换热器布管计算.doc
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1、布管(1)换热管的排列方式为转角正方形排列 ,如下图所示 (2) 换热管中心距所选换热管 d=25mm ,换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径,查国标得换热管中心距S=32mm(3) 布管限定圆布管限定圆直径DL=Di-2b3 b3=0.25d=0.2525=6.25mm(一般情况下不小于8mm)取b3=8.5DL=Di-2b3=50028.5483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm,壳程的最高工作压力为1.2MPa,管程最高工作压力为1.5MPa,壳程液体进口温度为70,出口温度为110;管程液体进口温度180,出口温度125;管长为6
2、000mm,4管程单壳程的换热器。原油的黏度大,因此壳程走原油,管程走被冷却的柴油。2筒体壁厚设计 由工艺设计给定设计温度为150,选用低合金钢Q345R。查GB 150一2011可知:150时Q345R的许用应力=189MPa,厚度暂取316mm,焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测,焊接系数=0.85,钢板的厚度负偏差按 GB/T 709一2006 查3B类钢板 得 钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm, 设计压力为最大工作压力的1.051.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝); 表压=绝压当地大气压=1.2Mpa101.3kpa=1.1Mpa Pc=(1.0
3、51.1)1.1=1.2Mpa计算壁厚tPcDi2tPcC1C25.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用,因此壳体壁厚应比计算值大,对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求,查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm,圆整后取钢板名义厚度tn=8mm。3封头厚度计算 为满足强度要求,封头取与筒体相同的Q345R。查GB 150一2011可知:Q345R在150时的许用应力=189MPa,厚度暂取316mm,焊接系数采用双面对接焊局部无损探伤检测,焊接系数=0.85,钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm。封头为标准
4、椭圆形封头,计算厚度: 标准椭圆形封头K=1t=11.2500(21890.850.51.2C1C25.17mm与筒体壁厚的设计厚度近似,为加工方便封头壁厚取tn=8mm。4管箱短节圆筒、封头厚度计算由工艺设计给定设计温度为200,表压=绝压当地大气压=1.5Mpa101.3kpa=1.4Mpa 设计压力Pc=(1.051.1)1.4=1.5Mpa为满足强度和加工要求,管箱短节封头取与筒体相同的材料Q345R。根据 GB 150一2011可知:200时Q345R的许用应力=183MPa,厚度暂取316mm,焊接系数采用双面对接焊局部无损探伤检测,焊接系数=0.85,钢板负偏差为C1=0.3,腐
5、蚀裕量C2=3mm。计算短节圆筒壁厚:Tn=t+C1+C2=2.42+0.3+3=5.72mm根据GB 151一1999 规定 碳素钢和低合金钢的最小厚度应不小于8mm,圆整后取8mm封头为标准椭圆形封头,计算厚度: 标准椭圆形封头K=1 与筒体壁厚的设计厚度近似,为加工方便封头壁厚取8mm。强度校核如SW6所示5换热管材料、规格及功能的确定 由于管板选用的是与筒体一样的材料16Mn(锻件),钢板的硬度200HB 故换热管应选取比管板材料硬度低的材料,所以选用10号碳素钢并且热阻较小 0.00006左右6 拉杆的确定查GB 151一1999 ,换热管外径为25mm19mm,采用拉杆定距管结构
6、,如图所示查GB 151一1999(表4345)得 换热管外径为25mm时,拉杆直径d=16mm,材料为不锈钢,4根;拉杆螺纹公称直径dn=16mm,La=20mm,Lb60mm,b=2.0mm拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。7 容器法兰的选择a) 管箱法兰的选择 已知 DN=500mm,PN=1.5 Mpa ,介质温度200,所以选用甲型平焊法兰(平面法兰),查得法兰型号为JB/T 4701一2000。压紧面形式为全平面密封,材料为16MnR。由于腐蚀裕量为3mm,故加厚短节为2mm。查JB/T 4701一2000得法兰连接尺寸:DN=500mm,D=630mm,D1=590mm,D2=5
7、55mm,D3=545mm,D4=542mm,=44mm,d=23mm。配套螺柱为M2028个,查JB/T 4707一2000选用等长双头螺柱(A型)d=d2=20mm,L0=50mm,C=2.5mm,r=6mm, b)壳体法兰的选择DN=500mm,PN=1.2 Mpa ,介质温度200,所以选用甲型平焊法兰(平面法兰),材料为16MnR,压紧面形式为全平面密封查JB/T 4701一2000得法兰连接尺寸:DN=500mm,D=630mm,D1=590mm,D2=555mm,D3=545mm,D4=542mm,=44mm,d=23mm。配套螺柱为M2028个,材料为40MnB 查JB/T 4
8、707一2000选用等长双头螺柱(A型)d=d2=20mm,L0=50mm,C=2.5mm,r=6mm,L=?c)接管法兰的选择根据HG20592一1997 DN=125 PN=1.5选用板式平焊法兰(标准号为 HG20593),全平面密封,连接尺寸:D=250,K=210, L=188(M16)。8 垫片的选择一般情况下垫片材料为非金属软垫片(GB3985 石棉橡胶板)垫片500-1.6 JB/T 4704一2000 查得垫片尺寸D=544mm,d=504mm,3mm法兰垫片接触面外径D4=542mm垫片接触面宽度N=(542504)2=19mm基本密封宽度,查GB150一2011表7一1,
9、mm 管箱垫片选用缠绕垫片标号为JBT4719-1992 如图所示为四管程管箱垫片 钢带为 填料为石棉 查JBT4719-1992得D=554,d=522,d1=518 9 管板设计换热器公称直径DN为500mm,即;由于管板不兼作法兰,所以管板与管箱圆筒、壳程圆筒之间的连接方式为a型(管板通过垫片与壳体法兰和官箱法兰连接); 换热管规格为25mm2.5mm,Lo=6000mm,换热管实际排管换热管实际排管根数60;换热管排列方式为斜正方形,管心距为32mm;换热管与管板的连接方式:先焊后强度胀接;管板分程隔板槽深4mm,管箱法兰采用JB/T 4701一2000,查GB150.2一2011得圆
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