固定管板換熱器畢業(yè)設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目： 臥式油-油固定管板換熱器設計 </p><p>　　院 系： 機械工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班

2、級： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　論文提交日期： 年 月 日</p><p>　　論文答辯日期： 年 月 日<

3、;/p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對應的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　字典</b></p><p><b>　　名詞 </b></p><p><b>　　summary</b></p

4、><p><b>　　abstract</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 引言.................................................. 1第二章 文獻綜述..........................................

5、.... 2</p><p>　　第三章 設計說明書7</p><p>　　3.1、傳熱工藝計算7</p><p>　　3.1.1原始數據7</p><p>　　3.1.2 定性溫度及物性參數7</p><p>　　3.1.3傳熱量與柴油出口溫度及定性溫度8</p><p>　　3.1

6、.4有效平均溫度8</p><p>　　3.1.5管程換熱系數計算9</p><p>　　3.1.6結構的初步設計：10</p><p>　　3.1.7殼程換熱系數計算10</p><p>　　3.1.8傳熱系數計算11</p><p>　　3.1.9管壁溫度計算12</p><p>

7、;　　3.1.10管程壓降計算12</p><p>　　3.1.11殼程壓降計算13</p><p>　　3.2、強度計算14</p><p>　　3.2.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數確定14</p><p>　　3.2.2管子的排列方式14</p><p>　　3.2.3確定筒體直徑15</p&g

8、t;<p>　　3.2.4筒體壁厚的確定15</p><p>　　3.2.5液壓試驗17</p><p>　　3.2.6封頭厚度的計算17</p><p>　　3.2.7法蘭的選擇18</p><p>　　3.2.8管板的設計20</p><p>　　3.2.9折流板的選擇31</p&g

9、t;<p>　　3.2.10接管及開孔補強32</p><p>　　3.2.11管箱短節(jié)壁厚的計算35</p><p>　　3.2.12拉桿和定距管的確定35</p><p>　　3.2.13分層隔板厚度選取36</p><p>　　3.2.14支座的選擇及應力校核36</p><p><

10、b>　　參考文獻42</b></p><p><b>　　致謝44</b></p><p><b>　　第三章 設計說明書</b></p><p><b>　　3、1傳熱工藝計算</b></p><p><b>　　3.1.1原始數據</b

11、></p><p>　　殼程柴油的進口溫度 </p><p><b>　　殼程柴油的工作壓力</b></p><p><b>　　管程原油的進口溫度</b></p><p><b>　　管程原油的出口溫度</b></p><p><b>

12、;　　管程原油的工作壓力</b></p><p><b>　　殼程柴油的流量</b></p><p>　　管程原油的流量 </p><p>　　3.1.2 定性溫度及物性參數</p><p>　　管程原油定性溫度=90</p><p>　　管程原油密度查物性表得=815</

13、p><p>　　管程原油比熱查物性表得=2.2</p><p>　　管程原油導熱系數查物性表得=0.128 </p><p>　　管程原油的粘度=310-3Pa.s</p><p>　　管程原油普朗特數查物性表得Pr2=51.56</p><p>　　殼程柴油密度查物性表得</p><p>　　殼程

14、柴油比熱查物性表得</p><p>　　殼程柴油導熱系數查物性表得</p><p><b>　　殼程柴油黏度</b></p><p>　　殼程柴油普朗特數查物性表得Pr1=1000×μ1×Cp1／λ1=11.93</p><p>　　3.1.3傳熱量與柴油的出口溫度及柴油的定性溫度</p>

15、<p><b>　　取定換熱效率為</b></p><p><b>　　則設計傳熱量</b></p><p><b>　　則柴油的出口溫度</b></p><p>　　殼程柴油定性溫度==175+0.3(175－130)=188.5</p><p>　　3.1.4

16、有效平均溫度</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　參數P：</b></p><p><b>　　參數R：</b></p><p>　　換熱器按單殼程雙管程設計， 則查《管殼式換熱器原理與設計》圖 2-6（a） 得：

17、 </p><p><b>　　溫差校正系數： </b></p><p><b>　　有效平均溫差：</b></p><p>　　3.1.5管程換熱系數計算 </p><p>　　參考表2—7《管殼式換熱器原理與計算》</p><p><b&

