【正文】 222 19 25 ( 35 25 ) 10 19 25 ( 35 25 )57000d d dA A Amm??? ? ? ? ? ? ? ? ? ??； 228 8 25 57 00 0 23 70 00tA ? ? ? ?； 23 . 1 4 2 02 3 7 0 0 0 2 8 8 1 4 6 5 6 84lA ?? ? ? ?； 2 2 2 2 23 .1 4( ) ( 2 0 1 6 ) 1 1 3 .0 444oia d d m m?? ? ? ? ? ?； 28 8 11 3. 04 32 55 5. 5na ? ? ?； 3 2 5 5 5 .5 0 .2 2 2146568? ??； 4 2 3 7 0 0 0 5 4 9 .53 .1 4tD m m???； 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 47649t? ??； 1 t。 39。 ()dnA n S S S??； 39。 管板與殼體的連接 由于浮頭式換熱器要求管束能夠方便地從殼體中抽出進(jìn)行清洗和維修，因而換熱器固定端的管板采用可拆式連接方式，即把管板利用墊片夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間。 管板設(shè)計(jì) 管板是管殼式換熱器最重要的零部件之一，用來(lái)排布換熱管，將管程和殼程的流體分 隔開(kāi)來(lái)，避免冷、熱流體混合，并同時(shí)受管程、殼程 壓力和溫度的作用。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 由于 所選擇的換熱器 是 4 管程，故管箱選擇為多程隔板的安置形式。 實(shí)際排管如下所示： 由上圖可知，經(jīng)過(guò)實(shí)際排管后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)管程的布管數(shù)目分別是 72， 72，而各管程的平均管數(shù)為 72，因此可知各程管數(shù)的相對(duì)誤差是： m i n ( m a x ) 7 2 7 11 0 0 % 1 0 0 % 1 . 3 % 2 0 %72cpcpNNN N? ?? ? ? ? ? ? 換熱管束的分程 在這里首先要先提到管箱。 多管程 換熱器其 各程管數(shù)應(yīng)盡量相等，其相對(duì)誤差應(yīng)控制在 10%以 內(nèi)，最大不能超過(guò) 20%。 排管 排管時(shí)須注意：拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，在靠近折流板缺邊位置處布置拉桿，其間距小于或等于 700mm。 查 GB1511999 可知 ， 換熱管的中心距 S=25mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距為 35mm；同時(shí)，由于換熱管管間需要進(jìn)行機(jī)械清洗，故相鄰兩管間的凈空距離（ Sd）不宜小于 6mm。各種排列方式都有其各自的特點(diǎn)：①正三角形排列：排列緊湊，管外流體湍流程度高；②正方形排列：易清洗，但給熱效果較差；③正方形錯(cuò)列：可以提高給熱系數(shù)。 換熱管 換熱管的規(guī)格為 19 2??，材料選為 20 號(hào)鋼。h e t t r e t rA A h f h C fmm? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為 6mm）： 23 12 6 6 3 62A m m? ? ? ? ?； ④有效補(bǔ)強(qiáng)面積： 21 2 3 4 4 5 4 2 9 .1 3 6 9 0 1 .1eA A A A m m A? ? ? ? ? ? ? ? 由此可知已 經(jīng)達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng) 要求，無(wú)需另行補(bǔ)強(qiáng) 。en C m m??? ? ? ? ? 則多余的金屬面積 1A 為： 12( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 4 1 0 2 0 5 ) ( 3 0 .8 ) 2 7 ( 3 0 .8 ) ( 1 0 .8 0 6 )4 4 5 。 2 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算： 強(qiáng)度削弱系數(shù) ? ?? ? 137 170tnr tf m m??? ? ?； 接管有效厚度 9 2 7e t nt C m m??? ? ? ? ?； 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算： 22 (1 )205 2 7 (1 )394 .7 。 其余開(kāi)孔外徑因不大于 89mm，故不需要另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。 