm2 tpc113010.45接管有效壁厚SetSitC1C271 70.15 4.95mm开孔直径ddi 2C 219 272 2.05209.1mm管t 130MPa ，C2 1mm。接管有效补强宽度 B 2d 2 209.1418.2mm接管外侧有效补强高度h1dsnt 、209.1 7 38.3mm需要补强面积A dS 209.1 1.25 261.4mm2可以作为补强面积为A1 (B d)(Se S