U型管换热器设计说明书
吉林化工学院《过程设备设计》课程设计换热器设计-U型管式专业：过程装备与控制工程姓名：黄少华学号：05420338指导教师：张志文2008年12月15～25日摘要本文扼要介绍了U型管换热器的特点及在工业中的应用和发展前景，详细的阐述了U型管式换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护。
参照GB151-1999及换热器设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；而强度计算的内容包括换热器的材料，确定主要结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，使换热器有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。
设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。
关键词：换热器、U型管式、结构设计、强度设计目录摘要 ................................................................. - 0 -第一章绪论. (1)第二章 U型管换热器的特点 (1)第三章结构设计 (1)3.1 管箱设计 (1)3.3 封头设计 (3)3.4 管板设计 (3)3.5 拉杆和定距管的确定 (4)3.7 旁路挡板设计 (5)3.8 容器法兰的设计 (5)3.9 选取支座 (6)第四章强度校核 (6)4.1 管箱筒体计算 (6)4.1.1计算条件： (6)4.1.2厚度及重量计算 (6)4.1.3压力试验时应力校核 (7)4.1.4压力及应力计算 (7)4.2 壳程圆筒计算 (7)4.2.1计算条件 (7)4.2.2厚度及重量计算 (7)4.2.3压力实验时应力校核 (8)4.2.4压力及应力计算 (8)4.3 开孔补强计算 (8)4.3.1计算条件 (8)4.3.2开孔补强计算 (9)4.3.3设计条件 (9)4.3.4开孔补强计算 (10)4.4管板和法兰的强度计算 (10)4.5仅有壳程压力P作用下的危险组合工况 (12)s4.6仅有管程压力P作用下的危险组合工况()0=s P (13)t第五章换热器的制造、检验、安装与维修 (14)5.1 换热器的制造、检验与验收 (14)5.1.1筒体 (14)5.1.2 换热管 (15)5.1.3管板 (15)5.1.4 折流板、支持板 (15)5.1.5 管束的组装 (15)5.1.6换热器的组装 (15)5.1.7 压力试验 (15)5.2 换热器的安装与维护 (15)5.2.1安装 (16)5.2.3 维护 (16)结束语 .................................................. 错误！未定义书签。
参考文献. (16)第一章绪论在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。
在工程实践中有时也会有两种以上流体参加换热的换热器，但其基本原理与前一致。
化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用各种换热器，它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。
随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。
为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。
换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显着地提高设备的热效率。
本次课程设计的内容是U型管换热器，属管壳式（列管式）换热器，其设计分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。
其中以结构设计最为重要,U型管式换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。
其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。
对于列管式换热器，一般要根据换热流体的腐蚀性及其它特性来选择结构与材料，根据材料的加工性能，流体的压力和温度。
换热器管程与壳程的温度差，换热器的热负荷，检修清洗的要求等因素决定采用哪一类的列管式换热器。
由于我们水平和能力有限，设计时间仓促，存在不妥之处在所难免，恳请老师给予批评指正。
第二章 U型管换热器的特点U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定在同一管板上，这一换热器的优点是：管束可以自由伸缩，不会因为管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
缺点：管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分部管不紧凑，所以管字数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分必须用壁较厚的管子。
这就影响了其适用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的场合。
第三章结构设计3.1 管箱设计3.1.1管箱短节a 材料：由于管程走循环水，对管箱来说，要求不高，腐蚀性极低，所以选其材料为20R板材。
b 加工：采用20R 钢板卷制，使用氩弧打底的单向焊焊接。
