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1、热交换器课程设计说明书一、设计题目与参数1.1设计题目：管壳式换热器1.2设计参数：流体流量（t/h）进口温度（）出口温度（）运行压力（bar）水50110904氨153815二、热交换器型式/台数及流动的选择根据已知条件，选定一台型管壳式固定管板上式热交换器工作，采用错流方式。热流体为水，冷流体为氨，由于水比氨更易结垢，并且管侧和壳侧压力和温度都不是很高，因此综合考虑，宜采用管程走水，壳程走氨。三、设计计算与数据3.1原始数据1.水进口温度：2.水出口温度:：3.氨进口温度：4.氨出口温度：5.水工作表压力:6.氨工作压力:7.水的质量流量:：3.2流体的物性参数8.水的定性温度：9.水的比
2、热：=4.22010.水的密度：=958.411.水的粘度：=12.水的导热系数：=0.68313.水的普朗特数:=1.7514.氨的定性温度：15. 氨的比热：=4.81316. 氨的密度：=600.717. 氨的粘度：=18. 氨的导热系数：=0.465619. 氨的普朗特数:=1.373.3传热量及平均温差20.热量损失系数：=0.9821.传热量：22.氨的流量：23.逆流时算数平均温差：24.参数P及R：25.温差修正系数：，由型图查得26.有效平均温差：3.4以外径为准，估算传热面积及传热面结构27.初选传热系数：28.估算传热面积：29.管子材料及规格：选用碳钢无缝钢管，30.管
3、程内水的流速：31.管程所需流通截面：32.每程管数： ，取31根管子33.每根管长：,取标准管长3.0m34.管子的排列方式：等边三角形。35.管中心距：由表2.3取S=32mm。36.分程隔板槽处管中心距：由表2.3取=44mm。37.平行于流向的管距：38.垂直于流向的管距：39.拉杆直径：由2.1.5节取16mm40.作草图：41.作草图所得数据：六边形层数：a=4一台管子数：一台拉杆数：4（估计壳体直径在400700mm）一台传热面积：管束中心至最外层管束中心距离：42.管束外圆直径：43.壳体内径：，且8mm,，按GB151-1999规定，取标准直径0.4m44.长径比：。 3.5
4、管程计算45.管程接管直径： 按标准钢管取值46.管程雷诺数：47.管程换热系数：3.6壳程结构及计算折流板形式：弓形折流板缺口高度：50.折流板圆心角51.折流板间距：，取52.折流板数目：53.折流板管孔数：由作图决定得70-11=5954.折流板上管孔直径：由GB151-1999取55.折流板上管子数：为59-8=5156.折流板缺口管子数：1157.折流板直径：由GB151-1999取58.折流板缺口面积：59.错流区内管束占总管束的百分数：60.缺口处管子所占面积：61.折流板在缺口处流通面积：62.流体在两折流板间错流面积：63.壳程流通截面积：符合要求壳程接管直径：由得，取的标准
5、管65.错流区排数：66.每一缺口内的有效错流管排数：67.旁流通道数：68.旁流挡板数：69.错流面积中旁流面积所占分数：70.一块折流板上管子和管孔间的泄露面积：71.折流板外壳与壳体内壁之间的泄漏面积：72.壳程雷诺数：73.理想管束传热因子：由图2.28得74.折流板缺口校正因子：由图2.29得75.折流板泄漏矫正因子：查表2.30得76.旁通校正因子：由和 查图2.31得进出口折流板间距不等校正因子：77. 壳程传热因子：78.壳程质量流速：79.壳侧壁面温度：假定为80.壁温下氨的粘度：81.壳侧换热系数：3.7换热面计算82.水垢热阻：查有关资料取83.氨的污垢热阻：查有关资料取
6、84.管壁热阻，忽略85.传热系数：86.传热面积：87.传热面积之比：88.检验壳侧壁温： 误差为0.503.8阻力计算89.管内摩擦系数：=0.006，查图2.3590.假定管侧壁温：5091.检验管侧壁温：91.壁温下水的粘度：92.沿程阻力：93.回弯阻力 94.进出口连接管阻力 =95.管程总阻力，没有超过表2.10的规定。96.理想管束摩擦系数 97.理想管束错流段阻力 98.理想管束缺口处阻力99.旁路校正系数： 查图2.38 100.折流板泄漏矫正系数：查图2.37 101.折流板间距不等的校正系数：102.壳程总阻力 未超过标2.10的规定，压降符合要求。四、结构设计4.1管
