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1、 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 流量為 130t/h 立式蒸汽冷凝器 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 班 級(jí)： 1201 班 學(xué)生姓名： 王 晗 指導(dǎo)教師： 金 丹 論文提交日期：年 月 日 論文答辯日期：年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 過程裝備與控制工程專業(yè) 1201 班 學(xué)生：王 晗

2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：流量為 130t/h 立式蒸汽冷凝器 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 1.關(guān)于換熱器綜述一篇； 2.計(jì)算書說明書一份； 3.繪制工程圖折合 A1 號(hào)圖四張以上； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 固定管板式換熱器 起止時(shí)間： 年月— 年月日 指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日 摘要 冷凝器它是

3、使用范圍很廣的一種化工設(shè)備，屬于換熱器一種。本設(shè) 計(jì)任務(wù)主要是根據(jù)已知條件選擇采用固定管板式換熱器的設(shè)計(jì) ,固定管板 式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是鍛件使用少， 造價(jià)低；傳熱面積比浮頭式換熱器大 20% 到 30％且旁路滲流小。 本臺(tái)換熱器主要完成的是水蒸氣 -水之間的熱量交換 ,首先根據(jù)給出的設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力來確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式以及殼程和管程的材料， 然后根據(jù)物料性質(zhì)和傳熱面積來確定換熱管的材料，尺寸，根數(shù)。 ，設(shè)計(jì)壓力為管程 2.31MPa，殼程 0.935MPa，工作溫度管程 50℃，殼程 130℃，設(shè)計(jì)溫度管程 80℃，殼程 140℃，傳熱面積為 256m2，采用 Φ

4、25×2.5 ×3000 的無縫鋼管換熱，則可計(jì)算出 622 根換熱管， D=1200mm 的圓筒根據(jù)換 熱管的根數(shù)確定換熱管的排列，并根據(jù)換熱管的排列和長(zhǎng)度來確定筒體直徑以及折流板的選擇。 通過對(duì)容器的內(nèi)徑和內(nèi)外壓的計(jì)算來確定殼體和封頭的厚度并進(jìn)行強(qiáng)度校核。然后是對(duì)換熱器各部件的零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，有法蘭的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，鉤圈及浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核和管子拉脫力的計(jì)算。還包括管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防沖擋板、滑道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及支座設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)件可以參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計(jì)條件直接選??；非標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)完結(jié)構(gòu)后必須進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力校核。 管板與換熱管的連接

5、方式為焊接，因管板上的應(yīng)力較多，且內(nèi)外溫 度有一定的差值，因此，對(duì)管板強(qiáng)度的校核是一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn) .. 關(guān)鍵詞： 換熱器； 強(qiáng)度設(shè)計(jì)； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Abstract The condenser is a kind of chemical equipment which is widely used, and belongs to a kind of heat exchanger.. The design task is mainly according to the

6、 known conditions to choose the design of fixed tube plate heat exchanger, the advantages of fixed tube plate heat exchanger is forging used less, low cost; heat transfer area ratio of floating head type for heat exchanger is 20% to 30% and a bypass flow small. The heat exchanger is mainly comple

7、ted is between water vapor and water heat exchange, first of all according to the given design temperature and pressure to determine structure of equipment and the shell side and tube side material, and then according to the nature of the material and the heat transfer area to determine the heat exc

8、hange tube materials, dimensions, number of roots. And design pressure for tube side 2.31MPa, shell 0.935MPa, the working temperature of the tube process 50 DEG C, 130 DEG C shell, design temperature tube process at a temperature of 80 DEG C, shell and 140 DEG C, heat transfer area for 256m2. The ph

9、i 25 x 2.5 x 3000 seamless steel pipe heat exchanger can be calculated 622 heat exchange tube, D=1200mm cylindrical root according to determine the root number of heat exchange tube heat exchanger tube arrangement and according to the arrangement and length of heat exchange tube to determine cylinde

