列管式换热器（热水冷却器）毕业论文.doc

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1、毕业设计（论文）列管式换热器（热水冷却器）Tube heat exchanger (hot water cooler )班 级 过程装备092 学生姓名 学号 指导教师 职称 工程师 导师单位 机电工程学院 论文提交日期 2011年11月26日 毕业设计（论文）任务书课题名称 列管式换热器（热水冷却器）一选题意义及背景换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。本课题就是利用相关知识，设计出达到工艺

2、所规定的要求，同时强度、结构可靠，便于制造、安装和检修，以及经济上合理的列管式换热器，满足生产需要。二、设计任务及操作条件：设计参数表：介质热水冷却水工作温度（进出口）/80/5530/40工作压力（绝压）0.50.4设计流量（吨/年）3.42105未知允许压降/MPa0.1注:每年按330天计算，每天24小时运转三毕业设计（论文）主要内容：1. 完成设计论文2. 完成管壳式换热器主体和零部件的结构和强度设计3. 完成A1图纸不少于三张（总装配图和零件图）四计划进度：1. 第一周：查阅资料，完成论文的绪论，并对换热器的结构和强度设计有所认识。2. 第二周和第三周：完成热工计算、管壳式换热器的结

3、构和强度设计。3. 第四周：根据自己的设计，绘制出换热器的总装配图和零件图。4. 第五周：查缺补漏，修改论文和图纸等，并提交毕业设计相关资料，准备答辩。五毕业设计（论文）结束应提交的材料：1. 毕业设计（论文）报告2. 毕业设计论文评阅表和交叉评阅表3. 答辩评分表4. 论文真实性承诺及指导教师声明5. 设计计算书6. 图纸7. 光盘指导教师 教导主任 年 月 日 年 月 日目录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 化工设备简介11.2 换热器概述11.2.1 管壳式换热器的分类11.2.2 管壳式换热器结构31.3 换热器相关技术研究内容及发展动向41.4 本课题的研究内容及意义

4、4第二章 固定管板式式换热器的结构设计52.1 设计参数52.2 换热器热工设计52.2.1 壳程流体热水的定性温度与物性参数62.2.2 管程循环水温度与物性参数72.2.3 管程的传热与压降72.2.4 壳程的传热与压降82.2.5 总传热系数9第三章 固定管板式式换热器的强度计算113.1 换热器主要零部件的强度计算113.1.1 换热器壳体壁厚计算113.1.2 换热器封头的壁厚计算113.1.3 压力试验及其强度校核123.1.4 换热器压力容器法兰的选择与计算133.1.5 管板的选择与尺寸计算133.1.6 分程隔板的选择143.1.7 膨胀节的选用与计算143.1.8 折流板的

5、设计与计算153.1.9 接管的选择与计算153.1.10 接管法兰的选择与计算163.1.11 接管开孔补强的计算173.1.12 管箱的选择与计算183.1.13 拉杆和定距管的选用193.1.14 选择换热器支座并核算承载能力213.2 换热器各部件的连接方式223.2.1 管板与壳体的连接223.2.2 管子与管板的连接223.2.3 管板与容器法兰的连接23总 结24参考文献25致 谢26摘 要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。本文以固定管板式管式换热器为研究对象，在查阅国内外众多文献的基础上，对换热器的发展、背景、分类和用途进行

6、了探索和研究，以气气换热器的设计过程为主线，结构设计为主体，全面介绍换热器的设计全过程。本文主要以循环水和氯乙烷为介质，按实际设计步骤依次进行热工计算、结构设计和强度设计，并画出换热器的CAD结构图。主要研究内容如下：（1）对换热器的发展、分类、材料和运用进行阐述，了解换热器的基本构造和基本原理。（2）通过查阅换热器设计相关标准得出的数据，对U形管式换热器的进行设计，具体分为换热器的热工计算，结构计算和强度计算。（3）换热器的外部设计包括它的筒体的设计、封头的设计、管箱和换热器支座的设计。（4）换热器的内部设计包括：它的换热管的尺寸、固定管板的厚度以及折流挡板的尺寸。除了上述以外，换热器的研究