由于管程出入口公稱直徑均為 65mm，按照厚度 系列 ，可選接管的規(guī)格為576?? ；而殼程進(jìn)口 公稱直徑均為 200mm，出口 公稱直徑均為 200mm， 按照厚度系列 ，可選接管的規(guī)格 分別為 8219?? ， 為接管的材料選為 20號(hào)鋼。開(kāi)孔之后，出削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連接性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，會(huì)給換熱器的安全操作帶來(lái)隱患。 查 JB/T4746— 2021《鋼制壓力容器用封頭》可得封頭的型號(hào)參數(shù)如下： 表 32 DN700標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭參數(shù) DN(mm) 總深度 H(mm) 內(nèi)表面積 A(㎡ ) 容積 (m3) 封頭質(zhì)量（㎏） 700 200 短節(jié)部分的厚度同封頭處厚度，為 10mm。39。 1 0 . 4 7 3 7 0 0 1 . 1 52 1 7 0 0 . 8 5 0 . 5 0 . 4 7 32 0 . 5cih t cD mm? ? ?? ??? ? ?? ? ? ?? ? ?； 設(shè)計(jì)厚度 39。 選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，故 1?? ，且同上 。 后端管箱厚度計(jì)算 : 由于是浮頭式換熱器設(shè)計(jì)，因此其后端管箱是浮頭管箱，又可稱外頭蓋。 2C C m m??，則封頭計(jì)算厚度為： ? ? 1 0 . 4 7 3 6 0 0 0 . 9 82 1 7 0 0 . 8 5 0 . 5 0 . 4 7 32 0 . 5cih t cD mm? ? ?? ??? ? ?? ? ? ?? ? ?； 設(shè)計(jì)厚度 12 0 .9 8 0 .8 2 3 .7 8d h h C C m m??? ? ? ? ? ? ?； 但查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 162，對(duì)于公稱直徑 Dg=400 ~700mm 的合金 鋼 封頭 的最小厚 度 應(yīng)該為 8mm， dh? =10mm。 管箱材料的選擇及壁厚的計(jì)算 前端管箱為橢圓形管箱，這是因?yàn)闄E圓形封頭的應(yīng)力分布比較均勻，且其深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型。如圖所示，材料選用 20R鋼。綜上所述，取管體的名義壁厚 δ n =10mm 封頭的材料及壁厚 上下兩封頭均選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，標(biāo) 準(zhǔn)橢圓形封頭的壁厚與筒體的厚度基本相同，兩者可以等厚，則 mmhf 10?? 。 材料的許用應(yīng)力 ? ? Mpat 170?? 取鋼板的厚度負(fù)偏差 C1 =，腐蝕裕量 C2=2mm。 ( 3 .5 2 / ) / 2 1 6 ( 3 .5 1 ) 8 7 9 0 .0 3 0 8 2 1 6 .7BP N B D u p a?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 流體流過(guò)折流板缺口的阻力 總阻力∑Δ Po＝ 27＋ ＝ (Pa)＜ 42 kPa 殼程流動(dòng)阻力也比較適宜。 （ 2）殼程阻力 ∑Δ Po=(Δ P′ 1+Δ P′ 2)FtNs Ns＝ l， Ft＝ 流體流經(jīng)管束的阻力 2010 8 7 9 0 . 0 3 0 8 0 . 0 3 0 839。 換熱器核算 管程流體進(jìn)出口接管的直徑： 取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u=，則接管內(nèi)徑為 4 1 5 2 2 0 /d 0 .0 6 0 4 m3 .1 4 1 .5?? ??（ 3 6 0 0 9 8 3 ）= （ ） 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為： 65mm 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)氣體苯品流速為 u=15m/s，液體苯品流速為u=,則接管內(nèi)徑為 進(jìn)口內(nèi)徑 : 4 4 3 5 0 0 / 3 . 5 0 . 1 5 3u 3 . 1 4 1 5V? ?????（ 3600 ） 取 200mm 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 出口內(nèi)徑 ： 4 4 3 5 0 0 / 8 7 9d 0 . 0 8 1 mu 3 . 1 4 0 . 5V? ??? ? ??