10、r diameter and baffle the choice. Determine the thickness of the shell and the head and carry out the intensity verification by calculating the inner diameter and the internal pressure of the container.. Then the strength design of components of the various components of the heat exchanger, flange d

11、esign, selection and calculation and checking, hook and loop and floating head flange design calculation and checking of the pipe and pull off force calculation. Also includes a tube plate structure design, anti scour baffle, slideway structure design and the design of support. The standard parts in

12、 the structure design can be selected directly according to the national standards; the non standard parts must be checked for the corresponding stress after the design of the structure. Tube plate and tube heat exchanger and the connection mode of welding, tube plate more stress,

13、and the temperature inside and outside have certain difference. Therefore, on the tube sheet strength check is a key and a difficulties. Keywords: heat exchanger； strength design； structure design 目 錄 第一章傳統(tǒng)工藝計(jì)算 . ...................................

14、....... 8 1.1 工藝計(jì)算 .............................................. 8 1.1.1 介質(zhì)原始數(shù)據(jù) .................................... 8 1.1.2 介質(zhì)定性溫度及物性參數(shù) . .......................... 8 1.2 傳熱量與水蒸汽流量計(jì)算 ............................... 2 1.3 有效平均溫差計(jì)算 ..................................... 3 1.4

15、 管程換熱系數(shù)計(jì)算 ...................................... 4 1.5 管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) ..................................... 5 1.6 殼程換熱系數(shù)計(jì)算 ...................................... 6 1.7 總傳熱系數(shù)計(jì)算 ........................................ 7 1.8 管壁溫度計(jì)算 .......................................... 7 1.9 管程壓力降計(jì)算

16、 ........................................ 8 1.10 殼程壓力降計(jì)算 ....................................... 9 第二章強(qiáng)度計(jì)算 . ............................................. 12 2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書 ....................................... 12 2.1.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 . ............. 12 2.1.2 布管方式的選擇 .......

17、.......................... 12 2.1.3 筒體內(nèi)徑的確定 ................................. 12 2.1.4 筒體壁厚的確定 ................................. 13 2.1.5 封頭形式的確定 ................................. 13 2.1.6 管箱短節(jié)壁厚計(jì)算 ............................... 14 2.1.7 容器法蘭的選擇 .......

18、.......................... 14 2.1.8 管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算 . ....................... 15 2.1.9 是否安裝膨脹節(jié)的判定： . ......................... 27 2.1.10 各管孔接管及其法蘭的選擇： . .................... 28 2.1.11 設(shè)備法蘭的選擇 ................................ 31 2.1.12 拉桿和定距管的確定 ............................ 33

19、2.1.13 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算： ................................ 34 2.2 筒體管箱耐壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核計(jì)算 ....................... 36 2.2.1 筒體核算 ....................................... 36 2.2.2 、支座的選擇及應(yīng)力校核 .......................... 36 2.2.3 耳座的應(yīng)力校核 ................................. 37 參考文獻(xiàn) . ...................

20、................................ 40 致 謝. ...................................................... 41 第一章傳統(tǒng)工藝計(jì)算 1.1 工藝計(jì)算 介質(zhì)原始數(shù)據(jù) 管程水的進(jìn)口溫度 t1′ =20℃ 管程水的出口溫度 t1″ =90℃ 管程水的工作壓力 P1 2.1MP 管程水的流量 G1=290t/h=290000kg/h 殼程水蒸氣的入口溫度

21、 t2′=170.7℃ 殼程水蒸氣的出口溫度 t2″ =85℃ 殼程水蒸氣的入口壓力 P2=0.85MPa 介質(zhì)定性溫度及物性參數(shù) ①管程： 管程水定性溫度  t1 =（ t1 +  t1  ）/2 =（20+90）/2=55℃ 管程水密度查物性表得  1 =985.75  ㎏/m3 管程水比熱查物性表得 Cp1=4.176KJ/（ Kg﹒K ） 管程水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得 λ1=0.648W/（m﹒℃） 管程水粘度 μ1=5.064 ×10-4

