1、江漢大學課程設計固定管板式換熱器機械設計指導教師：楊繼軍固定管板式換熱器機械設計目錄固定管板式換熱器機械設計- 1 -前言- 2 -設計計算- 3 -1、工藝條件- 3 -2、計算- 3 -(1)管子數n- 3 -(2)管間距的確定- 3 -(3)換熱器殼體直徑的確定- 3 -(4)換熱器殼體壁厚的計算- 4 -(5)換熱器封頭選擇- 4 -(6)容器法蘭的選擇- 4 -(7)管板尺寸的確定- 5 -(8)管子拉脫力計算- 5 -(9)計算是否安裝膨脹節- 6 -(10)折流板設計- 6 -(11)開孔補強- 6 -(12)支座- 7 -(13)管箱- 7 -(14)殼程接管- 7 -參考文獻

2、- 9 -前言換熱器是化工、石油、動力、冶金、交通、國防等工業部門重要工藝設備之一，其正確的設置，性能的改善關系各部門有關工藝的合理性、經濟性以及能源的有效利用與節約，對國民經濟有著十分重要的影響。換熱器的型式繁多，不同的使用場合使用目的不同。其中常用結構為管殼式，因其結構簡單、造價低廉、選材廣泛、清洗方便、適應性強，在各工業部門應用最為廣泛。固定管板式換熱器主要由殼體、換熱管束、管板、前端管箱（又稱頂蓋或封頭）和后端結構等部件組成。管束安裝在殼體內，兩端固定在管板上。管箱和后端結構分別與殼體兩端的法蘭用螺栓相連，檢修或清洗時便于拆卸。換熱器設計的優劣最終要看是否適用、經濟、安全、運行靈活可靠

3、、檢修清理方便等等。一個傳熱效率高、緊湊、成本低、安全可靠的換熱器的產生，要求在設計時精心考慮各種問題.準確的熱力設計和計算，還要進行強度校核和符合要求的工藝制造水平。設計計算1、工藝條件 組別C 名稱管程 殼程 物料名稱循環水 甲醇 工作壓力0.45MPa 0.05MPa 操作溫度40 70 推薦鋼材10, Q235 A, 16MnR 殼體內徑800換熱面積100 m 2 管長=25mm3m 2、計算(1)管子數n選的無縫鋼管，材質10號鋼，管長3m。因為所以采用正三角形排列，正三角形排列比較緊湊，在一定的殼徑內可排列較多的管子，且傳熱效果好，但管外清洗較為困難。而正方形排列，管外清洗方便，

4、適用于殼程中的流體易結垢的情況，其傳熱效果較正三角形差些。以上排列方式中最常用的是正三角形錯 列，用于殼側流體清潔，不易結垢，后者殼側污垢可以用化學處理掉的場合。由表7-4查得層數為23，換熱器內管子總根數為467，由表7-10，拉桿數為10，所以實際管數457根。(2)管間距的確定由表7-5，取管間距。(3)換熱器殼體直徑的確定式中 換熱器內徑，mm； 正六角形對角線上的管子數，查表7-4，取； 最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，取。故 mm圓整后取殼體內徑(4)換熱器殼體壁厚的計算材料選用20R鋼，計算壁厚為式中 計算壓力，取故因為，所以取。腐蝕裕量，查表4-9得。圓整后取。(5)換熱器封

5、頭選擇左右封頭均選用標準橢圓形封頭，根據JB/T 4746-2002標準，封頭為，曲面高度,直邊高度，如圖2-1所示，材料選用20R鋼。(6)容器法蘭的選擇材料選用16MnR。根據JB/T 4701-2000標準，選用，的凹凸密封面甲型平焊法蘭。法蘭尺寸如圖2-2所示。 圖2-1 換熱器封頭圖2-2容器法蘭圖2-3管板(7)管板尺寸的確定選用固定式換熱器管板，并兼作法蘭，材料選用20R，尺寸如圖2-3所示。(8)管子拉脫力計算計算數據按表1選取。 表1項目 管子 殼體 操作壓力/MPa 0.45 0.05 材質 20鋼 20R線膨脹系數/(1/) 彈性模量/MPa 許用應力/ MPa 130

6、133 尺寸/mm 管子根數 711管間距/mm 32 管殼壁溫差/ 管子與管板的連接方式 普通脹接 脹接長度/mm 許用拉脫力/ MPa 2.0 j在操作壓力下，管子每平方米脹接周邊上所受到的力其中 ，k溫差應力導致管子每平方米脹接周邊上所受到的力其中則由已知條件可知，與的作用方向相同，都使管子受壓則管子的拉脫力：q=0.377MPa<q=2.0MPa因此，拉脫力在許用范圍內。(9)計算是否安裝膨脹節管、殼壁溫差所產生的軸向力：(N)壓力作用于殼上的軸向力：其中則壓力作用于管子上的軸向力：則根據GB 151-1999管殼式換熱器q<q=2.0MPa條件成立，故本換熱器不必安裝膨脹

7、節。(10)折流板設計折流板為弓形，折流板間距取600mm;由表7-7查得折流板最小厚度為6mm，由表7-9查得折流板外徑為995.5mm，材料為Q235-A鋼，如圖2-4所示。拉桿選用，共10根，材料為Q235-A鋼。(11)開孔補強換熱器殼體和封頭上的接管處開孔需要補強，常用的結構是在開孔外面焊上一塊與容器壁材料和厚度都相同，即4.5mm厚的20R鋼板。其補強結構如圖2-5所示。(12)支座采用鞍座，根據JB/T 4712-92，鞍座DN B1000-S，材料選用Q235-A。(13)管箱由于殼層為甲醇，較清潔，可選結構為封頭管箱，結構如圖2-6所示。(14)殼程接管殼層接管在入口處加以擴大，做成喇叭形，起緩沖效果，或者在換熱器進口處設置擋板。圖2-4折流板圖2-5開孔補強結構圖2-5換熱器開補強結構 圖2-6封頭管箱結構參考文獻1刁玉瑋,王立業,俞建良.化工設備機械基礎M.大連:大連理工大學出版社,20062 余國宗.化工機械工程