流量为300t每小时 汽水浮头式换热器的设计Word格式.docx
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水
f
40
介质特性
h
100
冷凝液出口
推荐材料
Q245
Q345
g
排污口
腐蚀余量mm
m
放净口
焊接接头
系数
0.85
程数
1
2
传热面积㎡
59.68
换热管
推荐尺寸
管子与管板
连接方式
强度焊接
设计参数：
壳程：
壳程介质为蒸汽，由0.75MPa被冷却到60℃；
管程：
管程介质为水，入口温度为20℃，出口温度为80℃；
流量为300t/h
结构为浮头式换热器
摘要
换热器是工业生产，习惯性的装备都不同的工作环境下换热器性能要求不同，冷水和流体让接力卡路里的装备购买了。
这次的设计浮头式真空浮头式，最主要的真空管，箱，管子板的时候流板等主要部分构成。
浮头真空管的侧固定面板的密切固定，又端是浮动管板连接浮头相。
因此，在热应力的优点容易小，检查，检查。
这样的结构的缺点是更重要的。
这次的设计的主要的设计的参数，设计压力管程1.65Mpa，壳的道路2.53Mpa，工作温度90℃管程壳的道路的温度是167℃的温度设计管程95℃的温度壳的道路200℃。
管程媒体2.5Mpa水壳的道路，媒体0.9Mpa氢）。
计算的检方，是与传统工艺的计算和。
传统的平山工艺计算，主要有平山的面积，接力的卡路里和系数的确定，流量，圧降温的变化和墙壁核对完毕”等，这些都是应用相关的国家标准规定的检查和计算。
颜色是在强度的测定管身体，管道的箱子里，支持，支持，隔断，板厚，其他的零件的设计和管球类，安装，工会，一部分的强度。
本设计主要是依《GB151真空管壳式》和《GB150压力容器的设计》等的不同。
真空、工业、农业等各个领域的运用广泛，当然，日常生活的现实的中和平山设备也不应该随处相见，不可缺少的工艺设备和单元的一个。
随着研究的发展，工业在深深地应用也显著的成果。
关于本设计说明真空浮头式设计分成说明和计算两部分。
一部分主要叙述了说明真空的特征和分类，真空发展的现状，国内的推移研究地点和真空浮头式主要部件结构设计和压力容器的常用材料等。
计算一部主要対浮头真空筒体，封头和法兰为详细上计算了水压试验检（其中換热管，管板，折流板，滑板和钩圈等各测谎仪元件一样《GB150—1998钢压力容器》，《GB151—1999真空管壳式》标准简単的结构设计那个屈服应力是许用应力范围内。
这次的设计中，进一步增加了排污口，净口替换了，很高的产品为中心的清洁能力。
和数据，增加了多少的数量，保证产品的安全运行。
关键词:
换热器;
管板;
传统工艺计算;
强度安全校核;
应用范围
Abstract
Hit（industrialproduction,themostcommonuseofthedeviceundertheotheroperatingconditionsofthehittomastertherequirementsofenterprises,thelowperformanceofothermigratingcold,warmflowbetween.Switchofthedesignhasbeensuccessfullyheldsurfaceisbypipeshell,aslideplate,atubeboxbrand,YouTubeandJuntrendpanel,heldswitches,table,Lord,toFitchpipe,surfacecover.Theslidingboardandthecabtubeswitchconnecttheseededplayers.Soeasytoprosecutorsandclean.Inaddition,theyareincomplexstructures.
Themaindesignoftwodesignrelatedaspectsofthepressure.MPA2.53box,MPAtubeforthe80temperatureisthetemperatureofCelsiusdesign,boxaboutthetemperatureof95degreesCelsius,theendoftheC200boxesofshell,2.5MPa,theofficialdistanceof0.9MPawatervapor.Calculationandverificationoftraditionalprocesscalculationandstrengthcalculation.Weopenpartyheldheldthetableandswitchoftransferringtheswitchtothecoefficientofpreachinganddiameterchangeofopenandswitches,andformheldmobilecoefficient,pressuredropandwallwoncalculationandsoon.Themainpointsofstrengthcalculationare:
tube,tubebox,hair,bearing,support,andthecalculationofthethicknessoftheplateandtheslide,rapandotherpartsofthedesignandthepipelineplanning,iPad,setting,group,morestrengthcheck.ThedesignhasGB151skintubehit（GB150,enterprise"
courage"
pressure.Withthedesignandotherareasofagricultureandindustry,theswitchiswidelyusedinotherfields.Ofcourse,theheattransferdevicecanbeseeneverywhereinthereallifeofanengineeringequipmentandthecapital.Industrialapplicationsarealsointheabsenceofasignificanteffect.