22、 Pa·s 管程水普朗特?cái)?shù)查物性表得 Pr1 3.24 ②殼程： 殼程水蒸汽定性溫度： 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 殼程水蒸汽冷凝點(diǎn) : t = t ′ ℃ i 2 =170 . 冷卻段： t2 =（ti + t2″）/2=（170.7+85）/2=127.85℃ 冷凝段： t2 = （t2′ +i）t =（ 170.7+170.7） /2=170.7℃ 殼程水蒸汽密度查物性表得： 冷卻段： ρ2=937.8 ㎏/m3

23、冷凝段 : p 2=4.194 ㎏/ m3 殼程水蒸汽比熱查物性表得 : 冷卻段： Cp2=4.319 KJ/（Kg﹒ K ） 冷凝段： C p2=2.589 KJ/（Kg ﹒K ） 殼程水蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得： 冷卻段： λ2 =0.6878 W/（m﹒K ） 冷凝段： λ′ = 0.03218 W/（m﹒ K ） 2 殼程水蒸汽粘度： -6 冷卻段： μ =217.191 10× Pa ·s 2 -6 冷凝段： u 2=14.619 ×10 Pa ·s 殼程水蒸汽普朗特?cái)?shù)查物性表得： 冷卻段： Pr2 =1.

24、344 冷凝段： P r2=1.134 1.2 傳熱量與水蒸汽流量計(jì)算 取定換熱效率 ? =0.98 則設(shè)計(jì)傳熱量 : Q0 = G1×Cp1×(t1″- t1′ ) × 1000/3600=290000 × 4.176-20)× ×(901000/3600=23.55 10×6W 2 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 由 Q0 = G2 [r+ Cp2(t2′-t2″ )] ·導(dǎo)?出水蒸氣流量 G2，r 為 t 2′時(shí)的汽化潛熱，r=2047.1KJ/Kg 水

25、蒸汽流量 : G2= Q0/ ? /[r+ Cp 2(ti - t2″ )] 6 =23.55 ×10 /0.98/[2047.1 1000+4×.319 ×1000×(170.7-85)]=6.703Kg/s 冷卻段傳熱量： 3 Q2=G2·Cp2·(ti- t 2″ )=6.703 × 4.319 ×(170.7-85)=2481037W 冷凝段傳熱量 : Q 2= G2·r=6.703 ×2047.1 ×1000=13721711.3W 設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為 t3 根據(jù)熱量衡算 : Q 2 = G1 Cp1

26、 t3 t1 Q ?/ G / Cp + t ′ =13721711.3 × 0.98 × 3600/290000/4176+20=59℃.974 t3 = 2· 1 1 1 1.3 有效平均溫差計(jì)算 逆流冷卻段平均溫差 : △ tn= ti - t3 (t 2 - t 1) =85.843℃ ln( t i - t3 ) t 2 - t1 逆流冷凝段平均溫差 : t 2 t1 ti t3 =94.923℃ △ tn′= t 2 t1 ln t

27、i t3 冷卻段 : 參數(shù) :P= 參數(shù) :R=  t1''-t3 90- 59.974 =0.271 = ti - t3 170.7 - 59.974 ti - t2' ' 170.7 - 85 = =2.854 t1' '-t3 90 - 59.974 3 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 換熱器按單殼程 單管程設(shè)計(jì)則查圖 2-6(a)，得 : 溫差校正系數(shù) ? =1.0 有效平

