換熱器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　設(shè)計(jì)題目換熱器</p><p>　學(xué) 院機(jī)電工程學(xué)院</p><p>　專 業(yè)過程裝備與控制工程</p><p>　姓 名</p>

2、;<p>　學(xué) 號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　某生產(chǎn)過程的流程如圖3-20所示。反應(yīng)器的混合氣體經(jīng)與進(jìn)料物流換熱后，用循環(huán)冷卻水將其從110℃進(jìn)一步冷卻至60℃之后，進(jìn)入吸收塔吸收其中的可溶性組分。已知混合氣體的流量為225801，壓力為6.9，循

3、環(huán)冷卻水的壓力為0.4，循環(huán)水的入口溫度為29℃，出口的溫度為39℃，試設(shè)計(jì)一列管式換熱器，完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p><b>　　已知：</b></p><p>　　混合氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實(shí)測值）</p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱

4、容 ℃</b></p><p>　　熱導(dǎo)率 ℃</p><p>　　粘度 </p><p>　　循環(huán)水在34℃下的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容 K</b></p><

5、;p><b>　　熱導(dǎo)率K</b></p><p><b>　　粘度</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章緒論1</b></p><p>　　1.1換熱器的類型1</p><p&

6、gt;<b>　　1.2換熱器1</b></p><p>　　1.3 換熱器類型的選擇2</p><p>　　第二章確定設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　2.1選擇換熱器的類型4</p><p><b>　　2.2管程安排4</b></p><p>　　第三章確定物性

7、數(shù)據(jù)5</p><p>　　第四章估算傳熱面積6</p><p><b>　　4.1熱流量6</b></p><p>　　4.2平均傳熱溫差6</p><p><b>　　4.3傳熱面積6</b></p><p><b>　　4.冷卻水用量6</b

8、></p><p>　　第五章工藝結(jié)構(gòu)尺寸7</p><p>　　5.1管徑和管內(nèi)流速7</p><p>　　5.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)7</p><p>　　5.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)7</p><p>　　5.4傳熱管排列和分程方法8</p><p><b>　　5

9、.5殼體內(nèi)徑8</b></p><p><b>　　5.6折流板8</b></p><p><b>　　5.7其他附件8</b></p><p><b>　　5.8接管8</b></p><p>　　第六章?lián)Q熱器核算10</p><p&

10、gt;　　6.1熱流量核算10</p><p>　　6.1.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)10</p><p>　　6.1.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)10</p><p>　　6.1.3污垢熱阻和管壁熱阻11</p><p>　　6.1.4 傳熱系數(shù)11</p><p>　　6.1.5傳熱面積裕度12</p>&

11、lt;p>　　6.2壁溫計(jì)算12</p><p>　　6.3換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力13</p><p>　　6.3.1管程流體阻力13</p><p>　　6.2.2殼程阻力13</p><p>　　6.2.3換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果:14</p><p>　　第七章強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算16</p&

12、gt;<p>　　7.1筒體壁厚計(jì)算16</p><p>　　7.2外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算：16</p><p>　　7.3管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算：17</p><p>　　7.4 管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)校核18</p><p>　　7.5殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核：19</p><p>　　7.6固定管

13、板計(jì)算：20</p><p>　　7.7浮頭管板及鉤圈：21</p><p>　　7.8無折邊球封頭計(jì)算：21</p><p>　　7.9浮頭法蘭計(jì)算：22</p><p><b>　　結(jié)論23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：24</b></

14、p><p><b>　　第一章緒論</b></p><p><b>　　1.1換熱器的類型</b></p><p>　　列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用，主要有殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等組成。一種流體在關(guān)內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁

15、面即為傳熱面。</p><p>　　其主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束，使湍流程度大為增加。</p><p>　　列管式換熱器中，

16、由于兩流體的溫度不同，使管束和殼體的溫度也不相同，因此它們的熱膨脹程度也有差別。若兩流體溫差較大（50℃以上）時(shí)，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備的變形，甚至彎曲或破裂，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。</p><p><b>　　1.2換熱器</b></p><p>　　換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。由于生產(chǎn)規(guī)模、物料的性質(zhì)、傳

17、熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。</p><p>　　按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分為三大類：混合式、蓄熱式、間壁式。</p><p>　　間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。在這類換熱器中，冷、熱流體被固體壁面隔開，互不接觸，熱量從熱流體穿過壁面?zhèn)鹘o冷流體。該類換熱器適用于冷、熱流體不允許直接接觸的場

