换热器的设计说明书
换热器课程设计说明书
目录1.设计题目 (2)2.产品功用及工作原理 (2)3.设计原始数据及技术要求 (3)4.设计方案选择 (4)5.热力设计计算 (6)6.阻力计算 (13)7.产品质量估算 (15)8.强度校核 (18)9.结构及工艺性分析 (19)10.产品试验方案 (21)11.参考文献 (22)12.设计方案图纸 (22)1 .设计题目飞机空气制冷循环空—空回热器2 .产品功用及工作原理此产品用于飞机上，空调系统是用来调节飞机座舱的温度和压力参数，以保证乘员和设备有良好的工作生活环境。
由于空气循环制冷系统在地面或低空应用时，外界环境大气的高湿条件会对座舱和设备舱带来各种问题：它使输入的空气中产生游离的水滴或雾气；如果未加防护的电子设备暴露在高湿度的环境中，会立即产生漏电，漏电使设备发生故障，故障范围从产生错误信号电压到过热起火。
热交换器是空调系统中的重要部件，来自发动机压气机的空气温度较高，空气必须经过降温之后才能利用。
如图所示的简单式空调系统，热交换器用冲压空气为冷源区冷却来自飞机压气机的热空气，再经过涡轮冷却器的进一步降温后供座舱是用。
而实践证明，热交换器在该系统中起主要降温作用。
图1 两轮升压式高压除水系统空气热交换器较之一般热交换器相比有结构简单紧凑，重量体积小，便于安装联结，安全可靠等优点。
这都是在飞机上特别要求的，因此，目前大量应用于飞机上的几乎都是空气热交换器。
因为在设计要求中，冷热流体都属于空气，且它们之间的温度相差比较大，而导致二者的换热系数相差比较大，只有通过增加换热面积来补偿其换热系数的不足。
故选用板翅式换热器。
3.设计原始数据及技术要求1）热冷边参数列表表1 冷、热边参数列表2）技术要求：（1）选用板翅式紧凑型换热器，结构合理；（2）换热器性能满足规定的效率和压降要求；（3）芯体材质为铝材料，法兰材质为铝材料；（4）满足一定强度刚度要求，工作可靠；（5）热边为双流程，冷边为单流程；（6）翅片参数由指导教师指定，以确保每个学生设计条件不同。
换热器设计说明书
3 U 形管换热器设计计算及强度校核...........................................................................................33 3.1 筒体、封头的厚度计算及压力试验校核 ....................................................................... 33 3.1.1 筒体厚度计算 ........................................................................................................ 33 3.1.2 前端管箱筒体计算 ................................................................................................ 34 3.1.3 前端管箱封头计算 ................................................................................................ 35 3.1.4 后端封头计算 ........................................................................................................ 36 3.2 水压试验校核 ................................................................................................................... 37 3.2.1 筒体的水压试验校核 ............................................................................................ 37 3.2.2 前端管箱封头，后端封头的水压试验校核......................................................... 39 3.3 法兰和螺栓 ....................................................................................................................... 40 3.3.1 垫片的选择及计算 ..............................................பைடு நூலகம்............................................... 40 3.3.2 螺栓的选择及计算 ................................................................................................ 41 3.3.3 法兰的选择 ............................................................................................................ 42 3.4 开孔补强计算 ................................................................................................................... 43 3.4.1 进口接管①、出口接管⑤ .................................................................................... 