u型管换热器设计

u型管换热器设计内容摘要：

mmn 12 封头的总重 . 受外压封头计算： 选取标准椭圆形封头， DN=800mm 材料 16MnR   MpaC 17060  假设名义厚度 mmn 12 负偏差 c1 = 腐蚀余量 c2 =3mm 有效厚度 e =1203=9mm 当量球壳外半径 mmDKR io  809720 eiR 则 0 0 1 2 2 eiRA 查 GB1501998 图 6— 3 E= 10 Mpa5 [P]= M p aPM p aREce 1020 8 3 8 3 2 520  故 n =12mm 合适。 椭圆封头简图： （ 1） 椭圆封头 吉林化工学院 课程 设计（说明书） 5 管板设计 材料：选用 16MnR,其许用应力   MpaC 17070  （ 1）管板和换热器的连接型式：要求管板和换热器的连接接头严密不漏，管壳程介质不能接触，且有很高的腐蚀危险 ，同时由于胀接是不连续的，管子和管孔间的间隙会成为腐蚀的起点，则管板和换热器采用焊接形式。 （ 2）管板最小厚度 a 布管： 管子的材料：选用材料 16MnR作为换热器。 本设计选取 464 根换热管，由 GB1511999 中知管子的排列形式分为四种：三角形、转角三角形 、正方形、转角正方形排列。 设计的 U型管 换热器的换热管外径为 25mm ， 壳程需用机械清洗时不采用三角形排列，所以选择正方形旋转 形 排列形式。 由换热器手册表 1616 得外径为 25mm 的换热管，当用转置正方形排列时 ，其换热管分程板槽两侧相邻的管中心距应为 32mmx32mm 正方形的对角线长，即 Sn=. b 管孔：由 GB1511999表 17得换热管和管孔直径允许偏差为：换热管： 25 管孔 。 c 换热器中心距及分程隔板槽两侧相邻管中心距 ①由于分程隔板厚度为 14，为此我们取管板上的分程隔板槽深为 4，宽为 12mm。 管板分程隔板槽示意图： （ 2）管板分程隔板槽 d 布管限定圆 根据表 1617 布管限定圆 32bDD il  有 db  且不小于 10 mm 得 b 所以取 mmb 103  即 mmD l 7 8 01028 0 0  其中 ： d—— 管板的计算厚度 mm 3b —— U型管 换热器管束 最外层换热管外表面至壳体内 壁的最短距离 吉林化工学院 课程 设计（说明书） 6 Di—— 换热器筒体内直径。 布管限定圆示意 图： （ 3）布管限定圆 示意图 ①管板的计算厚度：  tdGpD   其中： d—— 管板的计算厚度 mm GD —— 垫片压紧力作用中心圆直径 mm dp —— 管板设计压力 根据《锅炉压力容器法规》取两值中较 大值 atd Mppp   —— 管板强度消弱系数  t —— 设计温度下管板材料的许用应力 aMp 即  ②据（ 7556）：管板厚度应小于下列三者之和 吉林化工学院 课程 设计（说明书） 7 1） 管板的计算厚度 2） 壳程腐蚀余量或结构 开槽深度取大者 3） 管程腐蚀余量或分程隔板开槽深度取大者 由前面知： 1） 管板的计算厚度  2） 壳程腐蚀余量 mmC 22  ，开槽深度 mmh 41  mmh 62  ， 所以管板厚度：mmb  取 mmb 70 拉杆和定距管的确定 a 拉杆 ①拉杆的结构形式：拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于 或等于 19mm 的管束。 下图为 拉杆定距管结构 ： （ 4）拉杆定距管结构 ②拉杆的直径和数量 由 GB1511999 表 43 选取拉杆直径 d=16mm，筒体内径为 800 时，拉杆数目 n=6。 尺寸如下图： （ 5）拉杆尺寸图 ③拉杆的布置 拉杆应尽量均匀的布置在管束的边缘外侧，这样可减少轻流体冲击带来的振动，防止管束损坏。 