强度计算说明书-浮头式换热器
浮头式换热器设计说明书
浮头式换热器设计说明书设计者：徐凯指导教师：张玲张亚男秦敏系别：机械工程系专业：热能与动力工程日期：2009.11宁夏理工学院前言换热器是非常重要的换热设备。
在国民生产的各个领域得到了广泛的应用。
本设计说明书主要介绍浮头式换热器的原理和设计思路及整个设计过程。
在浮头式换热器中，浮头式换热器的两端的管板，一端不与壳体相连，该端亦称浮头。
管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。
浮头式换热器主要有如下特点：浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场就能清楚地看出来。
这种换热器的壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。
其缺点是结构复杂造价高，一般比固定管板高20%左右，在运行中浮头处发生泄漏不易检查处理。
浮头式换热器适应于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的工作条件下。
本书内容系统、完整，理论与实际并重。
书中对浮头式换热器设计中所需的各学科知识均有简要的介绍和解释。
同时该书对换热器在编写时注重介绍的方法简明扼要，条理清楚，深入浅出，紧密结合工程实际。
期间得秦敏、张春兰、张亚男、张玲等老师的悉心指导。
在此表示真挚的感谢！由于编者水平有限，其中难免不妥之处，恳请各位读者批评指正。
编者：徐凯2009-11-26目录第一章绪论第二章设计任务和设计条件 (1)第三章确定设计方案 (3)3.1 换热器类型的确定 (3)3.2 管程及壳程的流体安排 (3)第四章确定物性数据 (4)4.1定性温度的确定 (4)4.2列表 (6)第五章传热面积的估算 (7)第六章工艺结构尺寸的确定 (9)6.1 管径和管内流速的确定 (9)6.2 管程数和传热管数的确定 (9)6.3 平均传热温差的校正 (10)6.4 传热管排列和分程方法确定 (10)6.5 壳体内径的确定 (11)6.6 折流板的确定 (11)6.7 其它附件的确定 (12)第七章所设计换热器的校核算 (13)7.1 传热热流量的核算 (13)7.2 壁温的校核计算 (15)7.3 换热器内流体的流动阻力的核算 (17)参考文献 (19)换热器原理课程设计心得体会 (21)第一章绪论1.1换热器课程设计的目的和要求课程设计是《换热器原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)
目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：符号公称直径（mm）管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。
换热器结构设计及强度计算 说明书
摘要本次设计的题目为汽提塔冷凝器。
汽提塔冷凝器是换热器的一种应用，这里我设计成浮头式换热器。
浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。
浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗。
在化工工业中应用非常广泛。
本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，采用了1-2型，即壳侧一程，管侧两程。
首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构。
然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，之后对各部分进行校核。
本次毕业设计任务是流量为3500kg/h，浮头式换热器的机械设计，工作压力管程为0.43MPa、壳程为0.042MPa，工作温度管程为61℃、壳程为80℃。
通过本次毕业设计，我熟悉了浮头式换热器的工艺流程，掌握了浮头式换热器的结构及计算方法，了解了浮头式化热器的制造要求及安装过程。
但是，限于经验不足和水平有限，一定存在缺点甚至错误之处，敬请老师批评指正。
关键词：换热器；浮头式；管程；壳程AbstractThe topic of my study is the design of stripper condenser. stripper condenser is one of applications heat exchanger.In here, my design is the floating head heat exchanger. The floating head heat exchanger is a special type of tube and shell heat exchanger. It is special for its floating head. One of its tube sheet is fixed，while another can float in the shell，so called floating head. As the tubes can expand without the restriction of the shell，it can avoid thermal stress. Another advantage is that it can be dismantled and clean easily . It is widely used in chemical industry. In this study an overall design of the floating head heat exchanger is carried out .According to the demand the type 1-2 is chosen to be the basic type，which has one segment in shell and two segment in tubes. First，heat transfer is calculated to determine the heat exchange surface area and the number of tubes that needed. Then，according to the request and standards，structural of system is well designed. After that，the finite element analysis of the shell is completed.The graduation design task is 3500kg/h flow of the floating head heat exchanger, the mechanical design, working pressure tube 0.4 3MP, shell, work process of 0.042MP for 61 ℃, the temperature tube for 80 ℃shell cheng. Through the graduation design, I am familiar with the floating head heat exchanger process, mastered the structure of floating head heat exchanger and calculation method of floating head, learned the heat exchanger is manufacturing requirements and installation process. But, due to lack of experience and limited ability, certain shortcomings and even mistakes, please the teacher criticism and corrections.KEY WORDS：HEAT EXCHANGER；FLOATING HEAD；TUBE-SIDE；SHELL-SIDE目录第一章 换热器概述 (1)1.1 换热器的应用 (1)1.2 换热器的主要分类 (1)1.2.1 换热器的分类及特点 (1)1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 (2)1.3 管壳式换热器特殊结构 (5)1.4 换热管简介 (5)第二章 工艺计算 (7)2.1 设计条件 (7)2.2换热器传热面积与换热器规格： (8)2.2.1 流动空间的确定 (8)2.2.2 初算换热器传热面积'A .......................................................................................... 8 2.2.3 传热管数及管程的确定 ........................................................................................... 9 2.2.4管心距的计算 (9)2.2.5换热器型号、参数的确定 (9)2.2.6壳体内径计算 (9)2.2.7折流板的计算 (10)2.3换热器核算 (10)2.3.1传热系数核算 (11)2.3.2换热器的流体阻力 (13)2.3.3换热器的选型 (14)第三章 换热器的结构计算和强度计算 (15)3.1换热器的壳体设计 (15)3.2筒体材料及壁厚 (15)3.3封头的材料及壁厚 (16)3.4管箱材料的选择及壁厚的计算 (16)3.5开孔补强计算 (17)3.6水压试验及壳体强度的校核 (19)3.7 换热管 (20)3.7.1 换热管的排列方式 (20)3.7.2 布管限定圆L D (20)3.7.3 排管 (21)3.7.4 换热管束的分程 (21)3.8 管板设计 (22)3.8.1 管板与壳体的连接 (22)3.8.2 管板计算 (22)3.8.3 管板重量计算 (26)3.9折流板 (26)3.9.1 折流板的型式和尺寸 (27)3.9.2 折流板排列 (27)3.9.3 折流板的布置 (27)3.10拉杆与定距管 (27)3.10.1 拉杆的结构形式 (27)3.10.2 拉杆的直径、数量及布置 (28)3.10.3 定距管 (28)3.11法兰和垫片 (28)3.11.1固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片 (28)3.11.2外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片、浮头垫片 (30)3.11.3 接管法兰型式与尺寸 (31)3.12钩圈式浮头 (32)3.12.1 浮头盖的设计计算 (33)3.13分程隔板 (38)3.14鞍座 (38)3.14.1 支反力计算如下 (38)3.14.2 鞍座的型号及尺寸 (40)3.15接管的最小位置 (40)3.15.1壳程接管位置的最小尺寸 (40)3.15.2 管箱接管位置的最小尺寸 (41)附录外文翻译 (45)参考文献 (55)第一章换热器概述过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。
浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)
目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：符号公称直径（mm）管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。
浮头式换热器PN1.6DN500
摘要本设计说明书介绍了题目为PN1.6DN500冷却器的设计过程，并简要论述了它的运用场合、特点和制造加工工艺。
本文首先以给出的技术特性与工艺参数为基础，利用传热原理等理论进行工艺计算，确定了内导流浮头式冷却器的基本型号BES 500—1.6—55—3/19—2Ⅱ；再依据GB150—1998《钢制压力容器》和GB151—1999《管壳式换热器》等标准着重对浮头式换热器各零部件进行了结构设计与强度校核，包括筒体、管箱、浮头法兰、浮头盖、管板以及开孔补强等部件及元件；最后，介绍了内导流浮头式换热器的检验、安装、使用与维修等内容。
关键词：传热系数内导流筒浮头法兰弓形折流板浮头式换热器AbstractThis design specifications introduces the design process of PN1.6 DN500 cooler, and expounds briefly the utilization situation、characteristic and manufacture process. Firstly, It is based on physical technical characteristic and technology parameter given in the production that the technology calculation is done by making use of fundamentals about heat transfer process in order to define the model of floating-head type cooler with inner diversion tube,which is BES 500—1.6—44.9—3/25—2Ⅱ. Then, the structural design and intensity examination about most of components in heat exchanger are carried out by means of standards, such as GB150—1998<Steel pressure vessels> and GB151—1999<shell and tube heat exchanger>，including tube body、tube box、floating head flange、floating head cover、the tube plate as well as reinforcement for opening and so on. Finally, it is also related to inspection、installation、operation and maintenance about floating-head type heat exchanger with inner diversion tube.Key word: heat transfer coefficient ；inner diversion tube ; floating head flange；flow resistance；segmental baffle；floating-head type heat exchanger ;目录摘要 (I)Abstract....................................................... I I 绪论. (1)第一章方案论证 (5)1.2 经济合理性 (7)1.3 结构可操作性 (7)第二章结构及强度设计 (9)2.1 筒体结构设计及计算[1] (9)2.1.1. 筒体厚度计算 (9)2.1.2 筒体的强度校核和水压试验 (10)2.2 管箱结构设计 (11)2.2.1封头的材料及形式选择[14] (11)2.2.2标准封头壁厚计算 (11)2.2.3管箱应力校核 (12)2.2.4 管箱的结构设计 (12)2.3 管箱法兰设计 (13)2.3.1 法兰选用[5] (13)2.3.2垫片选用[8] (13)2.3.3螺柱与螺母选用[5] (14)2.3.4管箱法兰计算及校核[2] (14)2.4 钩圈式浮头的设计 (19)2.4.1 钩圈式浮头的结构尺寸计算 (19)2.4.2 浮头盖的设计计算 (20)2.4.3浮头钩圈的设计计算 (28)2.5 换热管及管板的设计 (28)2.5.1、换热管的设计 (28)2.5.2 换热器管板设计 (30)2.6 外头盖设计 (35)2.6.1 外头盖侧法兰选用[10] (35)2.6.2.