換熱器布管計算

1、布管（1）換熱管的排列方式為轉(zhuǎn)角正方形排列 ，如下圖所示 （2） 換熱管中心距所選換熱管 d=25mm ，換熱管中心距宜不小于1.25倍的換熱管外徑，查國標(biāo)得換熱管中心距S=32mm(3) 布管限定圓布管限定圓直徑DL=Di-2b3 b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情況下不小于8mm)取b3=8.5DL=Di-2b3=5002×8.5483mm具體布管圖如附圖U型管換熱器的設(shè)計與校核1由工藝設(shè)計給定殼體公稱直徑為500mm，殼程的最高工作壓力為1.2MPa，管程最高工作壓力為1.5MPa，殼程液體進(jìn)口溫度為70，出口溫度為110；管程液體進(jìn)口溫度180，

2、出口溫度125；管長為6000mm，4管程單殼程的換熱器。原油的黏度大,因此殼程走原油，管程走被冷卻的柴油。2筒體壁厚設(shè)計 由工藝設(shè)計給定設(shè)計溫度為150，選用低合金鋼Q345R。查GB 150一2011可知：150時Q345R的許用應(yīng)力=189MPa，厚度暫取316mm，焊接采用雙面對接焊局部無損探傷檢測，焊接系數(shù)=0.85,鋼板的厚度負(fù)偏差按 GB/T 709一2006 查3B類鋼板 得 鋼板負(fù)偏差為C1=0.3,腐蝕裕量C2=3mm, 設(shè)計壓力為最大工作壓力的1.051.1倍,由工藝設(shè)計給定殼程的最高工作壓力為1.2MPa(絕); 表壓=絕壓當(dāng)?shù)卮髿鈮?1.2Mpa101.3kpa=1.

3、1Mpa Pc=(1.051.1)×1.1=1.2Mpa計算壁厚tPcDi2tPcC1C25.175mm由于管殼式換熱器在工作過程中除承受內(nèi)壓外還受到溫差應(yīng)力、支座反力和自重等載荷的作用，因此殼體壁厚應(yīng)比計算值大，對碳素鋼和低合金鋼應(yīng)滿足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式換熱器的壁厚應(yīng)不小于8mm，圓整后取鋼板名義厚度tn=8mm。3封頭厚度計算 為滿足強(qiáng)度要求，封頭取與筒體相同的Q345R。查GB 150一2011可知：Q345R在150時的許用應(yīng)力=189MPa，厚度暫取316mm，焊接系數(shù)采用雙面對接焊局部無損探傷檢測，焊接系數(shù)=0.85，鋼板負(fù)偏差為C1=0.

4、3,腐蝕裕量C2=3mm。封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，計算厚度： 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K=1t=1×1.2×500（2×189×0.850.5×1.2C1C25.17mm與筒體壁厚的設(shè)計厚度近似，為加工方便封頭壁厚取tn=8mm。4管箱短節(jié)圓筒、封頭厚度計算由工藝設(shè)計給定設(shè)計溫度為200，表壓=絕壓當(dāng)?shù)卮髿鈮?1.5Mpa101.3kpa=1.4Mpa 設(shè)計壓力Pc=(1.051.1)×1.4=1.5Mpa為滿足強(qiáng)度和加工要求，管箱短節(jié)封頭取與筒體相同的材料Q345R。根據(jù) GB 150一2011可知：200時Q345R的許用應(yīng)力=183MPa，

5、厚度暫取316mm，焊接系數(shù)采用雙面對接焊局部無損探傷檢測，焊接系數(shù)=0.85，鋼板負(fù)偏差為C1=0.3,腐蝕裕量C2=3mm。計算短節(jié)圓筒壁厚：Tn=t+C1+C2=2.42+0.3+3=5.72mm根據(jù)GB 151一1999 規(guī)定 碳素鋼和低合金鋼的最小厚度應(yīng)不小于8mm,圓整后取8mm封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，計算厚度： 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K=1 與筒體壁厚的設(shè)計厚度近似，為加工方便封頭壁厚取8mm。強(qiáng)度校核如SW6所示5換熱管材料、規(guī)格及功能的確定 由于管板選用的是與筒體一樣的材料16Mn(鍛件)，鋼板的硬度200HB 故換熱管應(yīng)選取比管板材料硬度低的材料，所以選用10號碳素鋼并且熱阻較小 0

6、.00006左右6 拉桿的確定查GB 151一1999 ，換熱管外徑為25mm19mm，采用拉桿定距管結(jié)構(gòu) ，如圖所示查GB 151一1999（表4345）得 換熱管外徑為25mm時，拉桿直徑d=16mm，材料為不銹鋼，4根；拉桿螺紋公稱直徑dn=16mm，La=20mm，Lb60mm，b=2.0mm拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。7 容器法蘭的選擇a) 管箱法蘭的選擇 已知 DN=500mm，PN=1.5 Mpa ，介質(zhì)溫度200，所以選用甲型平焊法蘭（平面法蘭），查得法蘭型號為JB/T 4701一2000。壓緊面形式為全平面密封，材料為16MnR。由于腐蝕裕量為3mm，故加厚短節(jié)為2mm

