管板布管限定圆最大布管数的计算
换热器布管计算
布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示（2）换热管中心距所选换热管d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆布管限定圆直径D L=D i-2b3b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)∴取b3=8.5D L=D i-2b3=500－2×8.5＝483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70℃，出口温度为110℃；管程液体进口温度180℃，出口温度125℃；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150℃，选用低合金钢Q345R。
查GB 150一2011可知：150℃时Q345R的许用应力[]150δ=189MPa，厚度暂取3～16mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数φ=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709一2006 查3B类钢板得钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压=绝压—当地大气压=1.2Mpa－101.3kpa=1.1Mpa∴P c=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa计算壁厚t＝﹙P c D i／2[δ]tφ﹣P c﹚＋C1＋C2＝5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm，圆整后取钢板名义厚度t n=8mm。
换热器布管计算
换热器布管计算布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示（2）换热管中心距所选换热管d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆布管限定圆直径D L=D i-2b3b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)∴取b3=8.5D L=D i-2b3=500－2×8.5＝483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70℃，出口温度为110℃；管程液体进口温度180℃，出口温度125℃；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150℃，选用低合金钢Q345R。
查GB 150一2011可知：150℃时Q345R的许用应力[]150δ=189MPa，厚度暂取3～16mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数φ=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709一2006 查3B类钢板得钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压=绝压—当地大气压=1.2Mpa－101.3kpa=1.1Mpa∴P c=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa计算壁厚t＝﹙P c D i／2[δ]tφ﹣P c﹚＋C1＋C2＝5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm ，圆整后取钢板名义厚度t n =8mm 。
化工设备机械基础(第四版)第7章 管壳式换热器的机械设计
• 2.5：壳程设计压力（MPa）；
• 1.6：管程的设计压力（MPa）； • 200：公称换热面积（m2）；
• 9：换热管长度（m）；
• 25：换热管外径（mm）； • 4：四管程结构；
• I：I级固定管板换热器
2. 换热器的分类
2.1 固定管板式换热器
两管板由换热管相互支撑， 管板最薄； 结构简单，造价较低； 管外清洗困难； 管壳间存在温差应力，当 介质温差较大时，必须设 置膨胀节； 适合于壳程介质清洁、不 易结垢，管程需清洗以及 温差不大或温差虽大但管 程压力不高的场合。
关于弓形折流板
弓形折流板切除的弓形高度约为外壳直径的10~40%，一般取 20~30%，过高或过低都不利于传热（参考《化工原理》传热 相关章节）； 折流板的放置方式：
• 卧式换热器的壳程介质为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下 放置，若气体中含少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处 开通液口；
4.4 折流杆
• 近年来开发了一种折流杆代替常用的折流板，这种新型结构，
是在折流圈上焊有若干个圆形截面的杆，形成一个栅圈；
• 若把四个折流圈叠起来看，各圈上的折流杆就组成了一个个 方形小格，换热管就在各个小方格之中，其上下左右均有折
流杆固定，可较好地防止换热管的振动。
第三节、温差应力
1. 温差应力产生的原因
1. 换热器结构
1.1 管箱
• 管箱的作用：把管道中来的流体均匀地分布到各个换热管中去，
并把换热管内的流体汇集到一起并送出换热器，在多管程换热
器中，管箱还起着改变管程流体流向的作用； • A：平盖管箱； • B：封头管箱； • C：用于可拆管束与管板制成一体的管箱； • D：特殊高压管箱。
u型管换热器设计说明书(1)
圆整为 24mm
（4）.管板直径
根据容器法兰相关参数需要，取管板直径 D=473mm
考虑到金属的热膨胀尺寸，可由微小负偏差，但不允许有正偏
