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1、鱼液蒸发组合装置设计工艺条件与技术参数管程壳程设计压力 Mpa0.60.6设计温度C11065介质鱼液蒸汽焊缝系数0.850.85腐蚀裕度 mm1.0传热面积m215设备类别一类受压元件材料及数据以下数据来自GB150-1998壳体圆筒材料16MnR查表4-1 , 65E设计温度下的许用应力C5=170MPa查表F5, 65C金属11温度下弹性模量 Es =203 103MPa查表F6, 65C金属温度下平均线性膨胀系数as =11.24 10mm/mm管箱圆筒材料：16MnR查表4-3 , 65C设计温度下的许用应力t C5 -170MPa查表F5, 65C金属温度下弹性模量 Es=203
2、103MPa换热管材料20号钢GB8163查表4-3 , 110C设计温度下的许用应力t I10 =130MPa查表F1 , 110C设计温度下的屈服应力二S10 =218MPa查表F5, 110C金属温度下弹性模量Es =190.6 103MPa查表F6, 110C金属温度下平均线性膨胀系数 as =11.60 10-6 mm/mm管板材料：20号钢JB4726查表4-5，65C设计温度下的许用应力！-215MPa查表F5, 110C金属温度下弹性模量Es =190.6 103MPa1.根据已知条件，确定换热管数目和管程数：选用25 2.5的换热管 材料为20钢。管长1500 mm。换热管的
3、布置：采用正三角形布管方式。选择强度焊接，管心距t=32mm。2,计算换热管根数则换热管数目：F15n136.42 根二d0 L -0.11.5 -0.13.14 0.025取整n=137根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。管子排列方式的选择(1) 采用正三角形排列(2) 选择强度焊接，由表1.1查的管心距t=32mm6 时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。不同的a值时，可排的管数目见表1.2。具体排列方式如图1,管子总数为 根。表1.2排管数目正六角形 的数目a正三角形排列六角形对 角线上的 管数b六角形 内的管 数每个弓形
4、部分的管数第一列第二列第三列弓形部分的管数管子总数13772519193737374961615119191613127127715169318187817217424241112339774243912254698485171327547926661314296311059072115317211161028231633817127114931173591913812610451837102714913811651939141115121621303204112611613419814592143138717147228161622451519181582461765234716571916
5、926419213、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。4、壳体内径的确定换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。壳体的内 径需要圆整成标准尺寸。以 400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以 50mm为进级档。对于单管程换热器，壳体内径公式 D =t(b -1) (2 3)d。式中，t为管心距，单位mm； do为传热管外径，单位 mm。对于正三角形排列b=1.1,n将n =137代入，得到b 12.875 取 13，D =t(b -1)2.5d0 = 446.5mm结合换热管的排布图稍加圆整可选定500mm布管限定圆Dl 二 DTaDl =500-2 10Dl
6、 = 480mm式中Dl 限定圆直径，mm；Di 壳体公称直径，mm；b3 般不小于 10mm，且 b3 = 0.25d = 0.25 25 = 6.25mm 故 b3 =10mm ；2.5.2管孔参考文献5表16，管孔内径25.2500.15壁厚设计设计压力Pc=0.6MPa，设计温度t=65C，内径Di =500mm,圆筒焊接采用双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝，局部无损探伤，由给定的换热器设计工艺条件与技术知焊接接头系数=0.85。参考文献1-7 1，查得16MnR在设计温度下65C时的许用应力：4 1 =170试验温度下110C时的许用应力：4 1 =170筒体PcDi2丘冷一 P