28、均溫差 : △tm= ? ·△tn=1.0 ×85.843=85.843℃ 冷凝段： 參數(shù) :P= t3 - t1' = 59.974 - 20 =0.265 t2 - t1'' 170.7 - 20 參數(shù) :R= t2'-ti = 170.7 -170.7 =0 t3 - t1' 59.974- 20 換熱器按單殼程 單管程設(shè)計(jì)則查圖 2-6(a)，得 : 溫差校正系數(shù) ? =1.0 有效平均溫差 : △tm′ = ?·△ tn′ =1.0 × 94.923=94.℃923

29、 1.4 管程換熱系數(shù)計(jì)算 初選冷卻段傳熱系數(shù) 初選冷凝段傳熱系數(shù)  :K ′ = 820 w/(mk) 0 · : K ″ = 1300 w/(mk) 0· 則初選冷卻段傳熱面積為 :F0=Q2·?/( K0 ′·△ tm)= 2481037×0.98/(820× 85.843)=46.7688m2 初選冷凝段傳熱面積為 : F0′ = Q 2· ?/( K0 ″·△ tm′ )= 13721711.3× 0.98/(1300×94.923)=108.973 m2 選用 ?

30、25×2.5 的無縫鋼管做換熱管則 : 管子外徑 d0=25 mm 管子內(nèi)徑 di=20 mm 管子長(zhǎng)度 L=3000 mm 4 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 則需要換熱管根數(shù) :Nt=( F0+ F0′ )/( 0L)=(46πd.7688+108.973)/(3.14 0.025× ×3)=661.3 可取換熱管根數(shù)為 662 根 管程流通面積 di 2 0.022 :a1= N t ·π = 662 ×π× =0.207868

31、 4 4 管程流速 : W 1 = G1 × × = 290000/( 3600 985.75 0.207868 )= 0.093m/s 3600 p1a1 管程雷諾數(shù) :Re =ρ / μ × × -4 × 1 1w1di 1=985.75 0.393 0.02/(5.064 10 )= 15300.148 則管程冷卻段的定性溫度 :t 1 ″

32、 ℃ 1 1 =(t3+ t )/2=(59.97+90)/2=74.987 管程冷卻段傳熱系數(shù) :a ′ =3605× (1+0. 1 t 0.8 1 015 ) W1 /(100di )^0.2=8077.656 2 管程冷凝段的定性溫度 : t1 =(t3+t1 ′ )/2=(59.974+20)/2=39.℃987 2 0.8 管程冷凝段傳熱系數(shù) : a1″=3605×(1+0.015 t /(100di)^0.2= 4101.37

33、5 1 ) W1 1.5 管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) 查 GB151—1999 知管間距按 1.25d0 , 取管間距為： S 0.032m 管束中心排管數(shù)為： Nc=1.1 Nt =28.3，取 30 根 則殼體內(nèi)徑 :Di =s（Nc-1）+4 d0=1.028 圓整為 : Di 1200 則長(zhǎng)徑比 : L = 3 =2.5 合理 Di 1.2 折流板選擇弓形折流板 : 弓形折流板的弓高 : h 0.2Di 0.2 1.2 0.24 Di 1200 ㎜取 B=400 ㎜ 折流板

34、間距 :B= = =400 3 3 L -1= 3 折流板數(shù)量 :Nb= -1=6.5 取 7 塊 B 0.4 5 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 1.6 殼程換熱系數(shù)計(jì)算 殼程流通面積 : f2 BDi 1 d0 =0.4 ×1.2 ×（ 1-0.025/0.032）= 0.105m2 s 殼程流速 : G2 冷卻段 :w 2= p2f 2 =6.703/（ 937.58 ×0.105）=0.068m/s G 2

35、 冷凝段 : w 2= p2f2 =6.703/（4.194 ×0.105）=15.22m/s 殼程當(dāng)量直徑 :de=（ Di2-Ntd02）/（ Ntd0）=（ 1.22 -711 ×0.0252 ）/（711×0.025）=0.056m ① 冷凝段管外壁溫度假定值 : tw 109.6 ℃ 膜溫 :tm=（ t w+ t2′）/2=（109.6+170.7）/2=140.15℃ -6 膜溫下液膜的粘度 : μm=195×10 Pa·s 膜溫下液膜的密度 : ρ 3 m=926.4Kg/m 膜溫下液膜的導(dǎo)熱系數(shù)為 : λm=0.6842