外头盖法兰选用[5] (36)2.6.3.外头盖垫片及其它[9] (36)2.6.4 外头盖封头的设计[14] (36)2.7 开孔补强设计[1] (37)3.7.1 补强判别 (37)2.7.3．封头开孔补强计算 (39)2.8 其他零部件设计[2] (40)2.8.1拉杆设计 (40)2.8.2 分程隔板设计 (41)2.8.3 定距管设计 (41)2.8.4滑道设计 (41)2.8.5 折流板的设计计算 (41)P) (43)2.8.6. 防冲板设计(GB151- 1999,762.8.7. 内导流筒的选用 (43)2.8.8. 防短路结构设计 (43)2.8.9. 鞍式支座的选用[11] (44)2.8.10. 预防管束发生振动破坏的措施 (45)第三章浮头式换热器的制造、检验与验收 (46)3.1浮头式换热器制造、检验与验收要求 (46)3.2浮头式换热器的制造工艺[4] (46)3.2.1主要零部件的加工工艺 (46)3.2.3 浮头式换热器的焊接工艺 (49)3.2.4 浮头式换热器的涂漆工艺 (51)3.3浮头式换热器的检验与验收 (51)3.3.1 换热器常见的试验工艺及要求 (52)3.3.2 浮头式换热器的检验工艺 (52)第四章浮头式换热器的安装、使用与维修 (54)4.1浮头式换热器的安装要求 (54)4.2浮头式换热器的使用与维修[4] (54)4.2.1浮头式换热器使用时常见的几种破坏形式 (54)4.2.2浮头式换热器的维修 (55)第五章分析与总结 (56)设计小结 (57)参考文献 (58)致谢 (59)绪论过程设备在生产技术领域中应用非常广泛，是化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、能源、纺织、宇航、城建、国防、海洋工程等传统部门所必需的关键设备。
浮头式换热器计算说明书
课程设计题目：浮头式换热器院系：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级：1003班学生姓名：尹以龙指导教师：***目录第一部分任务书 (1)第二部分计算说明书 (2)1.传热工艺计算 (2)1.1.原始数据 (2)1.2.定性温度及物性参数 (3)1.3.传热量和冷水流量 (3)1.4.有效平均温度 (3)1.5.管程传热面积计算 (4)1.6.结构初步设计 (4)1.7.壳程换热系数计算 (5)1.8.总传热系数计算 (6)1.9.结构初步设计 (7)1.10.壳程换热系数计算 (7)1.11.总传热系数计算 (8)1.12.核算管程压强降 (8)1.13.核算壳程压强降 (9)2.强度计算 (11)2.1.换热管材料及规格的选择和根数的确定 (11)2.2.确定筒体内径 (11)2.3.确定筒体壁厚 (12)2.3.1.筒体液压试验 (13)2.4.管箱封头厚度计算 (13)2.5.浮头侧封头厚度计算 (14)2.6.设备法兰的选择 (15)2.6.1.管箱侧法兰的选择 (15)2.6.2.浮头侧法兰的选择 (16)2.6.3.壳体上与浮头侧连接的法兰 (17)2.6.4.接管法兰的选择 (17)2.7.管板的设计 (18)2.8.钩圈式浮头 (22)2.8.1浮头法兰的计算 (24)2.8.2管程压力作用下浮头盖的设计 (28)2.9.浮动管板 (29)2.10.钩圈的选择 (30)2.11.折流板的选择 (31)2.12.拉杆和定距管的确定 (32)2.13.防冲板 (32)2.14.管箱短节壁厚的计算 (32)2.15.筒体、管箱的耐压试验的校核计算 (33)2.16.接管及开孔补强 (33)2.16.1 a,b孔的补强 (33)2.16.2 d,h孔的补强 (35)2.17. 支座择及应力校核 (37)2.17.1 支座的选择 (37)2.17.2 支座的应力校核 (38)2.18. 整体尺寸布局 (40)第一部分任务书一、设计题目设计题目：用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计二、设计条件(1)使煤油从180℃冷却到40℃，压力1.0MPa；(2)冷却剂为水，水压力为0.5MPa。
浮头式换热器设计说明书
1 绪论1．1 换热设备在工业中的应用在炼油、化工生产中，绝大多数的工艺过程都有加热、冷却和冷凝的过程，这些过程总称为换热过程。
传热过程的进行需要一定的设备来完成，这些使传热过程得以实现的设备就称之为换热设备。
据统计，在炼油厂中换热设备的投资占全部工艺设备总投资的35％～40％,因为绝大部分的化学反应或传质传热过程都与热量的变化密切相关，如反应过程中：有的要放热、有的要吸热、要维持反应的连续进行，就必须排除多余的热量或补充所需的热量。
工艺过程中某些废热或余热也需要加以回收利用，以降低成本。
综上所述，换热设备是炼油、化工生产中不可缺少的重要设备。
换热设备在动力、原子能、冶金及食品等其他工业部门也有着广泛的应用。
1．2 换热设备的分类1.2.1按作用原理或传热方式可分为：直接接触式、蓄热式、间壁式。
1.2.1.1直接接触式换热器，如下图所示热流体图1.1其传热的效果好，但不能用于发生反应或有影响的流体之间。
蓄热式换热器，如下图所示图1.2其适用于温度较高的场合，但有交叉污染，温度被动大。
1.2.1.3 间壁式换热器，又称表面式换热器利用间壁进行热交换。
冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。
