2022年热交换器设计计算 .pdf

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1、热交换器设计计算一、基本参数管板与管箱法兰、壳程圆筒纸之间的连接方式为e型热交换器公称直径DN600 ，即 Di=600mm 换热管规格 382，L0=3000mm 换热管根数n=92 管箱法兰采用整体非标法兰管箱法兰 /壳体法兰外直径Df=760mm 螺柱孔中心圆直径Db=715mm 壳体法兰密封面尺寸D4=653mm 二、受压元件材料及数据以下数据查自GB 150.22011；管板、法兰材料：16Mn 锻件NB/T 47008 2010 管板设计温度取10查表 9，在设计温度100下管板材料的许用应力：tr178Mpa（100mm）查表 B.13，在设计温度100壳体 /管箱法兰 /管板材

2、料的弹性模量：Mpa197000EEEpff壳程圆筒材料：Q345R GB 713 壳程圆筒的设计温度为壳程设计温度查表 2，在设计温度100下壳程圆筒材料的许用应力：tc189Mpa（3mm16mm）查表 B.13，在设计温度10下壳程圆筒材料的弹性模量Mpa197000Es查表 B.14 在金属温度2080范围内，壳程圆筒材料平均线膨胀系数：）（mm/mm10137. 15-s管程圆筒材料：Q345R GB 713 管程圆筒的设计温度为壳程设计温度按 GB/T 151 2014 中 7.4.6.1 规定，管箱圆筒材料弹性模量，当管箱法兰采用长颈对焊法兰时，取管箱法兰的材料弹性模量，即Mpa

3、197000Eh换热管材料： 20 号碳素钢管GB 9948 换热管设计温度取100查表 6，在设计温度100下换热管材料的许用应力Mpa147tt（ 16mm）查表 B.3，设计温度100下换热管材料的屈服强度Mpa220RteL（16mm）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 查表 B.13，设计温度100下换热管材料的弹性模量Mpa197000Et查表 B.13，换热管材料在沿长度平均的金属温度50下弹性模量：M

4、pa199500Etm查表 B.14，在金属温度20 50范围内，换热管材料平均线膨胀系数：）（mm/mm10112. 15-t螺柱材料： 35CrMoA 查表 12，室温下螺柱材料的许用应力Mpa228b查表 12，设计温度100下螺柱材料的许用应力Mpa206tb三、管板计算a.确定管板布管方式及各元件结构尺寸换热管为转角正三角形排列换热管中心距S=48mm 壳程圆筒计算厚度=mm207.4632.211892600632.2p2Dpstcis壳程圆筒设计厚度mm2. 512 .4C2按 GB7132014 钢板负偏差： C1=0.3mm 按照 GB/T 151 表 7-1，对于不可抽管束

5、的固定管板式热交换器，其壳程圆筒最小厚度（包含 1mm 腐蚀裕量）为10mm，取 s=16mm b.计算 、A、A1、As、Kt、Q、s、t、tcr、At、Dt、t一根换热管管壁金属的横截面积 =2t08.226)238(214.3)(mmdt壳程圆筒内径横截面积25221083.2460014.34mmDAi管板开孔后的面积2525211079.143814.3921083.24mmdnAA圆筒壳壁金属横截面积241009.3166001614.3mmDAsiss设管板名义厚度mmn56，换热管伸出管板长度为1.5mm 换热管有效长度（两管板内侧间距）：mmLLn28855. 1562300

6、05. 120名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 管束模数MpaLDnaEKitt96.451009.3288508.226921970004系数6325.01083. 21079.1551AA壳体不带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比：0673.01009.319700008.226921970005sstAEnaEQ系数1162.01079.108.2269251Ana系数4050.00673.016325.06

7、 .04 .016.04 .0Qs系数)6.0(1)1 (4.0Qt)0673.06.0(6325.01)1162.01(4.05015.1换热管受压失稳当量长度lcr=1154mm 系数8821.132220197000214.32teLtrREC换热管回转半径mmddit748.1222383825.0225.02222系数5240.90748.12/1154/ ilcrilCcrr/换热管稳定许用压应力MpaCilRrcrteLtcr66.1468821.1322748.12/115415. 12202/15 .1c.对于其延长部分兼作法兰的管板，计算Mm，按 GB 150.3 2011

8、 第 7 章确定 Mp，取 pt作为法兰计算压力。垫片接触面宽度mmN192/715753按 GB 150.32011 表 7-1 计算：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 垫片基本密封宽度mmNb5.921920mmb4. 60，垫片有效密封宽度mmbb8. 75. 953.253. 20按 GB 150.32011 中 7.5.1.3 b）规定，垫片压紧力作用中心圆直径：mmbDDG4.6378 .7265324

9、按 GB 150.32011 表 7-4：垫片压紧力的力臂mmDDLGbG8.3824.6377152查 GB 150.32011 表 7-2，垫片系数m=3，比压力 y=69Mpa 预紧状态下需要的最小螺柱载荷：NbyDWGa61008.1698.74.63714. 314.3操作状态下需要的最小螺柱载荷：tGtGpbmpDpDW28.6785.02438.74 .6 3 728.6632.24 .637785.02N61021.1预紧状态下需要的最小螺柱面积2612.46492281006. 1mmWAbaa操作状态下需要的最小螺柱面积2361087.52061021.1mmWAtbpp需

10、要的螺柱面积2331087.51087. 5,12.4649max,maxmmAAApam基本法兰力矩mmNLAMbGmm731019.52288.381087. 5内压引起的作用于法兰内径截面上的轴向力d.假定管板计算厚度，计算ffffhsffKKKKkkkKb和、”e.按ffKK 和查管板第一弯矩系数m1、系数 G2，计算系数 查 GB/T 151 2014 图 7-12 得 m1=？f.管板第二弯矩系数m2 按QKf和查 GB/T 151 2014 图 7-14 a 得 m2=2.43 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - g.对于其延长部分兼作法兰的管板，计算M1、M、fM，由 GB/T 151 2014 图7-15 按 K 和 Q 查 G3。h.计算换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差和系数 c1c6名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -