電子U型管換熱器說(shuō)明書

1、第二部分、設(shè)計(jì)說(shuō)明書1、傳熱工藝計(jì)算原始數(shù)據(jù)殼程水蒸氣的進(jìn)口溫度=殼程水蒸氣的出口溫度=95殼程水蒸氣的工作壓力=管程冷卻水的進(jìn)口溫度=38oC管程冷卻水的出口溫度=97oC管程冷卻水的工作壓力=MPa管程冷卻水的流量G2=120t/h定性溫度及物性參數(shù)管程冷水定性溫度(38+97)/2=64管程冷水密度查物性表得=981Kg/管程冷水比熱查物性表得=KgoC管程冷水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得=m6管程冷水黏度=Pas管程冷水普朗特?cái)?shù)查物性表得Pr2=殼程水蒸氣定性溫度t1(t1t1)/2（+95）=150殼程水蒸氣密度查物性表得=殼程水蒸汽比熱查物性表得=殼程水蒸氣導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得=m殼程水蒸氣黏

2、度=105s殼程水蒸氣的普朗特?cái)?shù)查物性表Pr1=傳熱量與冷水流量取定換熱效率為=查表得r=103則設(shè)計(jì)傳熱量:Q0G2Cp2(t2t2)1000/3600120000(97-38)1000/36008060108（W）則加熱水流量：)=sG1Q0/rCp1(t1t2有效均勻溫差)=tn(t1t2(t1t2)/ln(t1t2)/(t1t2參數(shù)p：P(t2t2)/(t1t2)參數(shù)R：)/(t2)R(t1t1t2換熱器按單殼程兩管程設(shè)計(jì)則查書圖2-6a得：溫差校訂系數(shù)：=有效均勻溫差：tmtn60管程換熱系數(shù)計(jì)算參照表27初選傳熱系數(shù)：K01000W/(m2K)則初選傳熱面積為：F0Q0/(K0tm

3、)m2采納不銹鋼的無(wú)縫鋼管作換熱管。則管子外徑d0=管子內(nèi)徑di=管子長(zhǎng)度=5m則所需換熱管根數(shù)：NtF0/(3.14d0L)570根可取換熱管根數(shù)為580根則管程流通面積為:a2Nt3.14di2/(44)m2管程流速為：2G2/(a23600)=管程雷諾數(shù)為:Re111di2/132671管程傳熱系數(shù)為：23605(10.015t1)10.8/(100di)0.24834構(gòu)造的初步設(shè)計(jì)：GB151-1999知管間距按?。汗荛g距為：s=分程隔板槽雙側(cè)相鄰管中心距Sn=管制中心排管數(shù)為:Nc1.1Nt26根26根則殼體內(nèi)徑為：Dis(Nc1)4d0故內(nèi)徑Di=則長(zhǎng)徑比為:L/Di合理。選擇單弓

4、形折流板。則弓形折流板的弓高為：h0.2Di折流板間距為:BDi/3折流板數(shù)目為：NbL/B19塊殼程換熱系數(shù)計(jì)算殼程流通面積為：a1BDi(1d0/s)m2殼程流速為：G/36001s1a11殼程質(zhì)量流速為：W111s殼程當(dāng)量直徑為：de(Di2Ntd02)/Ntd0殼程雷諾數(shù)為：Re111de/143433切去弓形面積所占比率按:h/Di查圖438b得為，殼程換熱因子查圖212得js120管外壁溫度假定值為：tw1120壁溫下水的黏度為：黏度修正系數(shù)：2(11)0.14殼程傳熱系數(shù)：11/3js71801Pr1de7.傳熱系數(shù)計(jì)算GB151-1999第138頁(yè)可知：管程水側(cè)污垢熱阻為：r2

