【正文】 用于壓力作用下殼體和平封頭上的圓形、橢圓形或長圓形開孔。一根換熱管管壁金屬的橫截面積 （422） 換熱管軸向應(yīng)力校核： （423）分別以三種不同工況進行計算：① 只有殼程設(shè)計壓力，管程設(shè)計壓力為0；② 只有管程設(shè)計壓力，殼程設(shè)計壓力為0； ③ 殼程設(shè)計壓力和管程設(shè)計壓力同時作用； 以上三種工況下計算值的絕對值均小于換熱管設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力： 。 系數(shù)： 查詢GB1511999表19，得 在a型連接中，由GB1502011表71，壓緊面形狀選擇為1a,墊片外徑為840mm，內(nèi)徑為800mm。 布管面積 布管區(qū)域內(nèi)，未能被支撐的面積 （413） 管板布管區(qū)面積 （414） 管板開孔后面積 （415） 管板布管區(qū)的當量直徑 （416） 管板參數(shù)：根據(jù)JB/T47004703，殼體內(nèi)徑為800mm時，管板與管箱、殼體連接采用a型，此時管板外徑為840mm，墊片壓緊作用中心圓直徑DG=820mm。管板材料為Q245R,設(shè)計溫度下管板彈性模量，設(shè)計溫度下許用應(yīng)力為，考慮到管板與分程隔板的連接，殼、管程側(cè)開槽深度為。 管箱短節(jié)長度計算 管箱最小長度計算；按流通面積計算： （412） mm —封頭曲面高度 200mm； —封頭直角邊高度40 mm； —換熱管數(shù) 226根； —換熱管內(nèi)徑 20mm； —封頭厚度10 mm ； 在殼體設(shè)計時，已知管箱和殼體在DN800時，圓筒最小厚度要取10mm，根據(jù)GB150規(guī)定，短節(jié)長度L≥300,考慮到管程開孔直徑 ，計算所得最小長度為335mm，故取管箱短節(jié)的尺寸為。 管箱短節(jié)圓筒厚度的計算 管程最高操作溫度100℃,故取設(shè)計溫度100℃，管程操作壓力，選用Q245R鋼板,取焊縫系數(shù),腐蝕余量。 校核封頭應(yīng)力根據(jù)公式： （46）必須滿足。 由于換熱器筒體的壁厚為10mm，封頭厚度應(yīng)與筒體厚度一致，故圓整后封頭名義厚度為=10mm。計算厚度 （45） 介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸氣和水的碳素鋼或低合金鋼制換熱器腐蝕裕量不低于1mm，查《腐蝕數(shù)據(jù)與材料選擇手冊》，使用年限為15年，故腐蝕裕量為C2=15=，故設(shè)計厚mm。殼體內(nèi)徑Di=800mm。設(shè)計壓力為常壓為Pc=，選用材料為Q245R鋼板沖壓制成。采用Q245R鋼板沖壓成型。表41工稱直徑400~≤700700~≤10001000~≤15001500~≤20002000~2600浮頭式、U形管式810121416固定管板式68101214注：表中數(shù)據(jù)包括厚度附加量C2（按1mm考慮） 校核筒壁壓力 根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊》圓筒殼應(yīng)力校核公式為： （44） 其中Pc=，Di=800，=C1C2=+=，帶入數(shù)據(jù)得：=[]t=147Mpa，滿足要求。U型管式換熱器筒體最小壁厚為 10mm，其中包含 1mm 的厚度附加量，因此本換熱器筒體的名義厚度圓整后為 =10mm。殼體內(nèi)徑Di=800mm。設(shè)計壓力為常壓為Pc=，選用材料為Q245R鋼板卷制。綜上：本次U型管換熱器各構(gòu)件材料選擇匯總?cè)缦卤?1：表31 換熱器各部分零部件材料構(gòu)件殼體封頭管箱短節(jié)接管法蘭管板分程隔板材料/鋼號Q245RQ245RQ245R10Q235AQ245RQ245R續(xù)表31構(gòu)件U形換熱管折流板拉桿定距管鞍式支座墊片緊固件材料/鋼號20Q235A1010Q235A石棉橡膠板0Cr18Ni9 注明：由于本次換熱器設(shè)計流體介質(zhì)均為干凈無腐蝕的流體，并且操作壓力和操作溫度都是常溫常壓，因此對材料的選用要求不高，故通過查閱相關(guān)標準選用最常用，最節(jié)約成本的材料。 