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1、化工原理课程设计任务书学院：化学化工学院题目：煤油冷却器的设计专业班级：化工起止时间：10月8日至11月20日姓名：学号：指导老师：目录第1章课程设计任务基本情况与要求31.1 设计题目：31.2 任务及设计条件：31.3 设计要求及内容：3第2章设计方案简介42.1 设计目的42.2 工艺流程示意图42.3 设备的结构特点52.4 运用该设备的理由52.5 设计方案的确定52.5.1换热器的概念52.5.2换热器的类型62.5.3换热器设备的选择62.5.4冷热流体通道的选择62.5.5流体流速、流向的选择72.5.6管子的规格和排列方法72.5.7管程和壳程数的确定82.5.8折流挡板：8
2、2.5.9材料选用8第3章列管式换热器的设计计算83.1 设计流程图83.2 传热设计主要公式9第4章换热器设计104.1 确定设计方案104.1.1 选择换热器的类型Il4.1.2 流动空间及流速的确定Il4.2 确定物性参数Il4.3 计算总传热系数Il4.3.1热流量（忽略热损失）Il4.3.2循环冷却水的用量（忽略热损失）124.3.3平均传热温差：124.3.4总传热系数K124.3.5计算传热面积134.4 工艺结构尺寸144.4.1 管径与管内流速144.4.2 管程数与传热管数144.4.3 平均传热温差校正及壳程数14444传热管排列和分程方法144.4.5 壳体内径154.
3、4.6 折流挡板154.4.7 接管154.5 换热器核算164.5.1 热量核算16（1）壳程对流传热系数对圆缺形折流挡板，可采用克恩公式164.5.2 管程对流传热系数164.5.3 传热系数174.5.4 传热面积174.5.5 壁温核算174. 6换热器内流体的流动阻力184.1.1 管程流体阻力184.1.2 壳程阻力194.7换热器主要结构尺寸和计算结果表20第5章列管式换热器机械设计225.1 列管式换热器零、部件的工艺结构设计225.1.1 分程隔板一可提高管内外流体的给热系数225.1.2 折流板、支承板的作用及结构225.1.3 拉杆、定距管235.1.4 旁路挡板235.
4、1.5 接管231）壳程接管位置的最小距离232）管箱接管尺寸的最小位置245.2 列管式换热器机械结构设计255.2.1 传热管与管板的连接255.2.2 管板与管箱隔板的连接255.3 其他结构设计255.3.1 法兰的选用255.3.2 垫片265.3.3 支座265.4 设计计算265.4.1 筒体壁厚计算265.4.2 封头275.4.3 管子拉脱力的计算285.4.4 接管的计算285.5压力实验及强度校核29第7章致谢33主要符号说明34参考文献：36第1章课程设计任务基本情况与要求1.1 设计题目：煤油冷却器的设计1.2 任务及设计条件：1 .处理能力11300Kgh煤油2 .