差。
（5）.管板连接设计
由之前热力计算部分以确定布管方式选用正方形排布，布管限定
t 189 MPa
焊接接头系数取 0.85
8
0.5 400
0.623mm
2 189 0.85 0.5 0.5
又封头厚度因与筒体厚度相同以减少焊接所产生的应力，最终取封
头厚度为 8mm
2. 管箱短节设计：
管箱深
（1）管箱短节厚度设计：
度 300mm
管箱短节厚度与筒体厚度相同， 8mm
11
由 NB/T47020—47027-2012 查得长颈对焊法兰如下图所示： 其中：
D=565m m
L=26mm 螺栓 M24 C=26mm
（2）由上述数据可得 （3）预紧状态下的法兰力矩按下式计算：
12
（4）由机械设计手册查得 M20 的小径为 由此可得实际使用的螺栓总面积
（5）操作状态的法兰力矩计算： 作用于法兰内径截面上内压引起的轴向力 由下式计算：
，允许正偏差为，负偏差为 0，
即管孔为
（4） 折流板的固定
拉杆直
折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管板固定，其固 径
定形式由一下几种：
12mm
a. 采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固定，
拉杆长
每块折流板与拉杆焊接固定。
度
b. 拉杆一段用螺纹拧入管板，每块折流板之间用定距
8000mm
换热器布管计算资料
(1)换热管的排列方式为转角正方形排列,如下图所示布管(2)换热管中心距所选换热管d=25mm，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径, 查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆(&)转甬正方形排列n L布管限定圆直径D——圆簡内直径mm；布管限定圆直径D L二D i-2b3b3=0.25d=0.25x 25=6.25mm（一般情况下不小于8mm）•••取b3=8.5DiD L二D i-2b3=500—2X 8.5 = 483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm,壳程的最高工作压力为1.2MPa,管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70C，出口温度为110C；管程液体进口温度180C，出口温度125C；管长为6000mm, 4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大，因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150C，选用低合金钢Q345R。
查GB 150 一2011 可知：150C时Q345R 的许用应力「50=189MPa，厚度暂取3〜16mm,焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709 一2006查3B类钢板得钢板负偏差为0=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压二绝压一当地大气压=1.2Mpa- 101.3kpa=1.1Mpa••• P c=(1.05~1.1)x 1.1=1.2Mpa计算壁厚t=( P c D i/2[ S ]冷-P c) + C1+ C2= 5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151 一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm,圆整后取钢板名义厚度t n=8mm。
换热器布管计算
布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示（2）换热管中心距所选换热管d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆布管限定圆直径D L=D i-2b3b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)∴取b3=8.5D L=D i-2b3=500－2×8.5＝483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70℃，出口温度为110℃；管程液体进口温度180℃，出口温度125℃；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150℃，选用低合金钢Q345R。
查GB 150一2011可知：150℃时Q345R的许用应力[]150δ=189MPa，厚度暂取3～16mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数φ=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709一2006 查3B类钢板得钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压=绝压—当地大气压=1.2Mpa－101.3kpa=1.1Mpa∴P c=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa计算壁厚t＝﹙P c D i／2[δ]tφ﹣P c﹚＋C1＋C2＝5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm，圆整后取钢板名义厚度t n=8mm。
常用计算-REV.3
管束级别 换热管外径 管孔中心距 管板厚度 管孔直径 允许孔桥宽度
隔板槽面积计算 Ⅰ级 d=
25 32 160 25.25
1
