换热器布管计算.docx
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换热器布管计算
布管
（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示
）换热管中心距（2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D=D-2b3Li
b=0.25d=0.2525=6.25mm（一般情况下不小于8mm）
×3b=8.5
∴取3D=D-2b=500－2×8.5＝483mm3Li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6000mm，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?
?
150=189MPaQ345R的许用应力，厚GB150一2011可知：
150℃时?
度暂取3～16mm，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/T709一2006查3B类钢板得?
钢板负偏差为C=0.3,腐蚀裕量C=3mm,21设计压力为最大工作压力的1.05~1.1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
－P=（1.05~1.1）1.1=1.2Mpa
×∴ctφ﹣P﹚＋C＋C＝／P计算壁厚t＝﹙D2[δ]5.175mm
2cci1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GB151一1999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t。
=8mmn
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GB150一2011可知：
Q345R在150℃时的许用应力?
?
150=189MPa，厚度暂取3～16mm，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C=0.3,腐蚀裕量?
1C=3mm。
2封头为标准椭圆形封头，
KPD标准椭圆形封头计算厚度：
K=1ic?
t?
?
t?
?
-0.5P2ct=1×1.2×500／（2×189×0.85﹣0.5×1.2﹚＋C＋C＝5.17mm
∴21与筒体壁厚的设计厚度近似，为加工方便封头壁厚取t=8mm。
n4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P=（1.05~1.1）1.4=1.5Mpa
×c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GB150一2011可知：
200℃时Q345R的许用应力。
?
?
200=183MPa，厚度暂取3～16mm，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C=0.3,腐蚀裕量?
1C=3mm。
2计算短节圆筒壁厚：
PD1.5?
500750ic?
?
t?
?
2.42mm?
?
2006.3095.1?
85.0?
183?
2?
?
P2?
c
T=t+C+C=2.42+0.3+3=5.72mm
21n根据GB151一1999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：
KPD标准椭圆形封头K=1ic?
t?
?
t?
?
-02.5Pc1.5?
500750?
?
2.t?
42mm与筒体壁厚的设计厚度近∴
2?
183?
0.85-0.5?
1.5310.35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左右0.0000621?
·mWK·6拉杆的确定
查换热管外径为25mm19mm1999，，采用拉杆151GB一＞定距管结构，如图所示
）得43~45（表1999一GB151查．
换热管外径为25mm时，拉杆直径d=16mm，材料为不锈钢，4根；
d=16mm，L=20mm，拉杆螺纹公称直径L≥60mm，b=2.0mmnba
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D=500mm，P=1.5Mpa，介质温度＜200℃，所以选用甲型NN平焊法兰（平面法兰），查得法兰型号为JB/T4701一2000。
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/T4701一2000得法兰连接尺寸：
D=500mm，ND=630mm,D1=590mm,D2=555mm,D3=545mm,D4=542mm,δ=44mm,d=23mm。
配套螺柱为M20×28个，查JB/T4707一2000选用等长双头螺柱（A型）d=d=20mm，L=50mm，C=2.5mm，r=6mm，02
b）壳体法兰的选择℃，所以选用甲型平焊法，介质温度＜200P=1.2Mpa=500mmD，NN16MnR，压紧面形式为全平面密封兰（平面法兰），材料为，=500mm2000得法兰连接尺寸：
DJB/T4701查一ND=630mm,D1=590mm,D2=555mm,D3=545mm,D4=542mm,δ。
=44mm,d=23mm
选用20004707一28×个，材料为40MnB查JB/T配套螺柱为M20r=6mmC=2.5mm，，=20mmL=50mm，等长双头螺柱d=d，A型）（02L=?
接管法兰的选择c）
（标准号选用板式平焊法兰P=1.51997根据HG20592一D=125NN8（M16）。
连接尺寸：
D=250，K=210,L=18全平面密封，为HG20593），×垫片的选择8
石棉橡胶板）一般情况下垫片材料为非金属软垫片（GB3985
2000
一JB/T4704垫片500-1.6
3mm
＝δ，d=504mm，D=544mm查得垫片尺寸
法兰垫片接触面外径D=542mm
4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，mm59.N/2?
b?
o管箱垫片选用缠绕垫片标号为JB／T4719-1992如图所示为四管程管箱垫片钢带为
填料为石棉
查JB／T4719-1992得D=554,d=522,d=518
19
管板设计
D?