5、设备型式：列管式换热器3 .操作条件：煤油由100C冷却到45冷却介质：循环水一入口温度30C,出口温度38C允许压降：不大于100KPa煤油定性温度下的物性参数：/=7.1510-4P50=825Kg/机32=0.14W(oC)CP=2.22KJ/(KgOC)4.每年按330天计，每天24小时连续工作1.3设计要求及内容：1、选择适宜的列管式换热器并进行核算2、要进行工艺计算3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、衡算结果）4、编写设计任务书5、主要辅助设备选型6、绘制换热器总装配图第2章设计方案简介2.1 设计目的课程设计是化工原理教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，
6、是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过此次设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。以及树立正确的设计思想，培养实事求是的工作作风。课程设计不同于通常的作业，在设计中需要学生自己作出决策，自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，并要对自己的选择作出论证和核算,经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养和提高独立工作能力的有益实践。2.2 工艺流程示意图2.3 设备的结构特点该结构能够快速的降低物料的温度，工作时
7、热流体走壳程，冷流体走管程，使接触面积大大增加，加快了传热速度。同时，对温差稍大时可在壳体的适当部位焊上补偿圈（或称膨胀节），通过补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩）来适应外壳和管束不同的膨胀程度。2.4 运用该设备的理由此换热器的特点是壳体与管板直接焊接，结构简单，紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多，管式换热器有易于制造，成本较低，处理能力好，换热表面清洗方便，可供选用的材料广阔，适应性强等优点。由于两板之间有管子相互支撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中他的管板最薄，其造价也低，故广泛使用。2.5 设计方案的确定2.5.1换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。
8、换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。2.5.2换热器的类型换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、直接接触式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。列管式换热器是最典型的间壁式换热器，它有固定档板式、浮头式、型管式和填料函式等类型，其形式主要根据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。列管式换热器结构简单，牢固，操作弹性大，应用材料广，至今人在所有换热器中占据主导地位。2.5.3换热器设备的选择根据给定的冷热流体的温度，以及列
9、管式换热器（确定好了的）四种类型的特点一固定档板式：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料,只能用在管壁温与壳体壁温之差低于60-70及壳程压力不超过0.7MPa的场合；U型管式：结构简单，质量轻，适用于温度和高压的场合。管程清洗困难，管程必须是洁净和不易结垢的物料；浮头式：结构复杂，造价高,便于检修和清洗，完全消除温差压力，应用普遍,能在较高的压力下工作，适用于壳体壁温与管壁温差较大或壳程流体易结垢的场合。我们初步确定选用固定挡板式换热器。2.5.4冷热流体通道的选择1）不洁净和易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便；2）腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到
10、腐蚀；3）压强高的流体宜走管内，以免壳体承受压力；4）饱和蒸汽宜走壳程，因饱和蒸汽比较干净，给热系数与流速无关而且冷凝液容易排出；5）被冷却的流体宜走壳程，便于散热；6）流量小而黏度大的流体一般以壳程为宜；7）有毒的流体走管程，可减少泄露的机会。8）若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数达到流体通入壳程，以减少热应力；根据以上原则，我们选择循环冷却水为管程流体，煤油为壳程流体。2.5.5流体流速、流向的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，
