U型管换热器工艺设计及筒体封头设计

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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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