b 定距管 定距管采用换热器切向间距和折流板间距相同的管段套在拉杆上，一端固定在管板上，吉林化工学院 课程 设计（说明书） 8 另一端用螺母拧紧国定，用来固定折流板，防止移动。 尺寸：同换热器尺寸相同，长度如组件图 ZB06042 材料选用 20。 折流板设计 折流板的结构设计主要根据工艺过程和要求来确定，其设置的主要目的是为了增加管间流速，提高传热效果。 折流板主要形式：弓形、圆盘 圆环形、圆缺形等，本设计采用圆缺形单缺边折流板。 材料：为保持物料清洁，选用 Q235A 板材 制作折流板，许用应力：   MpaC 17060 。 折流板尺寸： 折流板缺边位置尺寸：切去部分的高度一般取   mmDh i ~  折流板的间距： ①最小板间距：取壳体内径的 51 或 50mm 中的较大值。 本设计取 50mm。 ②最大板间距：折流板最大间距应保持换热管的无支承长度。 用作折流时，其值应大于壳体内径。 本设计取 1900mm。 折流板的厚度：折流板厚度与壳体直径换热管 无支承长度有关。 本设计取 16mm。 旁路挡板设计 a 旁路挡板的数目： 由 [7]— P600 知：当公称直径 DN=700～ 1000mm 时，采用两对挡板。 b 材料：选用 Q235A板材 c 尺寸及安装形式： 查文献 [7]— P600 知：旁路挡板的厚度一般取与折流板相同的厚度， mm16 旁路挡板嵌入折流板槽，并与折流板焊死。 容器法兰的设计 a 法兰的形式：根据本设计使用的介质 、设计压力、设计温度、公称直径确定。 法兰的结构形式为对焊法兰，法兰的密封面形式为凹凸面，材料选取 16MnR。 许用压力  MpaC 17070 。 b 法兰的选取： 管法兰： HG5001～ 502858 设备法兰： JB1157～ 116482 拉管法兰： HG5001～ 502858 管箱上的设备法兰：本设计选取 JB115882 甲型平焊法兰 选取支座 卧式换热器采用固定型和滑动型鞍式支座各一个，鞍式支座是固定卧式容器中的支座形式，按照 19 9247 12 TJB 鞍式支座标准。 我们选取 BI1300S和 BI1300F的支座，材料为 ,垫板材料为 16MnR 板材，各部分尺寸如下所示： 吉林化工学院 课程 设计（说明书） 9 图为 B型鞍式支座： （ 6）鞍式支座 吉林化工学院 课程 设计（说明书） 10 第四章 强度校核 管箱筒体计算 计算条件： 计算压力： ac Mpp  设计温度： t=℃ 内径： mmDi  材料： 16MnR 板材 试验温度许用应力    设计温度许用应力   at  试验温度下屈服点 as  钢板负偏差 mmC  腐蚀裕量 mmC  焊接接头系数  厚度及重量计算 计算厚度：   mmPDP ct ic    有效厚度： mmce 10202021   名义厚度： mmn  重量为 压力试验时应力校核 压力试验类型：液压试验 试验压力值：   atT MppP   压力试验允许通过的应力水平 T ：   asT 1 03 4   试验压力下圆筒的应力：    ae eiTT MpDP     因为  TT   所以校核结果合格 压力及应力计算 最大允许工作压力：       aeitew MpDP     吉林化工学院 课程 设计（说明书） 11 设计温度下计算应力：    ae eict MpDP       at  因为   tt   所以结论：筒体名义厚度大于或等于 GB151 中规定的最小厚度 合格。 壳程圆筒计算 计算条件 计算压力 ac MpP  设计温度 t=℃ 内径： mmDi  材料： 16MnR 板材 试验温度许用应力：    设计温度许用应力：   at 。