【文章內(nèi)容簡介】 （ 122） 所得結果 在 之間，屬于合理范圍。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 壁溫核算 壁溫核算由下面公式求得： //1 / 1 /m c m hwchTtt ???? ? （ 123） Ctm 045? CTm 095? c? = i? =302W/( 2m .k) h? = 0? =3379W/( 2m .k) 得 wt =℃，此數(shù)值為傳熱管的平均壁溫，此值近似算作殼體上的溫度 T=95℃ 殼體上的溫度和傳熱管的溫度之間的差值為：△ t==℃ 由于所求的△ t 數(shù)值較小 ,所以不用加設裝置進行溫度補償。 各部分流體阻力的計算 這部分計算主要就是為了看前面設計是否滿足換熱器的設計要求。如算的的結果不符合要求則需要重新設計，重新進行計算，直到滿足條件為止。 ： 對于雙管程的換熱器，總流動阻力 等于各程阻力和局部阻力之和 [13]。計算公式如下： ? ? psti NNFppp 21 ?????? （ 124） 流過直管段的流體因摩擦而引起的管程阻力為 : 221 ii udlp ???? （ 125） 由于 Re=71023，根據(jù)經(jīng)驗，查得 λ=，流速 u=30m/s，所以由公式（ 122）得 1p? =10307(Pa) 流過回彎管的流體因摩擦而引起的壓力降為： 3435)2(3 22 ??? iup ? (Pa) （ 126） 對于 mmmm ?? 的碳鋼鋼管，按照經(jīng)驗 tF =。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 由于管程為雙管程，故 PN =2。 所以由公式（ 121）得 ip? =(10307+3435) 2 =41229(Pa) 由于 41229??? iP Pa允許壓強降 ,因此滿足要求。 ： 殼程中流動的流體收到的總阻力等于流體經(jīng)過管束收到的阻力加上通過折流板缺口的流體收到的阻力相加。 計算公式如下： ? ? ss NFppp 430 ?????? （ 127） 流體流過管束的流動的阻力為： ? ? 21 23 oBco uNnFfp ???? （ 128） 根據(jù)管子的排列方式知 F=。 當 0eR ? 500 的時候，故 5 ??? eRf 3 9 1 6 9 05 2 2 ?? ? 。 有前面條件： 20?u m/s =15 BN =14 故計算可得： 3p? =(Pa) 流體流過折流板缺口的流動的阻力為： 24 oiB uDhNp ????????? ??? （ 129） 有公式可得： ) (14 24 ???????? p(Pa) 流體流過折流板缺口阻力： 總的流體流動阻力為： 7 4 8 1 9 8 5 5 0 70 ???? P 允許降 壓強 綜合上面的結果，所選擇設計的換熱器適合。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 第 2章 結構設計與選取 換熱管束 換熱管為光管 本次設計選用碳鋼材料的鋼管 所選換熱管的材質(zhì)為碳鋼，換熱管常用尺寸規(guī)格主要有mmmm ?? ， .,219 mmmmmmmm ?? ?? 本次設計采用 mmmm ?? 。對換熱 管的長度進行選擇是應盡量越短越好，考慮到本次設計選擇換熱管的長度為 米。 圖 21 換熱管束排列 采用上述圖示排列方式可有規(guī)律排列換熱管且管外的傳熱系數(shù)高 [4]。 表 21 換熱管的選擇 換熱管形式 光管 材料 碳鋼 彈模量 /MPa 189000 管長 /m 排列方式 正三角形 尺寸 mmmm ?? 換熱管中心距 32mm 兩側的管心距 44mm 管程的數(shù)目 2 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 封頭的計算 本次設計選標準橢圓封頭。 設計主要參數(shù)如下： 表 22 封頭設計參數(shù) 封頭的厚度計算公式如下： ? ? cich pDkp ?? ??? （ 21） 標準橢圓封頭 K=1. 計算厚度為： mmh ????? ??? 封頭的厚度選取有一定的規(guī)格要求。經(jīng)查本次設計換熱器內(nèi)徑mmD 500? ，厚度的選擇應最小為 10mm。 表 23 封頭設計設計參數(shù) 公稱直徑 DN/mm 代號類型 曲面高度 H/mm 封頭厚度 h? /mm 內(nèi)表面積 A/ 2m 容積 V/ 3m 500 EHA 125 10 管板的計算 管板是連接換熱管的，并且同時兼顧著讓管子和殼體分開，以免兩者流體相混合。 選定管板的材料為 16Mn，管板的厚度選擇為 50mm,總換熱管數(shù)為 190設計溫度 /℃ 設計壓力/MPa 許用應力/MPa 焊縫系數(shù) 封頭內(nèi)徑/mm 封頭材料 150 125 500 Q235B 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 根，殼體內(nèi)徑為 500mm 殼體內(nèi)徑橫截面積 ： a= 42D? (22) 得 a= 22 1962504 mm?? 橫截面積： ? ?sss DA ??? ?? (23) 得 ? ? mmA s ????? 2..管子 參數(shù) 換熱管管壁金屬橫截面積參考下面公式進行計算： ? ?idda 2204 ?? ? (24) 得 a= 2mm 管板上開孔面積計算公式： 4201 dna ?? (25) 得 221 mma ???? U型管管束模數(shù)參考下面的計算公式： LDenak? (26) 得 50 045 00 619 018 90 00 ? ???k = 換熱管子的旋轉半徑： ? ?22 241 tddi ???? (27) 得 ? ? mmi 22 ????? 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 系數(shù) c 的計算公式： ?? ec22?? (28) 由公式 28 的： 180 189 2 ???c = U型換熱管的許用應力為： mmLlcr 2250245002 ??? (29) 當 ?? 82250ilcr MPac ? ，故 U 型換熱管的許用應力為： ? ? ? ?22/2 ll Ecr?? ? (210) 代入數(shù)據(jù)得： 管板開孔后的面積為： 4201 dnAA ???? (211) 由公式 28 的： 221 mmA ????? 管板布管區(qū)的面積為： 三角形排列： antAt ?? (212) 代入數(shù)據(jù)的： 4 5 0 6 36 7 2 mmA t ?????? 管板布管區(qū)的當量直徑為： ?tt Ad 4? (213) 代入數(shù)據(jù)的： mmdt 41450 63 ??? 綜述，本次設計管板通過墊片與殼體法蘭相連接，管板的結構形式為平板式。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 表 24 管板的尺寸表 管箱的計算 管箱的主要作用是讓流體可以均勻的進來和出去。 管箱厚度計算的參數(shù)如下： 表 25 管箱厚度的設計參數(shù) 管箱材料 設計溫度/ co 設計壓力/MPa 許用應力/MPa 焊縫系數(shù) 管箱內(nèi)徑/mm Q235B 150 125 500 其計算公式如下： ? ? cic PDP ?? ??? 21 （ 214） 計算厚度為： 1 ???? ??? 有計算可知，管箱的厚度為 即可滿足條件，經(jīng)過查表在管箱內(nèi)徑大于 500mm 時，管箱短節(jié)的厚度最小為 10mm。本次設計管箱的厚度如下表所示： 表 26 管箱厚度 設計厚度 2? /（ mm） 名義厚度 3? /（ mm） 圓整后取值 4? /（ mm） 管箱厚度 1? /（ mm） 有效厚度 e /（ mm） 5 20 公稱 直徑 D D1 D2 D4 D5=D6 b b1 螺栓 規(guī)格 d 螺栓 孔數(shù) 質(zhì)量/kg 500 630 590 490 543 500 40 33 M16 23 24 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 殼體的計算 在換熱器的外表面結構中，主要是由殼體、管箱以及封頭三部分組成，并且三者承受的壓力大小基本相同，因此本次設計中三者的材料選用同一種。 表 27 管箱厚度 殼體材料 設計溫度/ co 設計壓力/MPa 許用應力/MPa 焊縫系數(shù) 管箱內(nèi)徑/mm Q235B 150 125MPa 500mm 計算殼體壁厚： ? ? 22 CpDp cic ??? ?? （ 215) 計算厚度： ???? ??? 當殼體內(nèi)徑是 500mm，最小的壁厚的選擇為 10mm,綜合得本次設計壁厚取 10mm。 拉桿的計算 拉桿結構形式 拉桿的結構形式一般分成以下兩種：拉桿定矩管結構和拉桿與折流板點焊結構。 拉桿的直徑和數(shù)量 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 表 28 拉桿直徑的選取 換熱管外徑 d 1410 ??d d?14 25 5725 ??d 拉桿直徑 do 10 12 16 由表 28 可知，本次取拉桿直徑為 16mm。 表 29 拉桿數(shù)量選用表 400 400~700 700~900 900~1300 1300~1500 1500~1800 1800~2021 2021~2300 10 4 6 10 12 16 18 24 32 12 4 4 8 10 12 14 18 24 16 4 4 6 6 8 10 12 16 由拉桿直徑和公稱直徑查表可得，拉桿數(shù)量為 4。 表 210 拉桿尺寸的選取 拉桿徑 d 拉桿螺紋公直徑 nd al bl b 10 10 13 40? 12 12 15 50? 16 16 20 60? 表 211 即為拉桿尺寸的主要設計： 表 211 拉桿尺寸的確定 形式 規(guī)格 數(shù)量 拉桿螺紋公稱直徑 nd /mm al bl 拉桿定距管 16mm 4 16mm 20mm 60? 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 折流板的計算 圖 22 折流板結構圖 本次選用弓形折流板 依據(jù)前面設計部分計算所求的殼體內(nèi)徑大小選擇并確定折流板間距為300mm。折流板厚度按照國標 GB151 選取 [1]。 表 212 折流擋板的選取 擋板的形式 單弓形 折流板材料 Q235A 折流板間距規(guī)格/mm 300 折流板厚度 /mm 5 法蘭的選擇 法蘭可分為平焊和長勁兩類法蘭。 平焊法蘭中的甲型適用于公稱壓力為 ~ ，的范圍，適用于公稱直徑為 DN mm300~200 [6]。 乙型適用于公稱壓力為 350~20,~ ?工作溫度為M P a ℃，適用公稱直徑為 DN mm3000~300 [6] 法蘭的選擇如下表所示： 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 18 表 213 法蘭的選取 類型 法蘭材料 D/mm D1/mm D2/mm D3/mm D3/mm ? /mm d/mm 甲