【正文】 開孔直徑： 2 8 1 2 2 8 5 m mid d C? ? ? ? ? ? (327) 冷卻器封頭開孔直徑 8 5 m m 2 1 5 0 m midD? ? ?，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 根據(jù)表 31，只需對(duì) 89mm 4mm? ? 無縫鋼管開孔處進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)校核。 （ 4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積 ①封頭多余金屬面積 筒體有效厚度 ? ? 筒體多 余金屬面積 1A ： ? ?? ? ? ?? ?reete fdBA ?????? 121 ????? (324) ? ? ? ? ? ? ? ? 22 0 8 1 0 4 5 . 2 5 3 2 2 5 . 2 5 3 1 0 . 9 5 7 7 2 3 3 . 6 1 9 3 m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ②接管多余金屬面積 接管計(jì)算厚度： ? ? 1 .1 1 0 0 0 .3 0 4 8 m m2 1 8 1 1 1 .12 cit t pd p? ?? ?? ? ?? ? ?? 接管多余金屬面積 2A ： ? ? ? ? retret fChfhA 2212 22 ???? ??? (325) ? ? 22 2 0 . 4 2 0 . 3 0 4 8 0 . 9 5 7 7 0 6 6 . 2 4 m m? ? ? ? ? ? ? ③接管區(qū)焊縫面積（焊角取 ） 23 12 6 .0 6 .0 3 6 m m2A ? ? ? ? ? ④有效補(bǔ)強(qiáng)面積 21 2 3 3 3 5 .8 5 9 3 m meA A A A? ? ? ? (326) 由于 AAe? ,則開孔后不需要另行補(bǔ)強(qiáng)。 ②有效高度 外側(cè)有效高度 1h ： 1 1 0 4 4 2 0 . 4m mnthd ?? ? ? ? (322) 1 150mmh? （實(shí)際外伸高度） 取以上兩式的最小值，故 1 ? 。 （ 2）開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 先計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù) rf ， ? ?? ? 957 189181 ??? rtnrf ??，接管有效厚度 4 2 2m me t n t C??? ? ? ? ?。 ②補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 接管材料選用 16Mn，材料的許用應(yīng)力 ? ? 181MPatn? ?，厚度偏差 1 0mmC ? ，腐蝕裕量 2 2mmC ? ，因此 2mmC? 。 當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或等于 的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和，且接管公稱外徑小于或等于 89mm，只要接管的厚度滿足表 31 的要求，就可不另行補(bǔ)強(qiáng) [3]。 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [8]，當(dāng)封頭公稱直徑 2020?DN 時(shí)，直邊高度 h 宜為 25mm， 冷卻器的公稱直徑為 300mm， 則封頭的直邊高度 25mmh? ，并且 100mmH? 。 設(shè)計(jì)厚度： 2 3 2 5 m md C??? ? ? ? ? (314) 名義厚度： ???? ? (315) ??? 圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，取 8mmn? ? 。 封頭厚度計(jì)算 由于橢圓形封頭應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭易沖壓成型，選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 ，封頭材料選用 Q345R，設(shè)計(jì)壓力 為 ， 材料在 ? 時(shí)許用應(yīng)力為? ? 189MPat? ? [4]，厚度負(fù)偏差 1 ? ，腐蝕裕量 2 2mmC ? ，焊接系數(shù) ?? ，所選材料的屈服應(yīng)力 345MPas? ? [4]， 。 設(shè)計(jì)厚度 : 2 3 2 5 m md C??? ? ? ? ? (39) 名義厚度： ???? ? ??? 圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，取 8mmn? ? 。 劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計(jì) 17 管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算 管箱短節(jié)厚度計(jì)算 由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)溫度 ? ，操作壓力為 ， 管箱材料選用 Q345R 卷制，查閱 GB1502020，材料在 ? 時(shí)許用應(yīng)力為 ? ? 189MPat? ? [4]，厚度負(fù)偏差 1 ? ，腐蝕裕量 2 2mmC ? ，焊接系數(shù) ?? ，所選材料的屈服應(yīng)力345MPas? ? [4]， 。 設(shè)計(jì)厚度： 2 3 2 5 m md C??? ? ? ? ? (32) 名義厚度： ???? 1Cdn ?? (33) ???? ? ??? 圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，取 8mmn? ? ?！?) 裕度 /% 22 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 3 章 換熱器的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 強(qiáng)度計(jì)算 筒體壁厚計(jì)算 由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度 65 60 62 .5 C2? ??， 操作壓力為 ，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板 Q345R 卷制 .材料 ? 時(shí)的許用應(yīng)力 ? ? 189MPat? ? [4]，厚度偏差 1 ? ,在無特殊腐蝕 情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼， 2C 不小于 1mm ，取 2 2mmC ? ，焊接系數(shù)?? 。℃ 污垢熱阻 / m2s) 103 103 熱導(dǎo)系數(shù) / W/(m 表 26 換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果一覽表 參數(shù) 管程 殼程 質(zhì)量流量 /(kg/h) 40000 進(jìn) /出溫度 /℃ 25/ 65/60 設(shè)計(jì)壓力 /MPa 物性參數(shù) 定性溫度 /℃ 密度 /(kg/m3) 定壓比熱容 /(kJ/( kg 折流板間距 ? ，折流板數(shù) 9?BN , sou ? 