36、/（ m﹒℃） 正三角形排列 ns=2.080 Nt 0.495=2.080 ×662 0.495=51.807 G 2 冷凝負(fù)荷： Γ= =6.703/（3×51.807）=0.0431 Ln s -6 殼程冷凝段雷諾數(shù) : Re=4Γ/um=4×0.0431/195 10× =884.1 殼程冷凝段傳熱系數(shù) : 1 1 3 3 2 Re 3 a2″ =1.51（·λm ρmg/ μm ） （ ） =9635.7 ② 冷卻段管外壁溫假定值 : tw 2 95 ℃ 冷卻段雷諾數(shù)： Re= p2w 2de ××

37、 -6 =937.8 × =16442.405 0.068 0.056/217.191 10 u2 壁溫下水粘度 : μ × -6 · w2 =298.6 10 Pa s 6 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 2 0.14 粘度修正系數(shù) :?1=（ u ） =0.956 uw2 1 殼程傳熱

38、因子查圖 2-12 得 : j s 100 ′=（λ ）·Pr 3 冷卻段殼程換熱系數(shù) · · 1 :a22/de 2 ?1 js= 3 （ 0.6878/0.056） ×1.344 ×0.956 ×100=1875.29 1.7 總傳熱系數(shù)計(jì)算 查 GB-1999 第 138 頁(yè)可知 水蒸汽的側(cè)污垢熱阻 :r2=8.8 ×10-5（m2·℃ /w ） 管程水選用地下水，污垢熱阻為 : r1 35.2 10 5 m2 oC

39、/ W 由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計(jì) 冷卻段總傳熱系數(shù) : K ′ =1/[1/a′ +r+r ×d /d +d ）]= 731.176 /（a ′×d j 2 2 1 0 i 0 1 i 傳熱面積比為 : K j′ / 0K′ =1.08(合理 ) 冷凝段總傳熱系數(shù) : 〞 ）]=1385.0607 K =1/[1/ a ″ +r+r ×d /d +d /（ a ″×d j 2 2 1 0 i 0 1

40、 i 〞 〞 1385.0607 =1.06（合理） 傳熱面積比為 : K j /K0 = 1300 1.8 管壁溫度計(jì)算 設(shè)定冷凝段的長(zhǎng)度 : L 2.0424m 冷卻段的長(zhǎng)度 : L 0.9576m 冷卻段管外壁熱流密度計(jì)算 : q ′ =Q?/(N πdL′ )=48859.33w/（m2·℃） 2 2t 0 7 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 冷卻段管

41、外壁溫度 : t ′ =t-q ′ (1/a′ +r)=97.496℃ w 2 2 2 2 誤差校核 :e ′=t - t ′ =95-97.496=-2.496℃ 誤差不大 w2 w 冷凝段管外壁熱流密度計(jì)算 : q ″= N πdL″=（13721711.3 0.98）/155473.7 w/（662 3.14 0.025 2.0424） 2 Q 2?/( t 0 ) =126696.88（m2·℃） 冷凝段管外壁溫度 : tw ″ =t″ (1/ 2a″ +r ℃ m- q

42、2 2)=115.62 誤差校核 : e= tw - tw″=-6.02℃ 誤差不大 1.9 管程壓力降計(jì)算 管程水的流速 : G1 u1= 3600p1a1 =290000/（3600 985.75 0.207868）=0.393m/s 管程雷諾準(zhǔn)數(shù) :Re ρμ （ 5.064 -4 ） =15300.148 1= 1w1di/ 1=985.75 0.393 0.02/ 10 0.25 程摩擦系數(shù) : ξ=0.3164/(Re1 )=0.02845 壓降結(jié)垢校正系數(shù):