500mm即500mm，换热器公称直径D为由于管板不兼作法；Ni所以管板与管箱圆筒、壳程圆筒之间的连接方式为a型（管板通兰，过垫片与壳体法兰和官箱法兰连接）；
，换热管实际排管×25mm2.5mm，L=6000mm换热管规格为φo；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/T4701一2000得查GB150.2一2011?
?
?
?
200150183MPa=189MPa圆筒材料:
Q345R?
?
?
?
?
?
?
150200=167MPa150MPa管板材料：
16Mn锻件?
?
?
?
?
200=108MPa
换热管材料：
10号钢?
D?
CAAD，计算,，，，GcttdtD垫片压紧力作用中心圆直径G8.?
7?
.539.5?
.b?
253b2?
bmm
6.4mm时oo4.8?
5267542D?
-2?
.mm
G'n根和=108沿隔板一侧的排管数322Smm
隔板槽两侧相邻中心距=n
在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换热管支承的面积?
?
?
?
2'mm7635?
2-3232（10?
8）?
32?
SA?
nSS?
=对于正方形排列nd222mm7635?
60?
32?
2A2nS?
A?
==130515管板布管区面积dta
一根换热管管壁金属的横截面积2mm得a=176.71查GB151一1999附录J表J1A4130515?
4t8?
407?
D?
.mm
管板布管区的当量直径t?
143.DD?
t?
）2R=（a型连接管板布管区的当量直径与壳程圆筒内径之比G
tR2D8407.1?
t?
775?
?
0.?
1.2903
?
t42R526.t10?
KCC=0.266
得：
图按19系数查，对于a型连接方式，GB151一1999?
ccft确定管板设计压力pp与不能保证在任何情况下都同时作用，并两侧均为正压时，取两者中的大者tsppp）=max（1.5,1.2）=1.5MPa
=max（,tsd266.5?
0.1pC?
dc2?
35.?
526.4?
820.?
82?
0.D?
mm
管板厚度计算=?
?
Gt1500.4?
?
?
?
?
4mm）35.2+6+4+0.8=46mm（加上腐蚀裕量管板设计厚度6mm和分程隔板槽厚度d?
=46mmD=542mm管板名义厚度n25d?
时，1999中用于一般场合，管板最小厚度要求应符合：
GB151一o?
mm75?
0.75d18.?
符合。
omin接管10
-1s～1.0m·0.5油的经济流速范围为
（1）接管的选型
各接管直径由流速及其流量，按如下公式进行计算m44Vss?
?
d?
?
?
uu-1s·管程流体进出口接管：
流速取0.8m4ms4?
23000?
?
d?
103.6mm1?
?
8.0?
3600?
948?
14.3u
接钢管外径为Do=133mm，查HG20592-1997可知，选用管程接管公称通径为Dn=125mm，?
?
200?
=131MPa负偏差为0.8mm，管材料为20号钢，查GB9948设计温度下的许用应力，-1s·壳程流体进出口接管：
流速取0.75m4m4?
14817s?
?
97d?
.83mm2?
?
u3.14?
730?
3600?
0.75查HG20592-1997可知，选用壳程接管公称通径为Dn=100mm，钢管外径为Do=108mm接?
?
150?
=140MPa，负偏差为查GB9948设计温度下的许用应力0.8mm
管材料为20号钢，11折流板
折流板按等间距布置，管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口接管。
折流板缺口水平上下布置，为防止液体中有气体进入壳体，在缺口朝下的折流板最高处开通气口，如图所示
?
25mm钢管的最大无3Do+5mm=172mm，且，圆缺口高度折流板间距为150mmh=1／
支撑跨距为1850mm，所以折流板的最小厚度为12mm，公称直径D=500折流板的名义外N直径=500一4.5=495.5mm。
查国标151-1999（表35）得折流板管孔直径=换热管外径+0.7=25.7mm
12U形管的尾部支撑板
U形管换热器中，靠近弯管段其支撑作用的折流板，如图所示，之和应不大于最大无支撑跨距A+B+C结构尺寸．
A+B+C300mm
取＜推出B646mm,＜1850,
分程隔板11
?
?
个隔共Q345R厚度210mm所以选择材料为一般情况，压差不大，由于D=500mmN12mm,
隔板槽宽度为板管孔和拉杆孔13
+0.15,25.25,管孔直径为允许偏差,16GB151-1999查（表）可知+1.0=17mm=拉杆孔直径拉杆直径
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