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1、热交换器设计计算一、基本参数管板与管箱法兰、壳程圆筒纸之间的连接方式为e型热交换器公称直径DN600，即Di=600mm换热笹规格38x2,L()=3000mm换热管根数n=92管箱法兰采川整体非标法兰管箱法兰/壳体法兰外直径Dr760mm螺柱孔屮心圆直径Db=715mm壳体法兰密封面尺寸D4=653mm二、受压元件材料及数据以下数据查自GB150.2—2011；管板、法兰材料：16Mn锻件NB/T47008—2010管板设计温度取1or查表9,在设计温度ioo°c下管板材料的许用应力：[O]:二178Mpa(6100mm)查表B.13,在设计温度1
2、00°C壳体/管箱法兰/管板材料的弹性模量：E;.二E:’二Ep二197000Mpa壳程圆筒材料：Q345RGB713壳程圆筒的设计温度为壳程设计温度查表2,在设计温度100°C下壳程圆筒材料的许用应力：—189Mpa(3mm<516mm)查表B.13,在设计温度10°C下壳程圆筒材料的弹性模量Es=197000Mpa查表B.14在金属温度20°C〜80°C范围内，壳程圆筒材料平均线膨胀系数：a=1.137xlO-5mm/(mm<°C)管程圆筒材料：Q345RGB713管程圆筒的设计温度为壳程设计温度按GB/T151—2014屮7.4.6.1规定，管
3、箱圆筒材料弹性模量，当管箱法兰采用长颈对焊法兰时，取管箱法兰的材料弹性模量，即已11=197000Mpa换热管材料：20号碳素钢管GB9948换热管没计温度取100°C查表6,在设计温度10(TC下换热管材料的许用应力[4=147Mpa(6^16mm)查表B.3,设计温度100'C下换热管材料的屈服强度=220Mpa<16mm)查表B.13,设计温度100°C下换热管材料的弹性模量Et=197000Mpa查表B.13,换热管材料在沿长度平均的金属温度50°C下弹性模量：Elm=199500Mpa查表B.14,在金属温度20°C〜50°C范闱P、j,换
4、热管材料平均线膨胀系数：at=1.112xlO-5mm/（mm>°C）螺柱材料：35CrMoA查表12,室温下螺柱材料的许用应力=228Mpa査表12,设计温度1001下螺柱材料的许用应力^1=2（）6^4133三、管板计算a.确定管板布管方式及各元件结构尺寸换热管为转角正三角形排列换热管中心距S=48mm壳程圆筒计算厚度S=—一=一2.632><6⑻=4.207mm2[o]；4）-ps2x189x1-2.632壳程圆筒设计厚度8+C2=4.2+l=5.2mm按GB713—2014钢板负偏差：Ci=0.3mm按照GB/T151表7-1，对于不可抽管束
5、的固定管板式热交换器，其壳程圆筒最小厚度（包含1mm腐蚀裕量）为10mm,取Ss=16mmb.计算r/、A、A，、A5、A：,、A、2、方、Es、Et、[a]'r、A,、A、P,一根换热管管壁金属的横截而积。=（6/-<5；）=3.14x2x（38—2）=226.08mm2壳程圆筒内径横截而积A=^-=31X600=2.83x10szW44管板开孔后的面积4=2.83x10s-92x1^^=1.79X105mm244圆筒壳壁金属横截面积息=兀<5；（£>,.+么）=3•14x16x（600+16）=3.09xl04mm2设管板名义厚度么=56mm，换
6、热管伸fli管板L<;度为1.5mm换热管有效k度（两管板A侧间距）：L=L0-2（么+1.5）=3000-2x（56+1.5）二2885腳197000x92x226.082885x3.09xl04=45.96M戸隸韻5壳体不带波形膨胀节吋，换热管束勾圆筒刚度比Etna197000x92x226.08Q==c=0.06/3EA197000x3.09x10"卿千遍系数I=0.4+^(1+2)=0.4+-zx-°；6^x(l+0.0673)=0.40500.6325系数0.4(1+^)+了(0.6+2)Z=0.4x(1+0.1162)+0.6325=1.
7、5015换热皆受）玉失稳当量K度lcr=1154mmx(0.6+0.0673)系数c,.^3.14xJ2x1970Q0=132.8821220换热管冋转半径Z=Q.25^d^(d~2^f=0.25x^382+(38-2x2)2=12.748mm系数l(‘r//=1154/12.748=90.5240Df1//"220P1154/12.748]换热管稳定汴用压应力1=X1=146.66Mpa1.5L2QJ1.5L2x132.8821」C>ler/iC.对于其延长部分兼作法兰的管板，计算M,,,，按GB150.3—2011第7章确定収p,作为法兰计算压力
8、。垫片接触面宽度W=（753-715）/2=19mm按GB150.3—2011表7-1计算:N19垫片基本密