c 尺寸：根据GB151-1999表8中低合金钢圆筒的最小厚度规定公称直径DN=1000～1500mm 时，U 型管换热器筒体最小厚度为12mm ，即n δ=12mm 根据GB151-89规定，短节长度L ≥300mm ，取L=500mm 所以短节尺寸DN=1300，n δ=12mm L=500mm 。
3.1.2分程隔板a 材料 ：选用Q235-A 板材，许用应力[]Mpa C 11360=︒σ。
b 尺寸：根据GB151-1999表6中碳素钢及低合金钢分成隔板最小厚度规定：当DN=600～1200mm 时，mm 12min ≥δ最小厚度为4.5mm ,取n δ=12mm 。
分程隔板长度L '同管箱深度。
c 为了使换热器在停车时将水排净，要在分程隔板上开设一个6φ的排净孔或三角口。
d 隔板应连续焊在管箱壁上。
3.1.3管箱深度a 根据图2—1得管箱深度L=866mm 。
b 根据钢制U 型管换热器结构手册P165得换热器的管箱最小长度mm S h E N d L p cp i g 3651232513007525414.34212min =++⨯⨯=++⨯⨯≥π 其中 i d ——换热管内径。
cp N ——各相邻的管程间分程处物料流通的最小宽度。
根据钢制U 型管换热器结构手册P167表4-37选取E=1300mm 。
h i ——封头内曲面高度mm 。
S p ——封头厚度。
c 管箱最大长度根据钢制U 型管换热器结构手册P169中图4—38管箱最大长度mm L g 465max =≤m in g L ≤m ax g L g L ，根据钢制U 型管换热器结构手册P168：在设计中如果管箱长度不能满足≤m in g L ≤g L m ax g L ，对最小长度m in g L 和m ax g L 的要求，则应满足最小长度m in g L =365mm 的要求来确定管箱长度，为此，取L=700mm 。
3.2 圆筒的设计a 材料：由于工作介质为丙烯，苯为易燃，中度危害的介质，以及容器的使用条件，总和经济性等选材为16MnR.b 加工与尺寸： 设计温度 T=265，设计压力 Pc=1.88Mpa,双面焊对接接头 0.85. 公称直径 DN=800mm,钢板负偏差C1=0,腐蚀裕量C2=3mm.由设计公式[]mm P D P c t i c 19.688.185.0144280088.12=-⨯⨯⨯=-=φσδ 取厚度为12mm 。
筒体长度l=5975mm.由于筒体的公称直径DN=800mm>400mm,所以采用板材卷制而成，查换热器设计手册表1-6-5得 筒体的总重量为 240x5975x0.001=1434kg.3.3 封头设计3.2.1 受内压封头计算：选取标准椭圆形封头，DN=800mm 材料：16MnR []Mpa C 17060=︒σ负偏差c 1=0.00mm 腐蚀余量c 2=3.00mm取mm n 12=δ 封头的总重 71.5kg. 3.2.2受外压封头计算：选取标准椭圆形封头，DN=800mm 材料16MnR []Mpa C 17060=︒σ 假设名义厚度mm n 12=δ 负偏差c 1=0.00mm 腐蚀余量c 2=3mm有效厚度e δ=12-0-3=9mm当量球壳外半径 mm D K R i o 7208009.01=⨯==809720==e i R δ 则0010.080125.0125.0===eiR A δ 查GB150-1998图6—3 E=2.0×10Mpa 5 [P]=Mpa P Mpa R E c e 88.161.2801020833.00833.02520=>=⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛δ 故n δ=12mm 合适。
椭圆封头简图：（1）椭圆封头3.4 管板设计材料：选用16MnR,其许用应力[]Mpa C 17070=︒σ（1）管板和换热器的连接型式：要求管板和换热器的连接接头严密不漏，管壳程介质不能接触，且有很高的腐蚀危险，同时由于胀接是不连续的，管子和管孔间的间隙会成为腐蚀的起点，则管板和换热器采用焊接形式。
（2）管板最小厚度a 布管：管子的材料：选用材料16MnR 作为换热器。
本设计选取464根换热管，由GB151-1999中知管子的排列形式分为四种：三角形、转角三角形、正方形、转角正方形排列。
设计的U 型管换热器的换热管外径为25mm ，壳程需用机械清洗时不采用三角形排列，所以选择正方形旋转形排列形式。
由换热器手册表1-6-16得外径为25mm 的换热管，当用转置正方形排列时，其换热管分程板槽两侧相邻的管中心距应为32mmx32mm 正方形的对角线长，即Sn=45.255mm.b 管孔：由GB151-1999表17得换热管和管孔直径允许偏差为：换热管：25φ管孔 2.0040.25+ϕ。
c 换热器中心距及分程隔板槽两侧相邻管中心距①由于分程隔板厚度为14，为此我们取管板上的分程隔板槽深为4，宽为12mm 。
管板分程隔板槽示意图：（2）管板分程隔板槽d 布管限定圆根据表1-6-17布管限定圆32b D D i l -=有d b 25.03=且不小于10mm 得1025.62525.03<=⨯=b 所以取mm b 103=即mm D l 780102800=⨯-=其中：d ——管板的计算厚度mm3b ——U 型管换热器管束最外层换热管外表面至壳体内壁的最短距离Di ——换热器筒体内直径。
U型管换热器毕业设计说明书
机械制造工艺学学号：毕业设计说明书U型管换热器设计U tube heat exchanger design学院机电工程学院专业化工设备与机械班级学生指导教师（职称）完成时间年月日至年月日广东石油化工学院专科毕业设计诚信承诺保证书本人郑重承诺：《U型管换热器设计》毕业设计的内容真实、可靠，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所完成。
