管壳式换热器的课程设计说明书

1、课程设计手册设计主题：管壳式换热器设计目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc23990 2015 年 7 月 8 日 PAGEREF _Toc23990 1 HYPERLINK l _Toc21188 目录 PAGEREF _Toc21188 2 HYPERLINK l _Toc21383 1. 课程设计专题 PAGEREF _Toc21383 5 HYPERLINK l _Toc22952 2. 课程设计内容 PAGEREF _Toc22952 5 HYPERLINK l _Toc30069 一、管壳式换热器结构设计 PAGEREF _Toc30069 5 H

2、YPERLINK l _Toc306 2. 壳体和封头壁厚计算及强度和稳定性校核 PAGEREF _Toc306 5 HYPERLINK l _Toc17280 3、油缸水压试验应力校核 PAGEREF _Toc17280 5 HYPERLINK l _Toc825 4. PAGEREF _Toc825 鞍座的选择6 HYPERLINK l _Toc19090 5、选择换热器的主要部件，确定参数。 PAGEREF _Toc19090 6 HYPERLINK l _Toc20906 6.编写设计规范6 PAGEREF _Toc20906 HYPERLINK l _Toc4843 7.绘制1号装配

3、图 PAGEREF _Toc4843 1.6 HYPERLINK l _Toc16832 3. 设计条件 PAGEREF _Toc16832 6 HYPERLINK l _Toc15079 (1) 气体工作压力 PAGEREF _Toc15079 6 HYPERLINK l _Toc26159 (2)壳管壁温差50，t t t s PAGEREF _Toc26159 6 HYPERLINK l _Toc26895 (3) 工艺计算得到的换热面积为105m 2 。 PAGEREF _Toc26895 6 HYPERLINK l _Toc14200 (4)壳体和封头材料选用低合金高强度钢，并查明其

4、参数。 PAGEREF _Toc14200 6 HYPERLINK l _Toc22417 (5)壳体与支架两侧对焊，壳体焊接接头系数=0.85 PAGEREF _Toc22417 6 HYPERLINK l _Toc25595 (6) 图纸：见图7-52，注意：尺寸应根据自己设计的尺寸标注。 PAGEREF _Toc25595 6 HYPERLINK l _Toc3216 4. 基本要求 PAGEREF _Toc3216 7 HYPERLINK l _Toc11654 五、手册内容 PAGEREF _Toc11654 7 HYPERLINK l _Toc11763 一、符号说明 PAGERE

5、F _Toc11763 7 HYPERLINK l _Toc10353 2. 前言 PAGEREF _Toc10353 7 HYPERLINK l _Toc5268 3. 材料选择 PAGEREF _Toc5268 7 HYPERLINK l _Toc4233 4. 画出结构 PAGEREF _Toc4233 7 HYPERLINK l _Toc8702 5. 壳体和封头壁厚设计 PAGEREF _Toc8702 8 HYPERLINK l _Toc19027 6、标准化零部件选型及配筋计算： PAGEREF _Toc19027 8 HYPERLINK l _Toc13605 7 、结束语：总

6、结和评价自己的设计、经验和收获。 PAGEREF _Toc13605 8 HYPERLINK l _Toc7026 8. 主要参考资料。 PAGEREF _Toc7026 8 HYPERLINK l _Toc15792 6. 主要参考文献 PAGEREF _Toc15792 8 HYPERLINK l _Toc15157 管壳式换热器的结构设计 PAGEREF _Toc15157 9 HYPERLINK l _Toc10967 1 前言 PAGEREF _Toc10967 10 HYPERLINK l _Toc9366 1.1 概述 PAGEREF _Toc9366 10 HYPERLINK

7、l _Toc6619 1.1.1 换热器类型 PAGEREF _Toc6619 10 HYPERLINK l _Toc7473 1.1.2 换热器 PAGEREF _Toc7473 10 HYPERLINK l _Toc2474 1.2 设计目的和意义 PAGEREF _Toc2474 11 HYPERLINK l _Toc16641 1.3 管壳式换热器发展历程 PAGEREF _Toc16641 11 HYPERLINK l _Toc17448 1.7 提高管壳式换热器传热能力的措施 PAGEREF _Toc17448 12 HYPERLINK l _Toc8413 1.8 设计思路与方法