Thedesignofthedividedintovacuumformuladesignanddescriptionoftwocomputationalportion.Descriptionofsomemaincharacteristicsandclassificationofvacuum,vacuumcommonmaterials,suchasthedevelopmentandmainstructuretypevacuumpartstopressurevesseldesignandresearchtrendofdomesticspot.Thecomputationalcylinderofhydraulicpressuretotheexperimentalandcomputationalsealingflangeononeoftubetotubeplate,abaffleplate,andthehooksaddleareasuchasthepolygraphGBdevice150as"
steelpressurevessel--1998and1999.GB151"
shell"
typevacuumtubeonthebasisofthestructureofadesignofitsyieldstressintheworkingstressrange.
ThedesignoftheincreaseintheexportofWurepair,drainage,storage,cleaningcapacityandproductsafetyperformanceisveryhigh.Data,mayincreasethepartofthemarginstandardMoggy"
productsafeoperation.
Keywords:
Heatexchanged;
Floatingtubesheet;
HeattransferCalculation;
Strengthcheck;
Application
第一章换热器传热工艺计算
1.1原始数据
管程水的进口温度t1′=20℃
管程水的出口温度t1″=80℃
管程水的正常工作压力P1=2.53MPa
管程水的流量G1=300000Kg/h
壳程水蒸汽的正常入口温度t2′=167℃
壳程水蒸汽的出口温度t2″=80℃
壳程水蒸汽的正常工作压力P2=1.5MPa
1.2定性温度及确定其物性参数
（1）管程：
管程水定性温度t1=（t1′+t1″）/2=（20+80）/2=50℃
查表可得
管程水密度ρ1=987.99㎏/m3
管程水比热Cp1=4.176KJ/（Kg﹒K）
管程水导热系数λ1=0.6418W/（m﹒℃）
管程水粘度μ1=5.470×
10-4Pa·
s
管程水普朗特数Pr1=3.60
（2）壳程：
壳程水蒸汽定性温度：
壳程水蒸汽临界点的冷凝点:
ti=t2′=167.7℃
冷却段：
t2=（ti+t2″）/2=（167.7+80）/2=123.85℃
冷凝段：
2=（t2′+ti）/2=（167.7+167.7）=167.7℃
壳程水蒸汽密度查物性表得：
ρ2=939.97㎏/m3
冷凝段:
2=1.2562㎏/m3
壳程水蒸汽比热查物性表得:
Cp2=4.250KJ/（Kg﹒K）
p2=2.1996KJ/（Kg﹒K）
壳程水蒸汽导热系数查物性表得：
λ2=0.6827W/（m﹒K）
λ2′=0.0271W/（m﹒K）
壳程水蒸汽粘度：
μ2=224.3×
10-6Pa·
2=13.0599×
壳程水蒸汽普朗特数查物性表得：
Pr2=1.40
r2=1.01
1.3传热量与水蒸汽流量计算
取定换热效率ƞ=0.98
则设计传热量:
Q0=G1×
Cp1×
（t1″-t1′）×
1000/3600=300000×
4.176×
（80-20）1000/3600
=2.088×
107W
由Q0=G2[r+Cp2（t2′-t2″）]·
ƞ导出水蒸气流量G2，r为t2′时的汽化潜热，r=2056.57KJ/Kg
水蒸汽流量:
G2=Q0/ƞ/[r+Cp2（ti-t2″）]
106/0.98/[2056.57×
1000+4.250×
1000×
（167.7-80）]
=8.77Kg/s
冷却段传热量：
Q2=G2·
Cp2·
（ti-t2″）=8.774×
4.250×
103×
（167.7-60）=4014248.25W
冷凝段传热量:
2=G2·
r=8.77×
2056.57×
1000=18036118.9W
假设冷凝段和冷却段分界处的温度为t3
根据热量衡算:
2·
ƞ=G1·
Cp1·
（t3-t1′）
t3=
ƞ/G1/Cp1+t1′=18036118.9×
0.98×
3600/300000/4174+20=70.8℃
1.4有效平均温差计算
逆流冷却段平均温差:
△tn=
=75.84℃
逆流冷凝段平均温差:
△tn′=
=120.95℃
冷却段:
参数:
P=
=0.1115
R=
=9.97
换热器按单壳程2管程设计则查图得:
温差校正系数ϕ=0.98
有效平均温差:
△tm=ϕ·
△tn=0.98×
75.84=74.32℃
=1.1584
=0
温差校正系数ϕ=1.0
△tm′=ϕ·
△tn′=1.0×
127.52=120.95℃
1.5管程换热系数计算
初选冷却段传热系数:
K0′=2000w/（m·
k）
初选冷凝段传热系数:
K0″=4400w/（m·
选冷却段传热面积为:
F0=Q2·
ƞ/（K0′·
△tm）
=4014248.25×
0.98/（2000×
74.32=26.47m2
选冷凝段传热面积为:
F0′=
ƞ/（K0″·
△tm′）
=18036118.9×
0.98/（4400×
120.95）
=33.21m2
选用ϕ25×
2.5的无缝钢管做换热管则:
管子外径d0=25mm
管子内径di=20mm
管子长度L=3000mm
则需要的换热管根数为:
Nt=（F0+F0′）/（πd0L）=253.42
可取换热管根数为258根
管程流通面积:
a1=
·
π
2=
×
π×
0.02^2/4=0.04
管程流速:
W1=
=300000/（3600×
987.99×
0.02）=2.11m/s
管程雷诺数:
Re1=ρ1w1di/μ1=987.99×
2.11×
0.02/（5.470×
10-4）=76221
则管程冷却段的定性温度:
t11=（t3+t1″）/2=（70.8+80）/2=75.4℃
管程冷却段传热系数:
a1′=3605×
（1+0.015t11）W10.8/（100di）^0.2=6282.1
管程冷凝段的定性温度:
t12=（t3+t1′）/2=（70.8+20）/2=45.4℃
管程冷凝段传热系数:
a1″=3605×
（1+0.015t12）W10.8/（100di）^0.2=5172.1
1.6管程结构初步设计
查GB151—1999知管间距按1.25d0选取,可以取管间距为：
s=0.032m
管束中心排管数为：
Nc=1.1
=17.56，则取18根
则经过计算可得壳体内径:
Di=s（Nc-1）+4d0=0.644
圆整为:
Di=700mm
则长径比:
=4.29合理
折流板选择弓形折流板:
折流板的弓高:
h=0.2Di=0.2×
0.7=0.14
折流板间距:
B=
=
=233.33㎜取B=200㎜
折流板数量:
Nb=
-1=
-1=14
1.7壳程换热系数计算
壳程流通面积:
f2=BDi（1-
）=0.2×
0.7×
（1-0.025/0.032）=0.03063
壳程流速:
冷却段:
w2=
=8.77/（939.97×
0.03063）=0.3046m/s
冷凝段:
=8.77/（1.2562×
0.03063）=220.16m/s
壳程当量直径:
de=（Di2-Ntd02）/（Ntd0）=0.04673m
1冷凝段管外壁温度假定值:
w=132.3℃
膜温:
tm=（
w+t2′）/2=（132.3+167.7）/2=150℃
膜温下液膜的粘度:
μm=182×
10-6Pa·
膜温下液膜的密度:
ρm=917.0Kg/m3
膜温下液膜的导热系数为:
λm=0.681/（m﹒℃）
正三角形排列方式为：
ns=2.08Nt0.495=2.08×
2560.495=32.31
冷凝负荷：
Γ=
=8.77/（3×
32.31）=0.09048
壳程冷凝段雷诺数:
=4Γ/um=4×
0.09048/182×
10-6=1988.6
壳程冷凝段传热系数:
a2″=1.51·
（λm3ρm2g/μm2）
（
）
=7835.5
2冷却段管外壁温假定值:
tw2=90℃
冷却段雷诺数：
Re=
=939.97×
0.3046×
0.046737/222.3×
10-6=59649.99
壁温下水粘度:
μw2=314.2×
粘度修正系数:
ϕ1=（
）0.14=0.954
壳程的传热因子经过查图可得:
js=130
冷却段壳程换热系数:
a2′=（λ2/de）·
Pr2
·
ϕ1·
js
=（0.6827/0.04673）×
1.40
×
0.954×
130=1294.6
1.8总传热系数计算
查GB-1999可知
壳程水蒸汽侧选劣质—不含油，污垢热阻:
r2=9×
10-5（m2·
℃/w）
管程水选用海水，污垢热阻为:
r1=9×
由于管壁比较薄，热阻忽略不计
冷却段总传热系数:
Kj′=1/[1/a2′+r2+r1×
d0/di+d0/（a1′×
di）]=825.4
传热面积比为:
Kj′/K0′=0.83（基本合理）
冷凝段总传热系数:
Kj〞=1/[1/a2″+r2+r1×
d0/di+d0/（a1″×
di）]=1167
Kj〞/K0〞=1.06（合理）
1.9管壁温度计算
设定冷凝段的长度:
L″=2.0424m
冷却段的长度:
L′=1.3125m
冷却段管外壁热流密度计算:
q2′=Q2ƞ/（Ntπd0L′）=35055.8w/（m2·
℃）
冷却段管外壁温度:
tw′=t2-q2′（1/a2′+r2）=97.46℃
误差校核:
e′=tw2-tw′=-2.46℃误差不大
冷凝段管外壁热流密度计算:
q2″=
2ƞ/（Ntπd0L″）=125441.5w/（m2·
冷凝段管外壁温度:
tw″=tm-q2″（1/a2″+r2）=112.7℃
=
-tw″=-8.1℃误差不大
1.10管程压力降计算
管程水的流速:
u1=
=2.11m/s
管程雷诺准数:
Re1=ρ1w1di/μ1=76221
可得摩擦系数:
ξ=0.3164/（Re10.25）=0.0339
压降结垢校正系数:
ϕdi=1.5
沿程压降:
△P1=ξρ1μ12Lϕdi/（2di）=16616Pa
管程数:
nt=2
回弯压降:
△P2=ρ1μ12ntn/2=4398.6Pa
取管程出入口接管内径:
d1′=250mm
管程出入口流速:
u1′=4G/（3600πd1′2ρ1）=1.7m/s
局部压降:
△P3=ρ1u1′2（1+0.5）/2=2141Pa
管程总压降:
△P=△P1+△P2+△P3=23155.6Pa
管程的正常允许压降:
[△P]=35000Pa，△P<
[△P]，符合要求。
1.11壳程压力降计算
壳程当量直径:
De=（Di2-Ntd02）/（Di+Ntd0）=0.04673m
壳程的流通面积为:
f2=Bdi（1-d0/s）=0.03063m2
壳程流速:
w2=G2/（ρ2f2）=0.30461m/s
2/（
2f2）=227.96m/s
壳程雷诺数:
壳程冷却段雷诺数:
Re=ρ2w2de/μ2=59649.99
=4Γ/um=1988.6
查表壳程摩擦系数:
ξ1=0.35
ξ2=0.60
壳程粘度修正系数:
冷却段φd1=0.95
冷凝段φd2=1.0
管束周边压降:
冷却段管束周边压降:
△Pa=（ρ2w22/2）·
[Di（nb+1）/De]·
（ξ1/φd1）=3609.8Pa
冷凝段管束周边压降:
△
a=（
2/2）·
[Di（nb+1）]/De·
（ξ2/φd2）=18642.8Pa
导流板压降:
△Pb=0,（无导流板）
查表取壳程压降结垢系数:
冷却段φd0=1.16冷凝段φd0′=1.05
取壳程进口接管内径:
d2′=300mm
壳程出口接管内径:
d2″=100mm
壳程出口流速:
u2″=4G2/（ρ2πd2′2）=1.89m/s
壳程进口流速:
u2′=4G2/（
πd2′2）=98.8m/s
△Pc=[ρ2u2″2（1+0.5）]/2=1332.4Pa
△
c=[
u2′2（1+0.5）]/2=93.1Pa
壳程总压降:
冷却段壳程总压降:
△P=△Pa+△Pb+△Pc=4942.2Pa
冷凝段壳程总压降:
=△
a+△
b+△
c=18735.9Pa
[△P]=250000Pa
P<
[△P]即压降符合要求;
<
[△P]即压降符合要
第二章强度计算
2.1换热管材料及规格的选择和根数确定
序号
各项目
相应单位
数据来源及计算过程
数值
换热管外径
d0
mm
GB151—1999
管长
L
3000
3
传热面积
m2
F=F0+F0′
4
换热管根数
Nt
个
Nt=F/（πd0L）
258
5
换热管材料
GB151—1999表4-3
16MnR
6
排管方式
正三角形
2.2确定筒体内径
数据来源及计算公式
换热管的相邻中心距
S
GB151-1999表12
32
分程隔板槽两侧的相邻管中心距
Sn
44
分程隔板的厚度
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