毕业设计中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。
学生签名：年月日毕业设计任务书院（系）：专业班级：学生：学号：一、毕业论文课题 U形管换热器设计二、毕业论文工作自年月日起至年月日止三、毕业论文进行地点本校、实习地四、毕业论文的内容要求 1.毕业设计说明书 2.零号图纸1.5张基础数据：序号项目名称壳程管程单位1设计压力1817MPa2工作压力17.115.6MPa3设计温度400454℃4工作温度373415℃5操作介质混氢油反应产物—6焊接街头系数11—7腐蚀裕量33mm8水压试验压力24.6424.31MPa9入口温度134370℃10出口温度316210℃主要内容：1.结构设计参照相关手册、标准等确定换热器的结构。
包括总体结构尺寸的确定、折流板、接管、法兰、支座及拉杆的选择。
2.强度计算通过此部分计算，确定换热器的强度尺寸。
包括筒体、封头、管板的强度计算。
要求：1.毕业设计说明书2.零号图纸1.5张设计进度计划：第1~5周——查阅资料、现场调研、确定设计方案、工艺计算、确定工艺尺寸；第6~13周——结构设计、强度计算、绘图；第14~15周——撰写论文、打印论文、准备答辩。
主要参考资料：[1]毛希谰. 换热器设计[M]. 上海：上海科学技术出版社，1998[2]姚玉英. 化工原理[M].天津：天津大学出版社，1999[3]夏青德. 化工设备设计[M].北京：化学工业出版社，2000[4]GB150-1998，钢制压力容器[S].中国标准出版社出版.2000[5]GB151-1999，管壳式换热器[S].中国标准出版社.1998.指导教师接受论文任务开始执行日期 2014 年 3 月17 日学生签名摘要换热器是许多工业部门广泛应用的工艺设备。
U形管换热器设计说明书
目录引言 (8)一文献综述................................. 错误！未定义书签。
1.1换热器在化工生产中的应用............... 错误！未定义书签。
1.2换热器的分类及其特点................... 错误！未定义书签。
1.3U形管式换热器......................... 错误！未定义书签。
1.4管壳式换热器的研究现状................. 错误！未定义书签。
1.5本文设计的主要内容..................... 错误！未定义书签。
二计算说明书............................... 错误！未定义书签。
1.1原始数据.............................. 错误！未定义书签。
1.2定性温度及物性参数.................... 错误！未定义书签。
1.3传热量与冷水流量...................... 错误！未定义书签。
1.4有效平均温差 ......................... 错误！未定义书签。
1.5管程换热系数计算...................... 错误！未定义书签。
1.6壳程换热系数计算...................... 错误！未定义书签。
1.7传热系数计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.8管壁温度计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.9管程压降计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.1壳程压降计算.......................... 错误！未定义书签。
2.1换热管材料、规格的选择及功能的确定..... 错误！未定义书签。
2.2管子的排列方式........................ 错误！未定义书签。
U型管式换热器设计毕业设计说明书
换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域。U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板，结构简单，密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。一般高压、高温、有腐蚀介质走管程，这样可以减少高压空间，并能减少热量损失，节约材料，降低成本。
图4-6
接管位置
图4-7
偏心载荷简化图
图4-8
设备质心计算简化图
图4-9
支座
图4-10
耳式支座安装尺寸
图4-11
载荷近似计算简图
插
表
插
表
表2-1
钢板许用应力
表2-2
钢管许用应力
表2-3
锻件许用应力
表3-1
EHA椭圆形封头型式参数
表3-2
EHA椭圆形封头质量
表3-3
低铬钼钢弹性模量
表4-1
This design mainly based on GB150 "steel pressure vessels"and GB151 "shell and tube heat exchangers, " the main pressure parts of the equipment was designed and strength calculation, but also with HG/T20615 "steel pipe flange", JB / T 4712 "containers bearing" pressure vessels and other relevant standards, the design of other components, he finally completed the methanationⅡtype heat exchanger design.