7、箱设计参照标准GB151-1999壳体内径DN=400mm，材料为A3钢,许用应力=125Mpa,壳体厚度=8mm，采用卷制。4.2接管管程接管：13311，无缝钢管，材料为10号钢，L=208mm壳程接管：168.34，无缝钢管，材料为10号钢，L=208mm4.3管板固定管板 材料为A3钢 Pg=1.6MPa具体尺寸(:mm)DN D D1 D2 D3 D4 D5 d2400 515 480 450 437 400 400 18螺栓规格 数量 bf b Ps PtM16 20 26 40 1.6 0.6 4.4折流板选取弓形折流板，上下缺口，材料A3钢，缺口高度h=100mm，板间距，进出
8、口板间距，厚度=6mm，外径，折流板数目17，经计算换热与结构均符合要求。4.5拉杆材料为A3，选用=16的拉杆4根，具体位置及装配方式见装配图，一端与管板采用螺纹连接，另一端用螺母固定在折流板上。4.6封头选用材料为16Mn的球冠形标准封头，取壁厚8mm，具体形式见装配图。4.7 分程隔板选用材料A3钢，厚度为12mm,宽400mm，长444mm，一端为和封头形状相同的圆冠，另一端为平面，分程隔板焊于管箱内。4.8 支座（JB/T4712-92）DN400 120包角 焊制，单筋，带垫板允许载荷 鞍座高度 底板 腹板 筋板 螺栓间距 质量60KN h=200 L1=380 2=8 B3=96
9、L2=260 9千克 B1=120 3=8 =8 4.9 容器法兰甲型平焊法兰：JB/T470-2000，材料为16Mn,许用应力为16barDn D D1 D2 D3 D4 d 螺栓规格 数量400 515 480 450 440 437 30 18 M16 204.10 接管法兰板式平焊平面法兰管程接口：PN=16bar DN=125mmD K L C 螺栓规格 数量250 210 18 22 M16 8壳程接管：PN=6bar DN=150mmD K L C 螺栓规格 数量265 225 18 22 M16 84.11旁路挡板材料为A3钢，厚度为6mm，宽度为60mm两对，长度为2917
10、mm。4.12 排液管及法兰管子采用252.5 的10号钢的无缝钢管，L=108mmDN A1 D K L n TH C20 25 90 65 11 4 M10 144.13 压力容器法兰垫片：耐油橡胶石棉垫片，尺寸4394033mm5、 热补偿计算（1） 管壁平均温度管内壁温度管外壁温度(2) 壳壁平均温度壳壁热流量 热流密度 壳壁温度 设环境温度壳壁平均温度(3) 管壁与壳壁温差（4）由压力引起的轴向力 壳体截面积弹性模数壳体应力温差引起的轴向应力管子自由伸长量壳体自由伸长量壳体轴向合成应力（6）拉脱力（7） 因采用焊接法所以不用热补偿。6、 参考资料1. 史美中 热交换器原理与设计（2版
11、）南京：东南大学出版社.2003.102. 中华人民共和国国家标准 钢制压力容器.GB150-19983. 中华人民共和国国家标准 管翘式换热器.GB151-19994. 钱颂文 换热器设计手册 北京：化学工业出版社.2002.85. 中华人民共和国行业标准 无缝钢管储存、外形、重量及允许偏差.GB/T19753-19986. 中华人民共和国国家标准 固定管板式换热器型式与基本参数.JB/T4715-927. 中华人民共和国国家标准 钢制压力容器封头.JB/T4716-20028. 中华人民共和国行业标准 鞍式支座.JB/T4712-929. 中华人民共和国行业标准 压力容器法兰JB/T4700-4707-200010. 中华人民共和国化学工业部工程建设标准 钢制管法兰、垫片、紧固件.GH20592-20655-197711. 中华人民共和国国家标准 压力容器波形膨胀节.GB16749-199717Designed by RenYan