43、 1.4 沿程壓降 2 di :△ P =ξρμ L ? /(2d )= 1 1 1 di i （ 0.02845 985.75 0.3932 3 1.4 ） /（2 0.02 ）=454.8Pa 取管程出入口接管內(nèi)徑 :d1′ =250mm 管程出入口流速 :u 2 （ ） （ 2 ） ′ =4G/(3600 πd′ρ 4 3600 3.14 0.25 985.75 1 1 1)= 290000 / =1

44、.67m/s 8 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 2 （ 2 ） 局部壓降 : △ P ρ ′ 3= 1 u1 (1+0.5)/2= 985.75 1.67 1.5 /2=2061.99 Pa 管程總壓降 : △P=△ P1＋△P3=454.8＋ 2061.9=2516.7Pa 管程允許壓降 : P 35000Pa △P < [ △P] 即壓降符合要求。 1.10 殼程壓力降計(jì)算 2 2

45、） / （ Di+Ntd0 ） =(1.2-662 0.025 2 )/(1.2 ＋ 殼 程 當(dāng) 量 直 徑 :De= （ Di -N td0 662 0.025 )=0.0443m 2 殼程流通面積 : f2 Bdi 1 d0 / s 0.105m 冷卻段 :w 2=G2/ （ρ ）=0.068m/s 2f 2 冷凝段 : W 2= G 2/（ p 2f 2）=15.22m/s 殼程雷諾數(shù) : 殼程冷卻段雷諾數(shù) :Re=ρ2w2de/ μ2=16442.4

46、 殼程冷凝段雷諾數(shù) : Re=4Γ/um=884.1 查表殼程摩擦系數(shù) : 冷卻段 : 1 0.35 冷凝段 : ξ2=0.54 殼程粘度修正系數(shù) :冷卻段 φd1=1.0 冷凝段 φd2=1.0 管束周邊壓降 : 9 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 冷卻段管束周邊壓降 : 2 △ Pa=( ρw /2) [D·(n +1)/D ] · (/ξφd)=164.45Pa 2 2i be 1 1 冷凝段管束周邊壓降 :

47、 2 (n +1)]/D · ( ξ/φd)=56844.57Pa 2 ·w2 /2) [D· △ P a=( p i b e 2 2 導(dǎo)流板壓降 : △Pb= 0, （無導(dǎo)流板） 查表取殼程壓降結(jié)垢系數(shù) : 冷卻段 φd ′ =1.11 0 =1.21 冷凝段 φd 0 取殼程進(jìn)口接管內(nèi)徑 : d2 250mm 殼程出口接管內(nèi)徑 :d2″ =100mm 2 殼程出口流速 :u ″ =4G/( ρπd′)=0.90m/s 2 2 2 2 2 殼程進(jìn)口流速 :u2

48、 ′=4G2/( p2 πd′2)=32.6m/s 局部壓降 : 冷卻段 2 △ Pc=[ ρ2u2″(1+0.5)]/2=569.7Pa 2 冷凝段 △ P c=[ p2 u2′(1+0.5)]/2=3342.9Pa 殼程總壓降 : 冷卻段殼程總壓降 : △ P=△Pa·φd△Pb+△Pc=768.7Pa 0+ 冷凝段殼程總壓降 : △ p =△ pa·φd′+△ P b+△ P c=66440.4Pa 0 殼程允許壓降 : P 250000Pa △P < [△P] 即壓降符合要求 ; △ p < [△ P]

49、 即壓降符合要求 . 10 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 11

50、 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 強(qiáng)度計(jì)算 第二章強(qiáng)度計(jì)算 2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 換熱管材料 16Mn 2 換熱管規(guī)格 Φ 25× 2.5 × 3000 3 傳熱面積 A m2 A=Q/Kt m 155.9 4 換熱管根數(shù) N 根 N=A/3.14dL 622 布管方式的選擇 序號(hào) 項(xiàng)