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。
U形管换热器机械设计说明书
摘要使热量从热流体传递到冷流体的设备成为换热设备。
它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。
在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%—20%；在炼油厂中，约占总投资的35%—40%。
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺要求规定的指标,以满足工艺过程上的需要。
此外，换热设备也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。
在本设计中，我所设计的是U型管换热器。
U型管换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U型管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。
当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。
U型管式换热器结构比较简单、价格便宜，承压能力强，适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。
特别适用于管内走清洁而不宜结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。
关键词：换热设备，U型管换热器，结构特点AbstractThe equipment that transfer heat from hot liquid to the cool one is called heat exchanger.It is a general equipment that widely used in chemical industry,oil refining,motive power,atomic energy,pharmacy,mechanism and many other department of industry.In chemical industry,the investment of heat exchanger is 10% to 20% percent of total investment;In oil refining factory,the one is 35% to 40%.In the industrial producing,transfer heat from higher temperature liquid to the lower one is the main function of the heat exchanger,it make the temperature of liquid reached the stipulate target of technological process,so that to satisfy the requirement in technological process.In addition,the heat exchanger is effective install that can retrieve surplus heat and waste heat.The structure characteristics of U-tube heat exchanger is what there is only one tube plate,the tube bundle is make up of many U-tube,both ends of the tube are fixed on the same tube plate,the tube can stretch out and draw back freely.When there is a temperature difference between the shell and the U-tube,there would not be thermal stress.The structure of the U-tube heat exchanger is simple,the price is cheap and the ability of bearing pressure is strong,it is adapt to the temperature difference between tube wall and shell wall is relative large or the medium of the shell are easy to scaling and unwell adopt float heat exchanger and fixed tube plate heat exchanger.especially adapt to the materiel and supplies in the tube is high temperature,high pressure and largecorrosive property.Keywords:heat exchanger,U-tube heat exchanger,structure characteristic目录1说明部分 (6)1.1 绪论......................................... 错误！未定义书签。
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
电子版U型管换热器说明书
第二部分、设计说明书1、传热工艺计算1. 原始数据壳程水蒸气的进口温度 =壳程水蒸气的出口温度 =95℃ 壳程水蒸气的工作压力 = 管程冷却水的进口温度 =38oC 管程冷却水的出口温度 =97oC 管程冷却水的工作压力= MPa管程冷却水的流量 2G =120t/h2. 定性温度及物性参数管程冷水定性温度(38+97)/2=64管程冷水密度查物性表得=981 Kg/ 管程冷水比热查物性表得=Kg oC 管程冷水导热系数查物性表得=m ℃ 管程冷水黏度=⨯ˉ6 Pa s管程冷水普朗特数查物性表得Pr 2=壳程水蒸气定性温度 =+=2/)("'111t t t （+95）=150 壳程水蒸气密度查物性表得 =壳程水蒸汽比热查物性表得 =壳程水蒸气导热系数查物性表得=m 壳程水蒸气黏度 =⨯510-s壳程水蒸气的普朗特数查物性表Pr 1=3. 传热量与冷水流量取定换热效率为η= 查表得 r=310⨯ 则设计传热量:3600/1000)('"22220⨯⨯⨯⨯=-ηt t C G Q p120000 (97-38) 1000/36008060108（W ） 则加热水流量：η⨯+=-)](/['"21101t t C r Q G p =s4. 有效平均温差)]/()ln[(/)]()[('2"1"2'1'2"1"2'1t t t t t t t t t n -----=∆=参数p ：=--=)/()('2'1'2"2t t t t P参数R ：=--=)/()('22"1'1"t t t t R换热器按单壳程两管程设计 则查书图 2-6 a 得： 温差校正系数：Φ = 有效平均温差：=∆⨯Φ=∆n m t t 605. 管程换热系数计算参考表2——7初选传热系数：)m /(100020K W K ⨯=则初选传热面积为：=∆⨯=)/(000m t K Q F 2m选用 不锈钢的无缝钢管作换热管。
U型管换热器设计说明书68459
精品
.