11、动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。在本次设计中，根据表查询换热器常用流速的范围，对于管程循环水其流速范围为L0-2.0ms,故可取u=l.3mso流向的选择：当冷热流体的进出口温度相同时，逆流操作的平均推动力大于并流，因而传递同样的热量，所需的传热面积较小。此外，对于一定的热流体进口温度”，采用时，冷流体的最高极限出口温度为热流体的出口温度
12、T2。反之，如采用逆流，冷流体的最高极限出口温度为热流体的进口温度这样，如果换热的目的是回收热量，逆流操作回收的热量温位（即温度t2）可以较高，因而利用价值较大。显然在一般情况下，逆流操作总是优于并流，故煤油的冷却应采用逆流。2.5.6管子的规格和排列方法选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面介绍的流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有25X2.5mm及19X2mm两种规格的管子。在这里，选择252.5mm管子。管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不便于清洗,且易弯曲。我国生产的钢管长多为6m、9m,则合理的换热器管长
13、应为L5m,2m,3m,4.5m,6m和9m,其中以3m和6m更为普遍。此外，管长和壳径应相适应，一般取L/D为46（对直径小的换热器可大些）。在这次设计中，管长选择6m。管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，等边三角形排列的优点有:管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高；相同的壳径内可排列更多的管子。正方形直列排列的优点是便于清洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；但其对流传热系数较正三角排列时为低。正方形错列排列则介于上述两者之间，即对流传热系数（较直列排列的）可以适当地提高。在这里选择等边三角形排列。管子在管板上排列的间
14、距（指相邻两根管子的中心距）称为管心距，随管子与管板的连接方法不同而异。通常，胀管法取t=（L31.5）d,且相邻两管外壁间距不应小于6mm,即t（d+6）。焊接法取t=l.25d。2. 5.7管程和壳程数的确定当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器的系列标准中管程数有1、2、4和6程等四种。采用多程时，通常应使每程的管子数大致相等。根据计算，管程为4程，壳程为单
15、程。3. 5.8折流挡板：安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的速度，使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度约为外壳内径的1040%,一般取2025%,过高或过低都不利于传热。两相邻挡板的距离（板间距）B为外壳内径D的（0.21）倍。换热器壳体的内径应等于或稍大于（对浮头式换热器而言）管板的直径。初步设计时，可先分别选定两流体的流速，然后计算所需的管程和壳程的流通截面积，于系列标准中查出外壳的直径。2.5.9材料选用列管换热器的材料应根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。在高温下一般材料的机械性能及耐腐蚀性能要下降。同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的
16、材料是很少的。目前常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不锈钢和有色金属虽然抗腐蚀性能好，但价格高且较稀缺，应尽量少用。这里选用的材料为碳钢Q235-B。第3章列管式换热器的设计计算3.1设计流程图确定物性参数，热负荷，冷却剂用量及平均温差，确定换热器类型及流体流动空间裕度过大或过小压降大于设计压力计算值与假定值相差较大计算值与假定值相差较大估计传热总数，计算传热面积初值计算核算冷凝给热系数计算管内给热系数估计冷凝给热系数选择传热管参数，并计算管程相应参数4. 2传热设计主要公式热流量Q=m八XCPlX（7；-T2）2-1平均传热温差Xm=M=
17、M2-2In%温差校正J=xXn池2-3传热面积A=Q2-4r单程管子数凡=2-5Aup管子长度L=-2-6)XdoXns总传热系数K=!2-7doRidORWdO12dididm管束中心线的管数Hc=l.lV2-8多管程列管式换热器管程压力降Mi=(p.+r)NsNpFs2-9壳程压力降2=(p0+pf)FvXNS2-1()对流传热系数仇=0.36x&xRe。”XPiJX注严(壳程)dcPw2=0.023Re208Pr204(管程)2-11壳体内径D=1.05fp2-12第4章换热器设计4.1确定设计方案4.1.1 选择换热器的类型冷、热两流体的温度、压力不高，温差不大，因此初步确定采用固定