8、 PAGEREF _Toc8413 12 HYPERLINK l _Toc29489 1.8.1 换热器管形设计 PAGEREF _Toc29489 12 HYPERLINK l _Toc12813 1.8.2 换热器管径设计 PAGEREF _Toc12813 13 HYPERLINK l _Toc18011 1.8.3 换热管布置设计 PAGEREF _Toc18011 13 HYPERLINK l _Toc32634 1.8.4 管壳分程设计 PAGEREF _Toc32634 13 HYPERLINK l _Toc30708 1.8.5 挡板结构设计 PAGEREF _Toc30708

9、 13 HYPERLINK l _Toc20788 1.8.6 管壳程进出口设计 PAGEREF _Toc20788 14 HYPERLINK l _Toc13017 1.9 选材方法 PAGEREF _Toc13017 14 HYPERLINK l _Toc25966 1.9.1 管壳式换热器的选型 PAGEREF _Toc25966 14 HYPERLINK l _Toc10260 1.9.2 流路选择 PAGEREF _Toc10260 17 HYPERLINK l _Toc28195 1.9.3 材料选择 PAGEREF _Toc28195 18 HYPERLINK l _Toc231

10、43 1.9.4 监视器结构 PAGEREF _Toc23143 18 HYPERLINK l _Toc24821 2 壳体直径的确定和壳体壁厚的计算 PAGEREF _Toc24821 19 HYPERLINK l _Toc5933 2.1 管径 PAGEREF _Toc5933 19 HYPERLINK l _Toc21263 2.2 管数n PAGEREF _Toc21263 20 HYPERLINK l _Toc3892 2.3 管子的排列和管子间距的确定 PAGEREF _Toc3892 20 HYPERLINK l _Toc10515 2.4 换热器壳体直径的确定 PAGEREF

11、_Toc10515 20 HYPERLINK l _Toc22400 2.5 换热器壳体壁厚计算与校核 PAGEREF _Toc22400 20 HYPERLINK l _Toc25420 3 换热器封头的选择与检查 PAGEREF _Toc25420 22 HYPERLINK l _Toc6426 4 容器法兰的选择 PAGEREF _Toc6426 22 HYPERLINK l _Toc20685 5 管板 PAGEREF _Toc20685 23 HYPERLINK l _Toc12370 5.1 管板结构尺寸 PAGEREF _Toc12370 23 HYPERLINK l _Toc2

12、076 5.2 管板与壳体 PAGEREF _Toc2076 24的连接 HYPERLINK l _Toc16161 5.3 管板与管 PAGEREF _Toc16161 24的连接 HYPERLINK l _Toc15000 5.4 管板厚度 PAGEREF _Toc15000 24 HYPERLINK l _Toc5007 6 管道拉拔力的计算 PAGEREF _Toc5007 25 HYPERLINK l _Toc24517 7 计算是否安装伸缩缝 PAGEREF _Toc24517 26 HYPERLINK l _Toc2629 8 冲击板 PAGEREF _Toc2629 27 HY

13、PERLINK l _Toc24594 9 挡板设计 PAGEREF _Toc24594 28 HYPERLINK l _Toc5811 挡板的选择 PAGEREF _Toc5811 28 HYPERLINK l _Toc25318 9.2 挡板的布置 PAGEREF _Toc25318 31 HYPERLINK l _Toc9593 10 开口加固 PAGEREF _Toc9593 31 HYPERLINK l _Toc16880 10.1 壳体喷嘴开口加强件 PAGEREF _Toc16880 31 HYPERLINK l _Toc29418 1.确定壳体和喷嘴的计算厚度和开口直径 PAG

14、EREF _Toc29418 31 HYPERLINK l _Toc29706 2.确定壳体和喷嘴的实际厚度，开口的有效加强面积和外侧的有效加强高度h PAGEREF _Toc29706 32 HYPERLINK l _Toc32491 3.计算需要补强的金属面积和可做补强的金属面积 PAGEREF _Toc32491 32 HYPERLINK l _Toc5175 4.计算Ae PAGEREF _Toc5175 32 HYPERLINK l _Toc20598 5. 比较, , PAGEREF _Toc20598 32 HYPERLINK l _Toc3454 10.2 加强管箱喷嘴的开口

15、PAGEREF _Toc3454 33 HYPERLINK l _Toc3722 1.确定壳体和喷嘴的计算厚度和开口直径 PAGEREF _Toc3722 33 HYPERLINK l _Toc31408 2、确定管箱和管口的实际厚度、开口的有效补强面积和外侧的有效补强高度h PAGEREF _Toc31408 34 HYPERLINK l _Toc24914 3.计算需要补强的金属面积和可做补强的金属面积 PAGEREF _Toc24914 34 HYPERLINK l _Toc352 4.计算Ae PAGEREF _Toc352 34 HYPERLINK l _Toc26054 5. 比较