18、合。間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，形式繁多。將在后面做重點(diǎn)介紹。</p><p>　　直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器。在此類換熱器中，冷、熱流體相互接觸，相互混合傳遞熱量。該類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場合。常見的設(shè)備有涼水塔、洗滌塔、文氏管及噴射冷凝器等。</p><p>　　蓄熱式換熱器又稱回流式換熱器或蓄熱器。此類換熱器是借助于熱容量較大的固體蓄熱體

19、，將熱量由熱流體傳給冷流體。當(dāng)蓄熱體與熱流體接觸時(shí)，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達(dá)到換熱的目的。此類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點(diǎn)是設(shè)備的體積龐大，且不能完全避免兩種流體的混合。</p><p>　　工業(yè)上最常見的換熱器是間壁式換熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。</p>

20、<p>　　緊湊式換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等。</p><p>　　管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在許多工業(yè)部門被大量采用。列管式換熱器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工藝成熟，選材范圍廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)及處理能力大等。這使得它在各種換熱設(shè)備的競相發(fā)展中得以繼續(xù)存在

21、下來。</p><p>　　使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節(jié)的固定管板式、浮頭式和U形管式等幾種類型。</p><p>　　1.3 換熱器類型的選擇</p><p>　　根據(jù)列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要分為以下四種。以下根據(jù)本次的設(shè)計(jì)要求，介紹

22、幾種常見的列管式換熱器。</p><p>　　1． 固定管板式換熱器</p><p>　　這類換熱器如圖1-1所示。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)余構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。&

23、lt;/p><p><b>　　2.U型管換熱器</b></p><p>　　U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是只有一塊管板，換熱管為U型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U型環(huán)熱管由溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，只有一塊管板，密封面少，運(yùn)行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。其缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗困難；喲由于管子需要一定

24、的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束最內(nèi)程管間距大，殼程易短路；內(nèi)程管子壞了不能更換，因而報(bào)廢率較高。此外，其造價(jià)比管定管板式高10%左右。</p><p>　　3. 浮頭式換熱器</p><p>　　浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩端管板之一不與外科固定連接，可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是黨環(huán)熱管與殼體間有溫差存在，殼體或環(huán)熱管膨脹時(shí)，互

25、不約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價(jià)高；浮頭蓋與浮動(dòng)管板間若密封不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p><b>　　4.填料函式換熱器</b></p><p>　　填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。其特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼

26、壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。其缺點(diǎn)是填料函乃嚴(yán)不高，殼程介質(zhì)可能通過填料函外樓，對(duì)于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。</p><p><b>　　第二章確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1選擇換熱器的類型</

27、p><p>　　兩流體溫度的變化情況：熱流體進(jìn)口溫度110℃ ，出口溫度60℃；冷流體進(jìn)口溫度29℃，出口溫度39℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。 </p><p><b>　　2.2管程安排</b></p><p>　　從兩物流的操

28、作壓力看，應(yīng)使混合氣體走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會(huì)加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下賤，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，混和氣體走殼程。</p><p><b>　　第三章確定物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　定性溫度：對(duì)于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為<

29、;/p><p><b>　　T= =85℃</b></p><p>　　管程流體的定性溫度為</p><p><b>　　t=℃</b></p><p>　　根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。對(duì)混合氣體來說，最可靠的無形數(shù)據(jù)是實(shí)測值。若不具備此條件，則應(yīng)分別查取混合無組分的有關(guān)物性數(shù)據(jù)

30、，然后按照相應(yīng)的加和方法求出混和氣體的物性數(shù)據(jù)。</p><p>　　混和氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實(shí)測值）：</p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容℃</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率℃</b></p><

31、;p><b>　　粘度</b></p><p>　　循環(huán)水在34℃ 下的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容K</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率K</b></p><p><

32、b>　　粘度</b></p><p><b>　　第四章估算傳熱面積</b></p><p><b>　　4.1熱流量 </b></p><p>　　=225801×3.297×(110-60) / 3600 = 10339.8 kw</p><p>　　4.2

33、平均傳熱溫差 </p><p>　　先按照純逆流計(jì)算，得：</p><p>　　4.3傳熱面積 </p><p>　　為求得傳熱面積A，需先求出傳熱系數(shù)K，而K值又與給熱系數(shù)、污垢熱阻等有關(guān)。在換熱器的直徑、流速等參數(shù)均未確定時(shí)，給熱系數(shù)也無法計(jì)算，所以只能進(jìn)行試算。假設(shè)K=340W/(㎡k)則估算的傳熱面積為</p><p>　　4.