1.2.2 按其工艺用途可分为：冷却器（cooler）、冷凝器（condenser）、加热器（一般不发生相变）（heater）、蒸发器（发生相变）（evaporator）、再沸器（reboiler）、废热锅炉（waste heat boiler）。
1.2.3 按材料分类：分为金属材料和非金属材料换热器。
1．3 国内外的研究现状上个世纪70年代初发生世界性能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。
为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备。
因此，几十年来，高效换热器的开发与研究始终是人们关注的课题，国内外先后推出了一系列新型高效换热器。
近年来，国内已经进行了大量的强化传热技术的研究，但在新型高效换热器的开发方面与国外差距仍然较大，并且新型高效换热器的实际推广和应用仍非常有限。
浮头式换热器课程设计说明书
1.方案确定选择换热器的类型浮头式换热器：主要特点是可以从壳体中抽出便于清洗管间和管内。
管束可以在管内自由伸缩不会产生热应力。
1.1 换热面积的确定根据《化工设备设计手册》选择传热面积为 400m 21.2 换热管数N 的确定我国管壳式换热器常用碳素钢、低合金钢钢管，其规格为φ19× 2、φ25× 2.5、φ32× 3、φ38 × 3、φ57 × 3.5 等，不锈钢钢管规格为φ19 × 2、φ25 × 2、φ32 × 2、φ38 × 2.5、φ57 × 2.5。
换热管长度规格为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0m 等。
换热器换热管长度与公称直径之比，一般在 4～25 之间，常用的为 6～10。
管子的材料选择应根 据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。
选用32×3mm 的无缝钢管，材质为 0Cr18Ni9，管长为 6000mmn=A/πd 0L 3-5式 3-5：n —换热管数 A —换热面积m 2d0—换热管外径mm L —换热管长度mm故 -3-3400n==6133.1432600010⨯⨯10⨯⨯根表1.1 拉杆直径 /mm表1.2 拉杆数量换热器公称直径DN/mm400＜d400≤d＜700700≤d＜900900≤d＜2600 44810拉杆需 10根。
1.3 换热管的排布与连接方式的确定换热管排列形式如图 3.1 所示。
换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和转正三角形、转三角形。
正三角形排列形式可以在同样的管板面积上排列最多的管数，故用的最为广泛，但管外不易清洗。
为便于管外便于清洗可以采用正方形或转正方形的管束。
换热管中心距要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和宽度。
管间需要清洗时还要留有进行清洗的通道。
换热管中心距宜不小于 1.25 倍的换热管的外径。
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62
H 140
h 40
1
16
2
26
d 27
螺柱规 格 M24
螺柱数 量 44
由《压力容器法兰》选择相关垫片：非金属软垫片 1400-1.0JB/T4704-2000,其相关尺寸为： D=1455mm, d=1405mm, =3mm.
9.3 接管法兰的选择
9.3.1 接管法兰 a、b
选择相同型号的，由于液体的流速为 1.5m/s,即：
t
7.23 9.23 11 12 9.2
7 8 9 10 11
d
n
d C2 n C1 C2
GB151—1999 《管壳式换 热器》
n e
e n C1 C2
t
t
Pc( Di e ) 2 e
75.8
12 13
75.8< [ ]t
沈阳化工大学学士学位毕业设计 计算说明书
14 15
P< [ Pw] 所选封头尺寸 公称直径：1400mm 直边高度：40mm
合格 曲面高度：350mm
九、设备法兰的选择 9.1 管箱接管法兰的选择
按照其条件 DN=1300 mm，设计温度为 99 ℃ 设计压力为 1.76Pa ，由《压力容器法兰》 选择带颈对焊法兰，相关参数如下： 单位（mm） D 1495 D1 1400
=96.5
MPa
合格
[ Pw]
[ Pw]
2[ ]t e KDi 0.5 e
1.26
10
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故
G =233mm 3600d 2 4
d= 250mm, 设计压力为 PN=1.76 Mpa,选带板式平焊法兰，尺寸如下：
11
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t
7.94 8.94 11 12 10.2
7 8 9 10 11
d
n
d C2 n C1 C2
GB151—1999 《管壳式换 热器》
n e
e n C1 C2
t
t
Pc( Di e ) 2 e
合格
113
12 13
符号
单位 MPa
数据来源及计算公式 给定 GB150--1998《钢制压力 容器》
数值 1.6 16MnR 170 0.85 1.76
Pc
[ ]t
MPa
GB150--1998《钢制压力 容器》 《过程设备设计》
Pc MPa mm
Pc= Pc
mm mm mm mm MPa
PcDi 2[ ] 0.5Pc
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1
