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换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。 2）换热设备的基本要求 换热器首先要能合理地实现所规定的工艺条件，而传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与物理化学性质（密度、黏度、腐蚀性等）是工艺过程所规定的条件。所以设计的换热器应尽可能小的传热面积，在单位时间内传递尽可能多的热量。此外还应满足结构上的安全可靠，制造、安装、操作及维修方便、经济合理等。
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序 号 计算及说明 一、换热器管设计计算 1、换热器管材料选择及论证 论证：从换热管需要承受压力或其他载荷、钢管应该有足够的强度，考虑材料的焊接和冷热加工性能，换热器的使用功能和制造工艺，材料的来源与价格等综合原因 根据工作介质清洁流体和操作条件 选用:碳素钢10（GB8163-87?1?） 2、钢管的设计压力 P=(1.05~1.1)PW =(1.05~1.1)x0.6 =(0.63~0.66)Mpa =0.63～0.66Mpa 取Pd=0.65Mpa 3、钢管设计温度 0 100 + 20 =120C 4、腐蚀裕量 钢管材料为碳素钢10查表得 C2 =2 mm 5、钢管厚度负偏差 C1 = 0.15mm 结 果 碳素钢10 Pd= 0.65MPa tw = 1200C C2 =2 mm C1 = 0.15mm [σ]t 108Mpa - 7 -
6、钢管许用应力 =
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[σ]t = 108Mpa 钢管的焊缝系数，因为采用无缝钢管 ? =1.0 7、换热管的厚度计算： δ=PDi2[?]??Pt ? =1.0 δ=0.07 ?d?2..07 =0.6×25／2×108×1－0.6 =0.07mm ?d = ? + C2 =0.07 + 2 =2.07mm ?n ? ?d + C1 =2.07 + 0.15 =2.22mm 查钢管标准系列 常用换热器的规格和尺寸偏差 GB8163-87?25?2.5?0.20 (外径偏差) ?12% (壁厚偏差) ?10% 则换热管厚度为2.5mm 选取?25?2.5 mm <轮送流体用无缝钢管>
?n?0.15 ??2.5mm - 8 -
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二、换热器筒体设计计算 1、换热管排列方式确定 由于介质为清洁的液体，不需要进行机械清洗。 因此选正三角形排列 2、换热器换热面积与管板布管区当量计算换热面积采用多管程结构，利用图画法估算出管子根数及管子分布。 选正三角形排列 因为管子与管板采用焊接结构 管子中心距取：a?1.25do?1.25?25?31.25?32mm 管子最外层管子中心距距壳体内表面距离不小于 11 (do?10)??25?10?22.5mm 22管子数目：919 所以管数最多的一排管数为： 1200?22.532?36 ，则取管为:36+1=37 管子中心距：32mm - 9 -
除去拉杆管子,利用图算法计算管子排数919根
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换热管正三角形排列中心距为32mm,换热管换热面积及管板分管区 当量直径计算 S?n?dl ?919?3.14?0.025?6 S=432.85m2 2 ?432.85m 对于单管程换热器 管板布管区面积,三角形排列: At?0.866ns2?0.866?919?322 =814954.496mm2 管板布管区当量直径: Dt?4At?4?814954.4963.14?1019mm At=814954.496mm2 ?2 Dt?1019mm 3.根据圆筒的公行直径数据: 取 Di?1200mm 4.换热器筒体材料及设计参数的选择根据 a.换热器设备使用和操作条件 b.考虑材料的焊接和冷热加工性能 c.设备的使用功能和制造工艺 d.考虑材料的来源与价格 以上的各种情况来看,取GB-6654 16MnR结构钢板作为筒体的材 料 设计参数的选择 筒体的设计压力: 1）、 P=(1.05~1.1)PW =(1.05~1.1)x0.1 =(0.105~0.11)MPα =0.105～0.11Mpa 取Pd=0.107Mpa
Pd=0.107Mpa - 10 -