7、内容还应包括它的压力容器法兰、管法兰、开孔与补强、接管处的零部件，还有它的附件、各个开孔处的应力校核等等。本文是在压力容器设计应用分类方法的基础上，查阅换热器设计相关标准，在此加以研究和分析得出换热器的设计数据，并作出CAD图，对我们了解换热器的设计流程和作用有了更深刻了解。关键词： 换热器 压力容器 固定管板式ABSTRACTHeat exchanger is part of the essential equipments, which transfer thermal fluid heat to thecold fluid in the chemical production proce

8、ss, to achieve heat exchange and transmission.In this paper, fixed heat exchanger was used as the research object, and the development, background, classification, use, exploration and research of the heat exchanger was discussed on the basis of referring to much literature home and abroad.The compr

9、ehensive description of the whole process design of heat exchanger was discussed, using the heat exchanger design process as the main line and the structural design as the main body. In this paper, HCl mixture was used as the medium, according to the actual design procedure followed by the calculati

10、on of thermal engineering, structural design and strength design, and also heat exchanger CAD chart was drown at last. Main research contents are as follows:(1) The development, classification, materials, and the use of the heat exchange was elaborated to understand the basic structure and basic pri

11、nciples of the heat exchanger.(2) The fixed heat exchanger design was divided into the calculation, structural calculation and strength calculation on the data obtained by referring to the heat exchanger design-related standards.(3) The external heat exchanger design included the design of its cylin

12、der, head, tube boxes and supports.(4) The interior design of heat exchanger included the design of the size of its heat exchange tube, fixed tube sheet thickness and baffled baffle size.In addition, the design content also included its pressure vessel flanges, pipe flanges, openings and opening of

13、the pipe, as well as its attachments, each hole stress check, etc.The design data and the CAD structure map of the heat exchanger was obtained, using the pressure vessel design applications on the basis of classification and referring to the heat exchanger design-related criteria.KEYWORDS: heat exch

14、anger；pressure vessel；fixed heat exchange第一章 绪论 1.1 化工设备简介化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分1。然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国压力容器安全技术监察规程、GB1501998钢制压力容器、GB1511999管壳式换热器等

15、。在其中能根据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等2。1.2 换热器概述换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产过程中，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以满足生产过程的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热能的有效装置3。1.2.1 管壳式换热器的分类根据管壳式换热器的结构特点，常将其分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式、滑动管板式、双管式等4。1）固定管板式换热器固定管板式换热器的典型结构如下图所示。管束连接在管板上，管板与壳体焊

16、接。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵塞或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力。这种换热器适用于壳测介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳测压力不高的场合5。 固定管板式换热器结构图2）浮头式换热器浮头式换热器的典型结构如下图所示。两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称浮头。浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力6。浮头换热器的特点是管间与管内清洗方便，不会产生热应力；但

17、其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗大，且浮头端小盖在操作中无法检验，制造时对密封要求较高。适用于壳体与管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头式换热器结构图3）U形管换热器U形管式换热器的典型结构如下图所示。这种换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一根管板上管子可自由伸伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力7。 U形管换热器结构图由于弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利，当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵

18、死，而且坏一根U形管相当于坏两根管，报废率较高。U形管结构比较简单、价格便宜、承压能力强、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需清洗、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易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。4）填料函式换热器填料函式换热器的典型结构如下图所示。这种换热器的结构特点与浮头式换热器相类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。由于采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可自由伸缩，壳壁与管壁不会产生热变形差，从而避免可热应力。其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出你，管内，管间都能清洗

19、，维修方便8。填料函式换热器结构图1.2.2 管壳式换热器结构管壳式换热器的主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，还应包括膨胀节。管壳式换热器的结构应该保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同时还要承受一定温度和压力的能力9。(1)管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同时将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，一般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造。(2)管子与管板的连接：管子与管板的连接必须牢固，不泄漏。既要满足其密封性能，又要有足够的抗拉强度。其连接形式主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合等10。(3)管