16、, , PAGEREF _Toc26054 35 HYPERLINK l _Toc27029 11接管最小位置 PAGEREF _Toc27029 35 HYPERLINK l _Toc3861 12. 鞍座 PAGEREF _Toc3861 36 HYPERLINK l _Toc32761 1.住房质量 PAGEREF _Toc32761 36 HYPERLINK l _Toc27798 2.头部质量 PAGEREF _Toc27798 36 HYPERLINK l _Toc32401 3.管盒质量 PAGEREF _Toc32401 36 HYPERLINK l _Toc16408 4.

17、附件质量 PAGEREF _Toc16408 36 HYPERLINK l _Toc22605 5.管材质量 PAGEREF _Toc22605 37 HYPERLINK l _Toc28608 6.强度检查 PAGEREF _Toc28608 37 HYPERLINK l _Toc26088 符号 说明 PAGEREF _Toc26088 38 HYPERLINK l _Toc30683 参考文献 PAGEREF _Toc30683 39课程设计主题管壳式换热器的设计2. 课程设计内容一、管壳式换热器结构设计包括：管数n、管子排列方式、管间距的确定、管壳尺寸的计算、换热器封头的选择、容器法兰

18、的选择、管箱的选择、鞍座的选择、连接管的选择等。2、壳头壁厚计算及强度稳定性校核(1)根据设计压力初步确定壁厚；(2)确定管板的结构、尺寸、拉脱力和温差应力；(3)计算是否安装伸缩缝；（4）确定壳体壁厚，封头和壁厚的选择，并检查强度和稳定性。3、汽缸水压试验应力校核4.鞍座的选择5、选择换热器的主要部件，确定参数。6. 编写设计规范7、绘制1号装配图1。三、设计条件(1) 气体工作压力管长：半水煤气0.7MPa壳程：变换气 0.475 MPa(2)壳管壁温差50，t t t s壳程介质温度400-220，管程介质温度180-370。(3) 工艺计算得到的换热面积为105m 2 。(4)壳体和封

19、头材料选用低合金高强度钢，并查明其参数。(5)壳体与支架两侧对焊，壳体焊接接头系数=0.85(6) 图纸：见图7-52，注意：尺寸应根据自己设计的尺寸标注。四、基本要求1、学生根据任务书的要求，独立完成管壳式换热器设备的机械设计；2、设计手册为电子版，一号图用CAD绘制；3、图纸结束后，按统一要求将图纸折成A4，第19周周五上午8:30同设计规范作答。4、根据设计规范、图纸、日常表现及防守综合评分。五、手册内容一、符号说明2. 前言（一）设计条件；(2)设计依据；(3)设备结构概述。3.材料选择（一）选材原则；(2)确定各零部件的材料；(3)确定焊接材料。4. 画出结构(1) 换热器装配图(2

20、)确定支架、连接管、人孔、控制点接口及附件、主要零件的轴向和圆周位置，并用单线图表示；(3) 标记形状和尺寸。(4)在图纸上写明技术要求、技术特性表、接管表、题名表等5.壳体和封头壁厚设计(1)缸体、缸盖和支架的壁厚设计；(2)焊接接头的设计；(3)试压校核计算；6、标准化的零部件选型和配筋计算：(1) 管口和法兰的选择：根据结构草图编制统一表格。内容包括：代号、PN、DN、法兰密封面形式、法兰标志、用途）。钢筋计算。(2)其他标准件选择。7 、结束语：总结和评价自己的设计、经验和收获。8. 主要参考资料。【格式要求】：1、计算单位为国际单位； 2、计算过程和描述要清楚；3、所有标准件均应标有

21、标志或代号； 4、设计手册目录应有序号、内容和页码；5、设计规范中的数据与装配图中的数据一致。装配图如有修改，应在使用说明书中注明；6、字迹工整，字迹清晰，层次分明； 7、设计手册必须有封面和封底，均为A4纸，装订成册。六、主要参考资料1.化工设备机械基础课程设计指南。化学工业出版社。 2005.12.化工设备机械基础第五版，刁、伟王立业主编，2003.3；3.化工装置工艺与设备设计，旷国柱、施启才主编；4.化学制图，华东化工学院，制图教研室，人民教育，1980；5、化工设备机械基础参考资料；6、钢制压力容器GB150-1998；7.钢塔集装箱4710-1992；8、GB151-1999管壳式

