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设计数据

原 始 数 据

已知 管程水进口温度t2 ' 管程水出口温度t2 '' 壳程丙二烯进口温度t1 ' 壳程丙二烯出口温度t1 '' 壳程丙二烯流量M1

Δ tmax Δ tmin Δ tmax/Δ tmin 算术平均温差 逆流时的对数平均温差Δ t1m,c P R 温度修正系数ψ 传热量Q 逆流时的对数平均温差Δ t1m,c 有效平均温差Δ tm 热损失系数η L 传热量Q 冷却水流量M2 初选传热系数K' 估算传热面积F' 换热管外径选取d0 换热管壁厚δ 管程内水的流速w2 管程数Zt 管程所需流通截面At 每程管数n 管子长度l 管子排列方式 管中心距s

传 热 量 及 平 均 温 差

估 算 传 热 面 积 及

面

积

及

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估 算 传 热 面 积 及 传 热 面 结 构

分程隔板槽处管中心距lE 平行于流向的管距sp 垂直于流向的管距sn 拉杆直径dn (一台管子数)总管子数nt 六边形层数 (一台拉管数)拉杆数 一台传热面积 二台传热面积F'' 管束中心至最外层管中心距离(由图得出) 壳体内径Ds b1 b 管束外缘直径DL b3 长径比l/Ds

管 程 计 算

管程接管直径D2 管程雷诺数Re2 管程换热系数α2

折流板形式 折流板缺口高度h 折流板的圆心角θ 折流板间距ls 折流板数目Nb 折流板上管孔直径dH 折流板上管孔数 通过折流板上管子数 折流板缺口处管子数 折流板直径Db 折流板缺口面积Awg 错流区内管数占总管数的百分数Fc 缺口处管子所占面积Awt 流体在缺口处流通面积Ab 流体在两折流板间错流流通截面积Ac 壳程流通当量截直径De 壳程流通截面积As

壳 程 结 构 及 壳 程

算

传

及

壳

程

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壳 程 结 构 及 壳 程 计 算

壳程接管直径Dl 错流区管排数Nc 旁流通道数NE 旁通挡板数Nss 每一缺口内的有效错流管排数Ncw 错流面积中旁流面积所占分数Fbp 一块折流板上管子和管孔间泄漏面积Atb 折流板外缘与壳体内壁之间泄漏面积Asb 壳程雷诺数Rel 理想管束传热因子jH 折流板缺口校正因子jc 折流板泄漏校正因子j1 旁通校正因子jb 壳程传热因子j0 壳程质量流速Gs 壳侧壁面温度(假定)tw 壁温下丙二烯粘度μ 壳侧换热系数α1 w1

需 用 传 热 面 积

水垢热阻rs,2 丙二烯污垢热阻rs,1 传热系数K 传热面积F 检测壳侧壁温tw1 管内摩擦系数fi 管侧壁温tw2 (假定) 壁温下水的粘度μ 管长L 沿程阻力Δ pi 回弯阻力Δ Prw2

阻 力 计 算

进出口连接管阻力Δ PN 两台管程总阻力Δ Pt 理想管束摩擦系数fk 理想管束错流段阻力Δ Pbk 理想管束缺口处阻力Δ Pwk 旁路校正系数Rb

程

结

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计 算折流板泄露校正系数Rl 折流板间距不等的校正系数Rs 壳程总阻力Δ P's 两台壳程总阻力Δ Ps 环境温度t0 试验温度t1 设计温度t 设计压力Pc 筒体的内径Di 材料 试验温度下屈服点σ s 试验温度允许应力[σ ] 设计温度许用应力[σ ]t 钢板负偏差C1 腐蚀余量C2 焊接接头系数φ

计算厚度δ 有效厚度δ e 名义厚度δ n 压力试验类型 试验压力值PT 压力试验允许通过的应力水平[σ ]T 试验压力下圆筒的应力σ 校核条件 校核结果 最大允许工作压力[Pw ] 设计温度下计算应力σ t [σ ] *φ 校核条件 校核结果 环境温度t0 试验温度t1 设计温度t 设计压力Pc 筒体的内径Di 材料 试验温度下屈服点σt T