18、gt;　　初選傳熱系數： </b></p><p><b>　　則初選傳熱面積為：</b></p><p>　　選用 不銹鋼的無縫鋼管作換熱管。</p><p><b>　　則 管子外徑</b></p><p><b>　　管子內徑</b></p>

19、<p><b>　　管子長度</b></p><p><b>　　則所需換熱管根數：</b></p><p><b>　　=405.1</b></p><p>　　可取換熱管根數為 406 根</p><p>　　則管程流通面積為（兩管程）</p>&

20、lt;p><b>　　管程流速為： </b></p><p><b>　　管程質量流速為： </b></p><p><b>　　管程雷諾數為</b></p><p><b>　　管程傳熱系數為：</b></p><p>　　3.1.6結構的初步

21、設計：</p><p>　　查GB151—1999知管間距按?。?lt;/p><p>　　管間距為：S=1.25×0.019=0.025m </p><p>　　管束中心排管數為： </p><p><b>　　取 22根</b></p><p><b>　　則殼體內徑為： &

22、lt;/b></p><p><b>　　故內徑為0.7m</b></p><p><b>　　則內徑比為（合理）</b></p><p>　　折流板由書可知可以選擇弓形折流板。</p><p>　　則弓形折流板的弓高為： </p><p><b>　　折流板

23、間距為： </b></p><p><b>　　折流板數量為： </b></p><p>　　取 6塊 </p><p>　　3.1.7殼程換熱系數計算</p><p><b>　　殼程流通面積為： </b></p><p>

24、;<b>　　殼程流速為： </b></p><p><b>　　殼程質量流速為： </b></p><p><b>　　殼程當量直徑為：</b></p><p><b>　　殼程雷諾數為： </b></p><p>　　切去弓形面積所占比例按查得為0.1

25、45 </p><p>　　殼程傳熱因子由《管殼式換熱器原理與設計》書圖2-12可查得：</p><p>　　管外壁溫度假定值為：</p><p>　　壁溫下油的黏度為： </p><p><b>　　黏度修正系數為：</b></p><p><b>　　殼程換熱系數為： &

26、lt;/b></p><p>　　3.1.8傳熱系數計算</p><p>　　查GB151—1999書第138頁可知：殼程選用柴油、管程選用原油</p><p>　　則油側污垢熱阻為： </p><p>　　由于管壁比較薄，管殼層阻力損失都不超過0.3×103N/m3所以管壁的熱阻可以忽略不計。</p><

27、p>　　所以可以計算出總傳熱系數為：</p><p>　　則傳熱系數比為：(合理)</p><p><b>　　所以假設合理。</b></p><p>　　3.1.9管壁溫度計算</p><p>　　管外壁熱流溫度計算為：</p><p><b>　　管外壁溫度為：</b&g

28、t;</p><p><b>　　誤差校核：</b></p><p>　　因為誤差不大，所以合適。</p><p>　　3.1.10管程壓降計算</p><p><b>　　壁溫下油的黏度為：</b></p><p><b>　　黏度修正系數：</b>&

29、lt;/p><p>　　查得管程摩擦系數為：</p><p><b>　　管程數 </b></p><p><b>　　管內沿程壓為：</b></p><p><b>　　回彎壓降為：</b></p><p>　　取出口處質量流速為：</p>

30、<p><b>　　進出口管處壓降為：</b></p><p>　　管程污垢校正系數為：</p><p><b>　　則管程壓降：</b></p><p>　　3.1.11殼程壓降計算</p><p>　　殼程當量直徑為：=0.0445m</p><p><b

31、>　　殼程雷諾數為：</b></p><p>　　經查殼程的摩擦系數為：</p><p><b>　　管束壓降為：</b></p><p>　　取進口管處質量流速為：</p><p><b>　　取進口管壓降為：</b></p><p>　　取導流板阻力系數

32、為：</p><p><b>　　導流板壓降為：</b></p><p>　　殼程結垢修正系數 </p><p><b>　　殼程壓降為：</b></p><p>　　管程、殼程允許壓降為：</p><p><b>　　符合壓降條件</b></