22、换热器1999年； 9、压力容器安全技术监督条例国家质量技术监督局1999年。管壳式换热器的结构设计前言课程设计理论是学生理论与实践相结合的好机会。本实验针对管壳式换热器进行了课程设计，以掌握和理解工业生产中的节能、高效、环保等概念。换热设备广泛应用于炼油、石油化工等行业。适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和余热回收等各个方面。其中，管壳式换热器虽然在换热效率、设备体积、金属材料消耗等方面不如其他新型换热设备，但具有结构牢固、弹性高、可靠性高、使用范围广等优点。应用范围。优点，所以它仍然被广泛用于各种项目。管壳式换热器的结构设计是为了保证换热器的质量和使用寿命。要选择合适的结构，必须考虑许多因素，例

23、如材料、压力、温度、壁温差、结垢、流体特性、维护和清洁等。对于同一种类型的换热器，由于工况不同，常用的结构也不同。在工程设计中，除了尽可能选用定型系列产品外，还常常根据其具体情况进行设计，以满足工艺的需要（以获得最合理、最高效、最经济的适合生产的换热器）并在工作条件下制造）。还有很多）。1 简介1.1 概述1.1.1 换热器的种类管壳式换热器是最典型的隔板式换热器，历史悠久，占据主导地位。它们主要由壳体、管束、管板、挡板和封头组成。一种流体在管内流动，其行程称为管侧；另一种流体在管外流动，其冲程称为壳程。管束壁为传热面。其主要优点是单位体积传热面积大，传热效果好，结构牢固，可选结构材料范围广，

24、操作灵活性高。设备。为了提高壳程的流体流速，壳内常安装一定数量的与管束垂直的挡板。挡板不仅可以防止流体短路，提高流体流速，还可以迫使流体按规定路径多次穿过管束，大大增加了湍流程度。在管壳式换热器中，由于两种流体的温度不同，管束和壳体的温度也不同，因此它们的热膨胀程度也不同。如果两种流体的温差较大（50以上），设备可能会因热应力而变形甚至弯曲或断裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。1.1.2 换热器换热器是化工、石油、食品等许多工业部门的通用设备，在生产中发挥着重要作用。由于生产规模、材料性能、传热要求等不同，换热器的种类也多种多样。按用途可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器。根据冷热流体

25、热交换的原理和方式，可分为混合式、蓄热式、隔断式三大类。热体将热量从热流体传递到冷流体。当蓄热器与热流体接触时，它接收来自热流体的热量。蓄热器温度升高后，再次与冷流体接触，将热量传递给冷流体，蓄热器温度下降，从而达到热交换的目的。 .这类换热器结构简单，能承受高温，常用于高温气体的热回收或冷却。缺点是设备笨重，不能完全避免两种流体的混合。工业上最常见的换热器是隔板式换热器。按结构特点，隔板式换热器可分为管壳式换热器和紧凑型换热器。管壳式换热器包括广泛使用的管壳式换热器以及夹套式、套管式、盘管式和其他类型的换热器。其中，管式换热器作为传统的标准换热设备被许多工业部门采用。管式换热器具有结构牢固、

26、耐高温高压、换热面清洗方便、制造工艺成熟、选材广泛、适应性强、处理量大等特点。这使其在各种热交换设备的竞争发展中继续存在。应用最广泛的管壳式换热器将管子以一定的方式固定在管板上，管板安装在壳体上。因此，这种换热器也称为管壳式换热器。常见的管式换热器主要有固定管板式、带膨胀节的固定管板式、浮头式和U型管式。1.2 设计目的和意义换热器是一种将热流体的部分热量传递给冷流体，以实现不同温度流体之间热能传递的装置，又称换热器。换热器是化工生产过程中实现热交换和传递不可缺少的设备。换热设备广泛应用于炼油、石油化工等行业。适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和余热回收等各个方面。其中，管壳式换热器虽然在换热效率、