43 3.4.2 进口接管② ............................................................................................................ 45 3.4.3 出口接管④ ............................................................................................................ 47 3.5 管板及换热管的选择计算 ............................................................................................... 50 3.5.1 换热管的尺寸及排布 ............................................................................................ 50 3.5.2 管板的设计计算 .................................................................................................... 50
管板式换热器设计说明书
管板式换热器设计说明书管板式换热器设计说明书一、概述管板式换热器是一种高效的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等多个领域。
本设计说明书旨在介绍管板式换热器的设计原理、结构特点、选型方法、安装注意事项等相关内容。
二、设计原理管板式换热器采用管道和板式换热器结合的方式进行换热。
其主要原理是利用热流体在管道中流动时，通过管壁和板片与低温流体进行换热。
同时，管道和板片的结构也能使热流体均匀地流过，从而增强换热效果。
三、结构特点1.结构紧凑：管板式换热器体积小，结构紧凑，占用空间少，适用于场地狭小的场合。
2.换热效率高：管板式换热器采用多层板片进行换热，有效增加了换热面积，提高了换热效率。
3.应用广泛：管板式换热器适用于多种流体之间的换热，如液-液、气-液等。
4.可靠性高：管板式换热器采用优质材料制造，工艺先进，具有耐腐蚀、耐压等特点，具有较高的可靠性。
四、选型方法1.按照工艺要求确定换热参数：如换热量、流量、温度等。
2.确定流体性质：如流体介质、流速、粘度等。
3.进行换热器设计：选择合适的板片组合，计算换热器换热面积，确定尺寸和数量。
4.选择合适的材料：选择耐腐蚀、耐高温的合金材料，同时考虑生产成本。
五、安装注意事项1.在安装前，应仔细检查产品是否完好，检查连接处是否严密，以确保安装质量。
2.安装时应注意管路连接方式的选择，可选用法兰连接或焊接连接。
3.在碰到易燃易爆介质时，应注意防火防爆措施。
4.安装后应进行效验，检查管道连接是否泄漏，实验前应做好相应的准备工作。
六、总结管板式换热器具有结构紧凑、换热效率高、应用广泛、可靠性高等特点，是目前工业中使用的一种高效节能的换热设备。
在选型和安装过程中，应注意流体性质、工艺要求的确定，材料的选择和安装质量的保证。
换热器课程设计说明书
换热器原理与设计课程设计计算说明书设计题目换热器原理与设计课程设计学院（系）：机电工程学院专业：能源与动力工程班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：新余学院目录第一部分确定设计方案 (3)1.1选择换热器的类型 (3)1.2流动空间及流速的确定 (3)第二部分确定物性数据 (4)第三部分工艺流程图 (5)第四部分计算总传热系数 (6)4.1热负荷的计算 (6)4.2平均传热温度 (6)4.3估K值 (6)4.4由K值估算传热面积 (6)4.5冷却水用量 (7)第五部分换热器工艺结构尺寸 (8)5.1 管径，管长，管数 (8)5.2管子的排列方法 (8)5.3 壳体内径的计算 (9)5.4折流板 (9)5.5 计算壳程流通面积及流速 (10)5.6计算实际传热面积 (11)5.7传热温度差报正系数的确定 (11)5.8管程与壳程传热系数的确定 (11)的确定 (13)5.9传热系数K5.10传热面积 (13)5.11附件 (13)5.12换热器流体流动阻力 (14)第六部分设计结果 (17)第七部分总结 (18)第八部分主要参考文献 (20)第九部分附录 (21)第一部分确定设计方案1.1选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度130℃，出口温度40℃。
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。
从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大，因此初步确定选用浮头式列管换热器，而且这种型式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体约束。
1.2流动空间及流速的确定由于煤油的粘度比水的大，井水硬度较高，受热后易结垢，因此冷却水走管程，煤油走壳程。
另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。
同时，在此选择逆流。
选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.75m/s。
第二部分确定物性数据定性温度：可取流体进、出口温度的平均值。
壳程煤油的定性温度为： T=(130+40)/2=85℃管程冷却水的定性温度为：t=(30+40)/2=35℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
U型管换热器设计说明书
流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
换热器设计手册
换热器设计手册换热器设计手册第一部分：引言换热器在许多工业领域中起着至关重要的作用，能够有效地传递热量和冷却介质。
本手册旨在提供关于换热器设计的详细说明和指导，以确保设计和运行的安全性、可靠性和高效性。
第二部分：换热器的基本原理和分类2.1 换热器的基本原理换热器是通过将热量从一个介质传递到另一个介质来实现的。
基于传热原理，换热器可以分为传导、对流和辐射换热器。
2.2 换热器的分类根据换热介质的流动方式和传热机理，换热器可以分为管壳式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等。
第三部分：换热器设计的影响因素3.1 流体参数流体参数包括流体的流量、温度、压力、热导率等。
这些参数将直接影响到换热器的传热效果和换热面积的确定。
3.2 材料选择换热器的材料选择对其使用寿命和换热效率有着重要的影响。
应根据介质的性质和工作环境进行材料选择，并考虑材料的耐腐蚀性、导热性等因素。
3.3 热负荷计算通过计算热负荷，可以确定换热器的尺寸和换热面积。
热负荷计算依赖于流体参数和换热器的设计要求。
第四部分：换热器的设计步骤4.1 确定换热方式根据介质的性质和工艺要求，选择合适的换热方式，如对流换热、辐射换热或传导换热。
4.2 计算传热面积根据热负荷计算结果，确定换热器的传热面积。
传热面积的计算需要考虑流体参数和介质的传热特性。
4.3 确定换热器尺寸和形状根据换热器的传热面积和流体参数，确定换热器的尺寸和形状。
应确保设计的换热器能够有效地传递热量和具有合理的流体阻力。
4.4 选择材料根据介质的性质和工作环境，选择合适的材料。
应考虑材料的耐腐蚀性、导热性和可加工性等因素。
第五部分：换热器的安装和维护5.1 安装要求换热器的安装应符合相关的安全标准和操作规程。
在安装过程中，应注意保护换热器的密封性和防止外部损坏。
5.2 运行和维护换热器的运行和维护需要定期检查和保养。
应注意定期清洗换热器以防止结垢和污垢的堆积，避免影响换热器的传热效果。
换热器设计说明书
1 绪论1.1 课题介绍本次设计为余热回收装置中软水预热器的设计，主要任务是设计一台立式管壳式换热器。
管壳式换热器又称列管式换热器，它适用于冷却，冷凝，加热、蒸发及废热回收等方面。
是理论研究水平最高、设计技术最完善、标准化和规范化历史最悠久以及计算机程序软件开发最早的换热设备，在石油、化工生产中应用十分广泛。
它的工艺设计一般是指传热设计和压降（或流动）设计，传热尤为复杂[1]。
目前在食品行业中，粮食干燥作业中多用列管式换热器，这种换热器结构简单，制造容易，检修方便。
干燥行业中，换热器的热介质是烧烟煤与无烟煤混合燃料产生的高温烟道气。
在管内流动，冷介质是空气，在管外横向冲刷管子流动[2]。
固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。
当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。
特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。
固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。
固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。
这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。
固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。
壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。
当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。
固定管板式换热器的特点是：旁路渗流较小、造价低、无内漏。
固定管板式换热器的缺点是，壳体和管壁的温差较大，易产生温差力，壳程无法清洗，管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低，不适用于壳程易结垢场合。
换热器的设计说明书
西安科技大学—乘风破浪团队1换热器的设计1.1 换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。
由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ① 热负荷及流量大小； ② 流体的性质；③ 温度、压力及允许压降的范围； ④ 对清洗、维修的要求；⑤ 设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥ 价格、使用安全性和寿命；按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。
其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。
管型换热器主要有以下几种形式：（1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。
但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。
对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。
（2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。
另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。
因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。
适用于冷热流体温西安科技大学—乘风破浪团队2差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。
