安徽理工大学毕业设计
一根换热管管壁金属横截面积为：
a???t?d??t??3.14?2??19?2??106.76mm2 式中?t?换热管壁厚，mm。 管板布管区当量直径Dt
Dt?4At?4?1340425?1306.73mm
3.14?换热管的有效长度为：L
L?Lt?2?n?2l2
式中Lt?换热管长，mm。
?n?管板的名义厚度，mm；
l2?换热管与管板胀接长度或焊脚高度，mm。
根据换热管外径d0?19mm查《管壳式热交换器设计手册GB151》知管板最小厚度?min?0.75d0?0.75?19?14.52mm，在这里取?n?200mm。
在这里换热管和管板的连接方式选择焊接，参考《管壳式热交换器设计手册GB151》表33取l2?3.5mm。
换热管最小伸出长度表3-4
资料来源：[11].GB151《管壳式热交换器设计手册》
则L?Lt?2?n?2l2?8000?2?52?2?3.5?7889mm 管束模数为：Kt?Et?na L?Dt式中Kt?管束模数，Mpa；
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Et?设计温度下换热管材料的弹性模量；
Dt?管板布管区当量直径，mm。
换热管的材料选择10号钢（热轧处理），由于换热管既受管程温度作用，受壳程温度作用，取两者中较大的作为换热管的设计温度。查GB150-1998表F5得Et?180600Mpa 则Kt?Et?na180600?2114?106.76??3953.87Mpa L?Dt7889?1306.73~管束无量纲刚度Kt?Kt ??Ep式中??管板刚度削弱系数，一般可取?（一般可取??0.4）；
Ep?设计温度时，管板材料的弹性模量，Mpa。
同理查GB150-1998表F5可得Ep?166400Mpa 则Kt?~
Kt3953.87??0.0594 ??Ep0.4?166400~无量纲压力Pa?Pd1.5????rt
式中??管板强度削弱系数，可取??0.4；
Pd?管板设计压力，Mpa；
???r?设计温度时，管板材料的许用应力，Mpa。
管程设计压力pt?3.46Mpa，设计温度tt?650C 壳程设计压力ps?4.5Mpa，设计温度ts?4150C
管板材料选择16Mn钢。管板既受管程温度的作用也受壳程温度的作用，取两者中的较大者作为管板的设计温度。《过程设备设计》表D-5得 ???r?99Mpa参考GB151-1999《管壳式热交换器设计手册》取管程和壳程设计压力
tt
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较大者作为管板的设计压力，即pd?ps?4.5Mpa。则Pa?~
Pd1.5????rt?ps1.5????rt?4.5?0.0758
1.5?0.4?99系数?t?~13Dt1306.73??0.769 DG1700KtPa1~120.059413??1.417 0.0758121?1.30 0.769?t?根据
KtPa~13~120.05941311??1.417 ，??1.300.075812?t0.769 na2114?106.76??0.3044 A1741349.11系数??系数Cr??2Et?ts 式中?st?设计温度下换热管材料的屈服点，Mpa；
Et?设计温度下换热管材料的弹性模量，Mpa。
已查得Et?180600Mpa，查GB150-1998表得?st?99Mpa 则Cr??2Et?st?3.14?2?180600?189.66
99换热管的回转半径i
i?0.25d2??d?2?t??0.25?192??19?2?2??6.05mm 根据GB151-1999图32，
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图4-7换热管失稳当量长度简图
换热管失稳当量长度Lcr?320mm，故换热管稳定许用压应力为：
Lcr320??52.89?Cr?189.66 i6.05???cr??st?Lcri?97?52.66?1???1??????41.76Mpa 2?2Cr?2?2?189.66?由上述计算过程知pd?max?ps,pt??ps?4.5Mpa Pa?0.0758。
~，
管板的计算厚度??CDtPa?0.49?1306.73?0.0758?176.30mm 管程的腐蚀裕量Ct等于壳程的腐蚀裕量Cs即Ct?Cs?3mm；
查GB151-1999《管壳式热交换器设计手册》知隔板槽的深度宜不小于4mm。 所以在此取管板的管程侧隔板槽深h2?6mm，壳程侧结构槽深h1?6mm。 则?d???max?h1,Cs??max?h2,Ct??176.30?6?6?188.30mm??n?200mm 所以管板名义厚度取?n?200mm合格 （2）换热管轴向应力计算及校核
对于浮头式换热器，换热管轴向应力为:?t?式中pc?ps?pt?1???
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~?At1?p?p?pG?st?cwe? ??A?1?安徽理工大学毕业设计
只有壳程设计压力ps，管程设计压力pt?0时，pc?ps。 则
?t?
?At1?1291850??p?p?pG??4.5?4.5?0??2.2??43..54Mpa????cstwe?????A0.2833166593.83???1??t?43.54Mpa????cr 所以管板轴向应力校核合格 换热管与管板连接拉脱力
q??ta?17.24Mpa??q? ?dL所以管板满足强度要求
3.2.8接管及开孔补强计算
由于各种工艺和结构上的要求，不可避免地要在容器上开孔并安装接管。开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患，因此压力容器设计必须充分考虑开孔的补强问题。
接管宜与壳体内表面平齐；对于不能利用接管（或接口）进行放气和排液的换热器，就在管程和壳程的最高点设置放气口，最低点设置排液口，其最小公称直径为20mm；立式换热器可设置溢流口。 接管直径计算
当圆筒内径Di?1500mm时，开孔最大直径d?1Di，且d?1000mm。 3壳程流体进出口接管：取接管内变换气流速为u=10.93m/s,则接管内径为
d?4qo4?4273??371.89 mm ?u3.14?10.93?3600查GB/T17395-2008取管子?541?70mm
管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=1.0 m/s,则接管内径为
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