27、设备体积、金属材料消耗等方面不如其他新型换热设备，但具有结构牢固、弹性高、可靠性高、使用范围广等优点。应用范围。优点，所以它仍然被广泛用于各种项目。管壳式换热器的结构设计是为了保证换热器的质量和使用寿命。要选择合适的结构，必须考虑许多因素，例如材料、压力、温度、壁温差、结垢、流体特性、维护和清洁等。1.3 管壳式换热器发展历程20世纪初，为了满足发电厂对在较高压力下运行的大型换热器（如冷凝器和给水加热器）的需求，提出了管壳式换热器的基本设计。经过长期的使用，设计变得相当成熟和专业。在管壳式换热器发展的早期，出现的严重问题最多的不是传热（根据实际经验可以粗略估计），而是各个部件的强度计算，尤其是

28、管板材料。 ，在制造技术和工程实施中还有很多其他相关问题，如管道与管板的连接、法兰与接头管的焊接等。1920年代，管壳式换热器制造工艺发展得相当不错，这主要得益于几大制造商的努力。制造设备的传热面积可达500m 2 ，即直径约750mm，长度约6m，用于快速发展的石油工业。 1930 年代，管壳式换热器的设计者根据对理想管束的直接经验和实验数据，确立了许多正确的设计原则。水-水和水-空气热交换器的设计可能与今天相似。壳程的粘性流动是一个难题，因为结垢热阻起着很大的作用，而他们在 1960 年代之前的了解很少。管壳式换热器使用的稳步增加，以及在各种工艺条件下预测性能的日益精确的要求，导致了 19

29、40 年代和 1950 年代的研究活动激增。研究量不仅包括壳程流动，还包括实际平均温差的计算，以及结构件特别是管板的强度计算。多年来发展起来的管壳式换热器，以其坚固的结构和适应设计和使用条件的巨大变化的能力，成为应用最广泛的换热器。1.7 提高管壳式换热器传热能力的措施管壳式换热器的传热能力由壳程传热系数、管程传热系数和换热器冷热介质温差的对数决定。容量测量包括以下内容。1、提高管壳式换热器冷热介质平均对数温差2、合理确定管程和壳程介质3、采取结构措施加强管壳式换热器的传热1.8 设计思路与方法1.8.1 换热器管形设计管子的形状包括光管和螺纹管。在同等条件下，使用螺纹管束相比裸管束可增加约2

30、倍的换热面积。同时，由于螺纹管的螺纹结构能有效破坏流体边界层，有效提高换热器的传热能力。壳程介质易结垢时，由于外螺纹管束轴向胀缩，换热管外壁硬垢脱落，具有良好的自洁效果，可有效防止管束外壁结垢，减少热交换。提高了换热器壳程的热阻，提高了换热器的传热能力。1.8.2 换热器管径设计由于小口径换热管具有单位体积传热面积大、换热器结构紧凑、金属消耗低、传热系数高等特点，在换热器的结构设计中，管侧介质清洁不易于扩展。中，使用小直径管束可有效增加换热面积。同等条件下，使用19mm管束比使用25mm管束可增加传热面积30%40%，节约金属20%以上。1.8.3 换热管布置设计管子的排列方式有等边三角形、正

31、方形和同心圆排列。对于壳程不易结垢或可用化学方法清洗的介质，三角形布置可使换热器外径减小15%；对于机械清洗的管束，管排列应为方形；对于小于300mm的换热器，可采用同心圆使管束紧凑。1.8.4 管壳分程设计管分体式设计。当所需传热面积大，换热管长度过长（卧式换热器管长与壳径之比超过6比10，立式换热器4比6）时，单管换热使用了交换器。当换热器使管侧的流量很低时，可采用管侧分流的方法，提高管侧换热介质的流量。由于决定管侧介质流动状态的雷诺数Re与管侧介质的流量成正比，为了提高换热器的管侧传热系数k，该方法管侧范围的划分可用于提高管侧传热系数。壳程分体式设计。为了在不使换热管过长的情况下提高换热

32、器的传热能力，壳程采用横向挡板或纵向挡板隔开。壳程分流可以增加对壳程换热介质的扰动，使壳程换热介质流量增大，流量增大，换热介质横向冲刷扰动增大，提高了换热器的传热能力。1.8.5 挡板结构设计挡板的结构设计包括型式的确定、形状的设计、缺口高度的设计和挡板间距的设计。换热器壳程挡板可分为横向挡板和纵向挡板。由于制造过程中壳侧安装纵向挡板比较困难，且壳侧压降增大，所以一般采用壳侧挡板。安装横向挡板。在壳程安装侧向挡板后，当壳程换热介质雷诺数Re100时，壳程介质达到湍流，可有效提高换热器的传热能力.环形、弧形挡板更便于加工、制造和组装，是最常用的。圆盘环形挡板主要用于小型换热器。在换热器的结构设计