（3）U 形管式换热器换：热效率高，传热面积大。
结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。
表1-1 换热器特点一览表西安科技大学—乘风破浪团队3在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管西安科技大学—乘风破浪团队4壳式换热器被使用最多。
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换热器的设计1.1 换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。
由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有:①热负荷及流量大小；②流体的性质；③温度、压力及允许压降的范围；④对清洗、维修的要求；⑤设备结构、材料、尺寸、重量；⑥价格、使用安全性和寿命；按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。
其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。
管型换热器主要有以下几种形式：（1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。
但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。
对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。
（2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。
另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。
因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。
适用于冷热流体温差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。
（3）U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。
结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。
表1-1 换热器特点一览表在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管壳式换热器被使用最多。
工业中使用的换热器超过90%都是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用最为广泛的一种换热器。
结合上述优点和本工艺的特点，本工艺的换热器主要选用管壳式换热器。
1.2 管壳式换热器的选用1.2.1 结构参数的确定⑴管径管径越小换热器越紧凑、便宜，但压力降会增加。
为了满足允许的压降，一般选用19mm的管子；对于物流流量较大的，采用25mm 以上的管子。
⑵管长无相变传热时，管子长则换热系数增加，对于相同的换热面积，管子长则管程数减小，使得压力降减小，每平方米传热面积比降低。
我国生产的标准钢管长度为6m，故系列标准中管长有1.5 m，2 m，3 m，6 m和9 m五种。
因此，一般管长取4-6m，对大面积，无相变换热器管长可取至8～9m。
⑶管子配布换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角正方形。
正三角形排列形式最为普遍，由于管距都相等，可以在同样的管板面积上排列最多的管数。
但因管外不易清洗，其适用场合受到限制，主要适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。
而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条直线通道，便于管外机械清洗。
⑷管心距管心距小设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。
故一般选用范围为 1.25～1.5d（d为管外径）。
表1-2 换热管管心距⑸管程数管程数增加，管内流速增加，传热系数增加。
管程数一般有1、2、4、6、8、10、12等七种。
但管程数不能分得太多，以免压力降过大，且隔板要占用相当大的布管面积。
⑹折流板折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，提高流速，从而增加流体流动的湍流程度，获得较好的传热效果。
折流板型式可分为圆缺形（弓形）折流板、盘环形折流板、孔式折流板和折流圈。
表1-3 折流板间距常用数值1.3 换热器详细设计本工艺共有41台换热设备（换热器、再沸器、冷凝器、预热器），这里我们以浮头式换热器（E0602）详细设计为例。
热物流经该换热器换热温度降至目标温度，冷却物流为循环冷却水。
由Aspen软件得到冷热工艺物流数据：表1-4 工艺操作参数参数操作参数壳程管程介质循环冷却水甲苯回收塔塔底去一级结晶质量流量（Kg/h）343740.0 84194.9入口温度（℃）20.00 138.00出口温度（℃）30.00 34.00入口压力（bar） 3.00 2.87出口压力（bar） 2.87 2.7413初步选择换热器的形式后，根据任务要求利用Aspen Exchanger Design＆Rating V7.2进行模拟计算，模拟出来的换热器工艺参数如图1-1所示：图1-1 换热器工艺参数⑴结构设计利用Aspen Exchanger Design＆Rating V7.2软件也可以对换热器进行结构设计，模拟出来的结果如下：①换热管设计图 1-2 换热管基本参数图 1-3 换热管排列方式换热管为平滑管，外径19mm，壁厚为2mm，管间距为25mm，管长5850mm。
换热管根数514根。
管子排列方式为正三角形排列。