18、管板式换热器。4.1.2 流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环冷却水走管程，煤油走壳程。选用。25x25W7?的碳钢管，初定管内流速为1.3msc4. 2确定物性参数定性温度：对于一般液体等低黏度流体，可取流体进口温度的平均值。壳程煤油的定性温度为t=(30+38)2=34oC管程流体循环冷却水定性温度的计算：T=(Ti+T2)2=(100+45)/2=72.5根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性参数数据。煤油在72.5C下的有关物性数据：A1=7.15XK)TPsp1=8257w34=0.14W(mOC),=221KJ/(KgOC)35的循环冷却水的
19、物性参数的估算：t=30oCt=40oCp=995.7w3p=992.2w3=80.07W5Pas=65.610-5Pas%=4.174KJ/(Kg)CP=474KJ/(KgC)2=0.6171(noC)/l=0.6333W(mOc)则34时，P2=955.7-(955.7-992.2)0.4=994.3Kgm3同理可求得U2=74.282IO5Pas,cp,2=4.174KJ(Kg),2=0.624W(m)4. 3计算总传热系数4. 3.1热流量(忽略热损失)煤油的处理能力:因为m=11300Kgh所以，每小时处理m=l1300/3600=3.14Kgs换热器热负荷的计算Q=msXCpiX(
20、T-T2)=3.142.22X(100-45)=383.39kw5. 3.2循环冷却水的用量(忽略热损失)由热量衡算式：Q=Qt所以有Q=ms2X”(t2-r)=Qt即ms24.174(38-30)=383.39可解得：11s2=11.48Kg/s4.3.3平均传热温差：按照纯逆流方式计算有：煤油100C-45水38C-3OC温差Ati=IoO-38=62Ct2=45-30=15C纯逆流：所以对数平均温差=AZl=62C=33.12oC乙MIIU/L4.3.4总传热系数K管程传热系数E/甘匹C994.30.021.3、八雷偌数Re,=产2J2-=348024000274.282x105因此可判
21、断出冷却水在管程内做湍流。普朗特数p2=5=4.174X1000X74.282X107.9720.624由以上计算值可知Re10000,0.6VPrVI60,所以它满足DittUS-Boelter关联式冷却水的无相变对流传热系数的计算：应用DittUS-Boelter关联式，计算管程冷却水传热膜系数：2=0.023X&XRe尸XPr/=0023348024.9704di-20.02=5857.45w(w2oC)壳程传热系数假设壳程传热系数=450h()污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻Ro=1.7197X1O4M5.w,管内侧污垢热阻R,=5.2xl0-%2.K./已知管壁厚度b=0.0025m
22、,碳钢在该条件下的热导率为45W(m-K)则Ry=00025=5.610-5(n2K卬一)445总传热系数(以外表面积为基准)K=J一RidORWdOI1rrnH“Xdjdid,n”S11,=1Z=301.22W/(m2K)0.0255.210-4x0.0255.61050.0251+1.719710+5857.45x0.020.020.0225450生3令一计算传热面积SC383.39x103301.2233.12= 38.4：W考虑15%的面积裕度，S=1.15St=1.15x38.43=44.19W24.4工艺结构尺寸44.萱径与萱内流速选用25X2.5m机的传热管（碳钢），初取管内流速
23、为1.3ms4.4.2管程数与传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数.NS=11.48Awp0.7850.0221.3994.3=28.28根,取28根。按单程管计算，所需的传热管长度为1.=SxdoX%44.193.140.()2528=20.11m按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。若取传热管长L=6m,换热器管程数为Np=L1=20.1164传热管总数N=4X28=112（根）1.1.3 平均传热温差校正及壳程数按逆流计算的平均温差tm逆错误!未找到引用源。应乘校正系数9R = i 二吐竺= 6.875-t238 30P=hK=383=0.1147；Tl100-30按单壳程
24、，四管程结构查温差校正系数图表，可取。，但R=6.875的点在图上难以读出，因而相应以1/R代替R,PR代替P查图知=0.96故有Mm=33.120.96=31.8由于平均传热温差校正系数大于0.8,同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。1.1.4 传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距离Z=L254）,则r=1.2525=3.25run32rw?i隔板中心到离其最近一排管中心的距离按Z=1+6计算。2因止匕Z=322+6=22mm则各程相邻管的管心距/=44如对于正三角形排列，横过管束中心线的管数可有式2-8估算：（r=1.17V=1.
