毕业设计（论文）-流量为105th的固定管板式换热器的设计（全套图纸）

沈阳化工大学科亚院本科毕业论文全套图纸，加153893706题目流量为105T/H固定管板式换热器专业过程装备与控制工程班级1201学生姓名指导教师论文提交日期2016年6月01日论文答辩日期2016年6月06日目录第一章前言111换热器的介绍112固定管板式换热器的特点113换热器的未来发展趋势2第二章换热器传热工艺计算421原始数据422定性温度及确定其物性参数423传热量与水蒸气流量计算524有效平均温差计算625管程换热系数计算726结构的初步设计827壳程换热系数计算928总传热系数计算1029管壁温度计算11210管程压力降计算11211壳程压力降计算12第三章固定管板式换热器结构设计计算1531换热管材料及规格的选择和根数的确定1532布管方式的选择1533筒体内径的确定1634筒体壁厚的确定1635筒体水压试验1736封头厚度的确定1737管箱短节壁厚计算1838管箱水压试验1939管箱法兰的选择19310管板尺寸的确定及强度计算20311是否安装膨胀节的判定32312防冲板尺寸的确定32313折流板尺寸的确定32314各管孔接管及其法兰的选择33315开孔补强计算38316支座的选择及应力校核403161支座选择403162鞍座的应力校核41参考文献45致谢46摘要管壳式换热器作为固定管板式换热器的一种具有代表性的结构，是当前应用较为广泛的一款换热器。这款换热器拥有诸多特点结构简易，紧凑，适用面广泛，安全系数高，选料面广泛，低成本，换热表面清洗极方便。由于固定管板式换热器可以经受比较高的操作温度和压力，所以这类换热器占有极大优势在各类高压高温和大型换热器中。1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。2固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。3换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修清理方便等等。一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生，要求在设计时精心考虑各种问题准确的热力设计和计算，还要进行强度校核和符合要求的工艺制造水平。为了按照要求设计固定管板式换热器的机械结构设计和绘图查阅GB1511999管壳式换热器和GB1502011钢制压力容器和GB和JB等标准。主要的步骤有标准件的选用，各零件间连接结构的设计，零件材料的选择还有厚度的计算。其中包括了封头，筒体，管箱壁厚和管板的计算，稳定性校核和管子拉托力，支座，容器法兰，接管法兰，接管的选择以及管板与壳体之间连接结构的设计，换热器与管板之间连接结构设计，折流板，开孔补强设计。随着经济的高速发展，我们便利的生活因有现有的科技成果有了质的飞跃，换热器的设计技术也在不停的更新换代，以后的设计前景和应用前景将会更加光明。已知条件为设计压力为管程11MPA，壳程088MPA，工作温度管程25，壳程175，设计温度管程180，壳程105，管程介质为1MPA的水，壳程介质为08MPA的水蒸气。依据给定条件所得传热面积为95M2。考虑到介质特性等因素，采用25253000的20（材料）的无缝钢管，本设计采用410根换热管可满足换热量。设定拉杆数量为7根，计算得到筒体直径为DN1000MM。完成了压降计算、强度计算、开孔补强、管箱短节壁厚计算等。在强度设计中，依据GB150进行筒体、封头强度设计及校核，依据流量进行入口接管、出口接管等管口直径的选择，依据等面积补强法进行开口补强计算。本设计选择管板延长兼做法兰，依据GB151中的弹性支撑假设对管板进行设计和校核，管板与换热管的连接方式为焊接，拉杆与管板为螺纹连接结构。本设计充分的利用材料，适用比较多的场合。410根换热管更加体现了换热的效率。在同样的换热器中此换热器十分的廉价、安全。所以该换热器在工厂中占有重要位置。4关键词换热器；结构设计；计算；校核ABSTRACTTUBESHELLTYPEHEATEXCHANGERASFIXEDTUBEPLATEHEATEXCHANGER,ASTRUCTUREWITHAREPRESENTATIVE,ISTHEMOREEXTENSIVEAPPLICATIONOFAHEATEXCHANGERTHISHEATEXCHANGERHASMANYCHARACTERISTICSSIMPLESTRUCTURE,COMPACT,WIDERANGEOFAPPLICATION,HIGHSAFETYFACTOR,AWIDERANGEOFMATERIALS,LOWCOST,HEATEXCHANGERSURFACECLEANINGISVERYCONVENIENTDUETOTHEFIXEDTUBEPLATEHEATEXCHANGERCANWITHSTANDHIGHEROPERATINGTEMPERATURESANDPRESSURES,SOTHISKINDOFHEATEXCHANGEROCCUPIESAGREATADVANTAGEINALLKINDSOFHIGHTEMPERATUREANDHIGHPRESSUREANLARGEHEATEXCHANGERHEATEXCHANGERISASIMPLEWITHDIFFERENTTEMPERATURESOFTWOORMOREFLUIDBETWEENHEATTRANSFEREQUIPMENTININDUSTRIALPRODUCTIONPROCESS,DIFFERENTKINDSOFHEATEXCHANGEPROCESS,ITSMAINFUNCTIONISTHEHEATTRANSFERBYTHEHIGHTEMPERATUREOFTHEFLUIDTOFLUIDTEMPERATUREISLOW,THEFLUIDTEMPERATURETOPROCESSINDICATORS,TOMEETTHENEEDSOFTHEPRODUCTIONPROCESSINADDITION,HEATEXCHANGERANDRECOVERYOFWASTEHEAT,WASTEHEAT,ESPECIALLYANEFFECTIVEDEVICEFORLOWGRADEHEATENERGYFIXEDTUBESHEETHEATEXCHANGERCOMPOSEDOFATUBEBOX,SHELL,TUBESHEET,PIPEANDOTHERPARTS,THESTRUCTUREISCOMPACT,DISCHARGETUBEISMORE,INTHESAMEDIAMETERAREAISLARGER,THEMANUFACTUREISSIMPLEFIXEDTUBEISTHESTRUCTURALCHARACTERISTICSOFPLATEHEATEXCHANGERTUBEBUNDLEISARRANGEDINTHESHELL,WELDINGOREXPANSIONJOINTMETHODFORBOTHENDSOFTHEPIPEBUNDLEFIXINGPIPESONTHETUBEPLATE,ATBOTHENDSOFTHETUBEPLATEDIRECTLYANDSHELLWELDEDTOGETHER,THEIMPORTANDEXPORTOFTHESHELLPIPEISDIRECTLYWELDEDONTHESHELL,PLATEOUTERCIRCUMFERENCEANDSEALINGFLANGEWITHBOLTS,THEIMPORTANDEXPORTOFTHETUBESIDEOFTHETUBEANDHEADDIRECTLYWELDEDTOGETHER,INTHETUBEBUNDLEACCORDINGTOTHELENGTHOFTHEHEATEXCHANGETUBEISSETAPLURALITYOFFOLDEDPLATETHEHEATEXCHANGERTUBESIDECANBEUSEDINANYWAYISDIVIDEDINTOSEVERALPARTITIONSFORTHEPROSANDCONSOFHEATEXCHANGERDESIGNULTIMATELYDEPENDSONWHETHERTHEAPPLICATION,ECONOMIC,SECURITY,RELIABLEANDFLEXIBLEOPERATION,MAINTENANCEISCONVENIENTTOCLEAN,ANDSOONAHEATTRANSFEREFFICIENCYHIGH,COMPACT,LOWCOST,SAFEANDRELIABLEFORHEATEXCHANGERPRODUCED,REQUIREMENTSINDESIGNCAREFULLYCONSIDERALLKINDSOFPROBLEMSACCURATETHERMALDESIGNANDCALCULATION,BUTALSOFORSTRENGTHCHECKANDCONFORMTOTHEREQUIREMENTSOFMANUFACTURINGPROCESSLEVELSINORDERTOINACCORDANCEWITHTHEREQUIREMENTSOFTHEDESIGNOFFIXEDTUBEPLATEHEATEXCHANGER,MECHANICALSTRUCTUREDESIGNANDDRAWINGOFACCESSTOGB1511999ANDGB1502011ANDGBANDJBSTANDARDSTANDARDPARTSOFTHESELECTIONOFTHEMAINSTEPS,DESIGNOFCONNECTINGSTRUCTUREBETWEENTHEPARTS,PARTSANDMATERIALSSELECTIONANDCALCULATIONOFTHICKNESSINCLUDINGTHEHEAD,CYLINDER,THECALCULATIONOFTANKWALLTHICKNESSANDTUBEPLATETUBE,STABILITYCHECKANDPIPERATOFORCE,SUPPORT,PRESSUREVESSELFLANGE,TOOKOVERTHEFLANGE,TOOKOVERTHESELECTIONANDTHETUBEPLATEANDTHESHELLISCONNECTEDBETWEENTHESTRUCTUREDESIGN,HEATEXCHANGERSANDPIPEPLATEISCONNECTEDBETWEENTHESTRUCTUREDESIGN,BAFFLED,OPENINGREINFORCEMENTDESIGNWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFECONOMY,CONVENIENCEOFOURLIFEBECAUSEOFTHEEXISTINGACHIEVEMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGYHASBEENAQUALITATIVELEAP,FORHEATEXCHANGERDESIGNTECHNOLOGYISALSOINCONSTANTLYUPGRADING,THEFUTUREPROSPECTSOFDESIGNANDAPPLICATIONPROSPECTSWILLBEBRIGHTERSHORTRODMEETTHECHANGETOCONSIDERINCOMEONTHEBASISOFTHECHENG,CHENGCHENG,PIPE,TUBE,CHENG,ASKNOWNCONDITIONTHEDESIGNPRESSUREFORTUBESIDESHELLWORKINGTEMPERATURERANGESHELLDESIGNTEMPERATURERANGESHELLTUBEMEDIUMWATERSHELLMEDIUMWATERVAPORTHEGIVENCONDITIONSTHEHEATTRANSFERAREAOFTHEMEDIUMCHARACTERISTICFACTORS,THEDIAMETEROF25X25X3000MATERIALSSEAMLESSSTEELTUBE,THEDESIGNOFTHEHEATPIPESHEATSETNUMBERIS7,THECALCULATEDCYLINDERDIAMETEROFTHEPRESSUREDROPCALCULATION,STRENGTHCALCULATION,OPENINGREINFORCEMENT,TUBEBOXWALLTHICKNESSCALCULATIONINTHESTRENGTHDESIGN,ACCORDINGTOCYLINDERHEADSTRENGTHOFDESIGNANDVERIFICATION,ACCORDINGTOTHEFLOWOFINLETPIPE,OUTLETNOZZLEANDORIFICEDIAMETERSELECTION,BASEDONAREAMETHODOFREINFORCEMENTOFRINGENTSTRENGTHCALCULATIONTHETUBESHEETEXTENDEDASFLANGECONCURRENTLY,ACCORDINGTOTHEELASTICSUPPORTHYPOTHESISOFTUBESHEETDESIGNANDVERIFICATION,THETUBEPLATEANDTHEHEATEXCHANGETUBEANDTHECONNECTIONMODEOFWELDING,THEPULLRODANDTHETUBEPLATEISTHREADEDCONNECTIONSTRUCTURETHEDESIGNOFFULLUSEOFMATERIALS,FORMOREOCCASIONS410ROOTTUBESHOWSTHATTHEHEATTRANSFEREFFICIENCYOFHEATEXCHANGEINTHESAMEFORHEATEXCHANGERINTHEHEATEXCHANGERISVERYCHEAPSECURITYTHEREFORE,THECHANGEHEATEXCHANGERINTHEFACTORYOCCUPIESANIMPORTANTPOSITIONKEYWORDSHEATEXCHANGERSTRUCTURALDESIGNCALCULATIONCHECK目录第一章前言111换热器的介绍112固定管板式换热器的特点113换热器的未来发展趋势2第二章换热器传热工艺计算421原始数据422定性温度及确定其物性参数423传热量与水蒸气流量计算524有效平均温差计算625管程换热系数计算726结构的初步设计827壳程换热系数计算928总传热系数计算1029管壁温度计算11210管程压力降计算11211壳程压力降计算12第三章固定管板式换热器结构设计计算1531换热管材料及规格的选择和根数的确定1532布管方式的选择1533筒体内径的确定1634筒体壁厚的确定1635筒体水压试验1736封头厚度的确定1737管箱短节壁厚计算1838管箱水压试验1939管箱法兰的选择19310管板尺寸的确定及强度计算20311是否安装膨胀节的判定32312防冲板尺寸的确定32313折流板尺寸的确定32314各管孔接管及其法兰的选择33315开孔补强计算38316支座的选择及应力校核403161支座选择403162鞍座的应力校核41参考文献45致谢46沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章前言1第一章前言11换热器的介绍换热器的定义是将热流体的一部分热量传递给冷流体的设备，又叫做热交换器。换热器在生活中应用广泛，在正常生活中汽轮机装置中的凝汽器还有日常生活中的取暖用的暖气散热片以及航天火箭上的油冷却器等，都叫做换热器。换热器还广大运用于化工工业，石油，动力和原子能等工业部门。换热器的主要作用是保证介质在工艺过程中所要求的特定温度，同时也是其中之一的主要设备在提高能源利用率方面。在节能技术改革中，换热器具有的作用表现在两大方面一方面在生产工艺流程中明显能减少能源的消耗的办法是使用大量的换热器的效率；第二方面可以明显提高设备的热效率的方法是用换热器来收回工业余热。512固定管板式换热器的特点固定管板式换热器的经典结构如图11沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章前言2图11立式固定管板式换热器固定管板式换热器由许多零件组成例如管箱，壳体，管板，管子等零件。