太原科技大学毕业设计（论文）
换热管根数n?外加4根拉杆
S?d0L?483.14?0.025?3?204
横过管束中心线的管数nc
管子按正三角形排列时nc=nc?1.1nc?1.1?204?16根 2.壳体内径
Di的确定
b'?(1~1.5)d0 b'?管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离，取b'?1.2d0?1.2?25?30mm Di?32?(16?1)?2?25?540mm,按壳体标准系列取为600mm。
Di?t(nc?1)?2b'
3.折流板形式的选择
最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度h约为外壳内径的10%~40%，一般取20%~25 %，过高或过低都不利于传热。本次设计取h=20%Di=20%?600 mm =120 mm。
两相邻挡板的距离B为壳体内径的（0.2~1）倍。系列标准中采用的值为：固定管板式的有150，300和600三种，单位mm。本次设计取B=0.5Di=0.5?600mm=300mm，可 折流板数NB?LB?1?30.3?1?9（块）。
取B为300mm。 [3，277]
3.4.8 核算总传热系数 1.管程对流传热系数?i 管程流速ui?Vi?21850/3600?4din?4?4.94m/s
?0.02?2042管程雷诺数Rei?diui?i?i?0.02?4.94?1.80.0163?103?3?10888
普朗特数Pr??diCp?i?0.8=
1.77?10?0.0163?100.0129?3?2.2365
?i?0.023?RePrn
当液体被加热时n=0.4，当液体被冷却时n=0.3；由于管内流体被冷却故取n=0.4。
?i?0.023?0.01290.02?108880.8?2.23650.3?31W/m2℃
2.壳程对流传热系数?o
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换热管正三角行排列时
4(32t?2?4壳程当量直径de?do)?24?(32?0.032?2?40.025)?0.020mm
25322?do??0.025dot)?0.3?0.6?(1?流体通过管间最大截面积 Ao?BDi(1?流体管间流速u0?diui?iV0A0?1850/36000.039375)?0.039375m2
?13m/s
Re0??i?0.020?13?1.0450.0157?103?3?17305
Pr?Cp?i?=
?de3.74?10?0.0157?100.020810.55?3?2.3
?o?0.36??wRePr3(??w)0.14
??w()0.14，对于气体不论加热还是冷却，可忽略此项不计，取(1)0.14=1.0，则
?0?0.023?0.02080.020?173050.55?2.33?1?6.3W/m℃
23.污垢热阻
两流体介质组分相同，故查表可取
Rsi?Rso?1.7197m?CW2?
4.总传热系数Ko的计算
b×45°LaLLb
25202531?201K02。?16.3d?1.7197?10?4d?1.7197?10?4?
Ko=46Wm?C）
K0K?4640?1.16,在1.15?1.25的范围内,则初选合理。
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3.5 核算压强降
3.5.1管程压强降
??Pi?(?P1??P2)Ft?Ns?Np
?P1,?P2?分别为直管和弯管中因摩擦阻力引起的压强降,Pa；
Ft?Ns?结垢校正系数 ,对?25mm?2.5mm的管子取为1.4； 壳程数
Np?管程数
?P1??Ldi??u22
?di0.120设管壁粗糙度??0.1mm，??0.1mm,?，由??Re关系图查得??0.034
上式适用范围为Re =3?103~3?106。
?P1?0.034?230.02?1.8?4.9421.8?4.942f2?112pa
?P2?3(?u22)?3?()?66pa
??Pi?(?P1??P2)FtNsN?(112?66)?1.4?1?1?249pa
3.5.2壳程压强降
?Po=（?P1?+?P2?）Fs?Ns 流体横过管束的压强降，Pa 流体通过折流缺口的压强降，Pa
?P1???P2??Fs?Ns?壳程压强降的结垢校正系数，无量纲，气体可取1.0 壳程数
?uo22?P1??Ffonc(NB?1)
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2B?uo?P2??NB(3.5?)Di22
F?管子排列方法对压强降的校正系数，对正三角形排列F=0.5
fo?壳程流体的摩擦系数，当Reo〉500时，fo?5.0Reo?0.228
?0.2280f0?5.0Re?5.0?(17305)?0.228?0.632
?P1?0.5?0.63?16?(9?1)?`1.045?1322?4450
?P?9?(3.5?'22?0.30.6)?1.045?132?1986
?P0?6436
一般来说，气体流经换热器的压强降为1~10kPa，以上计算表面管程和壳程压降都符合要求。
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第四章 机械设计
机械设计包括结构设计和强度计算两部分。参考压力容器安全技术监察规程，本次设计的换热器为二类容器。
4.1 结构设计
4.1.1设计条件
1．设计压力
设计压力根据最高工作压力确定。设有安全阀时，设计压力取最高工作压力的1.05～1.10倍。本设计取1.1倍。
壳程设计压力Pd?1.1Pw?1.1?1.3?1.43Mpa 管程设计压力Pd?1.1Pw?1.1?2.6?2.86Mpa
2. 设计温度
管程设计温度的确定，由于变换气最高操作温度为12.5℃，故取设计温度为30℃。 壳程设计温度的确定，由于变换气最高操作温度为-26℃，故取设计温度为10℃。
3. 计算压力
壳程液柱静压力 ?gh?1.045?9.8?1.5?15pa
显然液柱静压力小于5%Pd，故忽略液柱静压力，即壳程计算压力Pc?Pd?1.43Mpa 同理可得管程计算压力Pc?Pd?2.86Mpa
管程液柱静压力?gh?1.8?9.8?1.5?27pa 则可忽略液柱压力， 计算压力Pc?Pd，Pc?2.86MPa
4.1.2筒体壁厚
1. 筒体选材
由于筒体设计温度为10℃，设计压力为1.43MPa，参考GB150-1998，由钢制压力容器GB150-1998,表4-1，4-2选16MnR， 2. 筒体壁厚的计算
选取壳体材料为Q345R,查GB150得 设计温度下的许用应力[?]t?189MPa 试验温度下的许用应力[?]?189MPa 试验温度下的屈服点?s?345MPa
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