浮头式换热器设计说明书_图文

1、浮头式换热器设计说明书摘要本设计说明书是关于浮头式换热器的设计，主要是进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。设计的前半部分是工艺计算部分，主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。设计的后半部分则是关于结构和强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。关于浮头式换热器设计的各个环节，设计说明书中都有详细的说明。浮头式换热器：其结构如图2

2、所示。管子一端固定在一块固定管板上，管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间，用螺栓连接；管子另一端固定在浮头管板上，浮头管板夹持在用螺柱连接的浮头盖与钩圈之间，形成可在壳体内自由移动的浮头，故当管束与壳体受热伸长时，两者互不牵制，因而不会产生温差应力。浮头部分是由浮头管板，钩圈与浮头端盖组成的可拆联接，因此可以容易抽出管束，故管内管外都能进行清洗，也便于检修。由上述特点可知，浮头式换热器多用于温度波动和温差大的场合，尽管与固定管板式换热器相比其结构更复杂、造价更高。1.1设计任务 根据给定的工艺设计条件，此设计为无相变热、冷流体间换热的浮头式换热器设计任务。 1.2总体设计 确定结构形式。由于介质换

3、热温差较大，因此选用浮头式换热器。 合理安排流程。安排冷的污水走壳程，处理过的热清水走管程。 1.3热工计算 原始数据 计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程流体名称清水壳程流体名称污水管程进、出口的温度Ti;T0已计算450；180壳程进、出口的温度ti;t0已计算20；250管程、壳程的工作压力pt;psMPa已计算30;30管程的质量流量Wtkg/s已计算2.778定性温度与物性参数计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注清水的定性温度=(+/2315污水的定性温度=(/2135清水，污水的密度；kg/按定性温度查物性表1300；1100清水，污水的比热容；J/(kg

4、83;按定性温度查物性表45704300清水，污水的导热系数；W/(m·按定性温度查物性表0520；0.685清水，污水的粘度；Pa·s按定性温度查物性表8.0310-5；2.0110-4清水，污水的蒸气普朗特数；查表或计算1.31；1.31物料与热量恒算计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注换热器效率取用098负荷QWQ=wtct(T1-T22.667×106壳程的质量流量wskg/sws=Q/cs(t2-t12.778有效平均温差计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注逆流对数平均温度tlogtlog=(t1-t2/ln(t1-t2179.3流程型式

5、初步确定1-2型管壳式换热器1壳程-2管程参数R1.17参数P0.53温度校正系数1有效平均温差tMtM = tlog179.3初算传热面积计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注初选总传热系数K0W/(m2参考表4-11200 初算传热面积A0m212.4 换热器结构设计计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程 结 构 设 计换热管材料选用不锈钢无缝钢管19×3换热管内径、外径di;dm0.013;0.019换热管管长Lm选用3m标准管长3.0换热管根数n101(圆整管程数Ni根据管内流体流速范围选定2管程进出口接管尺寸(外径*壁厚djt*Sjtm按

6、接管内流体流速<3m/s合理选取133×4管程结构设计壳程数Ns1换热管排列形式分程隔板槽两侧正方形排列，其余正三角形排列正三角形排列换热管中心距SmS=1.25d或按标准0.0285分程隔板槽两侧中心距Sn按标准管束中心排管数nc11壳体内径Dim0272换热器长径比L/ DiL/ Di11合理实排热管根数n作图101折流板形式选定单弓形折流板折流板外直径Dbm按GB151-19990.27折流板缺口弦离hm取h=0.20Di0.0544折流板间距Bm取B=(0.21Di0.272折流板数NbNb=L/B-110壳程进出口接管尺寸djs*Sjs合理选取133×4选取

7、管程传热与压降计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程流速m/s=4/(n0.317管程雷诺数=/66716换热器壁温假定管程流体给热系数W/(·=0.023/7217.管程进出口处流速m/s40.173管程摩擦因子查表4-30.01管内摩擦压降Pa=4L/(1190.5回弯压降Pa=4/2522.5进出口局部压降Pa=1.5/229.18管程压降Pa=(+2427.4管程最大允许压降Pa查表4-3校核管程压降合理壳程传热与压降计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注壳程当量直径DmD=0.533横过管束的流通截面积AA0.0247壳程流体流速um/su=0.1022壳程

8、雷诺数ReRe=298108壳程流体给热系数oW/(·o=0.36515.4折流板圆缺部分的换热管数nw切口上管子按圆弧比计入11值按表4-40.112折流板圆缺部分流通面积Ab5.1710-3折流板圆缺区流体流速ubm/s0.488圆缺区平均流速umm/sum=0.223壳程进出口处流速uNsm/suNs=0.206壳程摩擦因子fo查图4-50.08折流板间错流管束压降pPap=4 fo121.4圆缺部分压降pPap=进出口局部压降pPap=1.5壳程压降pPap=p+p+p壳程最大允许压降pPa查表4-3校核壳程压降pp合理结构设计与强度设计 1换热流程设计：采用壳程为单程、管程

9、为单程的结构型式. 2换热管及其排列方式:采用的无缝钢管，材料为2520钢，热管排列方式为三角形排列，如图所示，共101根。另外6根拉杆,共排列107根。3折流板：采用通用的单弓形折流板，材料为2520钢，板厚6mm,板数10块。 4拉杆：采用2520钢, 16 mm,共6根。 5筒体：材料采用2520钢，筒体内径272 mm，厚度8mm。6封头：采用标准椭圆形封头，材料采用2520钢。 取DN=272mm,厚度8mm.7法兰：甲型。垫片种类。非金属轻垫片，石棉橡胶板 法兰材料：板材2520钢螺栓材料：2520钢螺母材料：2520钢筒体法兰 选用甲型平焊法兰JB4701-92，密封面选用平密封面 JB4701-1992 法兰P 219-16M 管程和壳程进出口