綜合上面所述，本次殼程筒體材料的選擇：殼程介質(zhì)為空氣，無毒、無腐蝕性,由于筒體直徑為φ800mm 400mm，因此我們可以選擇 Q245(GB150，)鋼板作為殼體的材料。考慮到U型管換熱器殼體內(nèi)壁不易清洗且管程流速快，本次設(shè)計由空氣走管程，水蒸氣走殼程。 0Cr18Ni9是奧氏體不銹鋼，具有良好的塑性、韌性和冷加工性，在氧化性酸和大氣、水、蒸汽等介質(zhì)中耐腐蝕性亦佳。3)高合金鋼 壓力容器中采用的低碳或超低碳高合金鋼大多是耐腐蝕、耐高溫鋼，主要有鉻鋼、鉻鎳鋼和鉻鎳鉬鋼，除了鉻鋼以外，高合金鋼都具有良好的低溫性能。Q345R（16MnR）是屈服強度為340MPa級的壓力容器專用鋼板，也是中國壓力容器行業(yè)使用量最大的鋼板，它具有良好的綜合力學性能和制造工藝性能，主要用于制造中低壓容器和多層高壓容器。2)低合金鋼 低合金鋼是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素的合金鋼。(2)鋼材類型1)碳素鋼也稱碳鋼 碳素鋼強度較低，塑性和可焊性較好，價格低廉，故常用于常壓或中、低壓容器制造，也用作支座、墊板等零部件的材料。當卷制圓筒的公稱直徑以400mm為基數(shù)，以100mm為進級檔；必要時，也可采用50mm為進級檔。2)鋼管 壓力容器的接管、換熱管等常用無縫鋼管制造。 壓力容器常用鋼 (1)壓力容器常用鋼分類：1)鋼板 鋼板是壓力容器最常用的材料，如圓筒一般由鋼板卷焊而成，封頭一般由鋼板通過沖壓或旋壓制成。 （7）珠光體耐熱鋼用作抗高溫氫或硫化氫腐蝕，或設(shè)計溫度為350~650℃的壓力容器用耐熱鋼。 （5）碳素鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強的常壓、低壓容器，壁厚不大的中壓容器，鍛件、承壓鋼管、非受壓元件以及其他由剛性或結(jié)構(gòu)決定壁厚的場合。 （3）所需耐酸不銹鋼厚度大于12mm時應(yīng)盡量采用復合板襯里、堆焊等結(jié)構(gòu)形式。 （2）在剛度和結(jié)構(gòu)設(shè)計為主的場合，應(yīng)盡量選用普通碳素鋼。根據(jù)GB308782中標準鋼管規(guī)格，選用的10號無縫鋼管。根據(jù)GB308782中標準鋼管規(guī)格，選用的10號無縫鋼管。（根據(jù)GB151相關(guān)規(guī)定，擋板間距最小間隔為1/5倍殼體內(nèi)徑，且不小于50mm） 折流擋板數(shù)為：塊 （212） 折流擋板圓缺面水平裝配。 折流擋板 采用弓形折流擋板，取弓形折流擋板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的30%，則切去的圓缺高度為：。 傳熱管排列和分程方式： 每程均按正三角形排列，取管心距t=，則 橫過管束中心線的管數(shù)：根。管內(nèi)流速： （28）： 平均傳熱溫差校正系數(shù)：， （29） （210） 按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)查溫差校正系數(shù)表可得。因此，選擇空氣走殼程，水蒸氣走管程。 （3）；允許的壓降：不大于105Pa。 設(shè)計參數(shù)（1）由2管程和1殼程組成。所謂低品位熱能是指難以利用容易忽略的熱能，例如工業(yè)排放的煙道氣、高爐爐氣等。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到工藝過程規(guī)定的指標，以滿足工藝過程的需要。通過換熱器熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝需要。在化工廠換熱器約占總投資10%20%；在煉油廠換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的35%40%。U 形管的彎頭部分曲率不同， 管子長度不一， 因而物料分布不如固定管板式換熱器均勻。由于換熱管呈 U形，管子的更換除外側(cè)一層外，內(nèi)部管子大部分不能更換。U 形管束可以從殼體內(nèi)抽出，所以管子便于清洗。U 型管換熱器是一種典型的管殼式換熱器， 其管子彎成 U形,管子的兩端固定在同一管板上， 因此每根管子可以自由伸縮，而與其他管子及殼體無關(guān)。但是，U型管換熱器的主要缺點就是U型管具