冷凝器课程设计(3)

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内外平均厚度： dm=0.0225

在下面的公式中，以外管为基准，代入以上数据得：

K?1

dodobdo1?Rsi??Rso??ididi?di?o10.0250.0250.0025?0.025+0.00058×++0.00017+)

5000.02?453681.74?0.020.02 =1÷(

=302.66W/m2?℃

3.6计算传热面积

由以上的计算数据，代入下面的公式，计算传热面积：

Q376.83?103??28.8m2 A'?K?tm302.66?43.23 与换热器列出的传热面积A=35.2比较有 热面积来看所选的换热器适用。

35.2?28.8从阻力损失和传?100%?18.2%的裕度，

35.2四 工艺设计计算

4.1. 主要工艺及结构基本参数计算

选用Φ25×2.5的碳钢管，管长6m,速取ui=0.76m/s

4.2. 换热器筒体尺寸与接管尺寸确定

采用多管程结构,取管板利用率??0.55,则壳体内径为 D?1.05tN??1.05?32760.55?394.92mm 按卷制壳体的进级档可取D?400mm

4.3.管程数和传热管数

根据传热管的内径和流速，可以确定单程传热系数：

ns=

V16250.60/(3600?995.7)??19 220.785?0.02?0.76?diui4S35.2??22.61m

?dons3.14?0.025?20L22.61??4 l6按单程计算，所需传热管的长度是：

L?若按单程管计算，传热管过长，宜采用多管程结构，取传热管长l=6m，则该传热管程数为：

Np?则传热管的总根数为：

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N=Np×ns=4×19=76（根） 4.3.平均传热温差校正及壳程数

由前面的计算已求得，按单壳程、多管程计算，逆流时：

?tm'=(140?40)?(40?20)?49.69℃

140?40ln40?20而此时，我们有： P=

t2?t140?20T?T140?40??0.17 R=12??5

T1?t1140?20t2?t140?20由????P,R?函数公式可得：??t=0.87﹥0.8，所以，修正后的传热温度差为：

?tm= ?tm'??t=49.69×0.87=43.23℃

于是，校正后的平均传热温差是43.23℃，壳程数为单程，管程数为4。

4.4.换热管选型汇总

根据以上的计算可以得到如下的计算结果表4-1： DN,mm 管程数 壳程数 管子规格 管子根数 中心排管数 管程流通面积，m 换热面积，m 换热管长度，mm

2

2

400 4 1 25*2.5 60 9 0.005966 26.41 6000

通过查表，可以发现下面的结构尺寸的换热器和所需的比较接近，故而选择该种换热器： DN,mm 管程数 壳程数 管子规格 管子根数 中心排管数 管程流通面积，m 换热面积，m 换热管长度，mm

2

2

400 4 1 25*2.5 76 11 0.0060 35.2 6000

4.5.换热管

4.5.1.换热管的规格及尺寸偏差

经过查表，对于碳钢、低合金钢的换热管的规格及尺寸偏差见下表4-2：

材料

换热管标准 管子规格 12

高精度、较高精度偏差

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外径，mm 碳钢 低合金钢 GB/TB8163 GB9948 ≧14~30 厚度，mm 2~2.5 外径偏差，mm ±0.2 壁厚偏差，mm +12% -10% 4.5.2.传热管排列和分程方法

管子在管板上的排列方式最常用的为图4-1所示的（a）、（b）、（c）、（d）四种，即正三角形排列（排列角为30°）、同心圆排列、正方形排列（排列角为90°）、转角正方形排列（排列角为45°）。当管程为多程时，则需采取组合排列，图1-10为二管程时管小组合排列的方式之一。

图4.1.管子在管板上的排列方式和组合排列示意图

采用组合排列法，即每程均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。 换热管的中心距经查表4-3可得：（mm） 换热管外径d 25

4.5.3横过管束中心线的管数

nc=1.19N?1.1976?10.4?11

换热管中心距t 32 分程隔板槽两侧相邻管的中心距 44 4.6.折流板

折流板间距系列为：100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。 折流板厚度与壳体直径和折流板间距有关，见表4-4所列数据。

表4-4. 折流板厚度/ mm 壳体公称内径 /mm 200～250 400～700 700～1000

相邻两折流板间距/mm ≤300 3 5 6 300～450 5 6 8 13

450～600 6 10 10 600～750 10 10 12 ＞750 10 12 16

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＞1000 6 10 12 16 16 支承板厚度一般不应小于表4-4(左)中所列数据。

支承板允许不支承的最大间距可参考表4-5（右）所列数据。

表4-5支承板厚度以及支承板允许不支承的最大间距

壳体直径/mm ＜400 管子外径/mm 19 25 38 57

支承板厚度6 8 10 最大间距/mm 1500 1800 2500 3400 /mm

经选择，我们采用弓形折流板，取弓形折流圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为： h=100mm

取折流板间距B=0.7D，则： B=0.5×400=200mm 可取B=200mm

因而查表可得：折流板厚度为5mm，支承板厚度为8mm，支承板允许不支承最大间距为1800mm。

400～800 900～1200 折流板数NB?6000?1?29

200折流板圆缺面水平装配。

4.7.接管

4.7.1.壳程流体进出口时接管

取接管内R134a流速为u=0.1m/s 则接管内径为：

d=

4V4?6000/(3600?950)??0.047m ?u3.14?1.0所以，取标准管的内径为50mm。

4.7.2.管程流体进出口时的接管

取接管内循环水流速u=1.5m/s，则接管内径：

d=

4?16250.60/(3600?995.7)?0.062m

3.14?1.5 取标准管径为60mm。

4.8.壁厚的确定、封头

4.8.1.壁厚

查GB151-99P21表8得圆筒厚度为：8 mm

查JB/T4737-95，椭圆形封头与圆筒厚度相等，即8mm

4.8.2.椭圆形封头 示意图如下：

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查表可得其尺寸数据，见下表4-6 公称直径DN/mm 400

曲面高度直边高度 碳钢厚度 Δ/mm 8 内表面积 A/m2 0．4374 容积 V/m2 0．0353 质量 M/kg 27．47 h1/mm 150 h2/mm 25 4.9.管板

管板除了与管子和壳体等连接外，还是换热器中的一个重要的受压器件。

4.9.1.管板结构尺寸

固定管板式换热器的管板的主要尺寸：

公称直径 400 4.9.2.管板厚度

考虑到腐蚀裕量，以及有足够的厚度能防止接头的松脱、泄露和引起振动等原因，建议最小厚度应大于20mm。

表4-7. 管板的最小厚度 换热器管子外径d0/mm 管板厚度/mm ≤25 3d0/4 32 22 38 25 57 32 D 530 D1 490 D3 498 D4 545 b 36 c 10 d 23 螺栓孔数 28 换热管的外径为25mm，因而管板厚度取为3d0/4=18.75，取上述的最小厚度20mm。

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