浮头式换热器设计说明书

1、折流板B流体B流体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

2、。浮头式换热器：其结构如图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。传热管固定管板 I A流体L E 企、,分程隔板浮头管板B流体管箱法兰A流体1.1设计.任务b头式

3、换热器设计任务。浮头盖1.2总体设计确定结构形式。由于介质换热温差较大，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；T0C已计算450； 180壳程进、出口的温度ti；t0C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Wkg/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结果备注计算公式或来源清水的定性温度TmCT =( T + T )/2315污水的定性温度tmCt =( 11 + 1

4、2)/2135清水，污水的密度p t; p skg/ m 3按定性温度查物 性表1300； 1100清水，污水的比热容J/(kg .按定性温度查物4570c ； cC)性表4300清水，污水的导热系数人；人W/(m按定性温度查物0520；C)性表0.685清水，污水的粘度VVPa s按定性温度查物 性表8.03 x 10-5； 2.01 x 10-4清水，污水的蒸气普朗特Pr ; Pr查表或计算1.31； 1.31数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负荷壳程的质量流量nQwW kg/s取用Q=wft (TT2) Ws=Q/cs(t2-t1)0. 98 2.66

5、7X 106 2.778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流程型式参数参数温度校正系数有效平均温差tlogRPtCC J =( t1-A t2)/ln(A t1-ASt2)初步确定1-2型管壳式换热器 tM = tiog179.31壳程-2 管程1.170.531179.3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.C)参考表4-11200初算传热面积Am212.4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 换热管内径、外 径换热管管长换热管根数 管程数 管程进出口接

6、管尺寸(外径*壁厚)d. ;dLnNidjt*Sjtmmm选用不锈钢无缝钢管选用3m标准管长根据管内流体流速范围选定 按接管内流体流速3m/s合 理选取 19X3 0.013;0.0193.0101(圆整) 2 133X4管 程 结 构 设 计壳程数 换热管排列形式换热管中心距 分程隔板槽两侧 中心距 管束中心排管数 壳体内径 换热器长径比 实排热管根数 折流板形式 折流板外直径 折流板缺口弦离 折流板间距 折流板数NsSSnncD.L/D.nDbhBNbmmmmm分程隔板槽两侧正方形排 歹U，其余正三角形排列 S=1.25d或按标准 按标准L/ D. 作图 选定按 GB151-1999取 h

7、=0.20Di取 B=(0.21)Di N=L/B-1b1 正三角形排列0.0285110. 27211101单弓形折流板 0.27 0.0544 0.27210合理壳程进出口接管 尺寸djs*Sjs合理选取 133X4选取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uim/su =4 w N /(p nn Q)0.317管程雷诺数ReiRe . = d u p . / p.66716换热器壁温tC假定管程流体给热 系数aiW/( m 2a. =0.023 人 Re 0.8 p / d.7217.C)管程进出口处 流速uNtm/s4w /p 兀(d . - 2S . )

8、20.173管程摩擦因子f.查表4-30.01管内摩擦压降 pfPap =4 f N L p u2 / d ( p / p ) fitti iiw1190.5m回弯压降 prPa p =4 N p u 2 /2522.5进出口局部压 降 PNtPa p =1.5 p u2 /229.18管程压降 ptPa p =( p + p ) F + p tfriNt2427.4管程最大允许 Pt Pa查表4-3压降校核管程压降 p 合理p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横过管束的流 通截面积壳程流体流速壳程雷诺数壳程流体给热 系数折流板圆缺部 分的换热管数 8值折

9、流板圆缺部 分流通面积折流板圆缺区 流体流速圆缺区平均流 速壳程进出口处 流速壳程摩擦因子 折流板间错流 管束压降圆缺部分压降进出口局部压 降 壳程压降壳程最大允许 压降校核壳程压降DeAsu0Re0aonwpAbubumUNsfopcpbpNsps pmm 2m/sW/( m 2C)m 2m/sm/sm/sPaPaPaPaPaD D 2 - nd 2e兀DiA = D (S - d) B / Su =40 p ARe = DU0日sa=0.36Re 0.55 Pr 1/3 ()0.14oD0日ew切口上管子按圆弧比计入按表4-4A = PD2 - n 兀d 2 /4u =4b p Ajum=

10、%U 0 * ub4 wu -0Ns 兀p 0(d - 2S , )2查图4-5AA -C D p u 2 p -4 foi s 0( n + 1)c2 Dbep = p u 2 N / 2c2p =1.5 p u 2 / 2 p = p + p + p查表4-30.5330.02470.1022298108515.4110.1125.17 x 10-30.4880.2230.2060.08121.4 p p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，016 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JB