热力计算
?p2?NB(3.5?2hFs=1.5 Ns=1
?D)2?u02
管子按正三角形排列 F=0.5 nc =1.1n=1.1337=20 折流挡板间距h=0.15m 折流挡板数 壳程流通截面积
NB =
L6?1??1?39 h0.15AO?（hD?ncdo）?0.15?（0.7?14?0.025）?0.0525m2
壳程流速
uo?VS16794??0.11m/s AO3600?830?0.0525Reo?douo???0.025?0.17?830?689?500 ?35.2?10fo?5.0Reo?0.228?5.0?689?0.228?1.05
830?0.11??0.5?1.05?20?（39?1）??2098.2Pa ∴ ?P122h??uo2?0.15830?0.11?3.5?）?39?（3.5?）??1988.3Pa ?P2?N（BD20.52222（2098.2?1988.3）?1.15?1?4699.5Pa?30?Pa ??P?o2.4.2总传热系数K的计算
? 管内传热膜系数
Re=2302
[6]
Cp?1.925?2.9Pr===42.6
0.131?管程流体被加热 取n=0.4
αi=0.023??idiRe0.8Pr0.4
=0.023?0.1310.8?（2302）?（8.980.4） 0.022
=330 W/m·℃
? 管外传热膜系数
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9 青海大学本科毕业设计：浮头式换热器设计
αo=0.36??odeRe0.55Pr3（?1?0.14） ?w管子按正三角形排列，则传热当量直径为：
4（?De=
32?2t?do）24 ??do33.14?0.0322??0.0252）24
3.14?0.0254?（=
=0.0202m
壳程流通截面积:
（1?A =hDdo） t0.025） 0.032（1?=0.15?0.5?=0.01640625m ∴u=
2
VS16794===0.36m/s A3600?830?0.01640625Re=
deu?000202?0.36?830==296000 ?35.2?10?0.14?0.14（）查图5-30知 NuPr=15壳体内流体冷却取 （）=0.95 ?w?-1/3
?w∴α
W/m·℃
2
o
’=15??odePr3?（1?0.140.119-1/3
*664*0.95=383 ）?15??w0.0202考虑短路因素：αo =0.9αo ’=344.7 W/m·℃
污垢热阻和管壁热阻:
管内、外侧热阻分别取 Ri=0.0008598m·℃/W Ro=0.000777 m·℃/W 已知管壁厚度为δ=0.002m，取碳钢导热系数λ=45W/（m·℃）
2
2
2
2
Ko?1
dodo1?Rsi?Rso??ididi?o=
1
1925211?0.008598??0.000777?384?1919344.710 青海大学化工机械系
热力计算
2
=108.5 W/m·℃
? 以知前边所选的K=130 W/m·℃在确定的流动条件下，计算出KO =108.5 W/m·℃
2
2
K?KO130?108.5??0.198 KO108.5故所选K值合适。
计算结果表明，管程和壳程的压力均能满足设计要求.
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11 青海大学本科毕业设计：浮头式换热器设计
3 结构计算和强度校核[14]
3.1设计计算条件
壳程: 设计压力 1.3MPa 管程: 设计压力 1MPa
设计温度 200℃ 设计温度 200℃ 筒体公称直径 Di=700mm 管子规格 φ25×2.5mm 材料名称 Q235-B 材料名称 16MnR(热扎)
3.2浮头式换热器筒体计算
3.2.1计算条件
计算压力 Pc = 1.3MPa 设计温度 t=200? C 内径 Di =700mm 试验温度许用应力 ???=113MPa [8] 设计温度许用应力 ???t =100 MPa 试验温度下屈服点 ?s =235MPa 抗拉强度 ?b =375MPa 钢板负偏差 C1 =0.6mm 腐蚀裕量 C2 =2mm 焊接接头系数 ?=1.00
材料 Q235-B ( 板材 )
3.2.2厚度及重量计算
1.3?700 计算厚度: ? = 2[?]t??P= 2?100?1.00?1.3=4.57mm c[9]
PcDi对于低合金钢来说最小厚度为
?min=3mm
名义厚度: ?n =? + C1+ C2+?=4.57+0.6+2+?=8mm
有效厚度: ?e= ?n -C1- C2 =5.4mm
重量: 300x3=900Kg
3.2.3压力试验时应力校核[6]
压力试验类型: 液压试验 试验压力值[10]:
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结构计算和强度校核
PT = 1.25P
压力试验允许通过的应力水平
[?][?]t = 1.25?1.3?
113113
= 1.625MPa100108???T?0.90?s = 211.5MPa
试验压力下圆筒的应力
1.625?113?700?5.4? ?T = pT.(Di??e) ==119.9MPa
100?2?5.42?e.?校核条件 : ?T????T 校核结果 : 合格
3.3前端管箱筒体计算:
3.3.1计算条件
计算压力 Pc=1.3MPa 设计温度 t=200? C 内径 Di =700mm 筒体长度 l=150mm
材料 16MnR(热扎) ( 板材 ) 试验温度许用应力 ???=170Mpa 设计温度许用应力 ???t =170MPa 试验温度下屈服点 ?s =345MPa 钢板负偏差 C1 =0.6mm 腐蚀裕量 C2 =2.00mm 焊接接头系数 ?=1.00
3.3.2厚度及重量计算
计算厚度: ? = 2[?]t??P =3.5mm
c 名义厚度: ?n =? + C1+ C2+?=8mm 有效厚度: ?e= ?n -C1- C2 =6mm 重量: 15Kg
PcDi3.3.3压力试验时应力校核
压力试验类型: 液压试验 试验压力值: PT = 1.25P
[?][?]t = 1.625MPa
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