管板布管限定圆最大布管数的计算
换热器布管计算
布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示（2）换热管中心距所选换热管d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆布管限定圆直径D L=D i-2b3b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)∴取b3=8.5D L=D i-2b3=500－2×8.5＝483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70℃，出口温度为110℃；管程液体进口温度180℃，出口温度125℃；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150℃，选用低合金钢Q345R。
查GB 150一2011可知：150℃时Q345R的许用应力[]150δ=189MPa，厚度暂取3～16mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数φ=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709一2006 查3B类钢板得钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压=绝压—当地大气压=1.2Mpa－101.3kpa=1.1Mpa∴P c=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa计算壁厚t＝﹙P c D i／2[δ]tφ﹣P c﹚＋C1＋C2＝5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm，圆整后取钢板名义厚度t n=8mm。
换热器布管计算
换热器布管计算布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示（2）换热管中心距所选换热管d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆布管限定圆直径D L=D i-2b3b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)∴取b3=8.5D L=D i-2b3=500－2×8.5＝483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70℃，出口温度为110℃；管程液体进口温度180℃，出口温度125℃；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150℃，选用低合金钢Q345R。
查GB 150一2011可知：150℃时Q345R的许用应力[]150δ=189MPa，厚度暂取3～16mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数φ=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709一2006 查3B类钢板得钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压=绝压—当地大气压=1.2Mpa－101.3kpa=1.1Mpa∴P c=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa计算壁厚t＝﹙P c D i／2[δ]tφ﹣P c﹚＋C1＋C2＝5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm ，圆整后取钢板名义厚度t n =8mm 。
化工设备机械基础(第四版)第7章 管壳式换热器的机械设计
• 2.5：壳程设计压力（MPa）；
• 1.6：管程的设计压力（MPa）； • 200：公称换热面积（m2）；
• 9：换热管长度（m）；
• 25：换热管外径（mm）； • 4：四管程结构；
• I：I级固定管板换热器
2. 换热器的分类
2.1 固定管板式换热器
两管板由换热管相互支撑， 管板最薄； 结构简单，造价较低； 管外清洗困难； 管壳间存在温差应力，当 介质温差较大时，必须设 置膨胀节； 适合于壳程介质清洁、不 易结垢，管程需清洗以及 温差不大或温差虽大但管 程压力不高的场合。
关于弓形折流板
弓形折流板切除的弓形高度约为外壳直径的10~40%，一般取 20~30%，过高或过低都不利于传热（参考《化工原理》传热 相关章节）； 折流板的放置方式：
• 卧式换热器的壳程介质为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下 放置，若气体中含少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处 开通液口；
4.4 折流杆
• 近年来开发了一种折流杆代替常用的折流板，这种新型结构，
是在折流圈上焊有若干个圆形截面的杆，形成一个栅圈；
• 若把四个折流圈叠起来看，各圈上的折流杆就组成了一个个 方形小格，换热管就在各个小方格之中，其上下左右均有折
流杆固定，可较好地防止换热管的振动。
第三节、温差应力
1. 温差应力产生的原因
1. 换热器结构
1.1 管箱
• 管箱的作用：把管道中来的流体均匀地分布到各个换热管中去，
并把换热管内的流体汇集到一起并送出换热器，在多管程换热
器中，管箱还起着改变管程流体流向的作用； • A：平盖管箱； • B：封头管箱； • C：用于可拆管束与管板制成一体的管箱； • D：特殊高压管箱。
u型管换热器设计说明书(1)
圆整为 24mm
（4）.管板直径
根据容器法兰相关参数需要，取管板直径 D=473mm
考虑到金属的热膨胀尺寸，可由微小负偏差，但不允许有正偏
差。
（5）.管板连接设计
由之前热力计算部分以确定布管方式选用正方形排布，布管限定
t 189 MPa
焊接接头系数取 0.85
8
0.5 400
0.623mm
2 189 0.85 0.5 0.5
又封头厚度因与筒体厚度相同以减少焊接所产生的应力，最终取封
头厚度为 8mm
2. 管箱短节设计：
管箱深
（1）管箱短节厚度设计：
度 300mm
管箱短节厚度与筒体厚度相同， 8mm
11
由 NB/T47020—47027-2012 查得长颈对焊法兰如下图所示： 其中：
D=565m m
L=26mm 螺栓 M24 C=26mm
（2）由上述数据可得 （3）预紧状态下的法兰力矩按下式计算：
12
（4）由机械设计手册查得 M20 的小径为 由此可得实际使用的螺栓总面积
（5）操作状态的法兰力矩计算： 作用于法兰内径截面上内压引起的轴向力 由下式计算：
，允许正偏差为，负偏差为 0，
即管孔为
（4） 折流板的固定
拉杆直
折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管板固定，其固 径
定形式由一下几种：
12mm
a. 采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固定，
拉杆长
每块折流板与拉杆焊接固定。
度
b. 拉杆一段用螺纹拧入管板，每块折流板之间用定距
8000mm
换热器布管计算资料