②折流板和管口设计折流板的设置主要是为了提高壳程的流速，增加扰动，改善传热。
这里选择单弓形折流板，并且圆缺方向的高度为壳体公称直径的0.15～0.45，折流板间距一般不小于圆筒内径的1/5。
折流板的数目及厚度等基本参数见图1-4 所示图1-4 折流板基本参数折流板数目为6，折流板型式为单弓形，切割率为39.15%。
折流板朝向为水平，与进出口间隔（第一块与进口或最后一块与出口端面的距离）为466.48mm，两块板间隔为525.00mm。
图1-5 管口基本参数管程进、出口管口各有一个。
其中，管程进口管口外径为168.28mm，内径154.05mm；管程出口管口外径168.28mm，内径154.05mm。
壳程进、出口管口亦各有一个，壳程进口管口外径为323.85mm，内径304.8mm；壳程出口管口外径273.05mm，内径254.51mm。
③管束图1-6 管束基本参数如图为管束信息，主要对管束布置、布置限定、定位杆拉杆和管束布置图进行详细设置。
图 1-7 换热器结构尺寸根据《JB/T4715-1992固定管板式换热器形式与基本参数》和《GB151-1999 管壳式换热器》对模拟的数据进行圆整，并考虑到热损失等，换热面积有余量，选定换热器的基本参数如下：表1-5 换热器基本参数项目参数公称直径/mm 800管子规格/mm φ19×2排列方式正三角形管中心距/mm 25管长/mm 4500公称压力/MPa 0.6换热面积/㎡189.8管程数 4壳程数 1⑵换热器的机械设计及校核①选材由于热流体和冷却水温度都不是太高，冷、热流体腐蚀性不大，故壳体材料选用Q235-B，管子材料选用Q235-B无缝钢管。
②管板的选择管板用来固定换热管并起着分隔管程和壳程的作用,根据选定的换热器公称直径及操作压力查表可得管板数据，这里选用其默认的管板类型为标准单管板。
表1-6 管板结构数据③管子与管板的连接因为操作压力小于4Mpa，且温度低于300℃，所以管子与管板的连接采用胀接。
④管板与壳体的连接管板与壳体的连接采用焊接，,该结构在管板上开槽，壳体嵌入后焊接。
壳体对中容易，适用于壳体压力不太高的场合。
⑤换热器的校核表 1-7 固定管板式换热器设计计算表 1-8 前端管箱筒体计算前端管箱筒体计算结果计算单位 全国化工设备设计技术中心站计算条件筒体简图计算压力 P c 0.40 MPa设计温度 t 170.00 ︒ C 内径 D i 800.00mm材料Q235-B ( 板材 ) 试验温度许用应力 [σ] 113.00 MPa 设计温度许用应力 109.80 MPa 试验温度下屈服点 σs235.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.80 mm 腐蚀裕量 C 23.00mm浮头式换热器筒体设计计算 计算单位 全国化工设备设计技术中心站设计计算条件壳程管程设计压力 0.4 MPa 设计压力 0.4 MPa 设计温度 65℃ 设计温度 170 ℃ 壳程圆筒内径 800.00 mm 管箱圆筒内径 800.00 mm 材料名称 Q235-B材料名称Q235-B计算内容 壳程圆筒校核计算 前端管箱圆筒校核计算 前端管箱封头(平盖)校核计算 后端管箱圆筒校核计算 后端管箱封头(平盖)校核计算 管板校核计算表 1-9 前端管箱封头计算计算条件椭圆封头简图计算压力P c0.40 MPa设计温度 t170.00 ︒ C内径D i800.00 mm曲面高度h i200.00 mm材料Q235-B (板材)试验温度许用应力[σ]113.00 MPa设计温度许用应力[σ]t109.80 MPa钢板负偏差C10.80 mm腐蚀裕量C2 3.00 mm焊接接头系数φ0.85厚度及重量计算形状系数K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii= 1.0000计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ-= 1.72 mm有效厚度δe =δn- C1- C2= 8.20 mm最小厚度δmin= 1.20 mm名义厚度δn= 12.00 mm 结论满足最小厚度要求重量77.54 Kg压力计算最大允许工作压力[Pw ]=205[].σφδδtei eKD+= 1.90351 MPa结论合格表 1-10 后端管箱筒体计算后端管箱筒体计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站计算条件筒体简图计算压力P c0.40 MPa设计温度 t65.00 ︒ C内径D i900.00 mm材料Q235-B ( 板材 )试验温度许用应力[σ]113.00 MPa设计温度许用应力113.00 MPa试验温度下屈服点σs235.00 MPa钢板负偏差C10.80 mm腐蚀裕量C2 3.00 mm焊接接头系数φ0.85厚度及重量计算计算厚度δ =P DPc itc2[]σφ- = 1.88 mm有效厚度δe =δn- C1- C2= 8.20 mm名义厚度δn= 12.00 mm 重量87.44 Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT= 1.25P [][]σσt= 0.5000 (或由用户输入) MPa压力试验允许通过的应力水平[σ]T[σ]T≤ 0.90 σs = 211.50 MPa试验压力下圆筒的应力σT= p DT i ee.().+δδφ2= 32.58MPa校核条件σT≤[σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[P w]= 2δσφδeti e[]()D+= 1.73444 MPa设计温度下计算应力σt = P Dc i ee()+δδ2= 22.15 MPa[σ]tφ96.05 MPa 校核条件[σ]tφ≥σt结论合格表 1-11 后端管箱封头计算后端管箱封头计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站计算条件椭圆封头简图计算压力P c0.40 MPa设计温度 t65.00 ︒ C内径D i900.00 mm曲面高度h i200.00 mm材料Q235-B (板材)试验温度许用应力[σ]113.00 MPa设计温度许用应力[σ]t113.00 MPa钢板负偏差C10.80 mm腐蚀裕量C2 3.00 mm焊接接头系数φ0.85厚度及重量计算形状系数K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii= 1.1771计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ-= 2.21 mm有效厚度δe =δn- C1- C2= 8.20 mm最小厚度δmin= 2.70 mm名义厚度δn= 12.00 mm 结论满足最小厚度要求重量91.59 Kg压力计算最大允许工作压力[Pw ]=205[].σφδδtei eKD+= 1.48120MPa结论合格表 1-12 筒体计算浮头式换热器筒体计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站计算条件筒体简图计算压力P c0.40 MPa设计温度 t65.00 ︒ C内径D i800.00 mm材料Q235-B ( 板材 )试验温度许用应力[σ]113.00 MPa设计温度许用应力113.00 MPa试验温度下屈服点σs235.00 MPa钢板负偏差C10.80 mm腐蚀裕量C2 3.00 mm表1-13筒体法兰计算筒体法兰计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站设计条件简图设计压力 p 0.400 MPa计算压力p c0.400 MPa设计温度t65.0 ︒ C轴向外载荷F0.0 N外力矩M0.0 N.mm壳材料名称Q235-B体许用应力113.0 MPa法材料名称16Mn许[σ]f 150.0 MPa兰应[σ]t f150.0 MPa材料名称40MnB螺许[σ]b196.0 MPa应[σ]t b184.8 MPa栓公称直径d B20.0 mm螺栓根径d 1 17.3 mm数量n28 个Di800.0 D o950.0垫结构尺寸Db907.0D外878.0 D内855.0 δ014.0 mm L e21.5 L A26.5 h 13.0 δ127.0 材料类型金属垫片N11.5 m 3.00 y(MPa) 25.5 压紧面形状1a,1b b 5.75 D G866.5片b0≤6.4mm b= b0b≤6.4mm D G= ( D外+D内)/2b 0 > 6.4mm b=2.53b b0 > 6.4mm D G= D外- 2b螺栓受力计算应力切向应力σδσTf iR=-=M YDZ216.45 MPaft[]σ= 150.0 校核合格综合应力))(5.0),(5.0m ax(THRHσσσσ++=53.42MPaft[]σ=150.0 校核合格法兰校核结果校核合格表1-14后端筒体法兰计算后端筒体法兰计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站设计条件简图设计压力 p 0.400 MPa计算压力p c0.400 MPa设计温度t65.0 ︒ C轴向外载荷F0.0 N外力矩M0.0 N.mm壳材料名称Q235-B体许用应力n t[]σ113.0 MPa法材料名称16Mn许[σ]f 150.0 MPa兰应[σ]t f150.0 MPa=1.51 =0.83 = 1.07剪应力校核 计 算 值许 用 值结 论预紧状态 ==l D Wi πτ10.00 MPa [][]n στ8.01=操作状态==lD W i pπτ20.00MPa[][]tn στ8.02=输入法兰厚度δf = 48.0 mm 时, 法兰应力校核应力 性质计 算 值许 用 值结 论轴向 应力==i21oH D fM λδσ 213.13MPa15.[]σf t =225.0 或25.[]σn t =282.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰,取15.[]σn t )校核合格径向 应力 =+⋅=i2f 0R )133.1(D M e f λδδσ20.90MPaf t []σ = 150.0校核合格切向 应力σδσT 0f i R =-=M YD Z 219.83 MPaf t []σ = 150.0校核合格综合 应力))(5.0),(5.0m ax (T H R H σσσσ++ =117.01 MPaf t []σ = 150.0校核合格法兰校核结果校核合格表1-15前端管箱法兰计算前端管箱法兰计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站设 计 条 件简 图设计压力 p 0.400 MPa 计算压力 p c 0.400 MPa 设计温度 t170.0︒ C表1-16后端管箱法兰计算后端管箱法兰计算结果计算单位全国化工设备设计技术中心站设计条件简图设计压力 p 0.400 MPa计算压力p c0.400 MPa设计温度t65.0 ︒ C轴向外载荷F0.0 N外力矩M0.0 N.mm壳材料名称Q235-B体许用应力n tσ113.0 MPa[]法材料名称16Mn许[σ]f 150.0 MPa兰应[σ]t f150.0 MPa材料名称40MnB螺许[σ]b196.0 MPa应[σ]t b184.8 MPa栓公称直径d B20.0 mm螺栓根径d 1 17.3 mm数量n28 个D900.0 D o1050.0i垫结构尺寸D b1007.0 D外978.0 D内950.0 δ08.0表1-17开孔补强计算⑶选型结果经过修正校核，最终选定换热器型号：BES-800-0.4-189.8-4.5/19-4Ⅱ，其各自代表意义为：封头管箱，800—换热器公称直径（mm），0.4—管程、壳程设计压力（MPa），189.8—换热面积（m2），4.5—换热管长（m），19—换热管外径（mm），4—四管程，1-单壳程，Ⅱ—碳钢较高级冷拔钢管。