5、0.000088殼程污垢熱阻為:管壁熱阻r忽視,則總傳熱系數(shù)為：=1300則傳熱系數(shù)比為：K/K0因此假定合理。j8.管壁溫度計(jì)算管外壁熱流密度計(jì)算為：q1Q0/(Nt3.14d0L)59010W/m2外壁溫度為：tw1t1q2(1/1r2)偏差校核：tw1tw2因此偏差不大，適合。9.管程壓降計(jì)算管內(nèi)壁溫度:tw2t2q2(1r)92d01di1壁溫下水的黏度為：w2105Pa?S黏度修正系數(shù)：2(2)0.14w2查得管程摩擦系數(shù)為：2管程數(shù)2管內(nèi)沿程壓降為：2lNt22PidiPa222回彎壓降為：2Pb24NtPa22取出進(jìn)口處質(zhì)量流速為：Wn11600kg/m2?s出進(jìn)口管處壓降為：W

6、21.5n1Pn2Pa22管程污垢校訂系數(shù)為：則管程壓降為：P2(PiPb)d2Pn2Pa管程同意壓降即管程壓降切合要求。殼程壓降計(jì)算殼程當(dāng)量直徑：de=雷諾數(shù)Re1=16656查得殼程摩擦系數(shù)：（圖3-2）管制壓降：取出進(jìn)口質(zhì)量流速：出進(jìn)口壓降：取導(dǎo)流板阻力系數(shù)：導(dǎo)流板壓降：殼程結(jié)垢修正系數(shù)：殼程壓降：殼程同意壓降：切合要求。2、強(qiáng)度計(jì)算換熱管資料、規(guī)格的選擇及功能的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管外徑d0mmGB151-1999252管長(zhǎng)Lmm同上30003傳熱面積管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)4換熱管根數(shù)個(gè)5805拉桿個(gè)GB151-1999表43、4466資料GB150-199

7、9鋼制壓力容器選20鋼管子的擺列方式序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值正三角形排GB151-1999列2換熱管中心SmmGB151-199932距隔板槽雙側(cè)3相鄰管最小mmGB151-199944中心距確立殼體直徑序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管中心SmmGB151-199932距表122換熱管根數(shù)根5803分程隔板厚mmGB151-199910度4管制中心排根26管數(shù)5筒體直徑mm9006實(shí)取筒體直mm900徑筒體壁厚確立序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2資料GB150-199916MnR3資料許用應(yīng)MPaGB150-1999170力表4-14焊

8、接接頭系數(shù)5殼程設(shè)計(jì)壓MPa力6筒體計(jì)算厚mm度7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mm+59實(shí)取名義厚mmGB151-19995度10負(fù)偏差mm011腐化裕量mm212有效厚度mm10設(shè)計(jì)厚度下13圓筒的計(jì)算MPa121應(yīng)力14校核MPa合格設(shè)計(jì)溫度下15圓筒的最大MPa同意工作壓力液壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值1試驗(yàn)壓力MPa2圓筒薄膜應(yīng)MPa力3常溫下資料MPa345強(qiáng)度指標(biāo)4校核MPa合格殼程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位1設(shè)計(jì)壓力MPa2工作壓力PMPa3資料4資料許用MPa應(yīng)力5焊接接頭系數(shù)6封頭計(jì)算mm厚度7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mm9實(shí)取名義mm厚度10負(fù)偏差mm

9、11腐化裕量mm數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值給定GB150-199916MnRGB150-19991704-1+5GB151-199950212有效厚度mm3設(shè)計(jì)溫度13下封頭的MPa121計(jì)算應(yīng)力14校核MPa合格設(shè)計(jì)溫度15下封頭的MPa最大同意工作壓力16公稱直徑mm筒體公稱直徑90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-9540管程標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式1設(shè)計(jì)壓力MPa2工作壓力PMPa給定3資料GB150-199916MnR資料許用GB150-19994MPa應(yīng)力表4-15焊接接頭系數(shù)6封頭計(jì)算mm厚度7設(shè)計(jì)厚度m