(1)换热管的排列方式为转角正方形排列,如下图所示布管(2)换热管中心距所选换热管d=25mm，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径, 查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆(&)转甬正方形排列n L布管限定圆直径D——圆簡内直径mm；布管限定圆直径D L二D i-2b3b3=0.25d=0.25x 25=6.25mm（一般情况下不小于8mm）•••取b3=8.5DiD L二D i-2b3=500—2X 8.5 = 483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm,壳程的最高工作压力为1.2MPa,管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70C，出口温度为110C；管程液体进口温度180C，出口温度125C；管长为6000mm, 4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大，因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150C，选用低合金钢Q345R。
查GB 150 一2011 可知：150C时Q345R 的许用应力「50=189MPa，厚度暂取3〜16mm,焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709 一2006查3B类钢板得钢板负偏差为0=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压二绝压一当地大气压=1.2Mpa- 101.3kpa=1.1Mpa••• P c=(1.05~1.1)x 1.1=1.2Mpa计算壁厚t=( P c D i/2[ S ]冷-P c) + C1+ C2= 5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151 一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm,圆整后取钢板名义厚度t n=8mm。
换热器布管计算
布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示（2）换热管中心距所选换热管d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆布管限定圆直径D L=D i-2b3b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)∴取b3=8.5D L=D i-2b3=500－2×8.5＝483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70℃，出口温度为110℃；管程液体进口温度180℃，出口温度125℃；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150℃，选用低合金钢Q345R。
查GB 150一2011可知：150℃时Q345R的许用应力[]150δ=189MPa，厚度暂取3～16mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数φ=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709一2006 查3B类钢板得钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压=绝压—当地大气压=1.2Mpa－101.3kpa=1.1Mpa∴P c=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa计算壁厚t＝﹙P c D i／2[δ]tφ﹣P c﹚＋C1＋C2＝5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm，圆整后取钢板名义厚度t n=8mm。
常用计算-REV.3
管束级别 换热管外径 管孔中心距 管板厚度 管孔直径 允许孔桥宽度
隔板槽面积计算 Ⅰ级 d=
25 32 160 25.25
1
换热管中心距 mm mm mm mm 沿长隔板槽一侧的管孔数 沿另一隔板槽一侧的管孔数 沿第三隔板槽一侧的管孔数 隔板槽两侧相邻管中心距 换热器程数 mm 换热管排列方式 隔板槽面积 mm
换热管外径 换热管长度 800 325 109 770 19 552 107 mm mm mm mm mm 支 mm 换热管数量 换热面积 换热管外径 换热管长度 换热面积 换热管数量
DSi= dN= h= dD= dT= N= L＞
d= L= P= F= d= L= F= P=
19 5886 256
A= B= C= M= 2h= L=
WBOLT= WNUT=
75 50 11 M24
平垫圈 8
215 0.645 0.177
积)
m2
mm mm
数)
m2
支
单位 mm mm mm mm mm mm mm mm
项
目
符号
数值 880 797 768 834 27 81.9 56
单位 mm mm mm mm mm mm mm
S= n'= n''= n'''= S n=
32 17 14
12
S= δ = dh= =
44
四管程 转角三角形
B= (S-dh)-Δ
5.47 4.05
最小孔桥宽度
Bmin= 0.6(S-dh) =
A d=
33680
换热面积计算(已知管数求面积)
内导流筒端部至管板的距离计算
正三角形布管的简易算法
正三角形布管的简易算法魏玉垒;王政威;刘国荣【摘要】给出正三角形布管时布管限定圆直径与最大布管数之间的简易计算公式,为工程实践与设计提供一种快速、有效的计算方法.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2009(030)005【总页数】3页(P40-41,50)【关键词】布管;正三角形;管壳式换热器【作者】魏玉垒;王政威;刘国荣【作者单位】中国石油大学(华东),东营市,257061;中国石油大学(华东),东营市,257061;中国石油大学(华东),东营市,257061【正文语种】中文【中图分类】工业技术正三角形布管的简易算法正三角形布管的简易算法魏玉垒 + 王政威刘国荣（中国石油大学（华东））摘要给出正三角形布管时布管限定圆直径与最大布管数之间的简易计算公式，为工程实践与设计提供一种快速、有效的计算方法。
关键词布管正三角形管壳式换热器 0 前言在石油化工装备中常见的布管形式有正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形等。
其中，正三角形布管形式排列比较紧凑，对相同的壳径可排列较多的管子，广泛应用于滤芯、换热管的布置。
在应用中布管限定圆直径和最大布管数是两个重要的参数。
在工程实践中，往往已知布管限定圆直径，需求出可布管的总数；而在工程设计中往往是已知布管总数求布管限定圆直径。
因此需要确立两者之间的关系以方便应用。
文献 [1] 给出了由布管总数求布管限定圆直径的方法，文献 [2] 、文献[3]给出了由布管限定圆直径求布管总数的方法，但求解过程比较复杂。
本文给出了布管限定圆直径与最大布管数之间的简单计算方法。
1布管数的计算如图 l(a) 所示，布管限定圆内所有管子由具有公共边的六个正三角形区域构成。
在每个三角形图 l 正三角形布管 {魏玉垒，男，1984 年生，硕士研究生。
东营市， 257061 。
内，由内向外管数为等差数列 l ， 2 ， 3 ，4 … …，如图 l(b) 所示。
因此计算六个三角形的管数再减去公共边重复计算管数，即可得到所有布管数。