换热器内部结构较为紧凑，排管较为多，面积较大在于相同直径下，制造较为简单。固定管板式换热器的结构特点如下在壳体中设置有管束，管束两端用胀接或者焊接的方式将管子固定在管板上，壳体直接和和两端管板焊在一起，壳程的进出口管直接焊接在壳体上，封头法兰和管板外圆周用螺栓紧紧固定，封头直接和管程的进出口管焊接在一起，管束内根据换热管的长度设置若干块折流板。这类换热器管程能使用隔板分成任何程数。6特点固定管板式换热器具有结构简易，制造的成本低廉，管程清洗方式方便，管程可以分类成多程，壳程也能分类成双程，规格范围广泛，所以广泛应用于工程工艺中。对于有腐蚀性或者较为脏的介质不宜采用，会产生壳程清洗困难的问题。可以在壳体上设置膨胀节为了减少因管与壳程温差而出现的热应力，在发生膨胀差较为大时候。7固定管板式换热器的特点是（1）旁路渗流较小（2）锻件使用较少，造价低；（3）无内漏；（4）浮头式换热器比固定管板式换热器的传热面积要小2030；固定管板式换热器的缺点是（1）管壁和壳体的温差较大，管壁和壳体的温差要控制的范围是T50；（2）当T50一定要在壳体上面设置好膨胀节；（3）容易出现温差应力，管头与管板间极易由于产生温差应力而损坏；（4）壳程无法应用机械清洗；（5）管子遭受腐蚀后连带着壳体报废，设备使用寿命较低；8沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章前言313换热器的未来发展趋势我国的换热器工业起步比较晚，1963年抚顺机械设备有限公司以美国TEMA标准为蓝本造出我国第一台管壳式换热器。时隔两年，兰州石油机械制造出我国第一架板式换热器。原苏州化工机械厂，现苏州新苏化工机械有限公司在二十世纪60年代成功研制出我国第一座螺旋板式换热器。9此后，我国在引进德国SCHMID和法国VICARB的换热技术后，我国换热器产业取其精华，去其糟粕，开始自主研发并且获取了较快的发展。1980年以后，我国显现出自主研发传热技术的新方向，极大部分的强化传热原件被传入市场，折流杆换热器，高效重沸机，双壳程换热器，表面蒸发式空冷器，新结构高效换热器，高效冷凝器，板壳式换热器等新一批优良的高效换热器作为我国传热技术高潮时代的主要代表作。换热器的发展现状由于进入二十一世纪之后，工业装置中应用了大量的强化传热技术，我国换热器工业产业获得了飞速的发展在技术水平上，并且板式换热器日益崛起。10最近这几年，我国在如下几方面取得了巨大突破例如大型管壳式换热器，高效节能板壳式换热器，大直径螺纹锁紧环高压换热器，大型板式空气预热器等方面。而且近几年来，由于我国石油化工，钢铁行业等行业的飞速发展，其需求水平大幅度的上涨，但国内企业的制造水平有限，供给能力受限，所以导致其行业出现了供不应求的市场状态。其现缺口状况只能依靠进口来弥补。我国换热器市场份额增长的速度已经远超出供给增长速度。由此可得出我国的现状是对高端换热器产品需求量极其大，但是供给不足。据统计，石化产业和钢铁行业依旧作为我国重要的支柱型产业，将要持续保持飞速发展的势头，以及化工产业也在快速发展。11这些产业都将为换热器行业提供更广阔的空间和光明的发展前景。在将来，国内市场的需求会出现环保；节能型产品；要求产品的性价比；多样化需求；产品的特点化等需求逐步成为主导。由于国内的经济发展带来良好机遇和进口产品巨大的可转化性共同寓意着沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章前言4我国换热器行业的优良发展前景。并且，行业发展一定要注重高端产品的研制。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算4第二章换热器传热工艺计算21原始数据管程水的进口温度251T管程水的出口温度90“管程水的工作压力10MPA1P管程水的流量105000KG/HG壳程水蒸气的入口温度1752T壳程水蒸气的出口温度95“壳程水蒸气的工作压力08MPA2P22定性温度及确定其物性参数管程水的定性温度2157290TT“11管程水密度查物性表得1/83MKG管程水比热查物性表得4KJCP管程水导热系数查物性表得0658W/M1管程水黏度5229104PAS1管程水普朗特数查物性表得PR13壳程水蒸气定性温度壳程水蒸气冷凝点1752TI冷却段39“21TT冷凝段1752ITT壳程水蒸汽密度查物性表得冷却段93049KG/M2沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算5冷凝段4617KG/M2壳程水蒸汽比热查物性表得冷却段41KJ/KG2CP冷凝段2416KJ/KG壳程水蒸汽导热系数查物性表得冷却段2069W/M冷凝段03W/M壳程水蒸汽粘度冷却段2201036106PAS冷凝段SPA62104壳程水蒸汽普朗特数查物性表得冷却段32R冷凝段01P23传热量与水蒸气流量计算取定换热效率098则设计传热量Q0G1CP11000/36001T245000417885201000/36007926106W22由导出水蒸气气流量G2，R为时的汽化潜热“220TCPRG2TR2032J/KG水蒸气流量202TCPRQI9517304120398697343KG/S23沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算6冷却段传热量24WTCPGQI1250497103422冷凝段传热量WR690342设冷凝段和冷却段分界处的温度为3T根据热量衡算1312TCPGQ25113TT81251084053696724有效平均温差计算逆流冷却段平均温差NT2640“LN321TI逆流冷凝段平均温差NT2725178L5LN13232TI8219冷却段参数2098531TPI8参数17312TRI因为所设计的换热器为双管程，所以用平均温度即可40NMT冷凝段沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算7参数265809172823TP9参数8132TRI因为所设计的换热器为双管程，所以用平均温度即可11982MTN初选冷却段传热系数/620KMWK25管程换热系数计算初选冷凝段传热系数/10“KMWK则初选冷却段传热面积为2104562985TM02QF1107T“02K选用2525的无缝钢管做换热管则管子外径D025MM管子内径DI20MM管子长度L3000MM则需要换热管根数根21140532134D0LFNT可取换热管根数为410根管程流通面积212051496M212043101ITA管程流速213SGW/58M0298365A011管程雷诺数沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算82141I1/DWRE2416304702/58932（管程冷却段的定性温度82“131TT管程冷却段传热系数21573426021583605105602811IDWT管程冷凝段的定性温度53281321TT管程冷凝段传热系数216574302185360106“02811IDWT26结构的初步设计查GB1511999知管间距按125D0取管间距S0032M管束中心排管数根，取25根27411TCN则壳体内径217MDSD86055031圆整为DI1M则长径比合理3IL折流板选择弓形折流板弓形折流板的弓高H02DI02102M折流板间距M340031BDB取折流板数量块块取78LNB沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算927壳程换热系数计算壳程流通面积2027431MSDBDFI壳程流速冷却段218SM057439022FGW冷凝段F1612壳程当量直径219072M5410220T2DNDIE冷凝段管外壁温度假定值1WT膜温5027TTWM膜温下液膜的粘度1883MSPA61膜温下液膜的密度91733KG膜温下液膜的导热系数/6905MWM正三角形排列481082082950495TSNN冷凝负荷76432SLG壳程冷凝段雷诺数2205610318274REM壳程冷凝段传热系数221715012445361287561038E3623123“MGA沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算10冷却段管外壁温假定值952TW冷却段雷诺数29257103644R2EED22壁温下水粘度SPAW621098粘度修正系数；209642314642123壳程传热因子查图212得10SJ冷却段壳程换热系数224135696423064J1S1322PRDE28总传热系数计算查GB1999第138页可知水蒸汽的侧污垢热阻12/108252WMR管程水选用地下水，污垢热阻为/3251R由于管壁比较薄，所以管壁的热阻可以忽略不计冷却段总传热系数225IIJDRK0102131970257346025350856传热面积比为（合理）619/0KKJ冷凝段总传热系数沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算11354025435710213508711150“02“IIJDRK传热面积比为合理321045/“J29管壁温度计算设定冷凝段的长度20424M“L冷却段的长度09576M冷却段管外壁热流密度计算225365014W/957602143002LDNQQT冷却段管外壁温度91085613/365041/522RQTW误差不大495E2冷凝段管外壁热流密度计算冷凝段管10398W/24053149867“/02“LDNQQT外壁温度22627575/152“2“RTMW误差不大误差校核251“WTE210管程压力降计算管程水的流速22705M/S1496832605311AGU管程雷诺准数沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算1224163047/2058932/RE11IDW管程摩擦系数241630E325501压降结垢校正系数ID沿程压降228164PA02359804521IDLUP管程数管程回弯次数N5TN回弯压降2292458PA05298321UPT取管程出入口接管内径MD1管程出入口速23006M/S29835014363604121GU局部压降PA985213P管程总压降56712A98305461321P管程允许压降即压降符合要求。50PA211壳程压力降计算壳程当量直径23106M2541202DNDTIE壳程流通面积74033102SBFI沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算13壳程流速冷却段05M/S7493022FGW冷凝段10/S7462F壳程雷诺数壳程冷却段雷诺数879410362549RE2EDW壳程冷凝段雷诺数571804E6MU查表壳程摩擦系数冷却段3冷凝段540壳程粘度修正系数冷却段1D冷凝段0管束周边压降冷却段管束周边压降1045PA3027125493012DEBIADNWP冷凝段管束周边压降31067PA5402716412DEBIA导流板压降（无导流板）0BP查表取壳程压降结垢系数冷却段210D沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算14冷凝段10D取壳程进口接管内径M250壳程出口接管内径“壳程出口流速232047/S1349022“2DGU壳程进口流速23354M/S201436722DU局部压降冷却段23082PA25147925“UPC34冷凝段2793PA21456742512UC35壳程总压降冷却段壳程总压降431075PA230814500CBDAPP冷凝段壳程总压降879360CBDA壳程允许压降PAP250即压降符合要求即压降符合要求P沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢15第三章固定管板式换热器结构设计计算31换热管材料及规格的选择和根数的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1换热管材料202换热管规格30523传热面积AMTKQF00“AT95454换热管数NT根LDNT04105拉杆直径DNMMGB1511999管壳式换热器表43166拉杆数量根GB1511999管壳式换热器表44632布管方式的选择序号项目符号单位数据来源和数据计算数值1正三角形GB1511999图112换热管中心距SMMGB1511999表12323隔板槽两侧相邻管中心距SNMMGB1511999表1244沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢1633筒体内径的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1换热管中心距SMMGB1511999表12322换热管根数NT根LDANT04103管束中心排管根数NC根TC1254换热管外径D0MM255到壳体内壁最短距离B3MM82503DB86筒体内径DIMM041NSCI7687实取筒体公称直径DIMMJB/T4737958008布管限定圆直径DLMM321BDI75234筒体壁厚的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1计算压力CPMPAPC10882筒体内径DIMM见三88003筒体材料20R4设计温度下筒体材料的许用应力TMPAGB1501998表41钢板许用应力1235焊接接头系数0856筒体计算厚度MMCTIPD2367腐蚀裕量2CMM28负偏差1MM09设计厚度DMM2CD5610名义厚度NMMGB1511999项目532表8811有效厚度EMM21NE6沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢1712设计厚度下圆筒应力TMPAEICTDP27313校核合格6104853TT14设计温度下圆筒的最大许用工作压力WPMPAEITWDP12535筒体水压试验序号项目符号单位根据来源及计算公式数值1实验压力MPATCTP251122圆筒薄膜应力MPAEID10063校核1874MPA合格S9036封头厚度的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1封头内径IDMM8002计算压力CPMPAPC1113焊接接头系数0854封头材料Q3455设计温度下许用压力TGB1511999项目32表411706标准椭圆封头计算厚度MMCTICPDP502387腐蚀裕量2CMM18负偏差1MM09设计厚度DMM2CD4810名义厚度NMMGB1511999项目321011实取名义厚度MM10沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢1812有效厚度EMM21CNE913曲面高度1HMMJB/T473795续表114直边高度2MMJB/T473795续表115内表面积AM2JB/T473795续表116容积VM3JB/T473795续表117质量MKGJB/T473795续表137管箱短节壁厚计算序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1计算压力CPMPAPC1112管箱内径IDMM8003管箱材料Q3454设计温度下许用应力TMPAG接接头系数0856管箱计算厚度MMCTIPD23827腐蚀裕量2CMM18负偏差1MM09设计厚度DMM2CD48210名义厚度NMMGB1511999项目5321011实取名义厚度MM1012有效厚度EMM21NE913设计厚度下圆筒应力TMPAEICTDP616614校核1445MPA合格TT15设计温度下圆筒的最大许用工作压力WPMPA2EITWDP258沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢1938管箱水压试验序号项目符号单位根据来源及计算公式数值1实验压力TPMPATTP2511462圆筒薄膜应力MPAEITD81843校核2639MPA合格S9039管箱法兰的选择序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1法兰类型长颈对焊法JB/T47032000PN25MPA2法兰外径0DMMJB/T470320009953螺栓中心圆直径IMMJB/T470320009404法兰公称直径NMMJB/T470320008005法兰材料16MNR6垫片类型JB/T47042000PN25MPA7垫片材料石棉橡胶板GB/T398519958垫片公称直径NDMMJB/T470420008009垫片外径0MMJB/T4704200088710垫片内径IMMJB/T4704200083711法兰厚度MMJB/T470420006812垫片厚度1MMJB/T470420003沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢2013螺栓规格及数量M27236对接筒体最小厚度14MM）310管板尺寸的确定及强度计算本设计为管板延长部分兼作法兰的形式，即GB1511999项目57中，图18所示E型连接方式的管板，材料为Q235的锻件。A确定壳程圆筒、管箱圆筒、管箱法兰、换热管等元件结构尺寸及管板的布管方式；以上项目的确定见项目一至九。B计算TTSTCRTASPQDAKNA、序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1筒体内径IMM8002筒体内径横截面积A2M42IA7850003筒体厚度SMM84圆筒内壳壁金属截面积2SISD25320965换热管壁厚TMM256换热管根数N4107换热管外径DMM258管子金属总截面积ATITADN724169换热管材料的弹性模量TEMPGB1501998表F518600010沿一侧的排管数N2911换热管中心距SMMG板槽两侧相邻管中心距MMG管区内未能被管支撑的面积DA2M860SNAD151152614管板布管区面积TDTA237869670415管板布管区当量直径TDMM/4TTD69456沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢2116管板布管内开孔后的面积1A2M421DNA5838437517系数/07418壳程圆筒材料的弹性模量SEMPAGB1501998表F518600019壳体不带膨胀节时换热管束与圆筒刚度比QSTAEANQ28620系数1/A012421系数S604S352922系数TQT512523管板不管区当量直径与壳程圆筒内径比TITTD069524管子受压失稳当量长度LCRMMGB1511999图3260025设计温度下管子受屈服强度TSMPAGB1501998表F219226管子回转半径IMM2250TDI800427系数RCTSREC/138228管子稳定许用应力CR21RCTSCRIL699629校核CRT123MPA合格C对于延长部分兼作法兰的管板，计算PMM和序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1垫片接触宽度NMMGB1501998表91252垫片基本密度宽度0BMM20NB1253垫片比压力YMPAGB1501998表92114垫片系数M20沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢225垫片有效密封宽度BMM0532B96垫片压紧力作用中心圆直径GDMMDG8697预紧状态下需要的最小螺栓载荷AWNY作状态下需要的最小螺栓载荷PN09228675MPMBCCGGP246333539常温下螺栓材料的许用应力BMPAGB1501998表F4选用材料为40MNB63510预紧状态下需要的最小螺栓面积AAMM2BAWA/523311操作状态下需要的最小螺栓面积PMM2P3879312需要螺栓总截面积MMM2,MAXP3879313法兰螺栓的中心圆直径BDMM114014法兰中心至作CF用处的径向距离GLMM2GBGDL35515预紧状态的法兰力矩MMNMMBMAN7104816筒体厚度0MM817法兰颈部大端有效厚度1MM01751418螺栓中心至法兰颈部与法兰背面交的径向距离ALMM12IBADL5619螺栓中心距作用出的径DF向距离DMMIBD7020螺栓中心处至作用位置处T的径向距离TLMM2GTL527521作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力DFNCIDPF780189970022流体压力引起的总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体压力引TNDCGT25270000沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢23起的轴向力差23操作状态下需要的最小片压力GFNCGGPBMDF28629200024法兰操作力矩PMNMMTPL157590000D、假定管板的计算厚度为，然后按结构要求确定壳体法兰厚度F,KF、和，计算序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1假定管板计算厚度MM502壳体法兰厚度FKMM503管板材料弹性模量PEMPAGB1501998表F51860004换热管材料的弹性模量MPAGB1501998表F51860005管板刚度削弱系数GB1511999046换热管有效长度LMM28967管板强度削弱系数GB1511999048管子金属总截面积ANMM21073889换热管加强系数K21318LENDPATI6010管板布管区的当量直径与壳程圆筒内径之比TITT0823211管板周边布管区的无量纲参数K1TKK10612管束模数TKMPA/IATTDLNE6897213壳体法兰材料弹性模量TEMPAGB1501998表F518600014壳体法兰材料弹性模量SGB1501998表F518600015壳体法兰宽度FBMM21IFFDB975沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢2416系数GB1511999图2600002217壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数FKMPA213WEDBESIFFIT616418旋转刚度无量纲参数F4/TFFK0000702E由GB1511999P51图27按照K和查，并计算值，由图29按照KF1M和查值FK2G序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1管板第一矩系数M1GB1511999图270132系数/1FKM3093系数2GGB1511999图29421F、。，计算查和按照图，由计算F3130195MGQKBM序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1管箱法兰材料的弹性模量“FE1960002管箱圆筒材料的弹性模量HMPGB1501998表F51960003管箱法兰厚度“FMMJB/T47022000684系数“GB1511999图26000335管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数FKP21“3“WEDBEHIFFIF6126换热管束与圆筒刚度比QSATANQ42417系数3GGB1511999图30310848法兰力矩折减系数3GKF0144沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢259管板边缘力矩的变化系数M“1FKM40110法兰力矩变化系数F“/FFF040411管板第二弯矩系数2MGB1511999图28（A）278G、按课程设计压力而管程设计压力膨胀变形差，法兰力矩的的危,SP,0TP险组合（GB1511999项目5732分别讨论）A、只有壳程设计压力，而管程设计压力不计膨胀节变MPACS700TP形差（即0序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1有效压力组合APMPATSAEP43242基本法兰力矩系数MMNAIMDM34003483系数12211GQK00015324管板边缘力矩系数1M00409285管板边缘剪切系数VMV1266管板总弯矩系数M/21V19367系数LEGKMGLE3038728系数LI21LI10269系数1LIE,AX1102610管板径向应力系数R214GQVR0082沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢2611管板布管区周边外径向的应力系数R4/132GQKMVR007712管板布管区边剪切应力系数PT/2TP00813壳体法兰力矩系数WSM1MFMWS00027714管板的径向应力RMPA2/IARDP2623815管板布管区周边外径向的应力RMPAMKIR2/18016管板布管区周边剪切应力PMPA/IAPDP12817法兰的外径与内径之比KIK0119518系数YGB1501998表951119壳体法兰应力FMPA24FIAWSFDPMY165520换热管的轴向应力TMPAACTPGQV21410621壳程圆筒的轴向应力CMPASSCA264522一根换热管管壁金属的横截面积AMM2NA17662523换热管与管板连接的拉托应力QMPADLQT4385B、只有壳程设计压力，并且计入膨胀变形差而管程设计压力0,70TPMPAPCS序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1壳程圆筒材料线膨胀系数S/1GB150199861025沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢272换热管材料线膨系数TA/1GB150199861083沿长度均的换热管金属温度STGB1511999附录F13274沿长度平均的换热管金属温度TGB1511999附录F