33、中，合理设计挡板间距是保证壳程换热介质压降满足设计要求的关键。1.8.6 管壳程进出口设计管式工艺进出水管的设计。管侧进、出口管径是在允许管侧压降的条件下计算确定的。计算公式为23 300（为管侧介质密度，kg/m3； ，出口流速，m/s）。为保证流体在管侧分布均匀，充分发挥换热管的换热性能，管侧进出口应设置在管侧底部和顶部。热交换器。对换热器的使用寿命影响很大，尤其是壳程换热介质流量大或介质中含有固体颗粒时。为保证换热器性能，可在壳程进口处加装防冲刷板，缓冲介质冲刷，保护管束不受冲击；限制：2100)。可实现湍流以提高对流传热系数。8、如果两种流体的温差较大，传热膜系数较大的流体应该去壳程，

34、因为壁温接近传热膜系数较大的流体的温度，所以以减少管壁和壳壁之间的温差。综合考虑以上标准，确定半水煤气走壳程，转化气走管程。1.9.3 材料选择管壳式换热器的材料应根据流体的工作压力、温度和腐蚀性来选择。一般材料的机械性能和耐腐蚀性能在高温下会下降。很少有材料同时具有耐热性、高强度和耐腐蚀性。目前常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜铝等；非金属材料包括石墨、聚四氟乙烯和玻璃。根据实际需要，可以选择使用不锈钢材质。1.9.4 监控结构换热管板的排列方式有方形排列、方形交错、三角形排列、三角形交错和同心排列，如下图所示。(a) 内嵌正方形 (b) 内嵌正方形 (c) 内嵌三角形(d) 三角形

35、交错 (e) 同心排列图1-4 换热管板布置规则三角形排列紧凑；方形排列便于机械清洗。对于多管换热器，通常使用组合布置。各道次呈等边三角形排列，为便于隔板安装，各道次之间采用正方形排列。管板的作用是将加热的管束连接在一起，并将管侧和壳程流体分开。管板与管子的连接可以是胀接的，也可以是焊接的。2 壳体直径的确定和壳体壁厚的计算2.1 管径换热器中最常用的管径为19mm2mm和25mm2.5mm。小口径管子能承受更大的压力，管壁更薄；同时，对于相同的壳径，可以布置更多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属消耗也更大。较少的。因此，当管侧结垢不是很严重，允许压降较高时，使用直径为19

36、mm2mm的管子更为合理。如果在管道侧使用容易结垢的流体，则应使用直径较大的管道。标准管的长度一般有1500mm、2000mm、2500mm、3000m、4500、5000、6000m、7500mm、9000m等。换热管长度与换热器公称直径之比一般为425 , 常用的为 6 到 10。因为小口径管子能承受更大的压力，管壁更薄；同时，对于相同的壳径，可以布置更多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属消耗也更大。数量较少。因此，在管侧半水气结垢不是很严重、允许压降比较高的情况下，使用直径为19mm2mm的管子更为合理。选用192无缝钢管，材质为20号钢，管长4.5m。强度校核：P

37、c =0.7MPa , D o =19mm= 1（无缝钢管）取腐蚀余量因此，无缝钢管满足0.7MPa压力下的强度要求。最大安全工作压力6.73MPa2.2 管数n2.3 管子的排列和管子间距的确定根据化工设备机械基础表7-4，呈等边三角形排列，层数为11层，管间距a=25mm由表7-5得出。2.4 换热器壳体直径的确定在公式中b-正六边形对角线上的管道数，查表7-4，取b=23l最外管中心到墙壳边缘的距离，取l=0.5d o +10=19.5查表2-5，取圆后壳径由于换热管长度与换热器公称直径之比一般为4比25，常用的为6比10。因此，符合周边2.5 换热器壳体壁厚计算与校核材质为Q245R钢

38、板，计算壁厚为：,式中：计算压力取= 1.0Mpa ； ; = 0.85 ; t = 91 Mpa (设定壳壁温度为 400C )将数值代入上述厚度计算公式，可知：化工设备机械基础表4-11 ；化工设备机械基础表4-93.90 +1.2 +0.3 = 5.4毫米 _ _查表4-13四舍五入后取1、检查水压试验的强度,但和可见，所以水压试验强度是足够的外壳采用Q245R钢6mm厚钢板。2.强度检查设计温度下的计算应力最大允许工作压力所以实力足够。2.6 拉杆电杆的直径和数量参照化工设备机械基础中的表7-10，按外壳直径计算。外壳直径/mm拉杆直径/mm拉杆数/mm600106拉杆根数需要减少6根