25、1112=121.1.5 壳体内径采用多管程结构，壳体直径可按式2-12错误!未找到引用源。估算。对于正三角形排列，2管程，取管板利用率=0.7,则壳程内径为3=1.05x32XJ坦=425三V0.7按卷制壳体的进级挡，可取壳体内径D=450mm1.1.6 折流挡板采用单弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳程内径后的25%,则切去的圆缺高度为h=0.25D=0.25450=l12.5ww故取h=l10mm.取折流板板间间距B=0.8D(0.2DBD),则B=0.8450=360mm可取B=360mm折流板数目错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。一1=幽-1=16块3601.1.7 接管接
26、管直径的确定（使接管内的流速为相应管程、壳程流速的1.2-1.4倍）：壳程流体进、出口接管：取接管内煤油的流速为1.5ms.则接管内径为4x11300-1.536(X) 825错误!未找到引用源。=0.0568m圆整后取管内径，为50mm。管程流体进出口接管：取接管内流体流速u2=1.5ms.错误!未找到引用源。=J4x叫2J0.099错误!未找到引u-yp-yY4x1.5x994.3用源。m圆整后取管内径为100mm.4.5 换热器核算4.5.1 热量核算（1）壳程对流传热系数对圆缺形折流挡板，可采用克恩公式仇=0.36ZReP5（2严44000因此可判断出冷却水在管程内做湍流。普朗特数P2
27、 = = 4.174x1000x74.282 x10-=49720.624应用DittUS-Boelter关联式，计算管程冷却水传热膜系数:2 = 0.023 -Re908Pr204 = 0.02320506.8 4.97042di 220.02= 3836.5 w(m2 )4工3 一传热系数K= doRld0 R“doD 1y+i-e- + -51-2- + . +“X 4 didm a110.0255.2 104 0.025 5.6105 0.0251+3836.50.020.020.0225=271.3加 /(/M2 K)+ 1.719710-4+-3954氏4传热面积S=悬38339x
28、.而271.3233.8该换热器实际传热面积 SP=欣 Ow = 3.14x0.025x(6-0.06)x(112-16) = 44.76，该换热器面积裕度H = 4476-41.8 = 661%44.76传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。4.5.5壁温核算由于该换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度会降低。为确保可靠，取循环冷却水进口温度为15C,出口温度为38C计算传热管壁温。另外，由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中，应按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为
29、零计算传热管壁温。于是有T,.tm十“一11+讥%其中t=0.4r2+0.6r,=0.438+0.6x15=24.2Tm=0.47；+0.67；=0.4100+0.640=64=4=3836.5W/(K)h=0=395W(m2K)24.264+所以tw=3：538：6.5=27.9oC13953836.5壳壁温度可近似取壳程流体的平均温度，即T=64C壳体壁温和传热管壁温之差为t=64-27.9=36.1oC该温差不是很大，故不需设温度补偿装置。4.6 换热器内流体的流动阻力461萱程流体阻力化=(pi+pr)NsNffFs壳程数NS=I管程数Np=4管程结垢校正系数(近似取)Fv=1.5.2
30、单程直管阻力A”：=/IXLX6“的d2由Re=20506.6,传热管相对粗糙度0.01/2=0.0005,查莫迪图可得;I=0.028,7=3,流速2=。.766加/$,夕2=994,3心/加3,所以A6994.30.7662”p.=0.028XX=2450.3Pa,0.022每程回弯阻力：A”,=4号l=3空等型=875RZ所以化+Mr=(2450.3+875)141.5=19951.8Pa管程流体阻力在允许范围之内。4.6.2壳程阻力埃索计算公式：hfs=(h+hxf2)fs其中对于液体fs=1.15,对于气体或可凝性蒸汽取fs=l2流体流经管束的阻力即0=FfONc(NB+1)蹩-式中