换 热 器 筒 体 计 算

换 热 器 前

s

计

算

热

器

前

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换 热 器 前 端 管 箱 筒 体 计 算

试验温度允许应力[σ ] 设计温度许用应力[σ ]t 钢板负偏差C1 腐蚀余量C2 焊接接头系数φ 计算厚度δ 有效厚度δ e 名义厚度δ n 压力试验类型 试验压力值PT 压力试验允许通过的应力水平[σ ]T 试验压力下圆筒的应力σ 校核条件 校核结果 最大允许工作压力[Pw ] 设计温度下计算应力σ [σ ]t *φ 校核条件 校核结果 环境温度t0 试验温度t1 设计温度t 设计压力Pc 筒体的内径Di 曲面深度hi 材料 试验温度下屈服点σ s 试验温度允许应力[σ ] 设计温度许用应力[σ ]t 钢板负偏差C1t T

前 端 封 头 计 算

腐蚀余量C2 焊接接头系数φ 压力试验类型 试验压力值PT 压力试验允许通过的应力水平[σ ]T 试验压力下封头的应力σ 校核条件 校核结果 形状系数KT

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计 算

计算厚度δ 有效厚度δ e 名义厚度δn

结论 最大允许工作压力[Pw ] 设计温度下计算应力σ [σ ]t *φ 校核条件 校核结果 环境温度t0 试验温度t1 设计温度t 设计压力Pc 筒体的内径Di 曲面深度hi 材料 试验温度下屈服点σ s 试验温度允许应力[σ ] 设计温度许用应力[σ ]t 钢板负偏差C1t

后 端 封 头 计 算

腐蚀余量C2 焊接接头系数φ 压力试验类型 试验压力值PT 压力试验允许通过的应力水平[σ ]T 试验压力下封头的应力σ 校核条件 校核结果 形状系数K 计算厚度δ 有效厚度δ e 名义厚度δ n 结论 最大允许工作压力[Pw ] 设计温度下计算应力σ [σ ]t *φ 校核条件 校核结果t T

计

算

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环境温度t0 试验温度t1 设计温度t 设计压力Pc 轴向外载荷F 外力矩M 材料(壳体) 许用应力(壳体)[σ ]n t

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刘效松

刘效松

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U型管式换热器设计设计数据 数值 20 30 100 60 22 79200 单位 (℃) (℃) (℃) (℃) (kg/s) (kg/h)

70 40 1.75 55 53.60820879 0.125 4 0.980247564 2614.037396 53.60820879 52.54931607 0.98 2614.037396 62.55174435 380 130.9064759 25 2.5 1.3 2 0.048263931 153.6288652 5.411535774 采用正三角形排列 32

(℃) (℃) <2 (℃) (℃) —— —— —— KW (℃) (℃) —— KW kg/s W/(m2·℃) m2 mm mm m/s 个 m2 根 m —— mm

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44 27.71281292 16 16 308 11 6 145.1415806 290.2831612 0.347 0.76 5 3.5 0.744 8 7.5 248.2503052 28709.86321 5348.687182 弓形折流板 0.2 120 0.2 29 0.0254 320 268 54 0.7955 0.096243848 0.649957316 0.026461327 0.069782521 0.04265625 0.020164863 0.054558782

mm mm mm mm

根 层 根 m2 m2 m m mm mm m mm —— mm 湍流 W/(m2·℃) —— m 度 m 块 m 根 根 根 m ㎡ —— ㎡ ㎡ ㎡ m ㎡

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0.26356479 14.43375673 1 2 5.773502692 0.365714286 0.004838053 0.003769911 107130.102 0.0016 1.01 0.7 0.78 0.000882336 403.2348099 60 0.0000962 573.3900776 0.000176 0.00034 394.055182 126.2372965 56.84564539 0.0052 30 0.0008007 10.82307155 9324.242224 6739.382 1263.634125 17327.25835 0.034 693.6674287 938.3249659 0.88

m 排 —— 对 排 —— ㎡ ㎡ 湍流 —— —— —— —— —— kg/(m2.s) ℃ Kg/(m·s) W/(m2·℃) (m2 ℃)/W (m2 ℃)/W W/(m2·℃) m2 ℃ —— ℃ kg/(m·s) m Pa Pa Pa Pa —— Pa Pa ——

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0.25 1 12688.29136 25376.58271 20 200 60 4 800 Q345R 345 189 189 0.3 3 0.85 10.08509297 12.7 16 液压试验 5 310.5 188.2121352 σ T≤[σ ]T 合格 5.020930233 127.984252 160.65 [σ ]t*φ ≥σ 合格 20 200 100 4.8025 800 Q345R 345t

—— —— Pa Pa ℃ ℃ ℃ Mpa mm —— MPa MPa MPa mm mm —— mm mm mm —— MPa MPa MPa —— —— MPa MPa MPa —— —— ℃ ℃ ℃ Mpa mm —— MPa