7、。查JB/T 4701一2000得法蘭連接尺寸：DN=500mm，D=630mm,D1=590mm,D2=555mm,D3=545mm,D4=542mm,=44mm,d=23mm。配套螺柱為M20×28個，查JB/T 4707一2000選用等長雙頭螺柱（A型）d=d2=20mm，L0=50mm，C=2.5mm，r=6mm， b)殼體法蘭的選擇DN=500mm，PN=1.2 Mpa ，介質(zhì)溫度200，所以選用甲型平焊法蘭（平面法蘭），材料為16MnR，壓緊面形式為全平面密封查JB/T 4701一2000得法蘭連接尺寸：DN=500mm，D=630mm,D1=590mm,D2=555mm

8、,D3=545mm,D4=542mm,=44mm,d=23mm。配套螺柱為M20×28個，材料為40MnB 查JB/T 4707一2000選用等長雙頭螺柱（A型）d=d2=20mm，L0=50mm，C=2.5mm，r=6mm，L=?c)接管法蘭的選擇根據(jù)HG20592一1997 DN=125 PN=1.5選用板式平焊法蘭（標(biāo)準(zhǔn)號為 HG20593），全平面密封，連接尺寸：D=250，K=210, L=18×8(M16)。8 墊片的選擇一般情況下墊片材料為非金屬軟墊片（GB3985 石棉橡膠板）墊片500-1.6 JB/T 4704一2000 查得墊片尺寸D=544mm，d=

9、504mm，3mm法蘭墊片接觸面外徑D4=542mm墊片接觸面寬度N=（542504）÷2=19mm基本密封寬度，查GB150一2011表7一1，mm 管箱墊片選用纏繞墊片標(biāo)號為JBT4719-1992 如圖所示為四管程管箱墊片 鋼帶為 填料為石棉 查JBT4719-1992得D=554,d=522,d1=518 9 管板設(shè)計換熱器公稱直徑DN為500mm，即；由于管板不兼作法蘭，所以管板與管箱圓筒、殼程圓筒之間的連接方式為a型（管板通過墊片與殼體法蘭和官箱法蘭連接）； 換熱管規(guī)格為25mm×2.5mm，Lo=6000mm，換熱管實(shí)際排管換熱管實(shí)際排管根數(shù)60；換熱管排列方

10、式為斜正方形，管心距為32mm；換熱管與管板的連接方式：先焊后強(qiáng)度脹接；管板分程隔板槽深4mm，管箱法蘭采用JB/T 4701一2000，查GB150.2一2011得圓筒材料: Q345R =189MPa 183MPa管板材料： 16Mn 鍛件 150MPa =167MPa換熱管材料：10號鋼 =108MPa計算,，墊片壓緊力作用中心圓直徑 6.4mm時mmmm沿隔板一側(cè)的排管數(shù)=10和8根隔板槽兩側(cè)相鄰中心距 =mm在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積對于正方形排列 =管板布管區(qū)面積 =130515一根換熱管管壁金屬的橫截面積a查GB151一1999附錄J表

11、J1得 a=176.71管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑mm管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比 (a型連接2R=) 1.2903系數(shù)，對于a型連接方式，, 按查GB151一1999圖19得：=0.266確定管板設(shè)計壓力不能保證與在任何情況下都同時作用，并兩側(cè)均為正壓時，取兩者中的大者=max(,)=max(1.5,1.2)=1.5MPa管板厚度計算 =mm管板設(shè)計厚度35.2+6+4+0.8=46mm(加上腐蝕裕量6mm和分程隔板槽厚度4mm)管板名義厚度 =46mm D=542mm GB 151一1999中用于一般場合，管板最小厚度要求應(yīng)符合：時， 符合。10 接管油的經(jīng)濟(jì)流速范圍為0.51.0m&

12、#183;s-1 （1）接管的選型 各接管直徑由流速及其流量，按如下公式進(jìn)行計算 管程流體進(jìn)出口接管：流速取0.8m·s-1 查HG20592-1997可知，選用管程接管公稱通徑為Dn=125mm，鋼管外徑為Do=133mm，接管材料為20號鋼 ，查GB9948 設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 =131MPa，負(fù)偏差為0.8mm， 殼程流體進(jìn)出口接管：流速取0.75m·s-1查HG20592-1997可知，選用殼程接管公稱通徑為Dn=100mm，鋼管外徑為Do=108mm接管材料為20號鋼 ，查GB9948 設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 =140MPa，負(fù)偏差為0.8mm 11折流板折流板按等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出口接管。折流板缺口水平上下布置，為防止液體中有氣體進(jìn)入殼體，在缺口朝下的折流板最高處開通氣口，如圖所示 折流板間距為150mm，圓缺口高度h=13Do+5mm=172mm，且鋼管的最大無支撐跨距為1850mm，所以折流板的最小厚度為12mm，公稱直徑 DN=500 折流板的名義外直徑=500一4.5=495.5mm。查國標(biāo)151-1999（表35）得折流板管孔直徑=換熱管外徑+0.7=25.7mm12 U形管的尾部支撐板 U形管換熱器中，靠近