20、箱：其作用是把管道中来的流体均匀分布到各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换热器11。(4)折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组壳间流道，使流体以适当的流速冲刷管束，提高传热系数，改善传热效果，以达到一定的传热强度。常用的折流板有弓形和圆环形两种，弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形12。(5)拉杆和定距管：折流板的安装一般是用拉杆和定距管组合并与管板固在一起。拉杆与管板连接的一端可用焊接或螺纹连接，另一端也用焊接或螺纹固定。一般拉杆的直径不得小于10mm、数量不得小于4根13。(6) 管板与壳体的连接：其连接型式可分为不可拆式和可拆式。1.3 换热器相关技术研究

21、内容及发展动向随着换热器广泛应用于各行业，诞生了许多新型的换热器，这使得换热器相关技术也得到不断提高，传热理论不断完善，换热器研究、设计、技术、制造等技术不断发展，换热技术的发展同时又促进了各种新型高效换热器的不断发展14。 目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热，强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及其表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内插物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管的内外

22、表面轧制成各种不同的表面形状，使管内外流体同时产生湍流并达到同时扩大管内外有效传热面积的目的，提高传热管的传热性能；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并可增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积等。换热器相关技术的发展主要表现在以下几发面：防腐技术，大型化与小型化并重，强化技术，抗振技术，防结垢技术，制造技术，研究手段。随着工业中经济效益与社会环境保护的要求，制造水平的不断提高，新能源的逐渐开发，研究手段的日益发展，各种新思路的与新结构的涌现，换热器将朝着更高效、经济、环保的方向发展15。1.4 本课题的研究内容及意义本课题主

23、要研究的是固定管板式换热器，查阅换热器相关标准，分析固定管板式各部分性能影响，并进行了换热器的热工计算、结构计算和强度计算16。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。本文的研究结果对指导换热器的规模化生产，扩大其应用领域，以在广泛范围内逐步取代进口同类材料，降低使用成本具有重要意义。近年来，随着制造技术的进步，强化换热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，也取得了较大的经济效益。故我们在选择换热设备时一定

24、要根据不同的工艺、工况要求选择。换热器的作用可以是以热量交换为目的。在即定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量；也可以是以回收热量为目的，用于余热利用；也可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏17。第二章 固定管板式式换热器的结构设计本章节主要对固定管板式换热器进行热工设计的计算，它的设计程序或步骤随着设计任务数和原始数据的不同而不同，要尽可能的使已知数据和要设计计算的项目顺次编排，但由于许多项目之间互相关联，无法排定顺序，故往往先根据经验选定一个数据使计算进行下去，通过计算得到结果后再与初始假定的数据进行比较，知道达到规定的偏差要求，试算才告结束。一般换

25、热器的设计程序如下：（1）根据生产任务和有关要求确定设计方案；（2）确定换热器类型和主要结构；（3）根据换热量要求，计算换热面积，确定换热管与壳体尺寸；（4）核算换热器的传热能力及流动阻力；（5）确定换热器的工艺结构，形成工艺简图。2.1 设计参数换热器的设计参数如表2.1所示。表2.1 设计参数Tab. 2.1 Design ParametersT介质循环水热水工作温度（进出口）/30/ 4080/55工作压力（绝压）0.40.5流量（Kg/s）122.2 换热器热工设计合理安排流程。，热水走壳程有助于散热。所以循环水走管程。由于所设计的换热器属于常规容器，并且在工厂中多采用低碳低合金钢制造

26、，故在次综合成本、使用条件等的考虑，选择16MnR为壳体与管箱的材料。16MnR是低碳低合金钢具有优良的综合力学性能和制造工艺性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含碳量的碳素钢，同时采用低合金钢可以减少容器的厚度，减轻重量，节约钢材。2.2.1 壳程流体热水的定性温度与物性参数(1) 热水的的定性温度：Tm=(T1+T2)/2=67.5 选择热水的质量流量：wh=12/s(2) 定性温度与物性参数的选择与计算根据化学化工物性数据手册有机卷查得： 热水在67.5下，其液体密度h=980.59/m3 热水在67.5下，其粘度h=4.23310-4 Pas 热水在67.5下，其比热