（ 3600 ） （ ） 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為： 100mm 傳熱系數(shù)核算 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 對(duì)圓缺形折流板，可采用克恩公式 o .5 5 1 / 3o ew= 0 .3 6 R e P rd??? ??????? 當(dāng)量直徑，由正方形排列得 ? ?o22 22eo4 t d 4 5 5 04d = 0 md 0??????? ???? ??? （ ） 殼體流通截面積 o 2o d 0 . 0 2 0= B D 1 0 . 3 0 . 6 1 0 . 0 3 6 mt 0 . 0 2 5? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?S （ ） 殼體流體流速及其雷諾系數(shù)分別為 氣體苯 ：o 3 5 0 0 / 3 6 0 0 3 . 5 0 . 3 8 9 m s0 . 0 3 6u ? ?? （ ） （ / ） o 0 . 0 1 6 0 . 3 8 9 3 . 5e = 6 9 . 8 20 . 0 0 0 3 1 2?? ?R 液體苯 ： oo35 00 / 36 00 87 9 0. 03 08 m s0. 01 6 0. 03 08 87 9e = 13 88 .8u ? ??? ?? （ ） （ / ）R 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 氣體苯 ： 361 . 4 1 1 0 3 1 2 1 0Pr 6 2 . 80 . 0 0 7 ?? ? ??? 液體苯： 361 . 2 9 1 0 3 1 2 1 0Pr 3 . 6 60 . 1 1 ?? ? ??? 粘度校正 w????????? 1 0 . 5 5 1 / 3o 0 .1 4 1= 0 .3 6 6 9 .8 2 6 2 .8 1 0 4 .30 .0 2? ? ? ? ?W/(m2. ℃ ) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 0 . 5 5 1 / 3o 0 .1 2 9= 0 .3 6 1 3 8 8 .8 3 .6 6 1 9 20 .0 2? ? ? ? ? W/(m2. ℃ ) o? ’=（ 1／ 3﹢ 192 2／ 3） 2= W/(m2. ℃ ) （ 2）管程對(duì)流傳熱系數(shù) i 0 .8 0 .4ii R e Prd0 .0 2 3 ?? ? 管程流通截面積 22i 2880 . 7 8 5 0 . 0 1 6 0 . 0 1 4 4 7 m4S ? ? ? （ ） 管程流體流速 ie 315 22 0 /u 0. 30 m s0. 01 6 0. 3 98 3 100610. 46 9 10 ?????? ??（ 36 00 98 3 ） （ / ）R= 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 330 . 8 0 . 4i4 .6 2 2 1 0 0 .4 1 8 1 0Pr 2 .9 30 .6 60 .6 60 .0 2 3 1 0 0 6 1 2 .9 3 2 5 4 70 .0 1 6??? ? ???? ? ? ? ? （ 3）總傳熱系數(shù) K 污垢熱阻 Rsi=.℃ /W Rso= m2.℃ /W 管壁的導(dǎo)熱系數(shù)λ =70W/(m.℃ ) ooo si soii i m o1d bd 1d+ad ddRR??? ??K== 1 1 144 072254 7 70 325 .5 ??? ? ? ? ???W/（ m2℃） （ 4）傳熱面積 S S=mQKt? = 2390780 7 4 .7 m3 1 0 1 6 .8 7 ?? （ ） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 該換熱器的實(shí)際傳熱面積 Sp 此管采用 D=600mm B=420mm 管長(zhǎng) l=4m 管程為 4 管程的規(guī)格，查國(guó)標(biāo)可得： 傳熱管總管數(shù)為： 288 根 換熱器的實(shí)際傳熱面積 Sp=?()? ? (28819)=75 2m 該換熱器的面積裕度為 0 0 00 0 07 5 7 4 . 71 0 0 1 0 0 4 . 0 27 4 . 7psss??? ? ? ?H= 傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。折流板的最小間距，一般不小于殼體內(nèi)直徑的五分之一，且不小于 50mm，特殊情況可取小間距。 折流板數(shù) 45001 1 1 4300BN ? ? ? ? ?傳 熱 管 長(zhǎng) （ 塊 ）折 流 板 間 距 對(duì)于折流板的間距，沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定一般按 工藝要求而定。 弓形折流板 大部分換熱器采用弓形折流板，其缺口高 h 數(shù)值，一般為— 倍的圓筒內(nèi)直徑。換熱器型號(hào)參數(shù)有：公稱直徑 DN、 公稱壓力 PN、 換熱管長(zhǎng)度 LN、 換