34、冷卻水用量 </p><p><b>　　第五章工藝結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　5.1管徑和管內(nèi)流速 </p><p>　　選用Φ25×2.5較高級(jí)冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=1.4m/s。</p><p>　　5.2管程數(shù)和傳熱管數(shù) </p><p>

35、　　可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p><p>　　按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為 </p><p>　　按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長l=7.5m，則該換熱器的管程數(shù)為</p><p>　　傳熱管總根數(shù) Nt=567×2=1134(根)</p><p

36、>　　5.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) </p><p>　　平均溫差校正系數(shù)有 </p><p>　　按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，查圖5-19（a）得</p><p>　　平均傳熱溫差 ℃ </p><p>　　由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.9，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。</p>

37、<p>　　5.4傳熱管排列和分程方法 </p><p>　　采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。</p><p>　　取管心距t=1.25d0，則</p><p>　　t=1.25×25=31.25≈32(mm)</p><p>　　隔板中心到離其最近一排管中心距離按式（3-16）計(jì)算&

38、lt;/p><p>　　S=t/2+6=32/2+6=22㎜</p><p>　　各程相鄰管的管心距為44㎜。</p><p>　　管數(shù)的分成方法，每程各有傳熱管567根，其前后關(guān)鄉(xiāng)中隔板設(shè)置和介質(zhì)的流通順序按圖3-14選取。</p><p>　　5.5殼體內(nèi)徑 </p><p>　　采用多管程結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)徑可按式（3

39、-19）估算。取管板利用率η=0.7 ，則殼體內(nèi)徑為</p><p><b>　　D=1.05t</b></p><p>　　按卷制殼體的進(jìn)級(jí)檔，可取D=1400mm</p><p><b>　　5.6折流板 </b></p><p>　　采用圓缺折流板，去弓形之流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則

40、切去的圓缺高度為</p><p>　　h=0.25×1400=350m，故可取h=350mm</p><p>　　取折流板間距B=0.3D，則 </p><p>　　B=0.3×1400=420mm，可取B為450mm。</p><p><b>　　折流板數(shù)目NB=</b></p>&l

41、t;p>　　根據(jù)實(shí)際情況，折流板數(shù)目取10個(gè)。</p><p>　　5.7其他附件 </p><p>　　拉桿數(shù)量與直徑按表4-9選取，本換熱器殼體內(nèi)徑為1400mm，故其拉桿直徑為Ф16拉桿數(shù)量不得少于8。</p><p>　　殼程入口處，應(yīng)設(shè)置防沖擋板，如圖3-17所示。</p><p><b>　　5.8接管<

42、/b></p><p>　　殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)氣體流速為，則接管內(nèi)徑為</p><p>　　圓整后可取管內(nèi)徑為310mm。</p><p>　　管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)液體流速，則接管內(nèi)徑為</p><p>　　圓整后去管內(nèi)徑為370mm</p><p><b>　　第六章?lián)Q熱器核算<

43、;/b></p><p><b>　　6.1熱流量核算</b></p><p>　　6.1.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) </p><p>　　用克恩法計(jì)算 據(jù)式（5-72）</p><p><b>　　當(dāng)量直徑</b></p><p><b>　　=</b&

44、gt;</p><p><b>　　殼程流通截面積</b></p><p>　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為</p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><p><b>　　粘度校正 </b></p><p>　　6.1.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

45、</p><p><b>　　據(jù)式（5-63a）</b></p><p><b>　　管程流體流通截面積</b></p><p><b>　　管程流體流速</b></p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><p>　　6

46、.1.3污垢熱阻和管壁熱阻 </p><p><b>　　按表5-5，可取</b></p><p><b>　　管外側(cè)污垢熱阻 </b></p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻</b></p><p>　　管壁熱阻按式計(jì)算，依附錄4查表知，碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為45.

47、3w/(m·K)。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　6.1.4 傳熱系數(shù)KKKKKKKKKKKNUGYUWEHU9</p><p>　　依式（5-11c）有 </p><p>　　6.1.5傳熱面積裕度 </p><p>　　依式（5-23）可得所計(jì)算傳熱

48、面積Ac為</p><p>　　該換熱器的實(shí)際傳熱面積為Ap</p><p>　　該換熱器的面積裕度為</p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p>　　6.2壁溫計(jì)算 </p><p>　　因?yàn)楣鼙诤鼙。冶跓嶙韬苄?，故管壁溫度可按?-42計(jì)算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬

49、季操作時(shí)，循環(huán)水的進(jìn)口溫度將會(huì)降低。為確保可靠，取循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為39℃計(jì)算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計(jì)算中，應(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫。于是，按式4-42有</p><p>　　式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計(jì)算為&l

50、t;/p><p>　　0.4×39+0.6×15=24.6℃</p><p>　　(110+60)/2=85℃ </p><p><b>　　6218w/㎡·k</b></p><p><b>　　904w/㎡·k</b></p><p>

51、<b>　　傳熱管平均壁溫</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=85℃。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為℃。</p><p>　　該溫差較大，故需要設(shè)溫度補(bǔ)償裝置。由于換熱器殼程壓力較大，因此，需選用浮頭式換熱器較為適宜。</p><

52、;p>　　6.3換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力</p><p>　　6.3.1管程流體阻力</p><p><b>　　, </b></p><p>　　由Re=37520，傳熱管對(duì)粗糙度0.1/20=0.005，查莫狄圖得，流速u=1.4m/s ,,所以，</p><p>　　管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。</p&

53、gt;<p>　　6.2.2殼程阻力 </p><p><b>　　按式（6-4）計(jì)算</b></p><p><b>　　, , </b></p><p><b>　　流體流經(jīng)管束的阻力</b></p><p><b>　　(Pa)</b&g

54、t;</p><p>　　流體流過折流板缺口的阻力</p><p><b>　　, , </b></p><p><b>　　Pa</b></p><p><b>　　總阻力</b></p><p>　　32444+42866=75310Pa</p

55、><p>　　由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高，所以殼程流體的阻力也比較適宜。</p><p>　　6.2.3換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果:</p><p>　　換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見下表：</p><p><b>　　第七章強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　7.1

56、筒體壁厚計(jì)算</b></p><p>　　由工藝設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)溫度85，設(shè)計(jì)壓力等于工作壓力為6.9，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板16卷制，查得材料85時(shí)許用應(yīng)力；《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社。</p><p>　　取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度=1mm；對(duì)16鋼板的負(fù)偏差=0</p><p>　　根據(jù)《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社：公式（4-13）內(nèi)

57、壓圓筒計(jì)算厚度公式： </p><p>　　= 從而：</p><p>　　計(jì)算厚度： =</p><p>　　設(shè)計(jì)厚度： </p><p>　　名義厚度： 圓整取</p><p>　　有效厚度： &l

58、t;/p><p>　　水壓試驗(yàn)壓力： </p><p><b>　　所選材料的屈服應(yīng)力</b></p><p><b>　　水式實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核：</b></p><p><b>　　水壓強(qiáng)度滿足</b></p><p>　　氣密試驗(yàn)壓力： <

59、;/p><p>　　7.2外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算：</p><p>　　外頭蓋內(nèi)徑=1500mm，其余參數(shù)同筒體：</p><p><b>　　短節(jié)計(jì)算壁厚：</b></p><p><b>　　S==</b></p><p><b>　　短節(jié)設(shè)計(jì)壁厚：</b&

60、gt;</p><p><b>　　短節(jié)名義厚度：</b></p><p><b>　　圓整取</b></p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p><b>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核：</b></p><p>　　壓力

61、試驗(yàn)滿足試驗(yàn)要求。 </p><p>　　外頭蓋封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：</p><p><b>　　封頭計(jì)算壁厚：</b></p><p><b>　　S==</b></p><p><b>　　封頭名義厚度：</b></p><p>　　取名義厚度與

62、短節(jié)等厚：</p><p>　　7.3管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算：</p><p>　　由工藝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)溫度為34，設(shè)計(jì)壓力為0.4M，選用16MnR鋼板，材料許用應(yīng)力，屈服強(qiáng)度，取焊縫系數(shù)=0.85，腐蝕裕度=2mm</p><p><b>　　計(jì)算厚度：</b></p><p><b>　　S==

63、</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)厚度：</b></p><p><b>　　名義厚度：</b></p><p>　　結(jié)合考慮開孔補(bǔ)強(qiáng)及結(jié)構(gòu)需要取 </p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p>　　壓力

64、試驗(yàn)強(qiáng)度在這種情況下一定滿足。</p><p>　　管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同，取</p><p>　　7.4 管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><p>　　開孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，接管尺寸為，考慮實(shí)際情況選20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?，?</p><p><b>　　接管計(jì)算壁厚：</b></p><p&

65、gt;<b>　　接管有效壁厚：</b></p><p><b>　　開孔直徑：</b></p><p><b>　　接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度：</b></p><p>　　接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度：</p><p><b>　　需補(bǔ)強(qiáng)面積：</b></p>

