换热器课程设计计算书Word文档下载推荐.docx
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尾气冷却器(F=19m2)设计
2、设计任务
设计参数:
管程
壳程
介质
尾气
冷冻盐水
工作压力MPa
0.1
0.43
设计压力MPa
0.45
工作温度℃
60
10
设计温度℃
70
20
换热面积m2
19
题号
换热面积(㎡)
管板厚度(mm)
规格
壳体内径×
换热管长度(mm)
换热管尺寸
3
33
Dg600×
2000
φ25x2
接管表
物料进口
物料出口
排液口
排气口
Dg50
Dg25
Dg40
Dg20
2.1设备的总体设计
1、按照设备条件设计要求,确定设备型式(卧式、立式);
2、根据换热面积、换热管长度和直径,确定换热管数目;
3、根据设备直径和换热管直径,确定拉杆数目和直径;
4、根据管板直径,确定折流板的形状和尺寸;
根据换热管直径,确定折流板间距;
5、根据介质特性,确定筒体、管箱、法兰、管板、换热管等材料。
2.2设备的机械强度设计计算
1、筒体的强度计算;
2、封头的强度计算;
3、开孔补强计算;
按等面积补强法进行计算。
补强圈或加强管补强也尽可能采用标准件。
4、法兰的选型或设计;
根据公称直径、公称压力确定标准设备法兰,同样根据公称直径、公称压力选用管道法兰标准(HG),确定法兰尺寸。
5.水压试验应力校核。
2.3换热器装配图绘制
(1)完成换热设备的装配图设计,包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。
(2)编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。
3、参考资料:
[1]董大勤.化工设备机械基础[M].北京:
化学工业出版社,2003.
[2]全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S].
[3]GB150.1~150.4-2011.钢制压力容器[S].
[4]郑晓梅.化工工程制图化工制图[M].北京:
化学工业出版社,2002.
[5]GB151-1999《管壳式换热器》[S].
4、文献查阅要求
设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;
装配图上应写明引用标准号。
5、设计成果
1、提交设计说明书一份。
2、提交换热器装配图一张(A1)。
(例题)二.设计参数与结构简图
1、设计参数
本课程设计的设计参数
介质
2、结构简图(手画)
图1换热器结构简图
三.设备的总体设计及结构设计
1、换热器的总体设计
根据换热器设计条件要求,考虑压差、温差等因素,由于温差不高(<50℃),确定换热器设备的型式为固定管板式,程数为单程。
(1)根据换热面积、换热管长度和直径,确定换热管数目①。
换热面积,
式中:
--换热管外径;
L--换热管长度(扣除伸入管板内长度),对U形管,不包括弯管段面积;
n--换热管数目
取n为根
(2)根据设备直径和换热管直径,确定拉杆数目和直径。
拉杆的数量与筒体直径及拉杆直径有关,根据GB151
表拉杆直径(mm)
换热管外径
14
25
32
38
45
57
拉杆直杆
12
16
表拉杆数量
公称直径
DNmm
拉杆直径mm
<400
≥400~<700
≥700~<900
≥900~<1300
≥1300~<1500
≥1500~<1800
≥1800~<2000
4
6
18
24
8
本设计换热器换热管:
选取拉杆数量为:
选取拉杆直径为:
16mm
(3)根据管板直径,确定折流板的形状和尺寸;
根据换热管直径,确定折
流板间距。
选取折流板为弓形结构。
取缺口方向(卧式换热器)——水平上下布置:
根据折流板的最小厚度
公称直径DN
换热管无支撑跨距
≤300
>300~≤600
>600~≤900
>900~≤1200
>1200~≤1500
>1500
折流板最小厚度
5
400~700
>700~<900
>900~<1500
>1500~<2000
—
取折流板管厚度尺寸为5mm;
间距为400mm。
(4)根据介质特性(介质的腐蚀性、设计压力、设计温度),确定筒体、管箱、法兰、管板、换热管等材料。
由于介质尾气有腐蚀性选取壳程筒体、管板、壳程接管材料0Cr18Ni9;
换热管、管程接管材料为20;
管箱壳体、设备法兰为20R;