31、：Nb-折流板数目Ntc-横过管束中心线的管子数，NTC=Ll(N)05,Nt为管子总数F-管子排列形式对压降的校正系数，正三角排列F=0.5f。-壳程流体摩擦系数其中F=0.5/=5XRe琢=52469.230228=0.842M=I2NB=16w1=0.107/h5Q11CQ072所以M)=0.50.84212(16+1)=405.61Pa流体流经折流板缺口的阻力p1=7V(3.5-舞吟式中：B-折流板间距，mD壳体直径，m其中B=0.36,D=0.45m所以APl=16(3.5-26)825j07=143.57Pa总阻力pv=7op,=(405.61+143.57)11.15=631.5
32、6Pa壳程流体阻力在允许范围之内。管程流体和壳程流体总阻力：p=pl+pf=631.56+19951.8=20583.36Pa1OOOOOPa在允许范围之内。4.7 换热器主要结构尺寸和计算结果表参数管程壳程循环水煤油流量/(kgs)11.483.14进/出口温度()30(38)100(45)压力pa不大于100OOO不大于100000物性定性温度/3472.5密度/(kgm3)994.3825定压比热容/KJ(KgC)4.1742.22粘度/PaS0.000742820.00071500热导率/W/(mC)0.6240.14普朗特数Pr4.9711.34设备结构参数型式固定管板式壳程数1壳内
33、内径mm450台数1管径mm25X2.5管心距32mm管长mm6000管子排列正三角形管数目/根112折流板数/个16传热面积/m241.8折流板间距mm360管程数4材质碳钢主要计算结果管程壳程流速/(ms)0.7660.107表面传热系数/(wm2k)3836.5395污垢热阻0.000520.00017197阻力/Pa19951.8631.56热流量/KW383.39传热温差/K31.8传热系数/wm2A:-1271.32面积裕度6.61%第5章列管式换热器机械设计5.1 列管式换热器零、部件的工艺结构设计5.1.1 分程隔板一可提高管内外流体的给热系数常采用的是管程分程隔板，在管板上的
34、分程隔板槽深度一般不少于4mm,槽宽为：12mm(对于碳钢)，槽的倒角45。，倒角宽度为分程垫片圆角半径R力口1-2mm。分程隔板最小厚度：由于DN=450mm,对于碳素钢，其值取8mm。5.1.2 折流板、支承板的作用及结构弓形折流板排列方式一其圆缺面水平装配折流板孔与壳体间隙一依据制造安装条件，越小越好，以减少壳程中旁路损失。但间隙太小，穿管困难，间隙太大折易于引起旁路泄漏。折流板管孔直径:按GB151规定：当为11级换热器时,根据换热管外径为25mm,可取25.6mm(允许误差为0.4mm)。折流板厚度：与壳体直径、换管无支承长度有关。由此可取其最小厚度为5mm。折流板布置最小尺寸可按下
35、式计算：=(Z+82/2)S4)+(20SlOO)(mm)折流板和支承板的外径：壳体直径为600mm,则查表可知：换热器折流板、支承板名义外径为596.55mm,冷凝器支承板名义外径为595mm。支承板厚度：根据壳体内径取其厚度为IOmm0允许不支承的最大间距L取1800mmo5.1.3 拉杆、定距管拉杆是一根两端皆带有螺纹的长杆，拉杆定距管是列管式换热器常用结构,根据换热器壳体直径，拉杆直径选取16mm,数量为4根。定距管直径可用与热交换管相同直径的管子。5.1.4 旁路挡板由于DN=600mm,故取二对挡板。挡管应每隔3-4排换热器设置一根，但不应设置在折流挡板缺口处。5.1.5 接管接管
36、外伸长度也叫接管伸出长度，是指接管法兰面到壳体（管箱壳体）外壁的长度。可按下式计算：+z+15式中I接管外伸长度，mm；h接管法兰厚度，mm；h接管法兰的螺母厚度，mm；保温层厚度，mm。由于是冷却器，不需要设置保温层故=0mm.因此壳程接管外伸长度为20Omm,管程接管外伸长度为20Ommo接管最小位置：在换热器的设计中，为了使传热面积得以充分利用，壳程流体进、出口接管应尽量靠近两端管板，而管箱进、出口接管应尽量靠近管箱法兰,可缩短管箱壳体长度，减轻设备重量。然而，为了保证设备的制造、安装，管口距管板或管箱法兰的距离也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。1）壳程接管位置的最小距离壳程接管位置
37、的最小尺寸,可按下式进行计算：带补强圈接管L1-+（Z7-4）+Cmm2不带补强圈接管Lx-+（Zj-4）+Cmm2以上两式中取C24S（S为管箱壳体厚度，mm）,且23Ommo2）管箱接管尺寸的最小位置管箱接管位置的最小尺寸，见图4-3-3,可按下式进行计算：带补强圈接管L1-hf-Cmm不带补强圈接管L1g+%+Cmm以上两式中取C24S（S为管箱壳体厚度，mm）,且23Ommo以上四式中b,ht管板厚度，mm；1.i/La壳程/管箱接管位置最小尺寸，mm；C补强圈外缘（无补强圈时，为管外壁）至管板（或法兰）与壳体连接焊缝之间的距离，mm；Dh补强圈外圆直径，mm；du接管外径，mm。取C
38、=4S=32mm0壳程接管不带补强圈，故壳程接管位置的最小尺寸为-+（-4）+C=-+（42-4）+32=l1O11711,取L1=120mmo22管箱接管带补强圈，且补强圈外圆直径为DH=300mm,故管箱接管位置的最小尺寸为：-+A,+C=-+42+32=222mm,取L2=230mmor2f25.1.6 管板结构尺寸根据壳体内径尺寸，以及标准设计查阅（换热器设计手册）可得管板相关参数:参数名称参数值管板外径，,/丽730管板厚度Invn36螺栓孔直径4/mm23螺栓规格M2480螺栓数量n/个24螺栓孔高度h/mm28管板螺栓孔间距1/mm690管板法兰直径O”帆730管板螺栓内侧边间距
39、/加667管孔直径4/加25.4管孔数/个210换热管外伸长度mm5管板最小厚度取22mm。5.2 列管式换热器机械结构设计5.2.1 传热管与管板的连接管子与管板的连接方式有强度胀接、强度焊接与胀焊接混合结构。在这里选用强度焊接，其焊缝的剪切断面应不低于管子断面的1.25倍。522管板与管箱隔板的连接管板与管箱的连接多数是靠法兰连接。对于固定管板式换热器，其管程操作压力小于1.6MPa,故采用凹凸面密封形式，法兰形式为平焊法兰。5.2.3 管箱管箱法兰通常采用长颈法兰和平焊法兰。5.3 其他结构设计5.3.1 法兰的选用形式：换热器常用的为平焊法兰及对焊法兰。密封面形式：平面、凹凸面和梯槽面
40、。标准法兰的选用换热器常用的法兰分为设备法兰和管法兰。设备法兰标准：由于管内外压降较小，故选用JB4701甲型平焊法兰。换热器的接管法兰一般选用管法兰。根据HG20592-97初步选择DN=600mm的板式平焊法兰，贝人对于管程：法兰的外径285mm,螺栓孔中心圆直径K=240mm,螺栓孔直径L=22mm,螺栓孔数量n=8,螺纹为M20,法兰内径Dj=161mm,法兰厚度C=24mm,坡口宽度b=10mm,密封面为凸形。对于壳程：法兰的外径21Oninb螺栓孔中心圆直径kl70mm,螺栓孔直径L=18mm,螺栓孔数量n=4,螺纹为M16,法兰内径Dj=Ilomm,法兰厚度C=18m,坡口宽度b
41、=10三,密封面为凸形。5.3.2 垫片隔板槽宽度对于管程为碳钢取IOmm,圆角尺寸R取8mm。法兰垫片宽度：对于管程PN=O.6MPa,壳体DN=600mm,取其宽度为14mm。垫片尺寸：对于换热器外径为25mm取其G=99.4mm,e2=154见。根据HG20606-97,选垫片几何尺寸如下：外径644mm,内径604m,厚度2mm。5.3.3 支座选用卧式支座，其尺寸按JB/T4712鞍式支座的Bl型120度，焊制，双筋，带垫板，高度为20Omm的尺寸选取。对于底板：Ll为550mm,bl为150mm,厚度为IOmrn,筋板：L3为300mm,b3为120mm,厚度为8mm,垫板：弧长为71Omm,b4为200mm,厚度为6mm,e为36mm,螺柱：M16,腹板：厚度为8mm。5.4 设计计算5.4.1 筒体壁厚计算壳体、管箱壳体和封头共同组成了管壳式换热器的外壳。管壳式换热器的壳体通常是由管材或板材卷制而成的。当直径小于40Omm时，通常采用管材和管箱壳体。当直径不小于40O