查得定性温度下流体的粘度为 壁温下流体的粘度 1004
查得壳程流体的普朗克数 查得水的导热系数
管内流体给热系数 ：
查得煤油的导热系数 查得煤油的密度 管内流体的流速 煤油的粘度 煤油的比热 换热管的内径
在总传热系数计算公式中， 可看作 管外流体的污垢热阻 管内流体的污垢热阻 用外表面表示的管壁热阻
，允许正偏差为
0.3，负偏差为 0，即管孔为
（4） 折流板的固定 折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管 板固定，其固定形式由一下几种： a. 采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固 定，每块折流板与拉杆焊接固定。 b. 拉杆一段用螺纹拧入管板，每块折流板之间用 定距管固定，每一拉杆上最后一块折流板与拉 杆焊接 c. 螺纹与焊接相结合，拉杆一端用螺纹拧入管板， 然后将折流板焊接在拉杆上 d. 拉杆的一端用螺纹拧入管板，中间用定距管将 折流板固定，最后一快折流板用两螺母锁紧并 点焊固定。 这里选择 d.作为折流板固定的方法。
箱法兰连接。管板形式如下图：
折流板厚度 5mm
（2）管板计算 按照 GB151——1999 管壳式换热器中 a 型连接方式管板
的计算步骤进行下列计算。 a)根据布管尺寸计算
精品
. 在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结 构的需要，而未能被换热管支撑的面积，
精品
. 对于正方形排布
拉杆直径 12mm 拉杆长度 8000mm
从 GB150.2 查得 40Cr 在 40 下的许用应力:
取其中面积较大者 （3）螺栓设计载荷 螺栓设计载荷按下列规定确定： a. 预紧状态螺栓设计载荷按下式计算：
b. 操作状态螺栓设计载荷按下式计算：
精品
U型管式换热器的设计
筒体材料为16MnR 查GB 150-1998 ???
?
取
2.3.2 管箱封头设计
材料：16MnR
封头材料为16MnR 查GB 150-1998
?
厚度附加量C=C1+C2=2.0+0=2.0mm
取封头名义厚度与壳体名义厚度相等取
选择标准椭圆形封头，根据JB/T4736-2002,选以内径为基准，类型代号为EHA，型式参数关系为：Di/2(H-h)=2。标准椭圆形封头是由半个椭球面和短圆筒组 成。直边段的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。
??逆流的另一优点是可以节约冷却或加热剂的用量,因为并流时t总是低于T,而逆流是,t却可以高于T,所以逆流冷却时,冷却剂的升温(T1-T2)可比并流的大一些,单位时间内传过的热量相同时,冷却剂用量就可以少些.同理,逆流加热时,加热剂本身温降(T1-T2)可比并流时大一些,也就是说,加热剂的用量少些.
℃ 焊接
系数 腐蚀裕量
mm 换热面积
m2 容器
类型 管程 1.7 300 0.85 2 110 Ⅱ 壳程 2.0 400 0.85 2 型号说明
2.1.2 换热管的选型
换热面积A=110m2 ?参照JB/T4714—92 选择换热器基本参数
U型管换热器设计说明书
形式如下图：
（2）管板计算 按照 GB151——1999 管壳式换热器中 a 型连接方式管板的计算步骤进行下
列计算。 a)根据布管尺寸计算
在布管区围，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换 热管支撑的面积， 对于正方形排布
煤油在管中的流速为 0.8~1，取管程流体流速
常用换热管为
与
选用外径
管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：
n=20 N=4
换热管。
L=8m
取管数 由换热面积确定管程数和管长： 由于是 U 型管换热器，由 GB151-1999 管壳式换热器查得有 2，4 两种管程可 选。 初选管程为 4
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，在选取换热器壳体径时，尽量选取 较大的，以保证安全，因此换热器部空间较大，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。
折流板间 距 200mm
计算压力
圆筒径由选定的圆筒公称直径得 设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料 Q345R 从 GB150.2 中查得
焊接接头系数
由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀 yu 量 又由于 Q345R 在公称直径为 400mm 是可选取得最小厚度为 8mm，则选择圆 筒厚度为 8mm 折流板间距： 折流板间距一般不小于圆筒径的五分之一且不小于 50mm；因此取折流板间 距为 200mm 核算传热系数： 由 GB151—1999 管壳式换热器得到包括污垢在的，以换热管外表面积为基准 的总传热系数 K 的计算公式: