固定管板式换热器设计过程设备设计课程设计共26页文档.docx

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固定管板式换热器设计过程设备设计课程设计共26页文档

固定管板式换热器设计-过程设备设计课程设计

其实,任何一门学科都离不开死记硬背,关键是记忆有技巧,“死记”之后会“活用”。

不记住那些基础知识,怎么会向高层次进军?

尤其是语文学科涉猎的范围很广,要真正提高学生的写作水平,单靠分析文章的写作技巧是远远不够的,必须从基础知识抓起,每天挤一点时间让学生“死记”名篇佳句、名言警句,以及丰富的词语、新颖的材料等。

这样,就会在有限的时间、空间里给学生的脑海里注入无限的内容。

日积月累,积少成多,从而收到水滴石穿,绳锯木断的功效。

目录

家庭是幼儿语言活动的重要环境，为了与家长配合做好幼儿阅读训练工作，孩子一入园就召开家长会，给家长提出早期抓好幼儿阅读的要求。

我把幼儿在园里的阅读活动及阅读情况及时传递给家长，要求孩子回家向家长朗诵儿歌，表演故事。

我和家长共同配合，一道训练，幼儿的阅读能力提高很快。

1.换热器选型和工艺设计..........................................................................................................3

这个工作可让学生分组负责收集整理,登在小黑板上,每周一换。

要求学生抽空抄录并且阅读成诵。

其目的在于扩大学生的知识面,引导学生关注社会,热爱生活,所以内容要尽量广泛一些,可以分为人生、价值、理想、学习、成长、责任、友谊、爱心、探索、环保等多方面。

如此下去,除假期外,一年便可以积累40多则材料。

如果学生的脑海里有了众多的鲜活生动的材料,写起文章来还用乱翻参考书吗?

1.1设计条件.......................................................................................................................3

1.2换热器选型...................................................................................................................3

1.3工艺设计.......................................................................................................................3

1.3.1传热管根数的确定............................................................................................4

1.3.2传热管排列和分程方法....................................................................................4

1.3.3壳体内径............................................................................................................4

2换热器结构设计与强度校核.................................................................................................4

2.1管板设计......................................................................................................................4

2.1.1管板材料和选型................................................................................................5

2.1.2管板结构尺寸....................................................................................................5

2.1.3管板质量计算....................................................................................................6

2.2法兰与垫片...................................................................................................................6

2.2.1管箱法兰与管箱垫片........................................................................................7

2.3接管..............................................................................................................................8

2.3.1接管的外伸长度................................................................................................9

2.3.2接管位置设计...................................................................................................9

2.3.3接管法兰.........................................................................................................10

2.4管箱设计.....................................................................................................................12

2.4.1管箱结构形式选择..........................................................................................12

2.4.2管箱最小长度..................................................................................................12

2.5换热管........................................................................................................................13

2.5.1布管限定圆.....................................................................................................13

2.5.2换热管与管板的连接.....................................................................................13

2.6拉杆与定距管............................................................................................................14

2.6.1拉杆的结构形式.............................................................................................14

2.6.2拉杆的直径、数量及布置.............................................................................14

2.6.3定距管.............................................................................................................15

1

2.7防冲板.........................................................................................................................15

2.7.1防冲板选型......................................................................................................15

2.7.2防冲板尺寸......................................................................................................16

2.8折流板........................................................................................................................16

2.8.1折流板的型式和尺寸.....................................................................................16

2.8.2折流板的布置.........................................................................................................17

2.8.3折流板重量计算.............................................................................................17

3.强度计算................................................................................................................................18

3.1壳体和管箱厚度计算.................................................................................................18

3.1.1壳体、管箱和换热管材料的选择.................................................................18

3.1.2圆筒壳体厚度的计算.....................................................................................18

3.1.3管箱厚度计算.................................................................................................19

3.2开孔补强计算............................................................................................................20

3.2.1壳体上开孔补强计算.....................................................................................20

3.3水压试验....................................................................................................................21

3.4支座.............................................................................................................................21

3.4.1支反力计算如下：

..........................................................................................21

3.4.2鞍座的型号及尺寸.........................................................................................23

4焊接工艺设计........................................................................................................................23

4.1.壳体与焊接.................................................................................................................23

4.1.1壳体焊接顺序.................................................................................................23

4.1.2壳体的纵环焊缝.............................................................................................24

4.2换热管与管板的焊接................................................................................................24

4.2.1焊接工艺.........................................................................................................25

4.2.2法兰与短节的焊接.........................................................................................25

4.2.3管板与壳体、封头的焊接..............................................................................26

4.2.4接管与壳体焊接..............................................................................................27

总结...........................................................................................................................................28

参考文献...................................................................................................................................28

2

1.换热器选型和工艺设计

1.1设计条件

1.2换热器选型

管程定性温度t=

壳程定性温度T=40+1502170+902=95℃=130℃

管壳程温差?

t=T?

t=130?

95=35℃＜50℃

故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器（双管程）。

根据介质特性初步选择换热管材料为20号碳钢，壳体材料为Q245R

1.3工艺设计

3

1.3.1传热管根数的确定

已知换热管外径do=0.025m，内径di=0.02m，换热面积S=90m2,管程数为2。

取换热管长l=6m，由S=πdolN得

换热管数N=Sπdl=3.14x0.025x6=191o90取N=192（根）

1.3.2传热管排列和分程方法

由于设计要求为双管程换热器，故采用组合排列方法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。

取管心距a=1.25do（焊接）则

a=1.25x25=31.25取a=32mm；各程相邻管的管心距a1=22+6=44mm横过管束中心线管数（正三角形排列）nc=1.1=1.1x=15.2≈16（根）

1.3.3壳体内径

多管程结构取管板利用率η=0.7，则壳体内径为

D=1.05aNη=1.05x32x1920.7=556mm

取D=600mm

1.3.4折流板

由于壳程有水蒸气冷凝，所以选用垂直切口的弓形（圆缺形）折流板。

a.圆缺高度h=25%D=25%x600=150mm

b.折流板间距B=5~1D，取B=300mm

c.折流板数NB=传热管长度/折流板间距-1=6000/300-1=19块1a2换热器结构设计与强度校核

2.1管板设计

4

2.1.1管板材料和选型

管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管，将管程和壳程的流体分隔开来，避免冷、热流体混合，并同时受管程、壳程压力和温度的作用。

管板的设计合理与否直接关系到换热器的制造成本的高低及综合性能的优劣。

由于本设计中的流体只具有轻微的腐蚀性，故采用工程上常用的Q2454R板材。

固定管板式换热器常采用管板兼作法兰，故采用兼作法兰的管板。

2.1.2管板结构尺寸

由壳程设计压力ps=1.0MPa,管程设计压力pt=2.5MPa；壳体公称直径DN=600

查<<换热器设计手册>>P155可得管板的结果尺寸如下

5

图2-1管板结构

2.1.3管板质量计算

do——换热管外径25；

N——换热管根数192；

γ——Q245R密度，γ=7850Kg/m3

对上图所示的管板结构h取值为0。

其它字母含义和数值见上图和管板尺寸表

π2222Q=D2?

d22xn2xbf+D4x6+D5x4+D3xh?

doxbxNxγπ=7602?

272x24x38+6632x6+6002x4?

252x48x192x10?

9x7850=121Kg

2.2法兰与垫片

6

2.2.1管箱法兰与管箱垫片

（1）查NB/T47023-2019压力容器法兰可选管箱法兰为长颈对焊法兰，凹凸密封面，材料为锻件Q245R，其具体尺寸如下：

（单位为mm）

图2-2凹凸面法兰结构

7

DN600长颈对焊法兰尺寸

（2）此时查NB/T4702-2019压力容器法兰，根据设计温度可选择垫片型式为非金属包垫片，材料为石棉橡胶板，其尺寸为：

图2-3垫片结构

管箱垫片尺寸

2.3接管

（1）选材

本次设计压力在低压范围内、工作温度不高、介质腐蚀性弱、接管与壳体焊接连接，为了减少焊接应力集中选择接管材料选用20号钢。

（2）接管尺寸规格

8

本次设计共有8个接管，由管口公称直径，查得接管的外径和厚度如下

2.3.1接管的外伸长度

根据接管公称直径和厚度查《换热器设计手册》P142表1-6-6可得，接管A、B、C、D、E、F、G、H伸出长度都可以取150mm。

2.3.2接管位置设计

在换热器设计中，为了使传热面积得以充分利用，壳程流体进、出口接管应尽量接近两端管板，而管箱进、出口接管尽量靠近管箱法兰，可缩短管箱、壳体长度，减轻设备重量。

然而，为了保证设备的制造安装，管口距地的距离也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。

（1）壳程接管位置的最小尺寸

壳程接管位置最小尺寸即接管中心线到管板密封面的距离如图2-3所示.

图2-4壳体接管的位置

9

对接管C（蒸汽进口）,由于是无补强圈结构,可以按照下面的公式计算

dh89+b?

4+C=+48?

4+30=118.5mm取L1=120mm。

L1≥

由于壳体接管F,H外径都小于89,其相应的L1小于118.5mm,故取接管C、接管F、接管H的L1=120

dh=89mm，为接管外径；

b为管板厚度；

C——管外壁至管板（或法兰）与壳体连接焊缝之间的距离，计算中为壳体厚度，mm），且?

30mm；

（2）管箱接管位置的最小尺寸

管层接管位置L2是指接管中心到法兰密封面的距离如图3-4所示

图2-5管箱接位置

无补强圈按下面公式计算

Ld892≥h2+hf+C=2+110+30=184.5mm；取L2=185mm；同理，对管程接管Ｂ、E、G，取L2=185mm

hf为法兰高度,由前可知hf=H=110mm

2.3.3接管法兰

（1）接管法兰的材料

为取材方便，选接管法兰材料为

Q245R

10

取C≥4S（S

（2）法兰类型和密封面形式

由HG/T20592~20653-2009钢制管法兰、垫片和紧固件可知，PN≤2.5MPa，可以选用板式平焊法兰（PL）、密封面形式选用全平面（FF）如图2-6

图2-6全平面管法兰

（3）法兰结构尺寸

法兰结构图如图2-7所示

图2-7板式平焊管制法兰

A1为接管外径

11

查得法兰