39、，所以实际管数为n=437-6=431，材质为Q235-AF钢拉杆螺母为AM10 8级，外径17.77，厚度4垫片为A10-100HV，外径20，厚度23 换热器封头的选择与检查上下封头为标准椭圆封头。根据GBT 25198-2010压力容器封头，封头为DN6006。检查曲面高度和直边高度。材质为Q245R钢。因此，头部的大小如下：4 容器法兰的选择材质选用12Cr2Mo1 根据NBT 47023-2012长颈对焊法兰选用DN600，PN1.0Mpa榫槽密封面长颈对焊法兰。检查法兰尺寸如下：表 4-1 法兰尺寸因此，选择的法兰尺寸如下：图 4-1 容器法兰5 管板管板除了与管壳连接外，还是换热

40、器中重要的受压元件。5.1 管板结构尺寸查阅换热器设计手册得到固定管板式换热器管板的主要尺寸：表5-1 固定管板式换热器管板主要尺寸公称通径DD 5D3 _b男朋友Cd螺栓孔数6007407006526245944232923285.2 管板与壳体的连接在固定管板式换热器中，管板与壳体的连接全部采用焊接方式。由于管板与非法兰的不同，结构不同。管板上有凹槽，管壳嵌入后焊接。外壳易于对中和焊接。适用于低压、物料危险性不高的场合；如果压力大，设备直径大，管板厚，焊接时很难调整。5.3 管板与管子的连接管板与管子的连接方式为膨胀节，膨胀节结构尺寸可通过查询换热器设计手册获得换热管外径d延伸长度 l槽深

41、 K16-2530.55.4 管板厚度管板在换热器的制造成本中占有相当大的比重。管板的设计与管板上的孔数、孔的直径、孔的间距、开孔的方式有关，这些都与管子的连接方式有关。从不同角度计算的管板厚度往往相差很大。综上所述，管板的尺寸如下：6 管道拉脱力的计算计算数据按表6-1选取表 6-1项目管子案子工作压力/Mpa0.70 _0.475 _材料20钢Q245R线膨胀系数弹性模量许用应力/Mpa8891尺寸管道数量431管间距/mm25壳壁温差/管与管板连接开槽膨胀节展开长度/mm50允许拉脱力/Mpa4.01、在工作压力下，每平方米周边膨胀产生的力在,毫米2、温差应力引起的每平方米伸缩缝的拉拔力

42、在由此可见，如果作用方向相同，管子被压缩，管子的拉脱力为：q= + =0.0 6+0.82 = 0.88 4.0因此，拉脱力在允许范围内。7 计算是否安装伸缩缝壳壁温差产生的轴向力为：作用在壳体上的压力的轴向力：在=作用在管道上的压力的轴向力为：根据GB151-1999管壳式换热器q q = 4.0 ，条件成立，换热器无需设置膨胀节。8 冲击板按化工设备机械基础选择圆形挡板挡板长度l=di+100=147+50=197mm挡板距离接管为挡板厚度为6mm9 挡板设计挡板的选择设置挡板的目的是增加流量，增加湍流，改善传热，同时在卧式换热器中也起到支撑管束的作用。常用弓形挡板和圆盘形挡板，弓形挡板又

43、分为单弓形图8-1(a)、双弓形图8-1(b)、三弓形图8-1(c) ) 和其他几种形式。图 8-1 弓形挡板和圆盘形挡板单弧形挡板使用最多，弧形缺口高度h为壳体公称直径DN的15%45%，最好为20%，如图8-2(a)所示；在流量板底部打开一个 90 槽口，见图 8-2(b)。高度为15-20mm，用于停机时清除残液；在某些冷凝器中，必须保留一部分超冷凝水，以使冷凝泵具有正吸头。这时可以使用带堰的挡板，如图8-2(c)所示。图 8-2 单弓挡板在大口径换热器中，如果挡板间距过大，流体会绕到挡板背面并靠近壳体，部分液体会滞留，形成不利的“死区”用于传热。为了消除这个缺点，建议使用双弧形挡板或三