33、p><p><b>　　3、2強度計算</b></p><p>　　3.2.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數確定</p><p>　　3.2.2管子的排列方式</p><p>　　3.2.3確定筒體直徑</p><p>　　3.2.4筒體壁厚的確定</p><p><b&g

34、t;　　3.2.5液壓試驗</b></p><p>　　3.2.6封頭厚度的計算</p><p>　　3.2.7法蘭的選擇</p><p>　　2.7.1 設備法蘭的選擇</p><p>　　按其條件 設計溫度 設計壓力 由《壓力容器法蘭》選擇乙型平焊法蘭，相關參數如下： 單位（）</p><p&

35、gt;　　由《壓力容器法蘭》選擇相應墊片：非金屬軟墊片 JB/T4704—2000</p><p>　　其相應尺寸為：D=765mm d=715mm </p><p>　　2.7.2接管法蘭的選擇</p><p>　　1〉管程接管的公稱直徑相同設為，設進出口質量流量為</p><p><b>　　則</b>

36、</p><p>　　同理 故取a =b=200mm</p><p>　　故取公稱直徑 公稱壓力為</p><p>　　2〉殼程接管的公稱直徑相同設為，設進出口質量流量為</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　同理</

37、b></p><p>　　故取公稱直徑 公稱壓力為</p><p>　　由《鋼制管法蘭，墊片，緊固件》選擇帶頸對焊法蘭 a.b相關參數如下</p><p>　　由《鋼制管法蘭，墊片，緊固件》選擇帶頸對焊法蘭 c.d相關參數如下</p><p>　　3.2.8、管板的設計</p><p>　　

38、管板尺寸的確定及強度計算:</p><p>　　本設計為管板延長部分兼作法蘭的形式，即GB151-1999項目5.7中，圖18所示e型連接方式的管板。</p><p>　　A、確定殼程圓筒、管箱圓筒、管箱法蘭、換熱管等元件結構尺寸及管板的布管方式；以上項目的確定見項目一至七。</p><p>　　B、計算、、、Kt、、、、、Q、、、、；</p><

39、;p>　　C.對于延長部分兼作法蘭的管板，計算和</p><p>　　D、假定管板的計算厚度為δ，然后按結構要求確定殼體法蘭厚度，計算K，k、和Kf。</p><p>　　E、由GB151-1999 P51圖27按照K和查，并計算值，由圖29按照K和查G2值 </p><p>　　F、計算M1，由GB151-1999圖

40、30按照K和Q查，計算，、。</p><p>　　G、按殼程設計壓力，而管程設計壓力=0，膨脹變形差r，法蘭力矩的的危險組合（GB151-1999項目5.7.3.2分別討論）</p><p>　　只有殼程設計壓力，而管程設計壓力=0，不計膨脹節(jié)變形差（即r=0）。</p><p>　　b、只有殼程設計壓力，而管程設計壓力Pt=0，并且計入膨脹變形差。</p&g

41、t;<p>　　c、只有管程設計壓力Pt，而殼程設計壓力Ps=0，不計膨脹節(jié)變形差時：</p><p>　　d、只有管程設計壓力Pt，而殼程設計壓力Ps=0，同時計入膨脹變形差時：</p><p>　　H、由管板計算厚度來確定管板的實際厚度：</p><p>　　是否安裝膨脹節(jié)的判定</p><p>　　由G，a、b、c、d計算

42、結果可以看出：四組危險組合工況下，換熱管與管板的</p><p>　　連接拉托力均沒超過設計許用應力，并且各項應力均沒超過設計許用應力。所以，</p><p><b>　　不需要安裝膨脹節(jié)。</b></p><p>　　3.2.9. 折流板的選擇</p><p><b>　　3.2.9.1選型</b>

43、;</p><p>　　根據GB151—1999《管殼式換熱器》圖 37 選擇單弓形水平放置的折流板。</p><p>　　3.2.9.2折流板尺寸</p><p>　　缺口弦高值，一般取0.20~0.45倍的圓筒內直徑，取</p><p>　　3.2.9.3換熱管無支撐跨距或折流板間距</p><p>　　由GB15