27、容Cph=4.178 KJ/(kg 0C) 热水在67.5下，其热导率h=0.162 W/(m 0C) 根据公式Prh=Cphh /h 得：普朗特数Prh=4.1784.23310-4/0.162=0.0109 (3) 物料与热量衡算 负荷Q=whCph (T1-T2)(换热效率一般取=0.98) =124.178250.98 =1230(4)确定换热器流程形式，计算换热器的有效平均温度差tm。管壳式换热器主要有逆流式、并流式、错流式几种。在逆流式换热器中两种流体以相反方向流动从热力学角度考虑这种优于其它任何一种，传热效率较高，因此选择逆流的方式进行换热。逆流时：热流体温度 T 800C550

28、C 冷流体温度 t 300C400C 两端温度差 t 500C150C逆流对数平均温差：tmr=（t1-t2）/ ln(t1/t2) =(500C -150C)/ ln(500C /150C) =29.170C流程形式：1流程2管程参数：R=(T1-T2)/(t1-t2)=25/10=2.5 P=(t1-t2)/(T1-T2)=10/25=0.4查过程装备成套技术设计指南得：=0.95有效平均温度tm=tmr=27.710C(5)初算传热面积根据过程装备成套技术设计指南初选传热系数K0=1300 W/(m2 0C)传热面积A0=Q/K0tm=1230103/130027.71=34.145m2

29、(6)换热结构设计 选择换热管材料：选择材质为Q245钢，换热管长为4.5m,f252.5的无缝钢管，管程压降的结垢修正系数Fi=1.4,换热管内外径分别为：di=0.02m,d=0.025m。 换热管管数n= A0/dL=34.145/3.140.0254.5=96.6根根据换热器设计手册书中，查表1-2-7，确定其管束为126根，其正六角形对角线上的管子数b=12根 根据流体流速范围选定管程数为Nt=2换热管排列方式：选择正三角形排列方式查表16-4得换热管中心距：S=32管束中心排管束：nc=1.1+4=17根 换热器壳体内径的确定：Di=a（b-1）+2L式中：L-最外层管子中心到壳壁

30、边缘的距离，取L=2d0=225=50可得：Di=0.032（13-1）+20.05=434取壳体直径Di=450换热器长径比L/ Di=4500/450=10,在卧式换热器长径比610范围内，所以选择的换热器符合要求。 折流板的形式：选择单弓形折流板 按GB151-1999查得折流板外径Db=0.447m 折流板缺口弦高h=0.20Di=0.09m 折流板间距B=(0.2-1) Di=0.3m 折流板数Nb=L/B-1=4.5/0.3-1=142.2.2 管程循环水温度与物性参数(1)循环水的定性温度：tm=（t1+t2）/2=350C(2)定性温度与物性参数的选择与计算根据化学化工物性数据

31、手册无卷查得：循环水在350C下：其密度c=994.1/m3 其粘度c=7.22510-4 Pas 其比热容Cpc=4.187 KJ/(kg 0C) 其热导率c=0.148 W/(m 0C)根据公式Prh=Cpcc/c 得：普朗特数Prc=4.1877.22510-4/0.148=0.2044根据公式：Q= wcCpc(t1-t2) 得： wc=Q/ Cpc(t1-t2)=1230/4.187(40-30)=29.4kg/s2.2.3 管程的传热与压降管程流速：uh=whNt4/nhdi2=124Nt /980.59127(0.02)2 =0.614m/s管程雷诺数：Re=diuhh/h=0.

32、020.614980.59/4.23310-4=28447假定换热管壁温t=430C，在其温度下的粘度w=0.620710-4Pas管程流体给热系数ai=0.023(h/di)Re0.8Prh n (流体被加热取n=0.4) =0.023(0.162/0.02) 284470.01090.4 =869.1管程进出口流速：uNt= 根据过程装备成套技术设计指南图4-3查得管程摩擦因子fi=0.008 管内摩擦压降: 回弯压降： Pa 进出口局部压降：Pa 管程压降： Pa 管程最大允许压降：=35000Pa 校核管程压降：因为，所以管程压力合理。2.2.4 壳程的传热与压降壳程当量直径： 横过管