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ? ? 21 7 6 3 . 1 0 . 7 2 20 . 5 0 . 4 7 5 1 0 9 1 4 7 2 3 . 7 8 P a2p ??? ? ? ? ? ? ? ? (236) 流體流經(jīng)折流板缺口的阻力 2 22 2 2 0 . 2 8 7 6 3 . 1 0 . 7 2 23 . 5 9 3 . 5 2 9 2 3 . 7 7 P a2 0 . 3 2oB i uBpN D ??? ?????? ? ? ? ? ? ? ??? ?????? (237) 故 ? ?4 7 2 3 . 7 8 2 9 2 3 . 7 7 1 . 1 5 1 8 7 9 4 . 6 8 P aop? ? ? ? ? ?? (238) 參考表 25，該換熱器的壓降在合理的范圍之內(nèi)，故所設(shè)計(jì)的換熱器合適。 管程流動(dòng)阻力按下式計(jì)算 : ? ? spti NNFppp 21 ?????? 根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]表 11，取換熱管管壁粗糙度 ?? ，則 ?d? ，而 ?i ，查參考文獻(xiàn) [1]莫迪圖得 ?i? ，流速 m siu ? ，密度 kg m?? ，所以： 2 21 3 9 9 6 . 3 1 . 7 4 4 50 . 0 3 5 1 0 6 1 2 . 7 P a2 0 . 0 1 5 2ii i ulp d ?? ?? ? ? ? ? ? (233) 2 22 9 9 6 . 3 1 . 7 4 4 53 3 4 5 4 8 . 3 P a22iup ? ?? ? ? ? ? ? (234) 對(duì) 19mm 2mm? ? 的管子有 ?tF ，且 4?pN ， 1?sN ? ? ? ?12 1 0 6 1 2 . 7 4 5 4 8 . 3 1 . 5 4 1 9 0 9 6 6 P ai t p sp p p F N N? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? (235) （ 2） 殼程流動(dòng)阻力 ?????? op 殼程流動(dòng)阻力； ?????? 1p 流體流經(jīng)管束的阻力； ?????? 2p 流體流經(jīng)折流板缺口的阻力； ????sF 結(jié)垢校正系數(shù)。 劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計(jì) 13 殼體平均壁溫，近似取殼程流體的平均溫度，即 CT??。 核算壁溫 因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁壁溫按下式計(jì)算： hhcchhmccmRRRtRTt??????????? ?????????? ??????1111 12 65 60 C22m TTT ? ?? ? ? ? (230) 210 . 4 0 . 6 0 . 4 3 3 . 5 0 . 6 2 5 2 8 . 4 Cmt t t? ? ? ? ? ? ? ? (231) 式中： ?1T 有機(jī)液進(jìn)口溫度 ， C? ； ?2T 有機(jī)液出口溫度 , C? ； ?1t 循環(huán)水進(jìn)口溫度 , C? ； 2t? 循環(huán)水出口溫度 , C? ； 27 4 1 4 .9 W m Cci??? ? ??； 21 7 3 6 .8 6 W m Cho??? ? ??。 故可采用下式計(jì)算 i? 0 . 8 0 . 4 20 .6 2 10 .0 2 3 0 .0 2 3 3 0 4 9 2 .9 4 5 .7 5 5 7 4 1 4 .9 W m C0 .0 1 5pi i i iiiiCdud ???? ???? ??? ? ? ? ? ? ? ??? ?????? (225) （ 3） 污垢熱阻與管壁熱阻 管外側(cè)污垢熱阻：查污垢熱阻經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取 20 .0 0 0 1 7 6 m C WsoR ? ?? 管內(nèi)測污垢熱阻： 查污垢熱阻經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取 006 m C WsiR ? ?? 管壁的熱導(dǎo)率：碳鋼的熱導(dǎo)率 50?? Wm C?? 。由于有機(jī)液被冷卻，故 ?????????wo?? 。 換熱器核算 傳熱能力核算 ????o? 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) ； ????ed 殼程 當(dāng)量直徑 ； ????oS 殼程通流截面積 ； ????ou 殼程流體流速 ； ????oRe 殼程雷諾數(shù) ； ????oPr 殼程普朗特?cái)?shù) ； ????i? 管程對(duì)流傳熱系數(shù) ； ????iS 管程通流截面積 ； ????iu 管程流體流速 ； ????iRe 管程雷諾數(shù) ； ????iPr 管程普朗特?cái)?shù) ； ????K 總傳熱系數(shù) 。 接管 （ 1） 殼程流體進(jìn)出口接管 取接管內(nèi)有機(jī)液的流速為 2m/s ，則殼程接管內(nèi)徑為 4 4 4 0 0 0 0 ( 3 6 0 0 7 6 3 . 1 ) 9 6 . 3 m m3 . 1 4 3 . 1 4 2Vd u ??? ? ?? (213) 查參考文獻(xiàn) [2]附錄 7，取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 108m m 4mm? ? 。 其他附件 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [3]表 43 和表 44，換熱管的 外徑為 19mm ，筒體的內(nèi)徑為 300mm ，圖 21 折流板 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 查得拉桿的直徑 12mmnd ? ，拉桿的數(shù)量為 六 根。 表 24 換熱管最大無支承長度 換 熱管外徑 (mm) 19 25 32 38 最大跨距 (mm) 1500 1900 2200 2500 取折流板間距 280mmB? ,則折流板數(shù) ????? BlN B (212) 取 9?BN 。 （ 2）折流板的板間距 最小板間距，取殼體內(nèi)徑的 1/5 或 50mm中的較大值。 （ 1）切去的圓缺高度 常用 的折流板形式有弓形和圓盤 圓環(huán)形兩種。 折流板 設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流速， 增加湍流程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程 流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)垢。在靠近折流板缺邊位置處應(yīng)布置拉桿，其間距小于或等于 700mm。 換熱管的排列和分程方法 采用組合排列，即每層內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)按正