换热器布管计算

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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=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)

∴取b3=8.5

DL=Di-2b3=500-2×8.5=483mm 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GB 150一2011可知:150℃时Q345R的许用应力???150=189MPa,厚度暂取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/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1.05~1.1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=1.2Mpa-101.3kpa=1.1Mpa

∴Pc=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa

计算壁厚t=﹙PcDi/2[δ]tφ﹣Pc﹚+C1+C2=5.175mm

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

???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C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm。

封头为标准椭圆形封头, 计算厚度:t?KPcDi 标准椭圆形封头K=1 t2????-0.5Pc∴t=1×1.2×500/(2×189×0.85﹣0.5×1.2﹚+C1+C2=5.17mm

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=1.5Mpa-101.3kpa=1.4Mpa 设计压力Pc=(1.05~1.1)×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

???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C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm。

计算短节圆筒壁厚:

t?2?????Pc200PcDi?1.5?500750??2.42mm

2?183?0.85?1.5309.6Tn=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: t?∴t?KPcDi 标准椭圆形封头K=1 t2????-0.5Pc1.5?500750??2.42mm 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

K·W?1左右 碳素钢并且热阻较小 0.00006m2·6 拉杆的确定

查GB 151一1999 ,换热管外径为25mm>19mm,采用拉杆

定距管结构 ,如图所示

查GB 151一1999(表43~45)得

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