10、m8名義厚度mm+9實(shí)取名義mmGB151-1999厚度數(shù)值1707710負(fù)偏差mm011腐化裕量mm212有效厚度mm5設(shè)計(jì)溫度13下封頭的MPa109計(jì)算應(yīng)力14校核MPa合格設(shè)計(jì)溫度15下封頭的MPa最大同意工作壓力16公稱直徑mm筒體公稱直徑90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直邊高度mmJB/T4737-9540法蘭的選擇設(shè)施法蘭的選擇按其條件DN=900mm設(shè)計(jì)溫度97設(shè)計(jì)壓力由壓力容器法蘭長(zhǎng)徑對(duì)焊法蘭表1，選擇長(zhǎng)徑對(duì)焊法蘭，連結(jié)面形式為突面，有關(guān)參數(shù)以下：?jiǎn)挝唬╩m）DD1DD4HhRd螺柱螺柱3規(guī)格數(shù)目10601015966127552162611535122

11、7M2428由JB/T4704-2000選擇非金屬軟墊片，其相應(yīng)尺寸以下：墊片外直徑D=965;墊片內(nèi)直徑d=915;墊片厚度。接收法蘭的選擇（1）接收a、b的公稱直徑同樣設(shè)為，設(shè)進(jìn)口流速為3m/s,則d4G2=120mm360033.14取dN125mm，公稱壓力由選擇帶徑對(duì)焊法蘭，法蘭有關(guān)參數(shù)以下：DNADKLnThCNSH1RH1125140250210188M1128158412655（2）接收c、d的公稱直徑同樣設(shè)為，設(shè)進(jìn)口流速為s,則d4G1=26mm36002.53.14取dN32，公稱壓力由選擇帶徑對(duì)焊法蘭，法蘭相關(guān)參數(shù)以下：DNA1DKLnThCNSH1RH324214010

12、0184M1618566842管板的設(shè)計(jì)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值未被換熱1管支撐面13552積2官板布管36608區(qū)面積管板布管3區(qū)當(dāng)量直mm216徑456789101112131415161718192021布管區(qū)當(dāng)量直徑與直徑之比半徑Rmm470墊片基本mm25密封寬度墊片接觸NmmJB/T4704-2000圖150寬度墊片有效bmm密封寬度墊片接觸DmmJB/T4700-4707-2000965外徑墊片壓緊力作用中mm940心圓直徑系數(shù)GB151-1999管殼式換熱器管板削弱GB151-1999系數(shù)管殼式換熱器管板資料GB150-1999鋼制壓力容器16MnR設(shè)計(jì)溫度下管板

13、材MPaGB150-1999125料的許用鋼制壓力容器表4-1應(yīng)力殼程設(shè)計(jì)PMPa已知壓力S管程設(shè)計(jì)PMPa已知壓力t管板設(shè)計(jì)PMPa壓力d管板厚度mm殼程腐化mm2裕量管程腐化mm2裕量實(shí)取名義mmGB151-199964厚度管殼式換熱器22換熱管軸1.MPa向應(yīng)力2.3.換熱管最23大軸向應(yīng)MPa已知力單根換熱24管金屬的a橫截面積換熱管與GB151-199925管板焊腳lmm管殼式換熱器高度換熱管與26管板連結(jié)qMPa的拉脫力27許用拉脫qMPa力28校核合格管箱短節(jié)壁厚的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值1工作壓力PMPa給定2資料GB150-199916MnR3資料許用應(yīng)MP

14、aGB150-1999170力表4-14焊接接頭系數(shù)5管程設(shè)計(jì)壓MPa力6管箱筒體計(jì)mm算厚度7設(shè)計(jì)厚度mm8名義厚度mm+109實(shí)取名義厚mmGB151-199910度10負(fù)偏差mm011腐化裕量mm212有效厚度mm5設(shè)計(jì)厚度下13圓筒的計(jì)算MPa109應(yīng)力14校核MPa合格設(shè)計(jì)溫度下15圓筒的最大MPa同意工作壓力拉桿和定距管的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)根源及計(jì)算公式數(shù)值1拉桿直徑mmGB151-1999表43162拉桿數(shù)目n根GB151-1999表446GB151-1999定距管規(guī)格4拉桿在管板GB151-1999表端螺紋長(zhǎng)度mm2045拉桿在折流GB151-1999表5板端螺紋長(zhǎng)mm6

