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1、折流板浮头管板B流体壳体管箱法兰1.1设计任务根据给定的工艺设计条件计为无相体间换热b头式换热器设计任务。浮头式换热器设计说明书摘要本设计说明书是关于浮头式换热器的设计，主要是进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设 计。设计的前半部分是工艺计算部分，主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型， 校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。设计的后半部分则是关于结构和 强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、 管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法
2、兰厚度的计算、开孔补强计算等。关于浮头式换热器设计的各个环节，设计说明书中都有详细的说明。浮头式换热器：其结构如图2 所示。管子一端固定在一块固定管板上，管板夹持在壳体法兰与管箱法兰 之间，用螺栓连接；管子另一端固定在浮头管板上，浮头管板夹持在用螺柱连接的浮头盖与钩圈之间，形 成可在壳体内自由移动的浮头，故当管束与壳体受热伸长时，两者互不牵制，因而不会产生温差应力。浮 头部分是由浮头管板，钩圈与浮头端盖组成的可拆联接，因此可以容易抽出管束，故管内管外都能进行清 洗，也便于检修。由上述特点可知，浮头式换热器多用于温度波动和温差大的场合，尽管与固定管板式换 热器相比其结构更复杂、造价更高。传热管固
3、定管扳 丨八流体分程隔板浮头盖3 2浮头式换热器1.2 总体设计 确定结构形式。由于介质换热温差较大，因此选用浮头式换热器。 合理安排流程。安排冷的污水走壳程，处理过的热清水走管程。1.3 热工计算原始数据计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程流体名称壳程流体名称 管程进、出口的温度MT。C已计算清水 污水 450； 180壳程进、出口的温度t ;ti 0C已计算20； 250管程、壳程的工作压力pt ;pMPa已计算30;30管程的质量流量Wkg/s已计算2.778定性温度与物性参数计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注清水的定性温度TmCT =( T + T )/2m123
4、15污水的定性温度tmCt =( t + t )/2m12135清水，污水的密度p ; ptskg/ m 3按定性温度查物 性表1300; 1100清水，污水的比热容J/(kg 按定性温度查物4570c ; ctsC)性表4300清水，污水的导热系数九;九tsW/(m按定性温度查物0520;C)性表0.685清水，污水的粘度卩;卩tsPa s按定性温度查物 性表8.03 x 10-5;2.01 x 10-4清水，污水的蒸气普朗特Pr ; Prts查表或计算1.31; 1.31数物料与热量恒算计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注换热器效率n取用0. 98负荷QWQ=w c (T -T )
5、2.667X 106冗程的质量流量wkg/sw =Q/c (t -t)s s 2 12.778有效平均温差计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注逆流对数平均温度 tC t =( tl- t2)/ln(A 11-179.3t2)流程型式初步确定1-2型管壳式换热器1壳程-2管程参数R1.17参数P0.53温度校正系数1有效平均温差 tC t = “ tMlog179.3前初算传热面积计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注初选总传热系数K0W/(m2.C)参考表4-11200初算传热面积A0m212.4换热器结构设计计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注换热管材料选用不锈钢无缝钢
6、管0 19X3换热管内径、外d ;dm0.013;0.019管径程换热管管长Lm选用3m标准管长3.0结换热管根数n101（圆整）构管程数Ni根据管内流体流速范围选定2设管程进出口接管d.*S.m按接管内流体流速3m/s合0 133X4计尺寸 （外径*壁厚）理选取壳程数Ns1换热管排列形式分程隔板槽两侧正方形排正三角形排列歹U，其余正三角形排列换热管中心距SmS=1.25d或按标准0.0285分程隔板槽两侧S按标准管中心距管束中心排管数n11程壳体内径D：m0. 272结换热器长径比L/ D.L/ D.11合理构实排热管根数n作图101设折流板形式选定单弓形折流板计折流板外直径Dbm按 GB1
7、51-19990.27折流板缺口弦离hm取 h=0.20Di0.0544折流板间距Bm取 B=(0.21 )Di0.272折流板数NbN=L/B-110壳程进出口接管 尺寸ds*Sjs合理选取0 133X4选取管程传热与压降计算内容或项 目符号单位计算公式或来源结果备注管程流速uim/su =4 w N /( p nn d 2) itTti0.317管程雷诺数ReiRe = du p / 卩iiiii66716换热器壁温trC假定管程流体给热 系数waiW/( m 2a =0.023 九 Re -8 p / din i7217.C)管程进出口处 流速uNtm/s4w /p 兀(d- 2S )2
8、ttjtjt0.173管程摩擦因子f查表4-30.01管内摩擦压降i PfPap =4 f N L p u2 / d (卩 / 卩) fittiiiw1190.5m回弯压降 prPa p =4 N p u2 /2rtti522.5进出口局部压 降 PNtPa p =1.5 p u2 /2NttNt29.18管程压降 ptPa p =( p + p ) F + ptfriNt2427.4管程最大允许 p tPa查表4-3压降校核管程压降 p t合理p t壳程传热与压降计算内容或项符号单位计算公式或来源结果备注目壳程当量直径DemD 2 nd 2D ie兀Di0.533横过管束的流 通截面积Asm
9、 2A = D (S d) B / S si0.0247壳程流体流速um/sw0.10220u s0 p Ass壳程雷诺数ReD u p2981080Re e 0s0卩s壳程流体给热 系数aoW/(m 2a九A0.36Re 0.55 Pr 1/3()0.140D0Aew515.4C)折流板圆缺部 分的换热管数nw切口上管子按圆弧比计入11。值B按表4-40.112折流板圆缺部 分流通面积Abm 2A =卩 D 2 n 兀 d 2 / 4biw5.17 x 10-3折流板圆缺区 流体流速ubm/sw0.488umm/su =sb p A sb0.223圆缺区平均流 速IUm=如 * u0b壳程进
10、出口处 流速UNsm/s4 w0.206uN 0Ns 叩(d - 2S )20jsjs壳程摩擦因子fo查图4-50.08折流板间错流 pPaAA f D P U 2 p 4 fi s 0 (N + 1)c2 Db121.4管束压降c圆缺部分压降 pbPa p p u 2 N / 2 c2bs mb0进出口局部压 降 pNsPa p 1.5 p u2 / 2Nss Ns壳程压降 psPa p p + p + pscbNs壳程最大允许 p sPa查表4-3压降校核壳程压降 p s合理p s结构设计与强度设计 1）换热流程设计：采用壳程为单程、管程为单程的结构型式.2）换热管及其排列方式:采用的无缝
11、钢管，材料为 2520 钢，热管排列方式为三角形排列，如 图所示，共101 根。另外6 根拉杆,共排列 107根。3）折流板：采用通用的单弓形折流板，材料为2520钢，板厚6mm，板数10块。4）拉杆：采用2520钢，16 mm,共6根。5）筒体：材料采用2520钢，筒体内径272 mm,厚度8mm。6）封头：采用标准椭圆形封头，材料采用2520钢。取 DN=272mm， 厚度 8mm.7）法兰：甲型。垫片种类。非金属轻垫片，石棉橡胶板法兰材料：板材 2520 钢螺栓材料： 2520 钢螺母材料： 2520 钢筒体法兰选用甲型平焊法兰JB4701-92，密封面选用平密封面JB4701T992 法兰 PII 219T6M