33、束的流通截面积： 壳程流体流速： 壳程雷诺数： 壳程流体给热系数： 折流板圆缺部分的换热管数按圆弧比计入nw=16，根据过程装备成套技术设计指南，查表4-4得：h/Di=0.09/0.45=0.2时的值为0.112折流板圆缺部分流通面积： 折流板圆缺区流体流速： 圆缺区平均流速： 壳程出口流速： 根据过程装备成套技术设计指南，查图4-5得：壳程摩擦f0=0.041折流板间错流管束压降： 圆缺部分压降：Pa 进出口局部压降： Pa 壳程压降：Pa 根据过程装备成套技术设计指南，查得：壳程最大允许压降:=35000Pa 校核壳程压降：因为，所以管程压力合理。2.2.5 总传热系数 根据过程装备成套

34、技术设计指南表4-5污垢热阻的参数查得：管内污垢热阻rdi=17.210-5 W/(m2 0C)，管内污垢热阻rdo=17.210-5 m20C/W,查得换热管材料导热系数w=51.8 m20C/W 管壁热阻:= m20C/W 总传热系数： 所以可求得总传热系数K=315.66,在（1.11.2）K0范围之内，初选传热系数K0符合要求。 第三章 固定管板式式换热器的强度计算本章节主要对固定管板式换热器进行机械设计的计算，其机械设计内容及步骤如下：（1）壳体直径的确定和壳体厚度计算；（2）换热器封头、管箱的选择，压力容器法兰的选择；（3）管板尺寸的确定； （4）折流板的选择与计算；此外，还考虑接

35、管、接管法兰的选择及开孔补强等。3.1 换热器主要零部件的强度计算3.1.1 换热器壳体壁厚计算(1)选择钢材：根据已知条件，得Q345R钢材作为壳体材料。 (2)确定各设计参数：根据化工设备表2-5查得，取设计温度t=100；按表2-8，Q345R在t=1500时的许用应力t=170MP；按表2-10，面对接焊采用双面局部无损探伤，焊接接头系数f=0.85；按表2-11,钢板厚度负偏差=0.6（假设其钢板名义厚度为67），取腐蚀裕量=1，厚度附加量C= + =1.6；由Pc =（1.051.1）Pw, Pw=0.5MP,可得：Pc =1.10.5=0.55MP (3)计算壁厚： =有效厚度按

36、钢板厚度规格向上圆整后，取壳体名义厚度为8mm,此值在初始假设厚度范围，故得3.1.2 换热器封头的壁厚计算由于Di/2hi=2时，椭圆形封头的应力分布较好，且封头的壁厚与相连的筒体厚度大致相等，便于焊接，经济，合理，所以选择标准椭圆形封头，其形状系数K=1.0。由公式得： 有效壁厚: 按钢板厚度规格向上圆整后取得名义厚度根据JB/T4746-2002标准，标准椭圆形封头为DN4508,曲面高度 =138mm,直边高度 =25mm,如图3-1所示，材料选用Q235钢。椭圆形封头直边高度h的选用封头材料碳素钢、普通低合金钢、复合钢板不锈钢、耐酸钢封头厚度4810182039101820直边高度h

37、254050254050图3-1 标准椭圆形封头结构3.1.3 压力试验及其强度校核根据公式确定水压试验压力：再根据公式校核壳体强度： 钢板在试验压力下的屈服极限MPa可计算出：由于,所以液压试验时壳体强度满足要求。3.1.4 换热器压力容器法兰的选择与计算(1)由壳体的设计压力=0.55MPa,按照设计压力公称压力的原则, 就进确定法兰公称压力为0.6MP,为保证安全，所以就进提高一个公称压力等级，暂定法兰公称压力为1.0MPa。(2)根据容器法兰公称直径等于其相连的壳体内径，可得法兰的公称直径DN=450mm,同时由设计温度t=100和以上的初定的公称压力PN=1.0MPa,根据化工设备查

