浮头式换热器设计毕业论文(编辑修改稿)

浮头式换热器设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

 （ 21） 壳程流通截面： 201 0 2 )0 2 8 0 1 ()1(21 msdBDa s  （ 22） 壳程流速： smaGw / )36005 8 2 3 1()3600( 1111   （ 23） 壳程量流速 smkgwW 2111 /5 9 98 3 1 5   （ 24） 壳程当量直径： mdN dNDd t tse 220202   （ 25） 壳程雷诺数： 411   ef dW （ 26） 切去弓形面积所占比例：查图得 Tf aa （ 27） 壳程传热因子：查图得 96sj 管外壁温度： 1Wt假定后再复核 ， 设 1Wt=160℃ 浮头式换热器的设计 壁温下的粘度： sPaW   （ 28） 粘度修正系数： )()( 1W （ 29） 壳程换热系数： CmWjdkh s  231131011 /  （ 30） 传热系数 水侧污垢热阻： 51 10r  m2℃ /W 油侧污垢热阻： 52 10r  m2℃ /W 管壁热阻： r 忽略 总传热热阻： 0012122111 1 /iiddr r rh d h dm C W           （ 31） 传热系数： 0 60 0 3 2  rk j （ 32） 传热系数的比值： 4 0/ 0 6/ 0 kk j （ 33） 合适 管外壁热流密度： 78 6 24 4001   ldN Qq t=4118W/m2℃ （ 34） 管外壁温度： 热力计算 )1(11111 rhqttW  11 7 5 4 1 1 8 ( 0 . 0 0 0 1 7 2 )5 8 3 . 5   =℃ （ 35） 误差校核： 11 WWW ttt==℃ （ 36） 误差不太大 ， 不再重算。 管程压降 壁温： )1(11112 rhqttW  11 5 3 .5 4 1 8 8 0 .0 0 1 7 25 8 3 .5   （ ）=℃ （ 37） 壁温下水的粘度： SPaW   管程摩擦系数：查表得 i 管子沿程压降： 1 4 1 3 1 3 P 1 489 1 32 )9 1 37 8 ()()()2(22222   iini dLWPi （ 38） 回弯压降： tr nWP 4)2( 222  5 4 6449132 2   ）（ （ 39） 进出口管处质量流速： smkgwW N 222 / 3 1 1 32  进出口 （ 40） 进出管口处压降： PaWP NN )2(2222   （ 41） 管程结垢校正系数：根据 r2及Φ 19 3 得 2   管程压降： PaPPPP Ndri 2383 )( )( 222    （ 42） 浮头式换热器的设计 壳程压降 当量直径： mdNDdNDdtstse0 4 2 2220202  （ 43） 雷诺数： 39 96 5 42 9eR 4111   edW （ 44） 壳程摩擦系数：查表得  管束压降： PaddnDWPeeBs) (][7152 599])1()[(2101210 ）（）（ （ 45） 管嘴 处质量流量： 1 2 2 27 1 5 1 . 5 1 6 0 8 . 8 /NW w k g m s   进 出 口 （ 46） 进出口管压降： PaWP NN ]2[21221   （ 47） 导流板阻力系数：取 5ip 导流板压降： PaWPipNip 0 4 957 1 52 6 0 8]2[2122   （ 48） 壳程结垢修正系数：查表取 0 d 壳程压降： PaPPPP Nipd 6 8 4 0 1 0 4 3 1001    （ 49） 热力计算 压强校核 管程工作压力 2 MPa ， 查表得 2[ ] MPa 壳程工作压力 MPaP  ， 查表得 1[ ] MPa 压强校核： ][ 22 PP  符合要求 ][ 11 PP  符合要求 浮头式换热器的设计 2 结构设计 换热流程设计 采用 2 壳程 4 管程的 24 型换热器。 由于换热器尺寸不大 ， 可以用一台 ， 未考虑采用多台组合使用。 管程分程隔板采用丁字型结构 ， 其主要优点是布管紧密。 壳体分程采用纵向隔板。 管程的分程隔板采用丁字型结构如图 1 所示 ， 其主要优点是布管紧密。 