、鞍座:
Q235-B/0Cr18Ni9。
(壳体、接管材料的许用应力按照《化工设备机械基础》表8-7查并列表)
(5)设备法兰的型式及尺寸选用,管法兰等零部件选型。
a.工艺接管
b.压力容器法兰和接管法兰
压力容器法兰的选取按照《化工设备机械基础》选JB/T4700~4707-2000标准。
(按照《化工设备机械基础》(p263)写出选取过程)
容器法兰选取结果如下表:
设备法兰
MFM600-0.25JB/T4703-2000
材料20R
管法兰选取结果汇总:
管程进料管法兰
HG20594法兰SO50-0.6RF
材料20II
管程出料管法兰
HG20594法兰SO40-0.6RF
材料20II
壳程进料管法兰
HG20594法兰SO25-0.6RF
材料0Cr18Ni9II
壳程出料管法兰
HG20594法兰SO25-0.6RF
排液口管法兰
HG20594法兰SO40-0.6RF
排气口管法兰
HG20594法兰SO25-0.6RF
接管a:
管程进料口,公称压力PN=0.6MPa,材质为20,在工作温度为70时,接管尺寸(《化工设备机械基础》表6-5),公称直径DN为80mm,连接面为突面连接。
查阅“HG20594法兰(《化工设备机械基础》表10-23)”法兰连接尺寸表得接管法兰的相关参数,DN=50mm,D=140mm,D1=110mm,n=4,M12法兰厚度16mm,法兰质量1.73Kg(D-法兰外径mm;
n-螺栓孔个数;
D1-法兰螺栓孔中心圆直径mm;
M12-螺纹直径mm)
接管b:
管程出料口,公称压力PN=0.6MPa,材质为20,在工作温度为70时,接管尺寸(《化工设备机械基础》表6-5),公称直径DN为40mm,连接面为突面连接。
查阅“HG20594法兰(《化工设备机械基础》表10-23)”法兰连接尺寸表得接管法兰的相关参数,DN=40mm,D=130mm,D1=100mm,n=4,M12法兰厚度16mm,法兰质量1.55Kg(D-法兰外径mm;
接管c.d:
壳程进出料口,公称压力PN=0.6MPa,材质为0Cr18Ni9,在工作温度为10时,接管尺寸(《化工设备机械基础》表6-5),公称直径DN为25mm,连接面为突面连接。
查阅“HG20594法兰(《化工设备机械基础》表10-23)”法兰连接尺寸表得接管法兰的相关参数,DN=25mm,D=100mm,D1=75mm,n=4,M10法兰厚度14mm,法兰质量0.81Kg(D-法兰外径mm;
M10-螺纹直径mm)
接管e.f:
---
c.法兰密封垫片的选取
法兰密封垫片的选取参照《化工设备机械基础》表10-30
(6)鞍座选取
鞍座的选取根据参照《化工设备机械基础》确定鞍座各尺寸。
(7)焊接接头形式和和焊接材料的选取
焊接接头形式的选取参照《化工设备机械基础》第十四章第二节(p367-377),标准为HG20583-2011,A、B类焊接接头按照HG20583-2011中DU4,D类焊接接头按照HG20583-2011中G2,带补强圈D类焊接接头按照JB/T4736-2002中C,
焊接材料的选取参照第十四章《化工设备机械基础》第四节(p379-382),标准GB/T5117-95、GB/T5118-95GB/T983-95
焊接接头的检验《化工设备机械基础》第十四章第三节(p378)
(8)压力容器类别的划分
压力容器类别的划分按《压力容器安全技术监察规程》,本设计换热器为低压换热设备,介质中毒危害介质,故划分为一类压力容器。
四、强度计算
1、换热器壳程筒体壁厚计算
圆筒体壁厚计算按照GB150-1998《钢制压力容器》式5-1
计算壁厚:
(4-1)
式中:
筒体的理论计算壁厚,mm
pc:
筒体的计算压力,MPa
Di:
筒体内径,mm
:
钢板在设计温度下的许用应力,MPa
焊接接头系数;
名义厚度:
;
(4-2)
;
名义厚度;
C1:
腐蚀裕量;
C2:
钢板负偏差;
圆整量;
有效厚度;
查表《化工设备机械基础》表8-70Cr18Ni9的许用应力=137MPa
取筒体的设计压力,0.45MPa
焊缝为双面焊,局部射线检测,=0.85
代入数据到式(4-1)得:
==mm
C1=0mm
C2=0mm
代入数据到式(4-2)得:
=mm
按换热器最小厚度min要求取=6mm
2、换热器管程筒体壁厚计算
管程圆筒体壁厚计算按照GB1
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