38、4-1表确定选取甲型平焊法兰。(3)根据介质特性及壳体材料确定法兰材料为Q235-B，并根据t=100和PN=1.0MP,根据过程装备成套技术设计指南表2-7，查得其最大允许工作压力为1.0MP。(4)由于1.0MP0.55MP即法兰最大允许工作压力大于设计压力，所以选择公称直径DN=450mm，公称压力PN=1.0MP,材料为Q235-B的甲型平焊法兰。(5)由于工作介质无毒，所以选择平面密封面，根据化工设备 4-9表确定垫片为石棉橡胶板，螺栓材料为Q235-A,螺柱材料为Q235-A。如表3-1所示：公称直径DN公称压力 PN法兰，mm螺柱Dd规格数量4501.05655305004904

39、873418M1624图3-2 容器法兰（图面形式） (6)压力容器法兰标记为：法兰-FM450-1.0 JB/T 4703-20003.1.5 管板的选择与尺寸计算换热器管板的计算十分复杂，一般均采用计算机计算。为了计算方便，也可由工具书查得选用管板尺寸。由管程工作压力为0.4,可算管程的设计压力Pt=1.1Pw=0.44MPa(取管板的公称压力为1.0MPa)的管板，材料为Q245R。根据换热器设计手册表1-6-9，可查得：在公称直径DN=450mm,壳程公称压力Ps=1.0MPa=Pt下的管板尺寸如下表所示： 表3-2 管板尺寸PsMPaPtMPaDNDD1D2D3D4D5d2规格数量b

40、fb备注1.01.045056553050044748745018M16243040图3-3 固定管板结构简图3.1.6 分程隔板的选择 根据GB151-1999 表 6查得DN600时，隔板最小厚度为8mm。材料为Q235-B。3.1.7 膨胀节的选用与计算固定管板式换热器在换热过程中，管束与壳体有一定的温差存在，而管板、管束与壳体是刚性连接在一起，当温差达到某一个温度直时，由于过大的温差应力往往会引起壳体的破坏和管束的弯曲，需设置补偿装置，如膨胀节。膨胀节是安装在固定管板式换热器上的挠性构件，对管束与壳体间的变形差进行补偿，以此来消除壳体与管束间因温差而引起的温差应力。膨胀节的型式较多，通

41、常有波形膨胀节、平板膨胀节、形膨胀节等。而在生产实践中，应用最多的，最普遍的是波形膨胀节。根据GB151-1999附录F的计算方法进行换热管壁温的计算，从设备的具体操作情况，可以假定K、q和a保持不变，进行简化计算：热流体的平均温度为：热流体的平均温度为：则：即换热管壁温为51.25。圆筒壁温的计算：应外部有良好的保温，故壳体壁温可取壳层流体的平均温度：管壳层温差： 由于管束与壳体温差小于50，所以不需要设置膨胀节。 3.1.8 折流板的设计与计算折流板设计为单弓形，h=3/4450=337.5mm,折流板间距取300mm;根据GB151-1999表34查得：折流板最小厚度为4mm;由表41查

42、得：折流板外径为447mm,材料为Q235-A,如图3-5所示：图3-4 折流板根据化工设备机械设计基础查表16-15得：折流板的最小厚度为8mm3.1.9 接管的选择与计算 (1)管程接管的选择与计算： 根据公式 =2根据其设计压力为0.44MPa,材料为Q235-A ，设计温度为100下的许用应力为130 MPa，可计算得： 根据过程装备成套技术设计指南表9-8应选用Shc.10系列的管子由于接管内流速3m/s，可选用公称直径DN150,外径为159mm，壁厚为5mm的管子。 根据换热器设计手册表1-6-6查得管子的外伸长度为200mm (2)壳程接管的选择与计算：根据公式 =2根据其设计压力为0.55 MPa，材料为Q235-A,设计温度为100下的许用应力为130 MPa，则可计算得： 根据过程装备成套技术设计指南表9-8应选用Shc.10系列的管子，由于接管内流速3m/s，可选用公称直径DN100,外径为108mm，壁厚为4.5 mm的管子。 根据换热器设计手册表1-6-6查得管子的外伸长度为150mm。3.1.10 接