图 1 丁字形隔板 管子和传热面积 换热管除要求具有足够的强度外 ， 当采用胀管法固定时 ， 还要求管子有良好的塑性 ， 避免因胀接而产生裂缝。 焊接固定时 ， 要求管子可焊性好 ， 一般采用优质碳钢 ，以保证管子质量 ， 一般对于无腐蚀性或腐蚀性不大的流体可采用 10号钢和 20号钢管 ，在强腐蚀性流体的情况下 ， 可采用不锈钢 （ rC1 18 iN 9 iT ） 、钢、铝等无缝管 ， 在强腐蚀性流体的情况下 ， 可采用石墨管、聚四氟乙烯管等。 由于水、油腐蚀性不大 ， 故可采用碳钢 ， 现选择 20 号钢的无缝钢管。 根据设计要求采用 319 的无缝钢管 管子总数为 400 根。 其传热面积为： 20 mLNdF t   管子排列方式 管子在管板上的排列方式 ， 应力求均布、紧凑并考虑清扫和整体结构的要求。 基本的排列方式有五种： 等边三角形。 其一边与流向垂直 ， 是最常用的形式。 与正方 形排列相比传热系数高 ， 可节省 15%的管板面积。 适用于不生污垢或可用化学清洗污垢以及允许压降较高的工况； 转角三角形。 三角形的一边与流向平行 ， 其特点介于等边三角行和正方形两种排结构设计 列之间 ， 不宜用于卧式冷凝器 ， 因下方管子形成的厚度越来越厚的凝膜会使传热削弱； 正方形排列最不紧凑 ， 但便于机械清扫 ， 常用于壳程介质易生污的浮头式换热器； 同心圆排列。 用于小壳径换热器时比正三角形排列还紧凑 ， 靠近壳体的地方布管均匀。 对于多管程换热器常采用组合排列法 ， 每程均属正三角形排列 ， 而各层面间呈正方形排列 ， 以便于安排分程隔板。 综合比 较以上几种布管方式 ， 可采用组合排列形式 ， 中间 正方形 ， 其余 三角形。 布管位置如图 2 示。 十字形的走廊是为了装设分程隔板 ， 故有壳程流体的泄漏和旁流的问题 ， 共有 406 个管孔 ， 其中 6 个孔为安装拉杆用。 图 2 管子排列 壳体 壳体材料除要满足一定的强度外，由于制造过程中经过卷板、冲压和焊接，故要求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量较低的 R3 、 nR16 等，现选用nR16 钢。 壳体内径 Ds=700mm 壳体壁厚： cppDt S   ][2 （ 50） 浮头式换热器的设计 t][ 为壳体工作温度下的许用应力 ， 已知壳程设计温度为 220℃ ， 则 tw220℃。 根据碳钢板许用应力，表查得 t][ =167  为焊缝系数 ， 取  = pp ， p1为工作压力 ， 等于 c=2mm 则 1 . 2 1 . 6 7 0 0 2 6 . 82 1 6 7 0 . 8 5 1 . 2 1 . 6 mm       实取 mm10 ， 之后要用有限元分析软件 ANSYS 进行强度校核。 管箱 根据压力容器设计规范采用材质为 16MnR 的标准椭圆封头 ， 在满足强度要求的情况下 ， 其壁厚可用以下公式计算： cppDt S  ][2  （ 51） 已知管程设计温度为 200℃ ， 则 tw200℃。 根据碳钢板许用应力，表查得t][ =170MP p== 则 1 . 2 1 . 6 7 5 0 272 1 7 0 0 . 8 5 0 . 5 1 . 2 1 . 6 mm        实取 mm12 ， 之后用 ANSYS 进行强度校核。 曲面高度： mmDDh 1275044   （ 52） D—— 封头的平均直径 直边高度 mmh 250  壁厚： 结构设计 2 [ ]1 . 2 1 . 6 7 5 0 2 7 . 0 22 1 7 0 0 . 8 5 1 . 2 1 . 6StpD cpmm       实取 mm12 ， 之后要用 ANSYS 进行强度校核。 内径： mmD 750 长度： mmL 3000  固定管板 外径： mmD 7971  板厚： mmb 50 管板上开孔数与孔 间距与管的排列一致。 管板材料选用 A3 钢。 管子与管板的连接必须牢固、不泄漏 ， 不产生大的应力变形 ， 最常见的连接方法为胀接 ， 胀接只能用于工作压力低与 4MPa 和温度低于 300℃ 的场合；对于高温、高压、易燃、易爆的运行条件多采用焊接 ， 但采用焊接容易产生热应力且间隙中流体不流动很容易造成间隙腐蚀 ， 采用胀焊并用的方法可以避免。 由于工。