51、目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計(jì)算 數(shù)值 1 轉(zhuǎn)角正三角 GB151-1999 圖 11 形 2 換熱管中心 S mm GB151-1999 表 12 32 距 3 隔板槽兩側(cè) Sn mm GB151-1999 表 12 44 相鄰管中心 距 筒體內(nèi)徑的確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 換熱管中心 S mm GB151-1999 表 1

52、2 32 距 2 換熱管根數(shù) Nt 根 Nt =A/3.14dL 662 3 管束中心排 N c 根 Nc=1.1 Nt 30 管根數(shù) 4 換熱管外徑 d0 mm 25 12 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 到殼體內(nèi)壁 b3 最短距離 6 布管限定圓 dL 直徑 7 筒體內(nèi)徑 di 8 實(shí)取筒體公 D 稱直徑 筒體壁厚的

53、確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 1 計(jì)算壓力 Pc 2 筒體內(nèi)徑 di 3 筒體材料 設(shè)計(jì)溫度下 t 4 筒體材料的 許用應(yīng)力 5 焊接接頭系 Φ 數(shù) 6 筒體設(shè)計(jì)厚 度 7 腐蝕裕量 C2 8 負(fù)偏差 C1 9 設(shè)計(jì)厚度 d 10 名義厚度 n 封頭形式的確定  第二章 強(qiáng)度計(jì)算 mm b3 0.25d0 6.25 mm

54、 dL di 2B3 1187.5 mm di s Nc 1 4d 1028 mm JB / T 4737 95 1200 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 MPa Pc=1.1P 0.935 mm 見三 -8 1200 Q235-B MPa GB150 98 105 0.85 mm Pc Di 6.31 2 t Pc mm 1 mm 0 mm =

55、δ + C 7.31 δd 2 mm GB151 1999 項(xiàng)目 5.3.2 10 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 封頭內(nèi)徑 Di mm 1200 2 計(jì)算壓力 Pc MPa Pc=1.1P 0.935 13 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 焊接接頭系 Φ 數(shù) 4 設(shè)計(jì)溫度下 t MPa 許用壓力 5 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封 δ mm 頭

56、計(jì)算厚度 6 腐蝕裕量 C2 mm 7 負(fù)偏差 C1 mm 8 設(shè)計(jì)厚度 δd mm  第二章 強(qiáng)度計(jì)算 0.85 GB151 1999 項(xiàng)目 5.3.2 105 δ =PcDi/ 5.35 t （ 2[ ζ] Φ-0.5Pc） 1 0 δd=δ +C2 6.35 9 名義厚度 mm GB151 1999 項(xiàng)目 10 n 5.3.2 1

57、0 直邊高度 h mm JB/T4737-95 25 管箱短節(jié)壁厚計(jì)算 序號(hào) 項(xiàng)目 1 計(jì)算壓力 2 管箱內(nèi)徑 3 管箱材料 4 設(shè)計(jì)溫度下 許用應(yīng)力 5 管箱計(jì)算厚 度 6 焊接接頭系 數(shù) 7 腐蝕裕量 8 負(fù)偏差 9 設(shè)計(jì)厚度 10 名義厚度 容器法蘭的選擇  符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 Pc MPa Pc=1

58、.1P 2.31 di mm 1200 16Mn t MPa GB150 98 170 mm Pcdi 9.7 t Pc 2 Φ mm 0.85 C2 mm 1 C1 mm 0 d mm d=δ + C2 10.7 δ δ δn GB151 項(xiàng)目 5.3.2 12 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 法蘭類型 乙型