15、0度456拉桿上的倒bGB151-1999表角高度mm245折流板的選擇選型依據(jù)GB151-1999圖37選擇單弓形水平擱置的折流板。折流板尺寸缺口弦高h(yuǎn)值，一般取的圓筒內(nèi)徑，取h=。換熱管無(wú)支撐跨距或折流板間距由GB151-1999表42知，換熱管為25鋼管時(shí)，換熱管的最大無(wú)支撐跨距為L(zhǎng)=1850mm，且折流板最小間距一般不小于內(nèi)徑的五分之一且不小于5mm，有傳熱計(jì)算獲取B=400mm。折流板厚度由GB151-1999表34知，DN=900,L=300取折流板最小厚度min6mm.折流板直徑由GB151-1999表41查得折流板名義外直徑為DN=900mm,管孔直徑為25.800.2防沖板的

16、選擇1.由GB151-1999查得防沖板表面面到圓筒內(nèi)壁的距離應(yīng)不小于接收外徑的四分之一，取10mm。防沖板的直徑或邊長(zhǎng)應(yīng)大于接收外徑50mm,取為80mm.3.防沖板的最小厚度取資料為不銹鋼，min3mm,實(shí)取3mm(詳細(xì)尺寸見部件圖所示)接收及開孔補(bǔ)強(qiáng)由GB150-1998表8-1知當(dāng)滿足以下全部條件是不另行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于;兩相鄰開孔中心距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；接收公稱直徑小于或等于89mm;接收最小壁厚滿足表8-1要求管箱接收開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算因?yàn)榻邮?25mm的公稱直徑大于89mm,因此要補(bǔ)強(qiáng)，但因?yàn)樵O(shè)計(jì)的筒體或封頭厚度遠(yuǎn)大于理論厚度，因此要進(jìn)行計(jì)算看能否需要補(bǔ)強(qiáng)有效補(bǔ)強(qiáng)范圍

17、有效寬度B=250有效高度：外側(cè)高度h1=25有效高度；內(nèi)側(cè)高度h2=0補(bǔ)強(qiáng)面積有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積按GB150-1998（8-10）計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)面積mm2殼體有效厚度減去計(jì)算厚度以外的剩余面積1e)2et(er)218m2A(Bd)()(1f接收有效厚度減去計(jì)算厚度以外的剩余面積A22h1(ett)fr2h2(etC2)fr=170m2焊縫金屬表面積而最小補(bǔ)強(qiáng)面積Ad2et(1fr)484m2AAAA484A,則不需要補(bǔ)強(qiáng)圈。分程隔板厚度采納依據(jù)GB151-1999，分程隔板厚度選為8mm。支座的選擇及應(yīng)力校核支座的選擇依據(jù)鋼制管法蘭墊片緊固件JB/T4712-92鞍式支座的選擇重型

18、BI型焊制鞍式支座（表7）當(dāng)DN=900mm取鞍式支座的有關(guān)尺寸以下：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1公稱直徑DNmm9002同意載荷QKN2253鞍座高度hmm200mm8104底板mm150mm105腹板mm10mm400mm1406筋板mm120mm10弧長(zhǎng)mm1060mm2007墊板mm6emm368螺栓間距mm5909帶墊板鞍座質(zhì)量MKg4010包角12011型號(hào)BI重型F,S各一、鞍座的應(yīng)力校核（1）原始數(shù)據(jù)表序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力MPa2設(shè)計(jì)溫度toC1603物料密度4筒體內(nèi)徑mm9005筒體長(zhǎng)度Lm47526公稱厚度mm57厚度附帶量Cmm28鞍座型號(hào)BI鞍座中心線9離封頭切線Hmm1557的