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课程设计
固定管板式换热器机械设计
固定管板式换热器机械设计
目录
固定管板式换热器机械设计 - 1 -
前言 - 2 -
设计计算 - 3 -
1、工艺条件 - 3 -
2、计算 - 3 -
(1)管子数n - 3 -
(2)管间距的确定 - 3 -
(3)换热器壳体直径的确定 - 3 -
(4)换热器壳体壁厚的计算 - 4 -
(5)换热器封头选择 - 4 -
(6)容器法兰的选择 - 4 -
(7)管板尺寸的确定 - 5 -
(8)管子拉脱力计算 - 5 -
(9)计算是否安装膨胀节 - 6 -
(10)折流板设计 - 6 -
(11)开孔补强 - 6 -
(12)支座 - 7 -
(13)管箱 - 7 -
(14)壳程接管 - 7 -
参考文献 - 9 -
前言
换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一,其正确的设置,性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约,对国民经济有着十分重要的影响。
换热器的型式繁多,不同的使用场合使用目的不同。其中常用结构为管壳式,因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强,在各工业部门应用最为广泛。
固定管板式换热器主要由壳体、换热管束、管板、前端管箱(又称顶盖或封头)和后端结构等部件组成。管束安装在壳体内,两端固定在管板上。管箱和后端结构分别与壳体两端的法兰用螺栓相连,检修或清洗时便于拆卸。换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修清理方便等等。一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生,,还要进行强度校核和符合要求的工艺制造水平。
设计计算
1、工艺条件
组别
C
名称
管程
壳程
物料名称
循环水
甲醇
工作压力
操作温度
40 ℃
70 ℃
推荐钢材
20, Q235 — A, 16MnR
壳体内径
1000
换热面积
135 m 2
管长φ=25mm
3m
2、计算
(1)管子数n
选ϕ25×,材质20号钢,管长3m。
因为
F=πd均Ln
所以
n=Fπd均L=××3=637(根)
采用正三角形排列,正三角形排列比较紧凑,在一定的壳径内可排列较多的管子,且传热效果好,但管外清洗较为困难。而正方形排列,管外清洗方便,适用于壳程中的流体易结垢的情况,其传热效果较正三角形差些。以上排列方式中最常用的是正三角形错列,用于壳侧流体清洁,不易结垢,后者壳侧污垢可以用化学处理掉的场合。由表7-4查得层数为14,换热器内管子总根数为721,由表7-10,拉杆数为10,所以实际管数711根。
(2)管间距的确定
由表7-5,取管间距a=32mm。
(3)换热器壳体直径的确定
Di=ab-1+2do
式中 Di——换热器内径,mm;
b——正六角形对角线上的管子数,查表7-4,取b=29;
l——最外层管子的中心到壳壁边缘的距离,取do=25。
故 Di=32×29-1+2×25=946mm
圆整后取壳体内径Di=1000mm