44、1—1999表42知，但換熱管為外徑鋼管時，換熱管的最大無支撐跨距為 ，且折流板最小間距一般不小于圓筒內直徑五分之一且不小于由傳熱計算得到折流板間距</p><p>　　3.2.9.4折流板厚度</p><p>　　由GB151—1999表34， </p><p>　　查得折流板最小厚度為 ，實取折流板厚度 </p><p&g

45、t;　　由GB151—1999表36查得管孔直徑為 允許偏差為 </p><p>　　3.2.9.5折流板直徑</p><p>　　由GB151—1999表 41 查得折流板名義外直徑為 允許偏差為</p><p>　　3.2.10. 接管及開孔補強</p><p><b>　　補強及補強方法判別</b><

46、/p><p><b>　　補強判別</b></p><p>　　由GB150—1998 表8—1知當滿足下列所有條件時不另行補強。</p><p>　　設計壓力小于或等于兩相鄰開孔中心距應不小于兩孔直徑之和的兩倍；</p><p>　　接管公稱直徑小于或等于</p><p>　　接管最小壁厚滿足表8—

47、1要求（GB150—1998 p75）</p><p>　　由于接管 的公稱直徑大于 所以要補強，但由于設計的筒體或封頭的厚度遠大于理論厚度，所以要進行計算看是否要進行補強。</p><p><b>　　補強計算方法判別</b></p><p><b>　　開孔直徑</b></p>&l

48、t;p>　　本凸形封頭開孔直徑滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，故可用等面積法進行開孔補強計算</p><p><b>　　開孔所需補強面積</b></p><p><b>　　強度削弱系數</b></p><p><b>　　接管有效厚度</b></p><p>&l

49、t;b>　　開孔所需補強面積</b></p><p><b>　　有效補償范圍</b></p><p><b>　　有效寬度取值</b></p><p><b>　　故取</b></p><p><b>　　有效高度</b></p&

50、gt;<p><b>　　外側有效高度</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　內側有效高度</b></p><p><b>　　故取</b></p><p><b>　　有效補強面積</b

51、></p><p><b>　　封頭多余金屬面積</b></p><p><b>　　封頭有效厚度</b></p><p><b>　　封頭多余金屬面積</b></p><p><b>　　接管多余金屬面積</b></p><p&

52、gt;<b>　　其中</b></p><p>　　接管區(qū)焊縫面積（焊角?。?lt;/p><p><b>　　有效補強面積</b></p><p><b>　　所需另行補強面積</b></p><p><b>　　擬采用補強圈補強</b></p>

53、<p><b>　　補強圈設計</b></p><p>　　根據接管公稱直徑選補強圈，參照補強圈標準取補強圈 </p><p><b>　　外徑</b></p><p><b>　　內徑</b></p><p>　　因補強圈在有效補償范圍內</p>

54、<p><b>　　補強圈厚度為</b></p><p>　　考慮鋼板負偏差并經圓整，取補強圈名義厚度為</p><p>　　3.2.11. 管箱短節(jié)壁厚的計算</p><p>　　注：其符號意義及取值同筒體壁厚計算的符號及意義。</p><p>　　水壓試驗比較筒體的水壓試驗和短節(jié)的水壓試驗同樣可以滿足要求

55、。</p><p>　　3.2.12. 拉桿和定距管的確定</p><p>　　3.2.13. 分程隔板厚度選取</p><p>　　根據GB151-1999《管殼式換熱器》，分層隔板厚度取</p><p>　　3.2.14. 支座的選擇及應力校核</p><p>　　3.2.14.1支座的選擇</p>

56、<p>　　根據《鋼制管法蘭 墊片 緊固件 》 鞍式支座的選擇重型BI型焊制鞍式支座（表7） </p><p>　　當取鞍式支座的相關尺寸如下：</p><p>　　3.2.14.2鞍座的應力校核</p><p><b>　?。?）原始數據表</b></p><p><b>　?。?）校核計算&

57、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]金志浩．管殼式換熱器原理與設計[M]．沈陽：遼寧科學技術出版社，2001：1-1．</p><p>　　[2]劉月芹．淺談?chuàng)Q熱器的分類和特點[J]．化工設計通訊，2003，29(3)：39-42．</p><p>　　[3]spe

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