59、平焊法蘭 PN=2.5MPa JB/T4702-2000 14 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 強(qiáng)度計(jì)算 2 法蘭外徑 d0 mm JB/T4702-2000 1395 3 螺栓中心圓 d1 mm JB/T4703-2000 1340 直徑 4 法蘭公稱直 dn mm JB/T4703-2000 1200 徑 5 法蘭材料 16MnR 6 墊片類型 JB/T4703-

60、2000 非金屬軟墊 片 7 墊片材料 GB/T3985-1995 8 墊片公稱直 dn mm JB/T4704-2000 1200 徑 9 墊片外徑 D0 mm JB/T4704-2000 1277 10 墊片內(nèi)徑 D mm JB/T4704-2000 1227 11 法蘭厚度 δ mm JB/T4704-2000 84 12 墊片厚度 δ1 mm JB/T4704-2000 3 13 螺栓規(guī)格及 2×4

61、8×M27 數(shù)量 管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算 本設(shè)計(jì)為管板延長(zhǎng)部分兼作法蘭的形式， 即 GB151 1999 項(xiàng)目 5.7 中，圖 18 所示 e 型連接方式的管板。 A 、確定殼程圓筒、管箱圓筒、管箱法蘭、換熱管等元件結(jié)構(gòu)尺寸及管板的布管方式；以上項(xiàng)目的確定見項(xiàng)目一至七。 B、計(jì)算 A 、A s、na、K t、 [ ζ]cr、Ac、Dt、λ、Q、 εs、β、εt、Pt； 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 備注 1 筒體內(nèi)徑 di

62、 mm 1200 2 筒體內(nèi)徑橫截面 A mm2 A Di 2 / 4 1130400 積 3 筒體厚度 δs mm 14 4 圓筒內(nèi)殼壁金屬 As mm2 As s Di 53367.44 截面積 s 5 管子金屬總截面 na mm 2 na n t d t 11.69 積 104 6 換熱管根數(shù)

63、 n 662 15 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 強(qiáng)度計(jì)算 7 換熱管外徑 8 換熱管壁厚 換熱管材料的彈 9 性模量 10 換熱管有效長(zhǎng)度 11 沿一側(cè)的排管數(shù) 布管區(qū)內(nèi)未能被 12 管支撐的面積 13 管板布管區(qū)面積 管板布管區(qū)當(dāng)量 14 直徑 15 換熱管中心距 隔板槽兩側(cè)相鄰 16 管中心距 管板布管內(nèi)開孔 17 后的面積 18 系數(shù) 殼體不帶膨脹節(jié) 19 時(shí)換熱管束與圓筒剛度比 20

64、 殼程圓筒材料的 彈性模量 21 系數(shù) 22 系數(shù) 23 系數(shù) 管板布管區(qū)當(dāng)量 24 直徑與殼程圓筒內(nèi)徑比 管子受壓失穩(wěn)當(dāng) 25 量長(zhǎng)度 設(shè)計(jì)溫度下管子 26 受屈服強(qiáng)度  d mm 25 δt mm 2.5 Et MPa GB150 1998 表 F5 196000 L mm 2950 n ′ 21 Ad 2

65、Ad n s Sn 0866 S 14594 mm At mm2 At 0.866nS2 Ad 601645 Dt mm Dt= 4At /π 875.5 S mm GB151 1999 32 Sn mm GB151 1999 0 A 1 mm 2 2 805606 A 1= At - nπd/4 λ λ =A/A 0.71 1 Q Q Et na

66、 / EsAs 2.56 ES GB150 1998 表 F5 190000 β β =na/A1 0.1451 s s =0.4+0.6 （ 1+Q） / λ 3.408 t t 0.4 1 4.91 0.6 Q / Pt Pt Dt / Di 0.73 Lcr mm GB151 1999 圖 32 258 t MPa GB150 1998 s 表 F2 168 C、對(duì)于延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板，計(jì)算 M n 和 M p 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 墊片接觸 N mm GB150 1998 表 9-1 25 16 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 寬度 2 墊片基本 Bo 密度寬度