7、c文献70.6x500:；C :2 170 0.85 -0.6“ =1.04式中：c 计算厚度，伽；PC 计算压力，取设计压力0.6 MPa ；Di 圆筒内径，伽；丨一许用应力G 负偏差，mm；C2 腐蚀裕度，mm；管板布管区的当量直径与壳程圆筒内径之比J =2二空0 =1.5Di 500系数 C、，按f/Dj 查 GB151-1999 图 25 和图 26, 10mm；无法兰，故J =0:10丄管箱按 f 二10 =0.02、f =0，查 GB151-1999 图 25得C = 0.012 ； Di 500Di查 GB151-1999 图 26 得=0.0009管箱、圆筒与法兰的旋转刚度参数
8、Kf二丄Eh =1230.0009 203 10= 15.225壳程圆筒按 二二丄0 =0.02、丄=0，查 GB151-1999 图 25 得 C = 0.012 ； Di500Di查 GB151-1999 图 26 得=0.0009壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数3K12丄.eJ。009 203 10 十225 12壳体带波形膨胀节时，换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差 设定换热器制造环境温度t0=15C-at (tt - to ) ao (ts - to)= 11.60 10(1115) -11.24 10(65-15)= 5.40 10*壳体不带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比小 Et na
9、 190.6 103 24209.27Q 31.419ESAe203 103 16022.12假定管板厚度r =55mm管、壳程腐蚀裕量均为1.0mm管板有效厚度=55 -(1 1) =53mm换热管有效长度 L-2(、n 1.5) =1500-2 (55 1.5) -1387mm根据GB151-1999表27，因温差不超过50C，故不设置膨胀节。 圆筒名义厚度C1 =0.8， C2=1.0mm；、n 二 G C2- 4mm根据参考文献1丨最小厚度取10m m。详见下表有效厚度Q = -：n G C2 = 10 0.8 -1.0 = 8.2mm水压试验PT -1.25pct =1.25 0.6
10、 1 -0.75M P a16MnR 屈服极限二s =345MPa水压试验校核Pt Dje 二075 500 8.2 =23.24MPa ：0.9；s = 0.9 345 0.85 = 264MPa2、e 2 8.2换热器壳径的标准尺寸mm文献1 公称直径/mm325400 500 600700800 90010001100 1200最小壁厚/mm8101214二 列管换热器零部件的工艺机构设计1、折流板的设计安装折流板的目的，是为了加大壳程流体的速度，使湍流程度加剧，以 提高壳程对流体传热系数。冷凝器，蒸发器,沉浸式等短管换热器由于传热系数 K满足传热需要。故本设 计中不设置折流板。2、拉杆
11、、定距管由于本设计不设置折流板，故不设置拉杆、定距管3、防冲板本设计的管称流体为鱼液（溶菌酶，补体，天然溶血素，C-反应性蛋白，水等混合物），一种普通的物料 故，不需防冲板。传热管与管板的连接选用强度焊接连接。制造加工方便，保证换热管与管板连接的密封性和抗拉脱强度的焊接， 目前 采用较广泛。表3.1强度焊接结构尺寸/mm换热管规格104514X219225X2.532X338$45X35705伸出长度10.5和1 40.51.5和2.5 祀.53和1、管板与壳体及管箱的连接图3-1管板与壳体及管箱的连接B型：管板直接与壳程圆筒和管箱形成整体结构管板厚度计算管板厚度应不小于下列三者之和：a）管板
12、的计算厚度或562规定的最小厚度，取大者；b）壳程腐蚀裕量或结构开槽深度，取大者；c）管程腐蚀裕量或分程隔板槽深度，取大者；换热管稳定许用压应力Cr换热管的回转半径i查 GB151-1999 附录 J1 表得 i=0.8004mm换热管受压失稳当量长度lcr= 750mmP61系数按 GB151-1999当 -= 131.37cr3.142 190600J 750 丫2 I0.8004 丿= 1.071MPa壳程圆筒内直径横截面积52= 1.9635 10 mm对于单管程换热器，隔板槽面积代=0 管板开孔后的面积2：Di4= 1.9635 105 -1372542“29100.282mm系数A,129100.2825A 1.9635 10= 0.6 57 5圆筒壳壁金属横截面积As =二、s(Di 、s) =3.14 10 (500 10) = 16022.12mm2管板布管区面积A =0866nS2 代=0.866 137 321.21489 105mm2一根换热管管壁金属的横截面积 a查 GB151-1999 附录 J1 表得 a=176.71mm2换热管管壁金属的总横截面积na=137 176.71 = 24209.27 mm2系数A124209.271.21489 105-0.1
