列管式换热器课程设计报告书.docx

大学化工原理列管式换热器课程设计说明书学院：班级：学号：姓名： 指导教师：时间：年 月 日目录一、化工原理课程设计任务书2二、确定设计方案31. 选择换热器的类型2.管程安排三、 确定物性数据4四、估算传热面积51. 热流量3.传热面积2. 平均传热温差4.冷却水用量五、工艺结构尺寸61. 管径和管内流速6.折流挡2. 管程数和传热管数板73. 传热温差校平均正及壳程数7.其他附件4. 传热管排列和分程方法8.接管5. 壳体内径六、换热器核算81. 热流量核算102. 壁温计3.换热器内流体的流动阻力算七、结构设计131. 浮头管板及钩圈法兰结构设计2. 管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计3. 管箱结构设计4. 固定端管板结构设计5. 外头盖法兰、外头盖侧法兰设计146. 外头盖结构设计7. 垫片选择8. 鞍座选用及安装位置确定9. 折流板布置10.说明八、强度设计计算151. 筒体壁厚计算2. 外头盖短节、封头厚度计算3. 管箱短节、封头厚度计算164. 管箱短节开孔补强校175. 壳体接管开孔补强校核6. 固 定 管 板 计算187. 浮头管板及钩圈198. 无折边球封头计算9. 浮 头 法 兰 计算20九、参考文献20一、化工原理课程设计任务书某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后， 用循环冷却水将其从1101进一步冷却至60°C之后，进入吸收塔吸收其中的可溶 性组分。已知混合气体的流量为231801 kg：h，压力为6.9MPa，循环冷却水的 压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29C，出口的温度为39C，试设计一列管式换热器，完成生产任务。已知：混合气体在85°C下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）密度p广90kg j m3定压比热容c广3.297kj/kgC热导率= 0.0279 Wm C粘度目=1.5X10-5Pas1循环水在34C下的物性数据：密度P1 = 994.3kg/m3定压比热容c 1 = 4.174 kj/kgK热导率人=0.624 Wm K粘度气=0.742X10-3 Pas二、确定设计方案1. 选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度110C出口温度60C ;冷流体进口温度 29C，出口温度为39C，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会 降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步 确定选用浮头式换热器。2. 管程安排从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循 环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下 降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。三、确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为110 + 60=85°CT=2管程流体的定性温度为39 + 29 睥t= 34 C2根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说， 最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关 物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。混和气体在85C下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度p = 90kg /m3定压比热容c =3.297kj/kg C热导率 1 =0.0279w/m* C粘度R1 =1.5X10-5Pa S循环水在34°C下的物性数据：密度P =994.3 kg/m3定压比热容c 二4.174kj/kg K热导率人=0.624w/m K粘度七二0.742X10-3Pa s四、估算传热面积1. 热流量Q = A ,% m c At= 231801 X 3.297 X (110-60)=3.82 X 107kj/h=10614.554kw2. 平均传热温差先按照纯逆流计算，得At =(1 1 0 - 39) - (60 - 29)I 110 - 39ln60 - 29=48.3K3. 传热面积由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/（m，k）则估算的传热面 积为Ap二乂KAt10614554=686.76m 2320 x 48.34.冷却水用量m= Qi - 10614554 = 254.3kg/ s = 9154862kg/ h c At4.174x103 x10五、工艺结构尺寸1 .管径和管内流速 选用25X2.5较高级冷拔传热管(碳钢)，取管内流速 u1=1.3m/s。2. 管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数_ V _ 915486.2/(3600x994.3)627Ns=兀八0.785 x 0.022 x 1.3d 2"按单程管计算，所需的传热管长度为L _灿76. 14m兀d n3.14x 0.025 x 627按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现 取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为Np=L _ 旦 _ 2 l 7传热管总根数Nt=627 X 2=12543. 传热温差校平均正及壳程数 平均温差校正系数：T-T _ 110-60 _5R= tt： 39 - 29 P=二=39 29 =0.124110 - 29按单壳程，双管程结构，查【化学工业出版社化工原理第三版）上册】：图5-19得：8 a = 0.96平均传热温差At =w JA 塑=0.96 x 48.3 = 46.4 k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。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。见【化学工业出 版社化工原理（第三版）上册】：图6-13。取管心距 t=1.25d0，则 t=1.25X25=31.2532mm隔板中心到离其最近一排管中心距离：S=t/2+6=32/2+6=22mm各程相邻管的管心距为44 mm。管数的分程方法，每程各有传热管627根，其前后管程中隔板设置和介质的流通顺序按【化 学工业出版社化工原理（第三版）上册】：图6-8选取。5. 壳体内径 采用多管程结构，进行壳体内径估算。取管板利用率7=0.75，则壳体内径 为：D=1.05t <7? = 1.05 x 3/1254/0.75 = 1374mm按卷制壳体的进级档，可取D=1400mm筒体直径校核计算：壳体的内径D.应等于或大于（在浮头式换热器中）管板的直径，所以管板直径的计算可以决定壳体的内径，其表达式为：D. = t （n -1） + 2e管子按正三角形排列： = 1.JN = 1.1 x= 39取 e=1.2 d0=1.2 x 25=30mmD. =32 x (39-1) +2 x30 =1276mm按壳体直径标准系列尺寸进行圆整:D.=1400mm6. 折流挡板采用圆缺形折流挡板，去折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25X1400=350m，故可 取 h=350mm取折流板间距 B=0.3D，则 B=0.3X1400=420mm，可取 B 为 450mm。折流板数目N =B主传热管长-1 =如-1 = 14.5机14折流板间距 450折流板圆缺面水平装配，见图：【化学工业出版社化工原理（第三版）上册】：图6-9。7. 其他附件拉杆数量与直径选取，本换热器壳体内径为1400mm，故其拉杆直径为16拉杆数量8,其中长度5950mm的六根，5500mm的两根。壳程入口处，应设置防冲挡板。8. 接管壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为u1=10m/s,则接管内径为；4V _ ;4x231801/(3600x90) _3.14 x 10.圆整后可取管内径为300mm。管程流体进出口接管：取接管内液体流速U2=2.5m/s，则接管内径为4 x 915486.2/(3600 x 994.3)D =、,= 0.36123.14 x 2.5圆整后去管内径为360mm六、换热器核算1. 热流量核算（1）壳程表面传热系数 用克恩法计算，见式【化学工业出版社化工原理（第三版） 上册】：式（5-72a）：a = 0.36 土 Re uPr'Ggn 0 d 0 p当量直径，依【化学工业出版社化工原理（第三版）上册】：式（5-73a）得d =时 3 Y= 0.02mendo壳程流通截面积：S = BD（1 - A） = 450 x 1400（1 -癸）=0.1378 o332壳程流体流速及其雷诺数分别为"=231801/(3600 x 90) = 52m/sUo0.1378. m SRe =知E = °.02x %2 x 90 = 624000o日1.5 x 1051普朗特数Pr = CZ = 3.297x 四 x L5 x10-51 773 人0.0279.粘度校正(上)0.14牝1PW0 0279a = 0.36 x 0" x 6240000.55 x 1.773% = 935.7w/m2 - K(2) 管内表面传热系数：a = 0.023 土 Re0.8Pr0.4i di管程流体流通截面积：S = 0.785 x 0.022 X 竺4 = 0.1969 i2管程流体流速：915486.2/(3600 x 994.3) ,u = 1.3m / si0.1969雷诺数：Re = 0.02x 1.3x 994.3/(0.742 x 10-3) w 34841普朗特数:4.174 x 103 x 0.742 x 103.八，0.624Pr = 4.96a = 0.023 x 0624 x 348410.8 x 4.960.4 = 5858w/ m2 - Ki0.02（3）污垢热阻和管壁热阻：【化学工业出版社化工原理（第三版）上册】：表5-5取：管外侧污垢热阻R = 0.0004m2 - k / wO管内侧污垢热阻R = 0.0006m2 - k / wi管壁热阻按【化学工业出版社化工原理（第三版）上册】：图5-4查得碳钢在该条件下的热导率为50w/（mK）。所以Rw=0.0025 = 0.00005m2 - k / w50(4)传热系数K有:(25+ 5858 x 20=402w / m 2 - K0.0006x25 0.00005 x25 八八八八. 1 )+ 0.0004 +935.7 )2022.5(5)传热面积裕度：计算传热面积Ac:10614.554 x 103=546.7m 2402 x 48.3该换热器的实际传热面积为Ap:A = n d IN该换热器的面积裕度为=3.14 x 0.025 x 7 x1254 = 689.1m 2689546 = 26%cn1+ac546.7H = ApAcAc传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。2. 壁温计算7/以 + tm a“因为管壁很薄，而且壁热阻很小，故管壁温度可按式/1c1n 计算。由于该cn换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。为确保可靠，取循环冷却 水进口温度为15C，出口温度为39C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，应该按最不利的操作条件考虑，因此， 取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。于是有：Tw a +?atw式中液体的平均温度t和气体的平均温度分别计算为 mt = 0.4X39+0.6X15=24.6°CTm = (110+60)/2=85°Ca =a. = 5858w/m， Kah = a = 935.7w/rm K传热管平均壁温t = 32.3 C壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=85C。壳体壁温和传热管壁温之差 为 At = 85 - 32.3 = 52.7 C。该温差较大，故需要设温度补偿装置。由于换热器壳程压力较大，因此，需选用浮头 式换热器较为适宜。3. 换热器内流体的流动阻力(1)管程流体阻力Ap = (Ap +Ap ) N N Fl OU 2N = 1 , Np = 2 , Ap =X.2i由Re=34841，传热管对粗糙度0.01，查莫狄图：【化学工业出版社化工原理(第三版)上册】：图1-27得人i = 0.04，流速Ui =1.3m/s,P = 994.3炫/m3,所以：Ap = 0.04x 二 x L32 x994.3 = 11762.57Pa 0.02Ap =Qr暨=3 x 994.3 x U = 2520.55Pa2Api = (11762.57 + 2520.55) x 2 x 1.5 = 42849.4Pa管程流体阻力在允许范围之内。(2)壳程阻力：按式计算Ap = (Ap +Ap ) F N ,流体流经管束的阻力P uAp = Ff NC (N b +1)F=0.5f = 5 x 588000 0.228 =0.2419NC = 1.1Nt 0.5 = 1.1x12540.5 = 39N b = 14 u = 5.2 m / sA90 x 5.22p = 0.5X0.2419X39X(14+1)X=86095.6Pao2流体流过折流板缺口的阻力.小 一 2B pu 2p = N b (3.5-司- , B=0.45m ,D=1.4m2 x 0.45、90 x 5.22p = 14 x (3.5 -一-4-) x2= 48672 pa总阻力p = 86095.6+48672=1.35X 10 5Pa由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。(3)换热器主要结构尺寸和计算结果见下表:参数管程壳程流率915486.2231801进/出口温度/°c29/39110/60压力/MPa0.46.9物性定性温度/c3485密度/ (kg/m3)994.390定压比热容/kj/ (kg* K)4.1743.297粘度/ (Pas)0.742X10-31.5X 10 -5热导率(W/mK)0.6240.0279普朗特数4.961.773备设形式浮头式壳程数1壳体内径/mm1400台数1管径/mm25X2.5管心距/mm32管长/mm7000管子排列正三角形 排列管数目/根1254折流板数/个14传热面积/rm2689.1折流板间距/mm450管程数2材质碳钢主要计算结果管程壳程流速/ （m/s）1.35.2表面传热系数/W/ （m" K）5858935.7污垢热阻/ （m* K/W）0.00060.0004阻力/ MPa0.042850.135热流量/KW10615传热温差/K48.3传热系数/W/ (m* K)400裕度/%26%七、结构设计1、浮头管板及钩圈法兰结构设计：由于换热器的内径已确定，采用标准内径决、定浮头管板外径及各结构尺寸（参照 化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：第四章第一节及GB151）。结构 尺寸为：浮头管板外径：D0 = D. -2b1 = 1400-2x5 = 1390mm浮头管板外径与壳体内径间隙：取«= 5mm （见化工单元过程及设备课程设计 （化学工业出版社出版）：表4-16）；垫片宽度：按化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：表4-16：取 b = 16mm浮头管板密封面宽度：b = b +1.5 = 17.5mm浮头法兰和钩圈的内直径：Df. = D. - 2（b1 + b ） = 1400 - 2x（5 +16） = 1358mm浮头法兰和钩圈的外直径：Df0 = D. + 80 = 1400 + 80 = 1480mn外头盖内径：D = D. +100 = 1400 +100 = 1500mn螺栓中心圆直径：Db =（D0 + Df0） /2 = （1390 +1480）/2 = 1435mm其余尺寸见化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：图4-50。2、管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计：依工艺条件：管侧压力和壳侧压力中的高值，以及设计温度和公称直倒1400，按 JB4703-92长颈对焊法标准选取。并确定各结构尺寸，见化工单元过程及设备课程设计 （化学工业出版社出版）：图4-50（a）所示。3、管箱结构设计：选用B型封头管箱，因换热器直径较大，且为二管程，其管箱最小长度可不按流道 面积计算，只考虑相邻焊缝间距离计算：L > h + 2C + d + h + h = 320 + 2 x100 + 377 + 350 + 50 = 1297mmgmin fg 12取管箱长为1300mm，管道分程隔板厚度取14mm，管箱结构如化工单元过程及设备课 程设计（化学工业出版社出版）：图4-50（a）所示。4、固定端管板结构设计：依据选定的管箱法兰，管箱侧法兰的结构尺寸，确定固定端管板最大外径为： D=1506mm；结构如化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：图4-50（b） 所示。5、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计：依工艺条件，壳侧压力、温度及公称直径Dn = 1500mm ；按JB4703-93长颈法兰 标准选取并确定尺寸。6、外头盖结构设计：外头盖结构如化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：图4-51 所示。轴向尺寸由浮动管板、钩圈法兰及钩圈强度计算确定厚度后决定，见化工单元过程 及设备课程设计（化学工业出版社出版）：图4-51。7、垫片选择：a. 管箱垫片：根据管程操作条件（循环水压力0.4Mpa，温度34oC）选石棉橡胶垫。结构尺寸 如化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：图4-39（b）所示：D = 1508mm; d = 1400mm.b. 外头盖垫片：根据壳程操作条件（混合气体，压力6.9Mp a，温度85 oC ），选缠绕式垫片， 垫片：1609mmx 1500mm（JB4705-92）缠绕式垫片。c. 浮头垫片：根据管壳程压差，混合气体温度确定垫片为金属包石棉垫，以浮动管板结构确定垫片结构尺寸为1390mm x1358mm ；厚度为3mm;JB4706-92金属 包垫片。8、鞍座选用及安装位置确定：鞍座选用 JB/T4712-92 鞍座 BI1400-F/S；安装尺寸如化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：图4-44所示其中：L = 6700, LB = 0.6L = 0.6x6700 = 4020mm取：L = 4000mm, L'牝 L = 1350mm9、折流板布置：折流板尺寸：外径：D = Dn - 8 = 1400 - 8 = 1392mm ；厚度取 8mm前端折流板距管板的距离至少为850mm；结构调整为900mm；见化工单元过程及设备课程设计（化学工业出版社出版）：图4-50（c）后端折流板距浮动管板的距离至少为950mm；实际折流板间距B=450mm，计算折流板数为12块。10、说明：在设计中由于给定压力等数及公称直径超出JB4730-92，长颈对焊法兰标准范围， 对壳体及外头盖法兰无法直接选取标准值，只能进行非标设计强度计算。八、强度设计计算1、筒体壁厚计算：由工艺设计给定设计温度85oC，设计压力等于工作压力为6.9Mpa， 选低合金结构钢板16MnR卷制，查得材料85oC时许用应力t】=163Mp ；过程设备设 计（第二版）化学工业出版社。取焊缝系数4 =0.85，腐蚀裕度C2=1mm；对16MnR钢板的负偏差% =0根据过程设备设计（第二版）化学工业出版社：公式（4-13）内压圆筒计算厚度公 式：从而：计算厚度：8=6.9X1400，35.75mm2 x 163 x 0.85 - 6.9设计厚度：8d=8 + C2 = 35.75 +1 = 36.75 mm名义厚度:5 =8 + C = 36.75mm 圆整取 5 = 38mm有效厚度:8 =5 -C1 -C2 = 37mm水压试验压力：P = 1.25P g = 1.25x6.9x1 = 8.625Mp所选材料的屈服应力。s=325Mpa水式实验应力校核：。tPtW +5? = 8.625x(1400 + 37)gMp252 x 37ae2 x 37167.5Mp < 0.9。= 0.9x 0.85x 325 = 248.625Mp 水压强度满足气密试验压力:Pt = P = 6.9Mp2、外头盖短节、外头盖内径=1500mm，其余参数同筒体:短节计算壁厚:封头厚度计算:PRS 2。】。-P2 x 163 x 0.85 一 6.9c6.9 x1500总 38.3mm短节设计壁厚:=S + C = 38.3 +1 = 39.3mm2短节名义厚度:=Sd + C1 = 39.3mm圆整取S =40mmn有效厚度:S = S C C = 39mm12压力试验应力校核:P(D +5 )_ 8.625x(1500 + 39) 18= e2 x 39170.2Mpa压力试验满足试验要求。外头盖封头选用标准椭圆封头: 封头计算壁厚:6.9 x1500L P DS= 2。 S - 0.5P = 2 x163 x 0.85 一 0.5 x 6.9c总 37.822mm封头名义厚度:S = S + C1 + C2 = 37.822 +1 = 38.822nnn取名义厚度与短节等厚：S = 40mn3、管箱短节、封头厚度计算：由工艺设计结构设计参数为：设计温度为34°C，设计压力为0.4Mpa，选用16MnR钢 板，材料许用应力卜】=170Mpa，屈服强度n s=345Mpa，取焊缝系数4=0.85，腐蚀裕度C =2mm2计算厚度：PD0.4 X1400S=i=" 1.94mm2卜岛-P 2 x170 x 0.85 - 0.4c设计厚度：Sd = S + C2 =1.94 + 2 = 3.94mn名义厚度：S = Sd + q= 3.94mm结合考虑开孔补强及结构需要取、=8mm n有效厚度：S = S -C1 -C2 = 8-2 = 6mm压力试验强度在这种情况下一定满足。管箱封头取用厚度与短节相同，取，=8mm4、管箱短节开孔补强校核开孔补强采用等面积补强法 素钢管卜】=130Mpa， 接管计算壁厚：接管尺寸为0377x9，考虑实际情况选20号热轧碳中377 x 9，C2 =1mm_ PD2lat4 -Set0.4X377= 0.68 mm+ P2 x 130 x 0.85 + 0.4c接管有效壁厚:=S -C -C = 9-1-9x0.15 = 6.65mnnt 12开孔直径:d = di + 2C = 377 - 2 x 9 + 2 x 2.35 = 363.7mn接管有效补强高度：B=2d=2x 363.7=727.4mm接管外侧有效补强高度：h1 /dS-=、,363.7 x 9 = 57.2mm需补强面积：A=d - S=363.7x 1.94=705.6mm2可以作为补强的面积：A1 = (B -d)(S -S) = (727.4 -363.7)x(6 1.94) = 1476.6mm2A2 = 2h(S"St) f = 2x57.2x(6.65-0.68)x 130/170 = 522.3mm2A1 + A2 = 1476.6 + 522.3 = 1998.9 > A = 705.6nm 2该接管补强的强度足够，不需另设补强结构。5、壳体接管开孔补强校核：开孔校核采用等面积补强法。选取20号热轧碳素钢管中325x12钢管许用应力：Z】=137Mp， C2=1mm接管计算壁厚:皆=&9 x325= 7.98mm2卜环 + P 2 x 137 x1 + 6.9接管有效壁厚:Set=S -C1 -C2 = 12-1-12x0.15 = 9.2mn开孔直径:d = d. + 2C = 325 - 2 x 12 + 2 x(1 +12 x 0.15) = 306.6mn接管有效补强厚度：B=2d=2x 306.6=613.2mm接管外侧有效补强高度：h1 =气/dS- =、306.6 x12 = 60.7mm需要补强面积：A=d- 5 =306.6x 35.75=10960.95 mm2可以作为补强的面积为：A1 = (B -d)(5 -5) = (613.2 -306.6)x(37 -35.75) = 383.25mm2A2 = 2h(S"St) f = 2x60.7x(9.2-7.98)x 137/170 = 119.4mm2 尚需另加补强的面积为：A4 > A-A1-A2 = 10960.95 -383.25-119.4 = 10458.3nn 2补强圈厚度:S =、= 104583 36.3mm k B - d0613.2 - 325实际补强圈与筒体等厚：Sk = 38mm ；则另行补强面积:A4 = SK(B-d0) = 38 x (613.2 - 325) = 10951.6mm2A1 + A2 + A4 = 383.25 +119.4 +10951.6 = 11454.25mm2 > A = 10960.95m 2同时计算焊缝面积A 3后，该开孔补强的强度的足够。6、固定管板计算：固定管板厚度设计采用BS法。假设管板厚度b=100mm。总换热管数量n=1254；根管壁金属横截面积为：兀/、兀/、a =彳（d2 -d2）= x（252 - 202）= 176.6mm2开孔温度削弱系数（双程）：H= 0.5两管板间换热管有效长度（除掉两管板厚）L取6850mm 计算系数K:：1254 x176.6 = 1485 100 V 0.5 x 6850 x100*D . na1400K2 = 1.32= 1.32 x xb r LbK=3.855=-0.65,G3 = 2.8接管板筒支考虑，依K值查化工单元过程及设备课程设计化学工业出版社：图4-45,图 4一46,图 4-47 得：G1= 2.9，G2管板最大应力:(P -P) GX 2(P -P) G10.23310.2331 (6.9 - 0.4) x( - 0.65)x 6.41 0.607 (6.9 - 0.4) x 2.8x 6.41 0.607=57.4Mpa= -101.2Mpa筒体内径截面积：A = -D2 =1x 14002 = 1538600mm24 i 4管板上管孔所占的总截面积：八 K n1254兀,C =d2 =x 252 = 615555.8mm2404X=隽=1538600 - 615555.8 机 0.6A 1538600总 0.24n a _1254 x 176.6A-C 1538600 - 615555.8壳程压力:P = 6.9Mp管程压力：匕=0.4Mp当量压差：P = P -P(1 + p ) = 6.9-0.4x(1 + 0.24) = 6.404Mpa s la管板采用16Mn锻：&r=150Mpa换热管采用10号碳系钢：lnt=112Mpa管板管子程度校核：b = 219.6Mp < 1.5卜=1.5x 150 = 225Mpb =-101.2Mp <bt = 112Mp管板计算厚度满足强度要求。考虑管板双面腐蚀取。？ = 4mm，隔板槽深取4mm，实际 管板厚为108mm。7、浮头管板及钩圈：浮头式换热器浮头管板的厚度不是由强度决定的，按结构取80mm；钩圈采用B型。材料与浮头管板相同，设计厚度按浮头管板厚加16mm，定为96mm。8、无折边球封头计算：封头上面无折边球形封头的计算接外压球壳计算，依照GB151-89方法计算。选用16MnR析，封头R = 1100mm，封头外侧85C 气体，内侧为34C 循环水，取壁温45 = C。假设名义厚度Sn = 50mm ；双面腐蚀取C2 = 3mm，钢板主偏差C1 = 1.2mm ； 当量厚度 ：S = S -C = 50-3-1.2 = 45.8mn，封头外半径：R = R + S = 1100 + 50 = 1150mn , R /S =1150 = 25.101 n，0 e 45.8计算系数：A =0.125R0/S0.12525.1牝 0.005依据所选16MnR材料，温度，A系数查外压圆筒，球壳厚度计算得：B=176 计算许用外压力卜1Ip = = -176 « 7.0iMpR0/S 25.1a卜> P = 6.9Mp计算值可用9、浮头法兰计算：按GB151-89相关规定。因此法兰出于受压状态。计算过程取法兰厚度150mm。结构见化工单元过程及设备课程设计化学工业出版社：图4-52（C）下表为设计汇总：名称尺寸/mm材料名称尺寸/mm材料筒体壁厚3816MnR管程接管中377mm x 9mn120筒体补强圈厚3816MnR壳程接管中325mm x12mn20外头盖短节厚4016MnR固定管板厚10816Mn 锻外头盖封头厚4016MnR浮头管板厚8016Mn 锻管箱短节厚816MnR钩圈厚9616Mn 锻管箱封头厚816MnR无折边球封头5016MnR管箱分程隔板厚1416MnR浮头法兰厚15016Mn 锻九、参考文献：1. 化工原理（第三版）化学工业出版社出版2. GB4557.184机械制图图纸幅面及格式3. GB15098钢制压力容器4. 化工部六院编，化工设备技术图样要求，化学工业设备设计中心站，1991年。5. 过程设备设计（第二版）化学工业出版社6. 化工单元过程及设备课程设计化学工业出版社