正三角形 排列
GB151--1999 《管壳式换热 器》 GB151—1999 《管壳式换热 器》
图 11
2
管板开孔 数目
n
个
600
四、确定筒体直径
1
换热管中 心距 分程隔板 槽两侧相 邻管中心 距 分程隔板 厚度 布管限定 圆直径
S
mm mm
GB151—1999 《管壳式 换热器》 同上
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2
圆筒薄膜 应力 校核
T
MPa
T
PT ( Di e ) 2 e
合格
101.71
3
0.9 s 179.78 103.52
七、管箱侧封头厚度计算
序号 1 2 3 4 5 6
项目 工作压力 材料 材料许用 压力 焊接接头 系数 计算应力 封头计算 厚度 设计厚度 名义厚度 实取名义 厚度 有效厚度 设计厚度 下封头的 计算应力 校核 设计温度 下封头的 最大许用 工作压力
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公 称 直 径 DN 250
管 子 外 径 A1 273
法 兰 外 径 D 425
中 心 孔 螺 栓K 370
螺 纹 孔 直 径L 30
螺栓 孔数 n 12
螺 纹 Th M27
坡 口 法 兰 法 兰 法兰重量 宽b 厚 度 内 径 B1 C 10 35 276 20.0
五、筒体壁厚的确定
序号 1 2
项目 工作压力 材料
符号 P
单位 MPa
数据来源及计算公式 给定 GB150--1998 《钢制压力 容器》
结果 0.9 Q235-A
7
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[ Pw]
MPa
1.35
六、液压试验
序号 1
项目 试验压力
符号
单位 MPa
数据来源及计算公式
数值 1.24
PT
PT
1.25Pc[ ] [ ]t
8
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符号 P
单位 MPa
数据来源及计算公式 给定 GB150--1998《钢制压力 容器》
数值 0.9 Q235-A 113 0.85 0.99
[ ]t
MPa
GB150--1998《钢制压力 容器》 《过程设备设计》
Pc MPa mm
Pc=1.1P
mm mm mm mm MPa
PcDi 2[ ] 0.5Pc
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1.10 壳程压降计算
壳程当量直径： de
2 2 Di Nt.d 0 （ 1.3） - 1052 （0.025） = 1.3 1052 0.025 Di Nt.d 0
十、管板的设计
12
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序号 1 2
项目 未被换热管支撑的 面积 管板布管面积 管板布管区内开孔 后的面积
2
二、换热管材料及规格的选择和根数确定
项目 1 2 3 传热面积 S 换热管外径 管长 符号 单位 mm mm 数据来源及计算过程 GB151—1999 《管壳式换热 器》 同上 数值 25 6000
d0
L
m2
A
Q 管壳式换热器 K tm s nl
493
设计原理 4 换热管根数 N 个
n
1052
2
=0.0374m 雷诺数：Re 2 =
w 2 de 565.6 0.0374 = 65.6 10 -5 2
=32243
查得壳程摩擦系数： 2 =0.028 管束压降： p
2 w2 Di (nb 1) 2 （565.6） 1.3 （ 13 1） 0.028 =2174 . . = 0.0374 1.01 22 de 2 2 992.2
113 0.85 0.99
Pc MPa
Pc=1.1P 《过程设备设计》
6 7 8 9 10 11 12 13
mm mm mm mm mm mm mm MPa
PcDi 2[ ]t Pc
7.77 9.77 11 12 0.8 2 9.2
d
n
d C2
C1 C2
124.7< [ ]t
=144.5MPa
MPa
[ Pw]
[ Pw]
2[ ]t e 0.5 e
2.26
9
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9.3.4 接管 e、m、f、g
选择同型号，设计压力为 PN= 0.99Mpa，选带板式平焊法兰，尺寸如下： 公 称 直 径 DN 40 管 子 法 兰 外 径 外 径 A1 D 45 150 中 心 孔 螺 栓K 110 螺 纹 孔 直 径L 18 螺栓 孔数 n 4 螺 纹 Th M16 法 兰 法 兰 法兰重量 厚 度 内 径 B1 C 18 46 2.0
d
5 6 拉杆 材料
n1
个
GB150—1998 《钢制压力容 器》表 43、44 GB150—1998 《钢制压力容 器》
8
10#
三、管子排列方式
6
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3 4 5
材料许用 应力 焊接接头 系数 壳程设计 压力 筒体计算 厚度 设计厚度 名义厚度 实取名义 厚度 负偏差 腐蚀余量 有效厚度 设计厚度 下圆筒计 算应力 校核 设计温度 下圆筒的 最大许用 工作压力
[ ]t
MPa
GB150 表 4-1 《过程设备设计》
32
2
Sn
44
3
DL
mm mm
GB151—1999 表 13 GB151-1999 表 13 取