66、;<p>　　可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積：</p><p>　　該接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠，不需另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　7.5殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核：</p><p>　　開孔校核采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法。選取20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?lt;/p><p><b>　　鋼管許用應(yīng)力：， </b></p><p&

67、gt;<b>　　接管計(jì)算壁厚：</b></p><p><b>　　接管有效壁厚：</b></p><p><b>　　開孔直徑：</b></p><p><b>　　接管有效補(bǔ)強(qiáng)厚度：</b></p><p>　　接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度：</p&g

68、t;<p><b>　　需要補(bǔ)強(qiáng)面積：</b></p><p>　　可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為：</p><p>　　尚需另加補(bǔ)強(qiáng)的面積為：</p><p><b>　　補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：</b></p><p>　　實(shí)際補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體等厚： ； 則另行補(bǔ)強(qiáng)面積：</p>&l

69、t;p>　　同時(shí)計(jì)算焊縫面積后，該開孔補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度的足夠。</p><p>　　7.6固定管板計(jì)算：</p><p>　　固定管板厚度設(shè)計(jì)采用BS法。假設(shè)管板厚度。</p><p>　　總換熱管數(shù)量 ； 一根管壁金屬橫截面積為：</p><p>　　開孔溫度削弱系數(shù)（雙程）：</p><p>　　兩管板間換熱管

70、有效長度(除掉兩管板厚)取</p><p><b>　　計(jì)算系數(shù)K：</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　接管板筒支考慮，依K值查《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-45， </p><p>　　圖4-46，圖4-47得：</p><

71、;p><b>　　管板最大應(yīng)力:</b></p><p><b>　　或</b></p><p><b>　　筒體內(nèi)徑截面積：</b></p><p>　　管板上管孔所占的總截面積：</p><p><b>　　系數(shù) </b></p&g

72、t;<p><b>　　系數(shù) </b></p><p><b>　　殼程壓力：</b></p><p><b>　　管程壓力:</b></p><p><b>　　當(dāng)量壓差：</b></p><p><b>　　管板采用鍛：

73、</b></p><p>　　換熱管采用號(hào)碳系鋼：</p><p><b>　　管板管子程度校核：</b></p><p>　　管板計(jì)算厚度滿足強(qiáng)度要求?？紤]管板雙面腐蝕取，隔板槽深取，實(shí)際</p><p><b>　　管板厚為。</b></p><p>　　7.

74、7浮頭管板及鉤圈：</p><p>　　浮頭式換熱器浮頭管板的厚度不是由強(qiáng)度決定的，按結(jié)構(gòu)??； 鉤圈采用型。</p><p>　　材料與浮頭管板相同，設(shè)計(jì)厚度按浮頭管板厚加，定為。</p><p>　　7.8無折邊球封頭計(jì)算：</p><p>　　封頭上面無折邊球形封頭的計(jì)算接外壓球殼計(jì)算，依照方法計(jì)算。選用板，封頭封頭外側(cè) 氣體，內(nèi)

75、側(cè)為 循環(huán)水，取壁溫。假設(shè)名義厚度；雙面腐蝕取，鋼板主偏差 ；</p><p><b>　　當(dāng)量厚度 : </b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　封頭外半徑: ，</b></p><p><b>　　計(jì)算系數(shù):</b>

76、;</p><p>　　依據(jù)所選材料，溫度，系數(shù)查外壓圓筒，球殼厚度計(jì)算得：B=176</p><p><b>　　計(jì)算許用外壓力</b></p><p>　　7.9浮頭法蘭計(jì)算：</p><p>　　按GB151-89相關(guān)規(guī)定。因此法蘭出于受壓狀態(tài)。計(jì)算過程取法蘭厚度。結(jié)構(gòu)見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社

77、：圖</p><p><b>　　下表為設(shè)計(jì)匯總：</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　我設(shè)計(jì)的是浮頭式換熱器，通過查相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際要求按照常規(guī)設(shè)計(jì)的方法與步驟，根據(jù)設(shè)計(jì)取殼體的內(nèi)徑為1400mm，傳熱管長7m，傳熱管總根數(shù)1134根，單殼程雙管程的換熱器。其它尺寸可直接查得。經(jīng)校

78、核后符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1． 《化工原理》（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社出版</p><p>　　2． GB4557.1——84機(jī)械制圖圖紙幅面及格式</p><p>　　3． GB150——98鋼制壓力容器</p><p>　　4. 化