44、弧形挡板。从传热的角度来看，一些热交换器（如冷凝器）不需要挡板。但是，为了增加换热器的刚度，防止管子振动，仍需设置一定数量的支撑板，其形状和尺寸均作为挡板处理。挡板和支撑板一般通过焊接或隔管的长拉杆来保持板之间的距离，其结构见图8-3。图8-3 挡板安装示意图由于换热器的功能不同，壳程介质的流量和粘度不同，挡板的间距也不同。最小允许挡板间距为外壳直径的 20% 或 50mm，以较大者为准。最大允许挡板间距与管径和壳体直径有关。当换热器流体无相变时，最大挡板间距不应大于壳体直径，否则流体流动方向将平行于管道而不是垂直于管道。管，从而降低传热膜系数。挡板外径与壳体的间隙越小，流体介质在壳体侧的泄漏

45、越少，减少流体短路，提高传热系数，但间隙过小，这给制造和安装带来了问题。难度大，增加设备成本，间隙要求合适。经选择，我们采用弓形挡板，h= ，挡板间距为450mm。查阅化工设备机械基础表7-7，挡板最小厚度为4mm。查化工设备机械基础表7 -9 挡板外径负偏差-0.40mm查阅化工设备机械基础表7-9。挡板外径596.5mm，材质为Q235-A钢。挡板开口直径因此，挡板的尺寸如下：9.2 挡板的布置挡板的布置一般应使管束两端的挡板尽量靠近壳程进出口，其他挡板应等距布置。通过查询换热器设计手册，可以知道挡板与靠近管板的管板之间的距离。10 开口加固10.1 壳体喷嘴开口加固1、确定壳体和喷嘴的计

46、算厚度和开口直径根据已知条件计算壳的厚度接管的计算厚度为壳体进出口采用159mm X 6mm无缝钢管，其中20种钢材选自附表9。计算厚度：液压测试检查：开口直径为：2、确定壳体和管口的实际厚度、开口的有效加固面积和外侧的有效加固高度h的公称厚度，加固部分的厚度为接管的有效钢筋宽度为根据换热器设计手册，喷嘴实际悬垂高度为200mm水口外有效钢筋高度3、计算需要补强的金属面积和可做补强的金属面积需要加固的金属区域是：可用作加固的金属区域有：4.计算Ae(9-8)5. 比较, ,同时，经计算出水口与壳体之间的焊缝面积A 3 ，开口水口的加强筋强度是足够的。综上所述，换热器壳体的开口加强结构如下：图

47、9-1 换热器壳体开口的加固结构10.2 加强管箱喷嘴的开口管箱和外壳采用相同尺寸和材质，即Q245R材质1、确定壳体和喷嘴的计算厚度和开口直径根据已知条件计算管箱厚度接管的计算厚度为管箱进出口选用133mm X 6mm无缝钢管，其中20种钢材选自附表9。计算厚度：液压测试检查：开口直径为：2、确定管箱和管口的实际厚度、开口的有效加固面积和外有效加固高度h已知管箱的公称厚度，加强件的厚度为接管的有效钢筋宽度为根据换热器设计手册，喷嘴实际悬垂高度为140mm水口外有效钢筋高度3、计算需要补强的金属面积和可做补强的金属面积需要加固的金属区域是：可用作加固的金属区域有：4.计算Ae5. 比较, ,同

48、时，经计算出水口与壳体之间的焊缝面积A 3 ，开口水口的加强筋强度是足够的。综上所述，换热管箱开口加强结构如下：11接管最小仓位壳侧喷嘴位置管箱接管位置12. 马鞍先粗略计算鞍座载荷热交换器总质量配方中外壳质量管盒质量封头质量配件质量管子质量1、外壳质量2.头部质量，但3.管盒质量4. 附着质量连接管、管法兰、管板等的质量总和计算为500kg，所以，5.管子质量热交换器总质量每个鞍座仅承受13.30kN的载荷，可选择带背板、包角为120的重型鞍座，即/T 4712.1-2007 鞍座BI600-F/T 4712.1-2007 鞍座BI600-SL=6561mm，由于圆柱的L/D较大，鞍座所在平面上没有加强环，取ADo/4。这里直接取A=Do/4=612/4=153mm6.强度检查鞍网的水平分量：鞍腹板有效界面的水平拉应力：H s:-计算高度，取鞍座实际高度与Rm/3中较小者，mm- 鞍腹板厚度，8mmbr-鞍腹板有效宽度，取垫板宽度