换热管中心距 mm mm mm mm 沿长隔板槽一侧的管孔数 沿另一隔板槽一侧的管孔数 沿第三隔板槽一侧的管孔数 隔板槽两侧相邻管中心距 换热器程数 mm 换热管排列方式 隔板槽面积 mm
换热管外径 换热管长度 800 325 109 770 19 552 107 mm mm mm mm mm 支 mm 换热管数量 换热面积 换热管外径 换热管长度 换热面积 换热管数量
DSi= dN= h= dD= dT= N= L＞
d= L= P= F= d= L= F= P=
19 5886 256
A= B= C= M= 2h= L=
WBOLT= WNUT=
75 50 11 M24
平垫圈 8
215 0.645 0.177
积)
m2
mm mm
数)
m2
支
单位 mm mm mm mm mm mm mm mm
项
目
符号
数值 880 797 768 834 27 81.9 56
单位 mm mm mm mm mm mm mm
S= n'= n''= n'''= S n=
32 17 14
12
S= δ = dh= =
44
四管程 转角三角形
B= (S-dh)-Δ
5.47 4.05
最小孔桥宽度
Bmin= 0.6(S-dh) =
A d=
33680
换热面积计算(已知管数求面积)
内导流筒端部至管板的距离计算
正三角形布管的简易算法
正三角形布管的简易算法魏玉垒;王政威;刘国荣【摘要】给出正三角形布管时布管限定圆直径与最大布管数之间的简易计算公式,为工程实践与设计提供一种快速、有效的计算方法.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2009(030)005【总页数】3页(P40-41,50)【关键词】布管;正三角形;管壳式换热器【作者】魏玉垒;王政威;刘国荣【作者单位】中国石油大学(华东),东营市,257061;中国石油大学(华东),东营市,257061;中国石油大学(华东),东营市,257061【正文语种】中文【中图分类】工业技术正三角形布管的简易算法正三角形布管的简易算法魏玉垒 + 王政威刘国荣（中国石油大学（华东））摘要给出正三角形布管时布管限定圆直径与最大布管数之间的简易计算公式，为工程实践与设计提供一种快速、有效的计算方法。
关键词布管正三角形管壳式换热器 0 前言在石油化工装备中常见的布管形式有正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形等。
其中，正三角形布管形式排列比较紧凑，对相同的壳径可排列较多的管子，广泛应用于滤芯、换热管的布置。
在应用中布管限定圆直径和最大布管数是两个重要的参数。
在工程实践中，往往已知布管限定圆直径，需求出可布管的总数；而在工程设计中往往是已知布管总数求布管限定圆直径。
因此需要确立两者之间的关系以方便应用。
文献 [1] 给出了由布管总数求布管限定圆直径的方法，文献 [2] 、文献[3]给出了由布管限定圆直径求布管总数的方法，但求解过程比较复杂。
本文给出了布管限定圆直径与最大布管数之间的简单计算方法。
1布管数的计算如图 l(a) 所示，布管限定圆内所有管子由具有公共边的六个正三角形区域构成。
在每个三角形图 l 正三角形布管 {魏玉垒，男，1984 年生，硕士研究生。
东营市， 257061 。
内，由内向外管数为等差数列 l ， 2 ， 3 ，4 … …，如图 l(b) 所示。
因此计算六个三角形的管数再减去公共边重复计算管数，即可得到所有布管数。
管壳式换热器分析
应用：主要用于管子和壳体间温差大、壳程介质腐蚀性强、易
结垢的场合。由于结构复杂，金属消耗多，应用受到一定限制。
管壳式换热器的类型、标准与结构
4) 填料函式换热器
结构：使一端管板固定、而另一
管壳式换热器的类型、标准与结构
钢制管壳式换热器型号表示法
管壳式换热器主要组合部件有前端管箱、壳体和后端结构(包括 管束)三部分，三部分的不同组合，就形成结构不同的换热器。
DN P LN Nt t A Ps d Ns
Ⅰ（或Ⅱ）
Ⅰ级（或Ⅱ级）换热器 管/壳程数，单壳程只写Nt LN—公称长度（m）, d—换热管外径（mm） 公称换热面积（m2） 管/壳程设计压力（MPa），压力相等时只写Pt 公称直径(mm)，对釜式重沸器用分数表示， 分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径 第一个字母代表前端管箱型式，第二个字母代表壳体型式， 第三个字母代表后端结构型式
焊接：在高温高压下能保持连接的紧密性，对管板孔的加工要
求较低，同时比胀管的工艺简便。适用高温、高压、易爆介质 缺点：（1）在焊接接头处的热应力可能造成应力腐蚀和破 裂；（2）在管孔和管子间存在的间隙处也可能产生间隙腐蚀。
管壳式换热器的类型、标准与结构
2) 管子在管板上的排列
原则：
① 要保证管板有必要的强度，管子和管板的连接要坚固和紧密； ② 设备要尽量紧凑，以便减小管板和壳体的直径，并使管外空间 的流通截面减小，以便提高管外流体的流速； ③ 制造、安装和修理、维护简便。
折流板，（3）扇形折流板，（4）管孔形折流板
在弓形折流板中，流动死区较小，结构简单，因而用得最多； 盘环形结构比较复杂，不便清洗，一般用在压力较高和物料比较清 洁的场合；扇形和管孔形的应用较少。
参考换热器设计说明书要点
机械设计机械设计包括结构设计和强度计算两部分。
参考压力容器安全技术监察规程，本次设计的换热器为二类容器。
1.1 结构设计1.1.1 设计条件1.1.1.1 设计压力设计压力根据最高工作压力确定。
设有安全阀时，设计压力取最高工作压力的1.05～1.10倍。
本设计取1.1倍。
壳程设计压力 1.1 1.1(0.40.1)0.33d w P P MPa MPa ==⨯-=， 液柱压力0.95993.259.80.60.95gh Pa ρ⨯=⨯⨯⨯ = 5548.29455%d Pa P <则可忽略液柱压力， 计算压力c d P P =，取高于其一个等级的公称等级1.0MPa 。
管程设计压力 1.1 1.1(1.40.1) 1.43d w P P MPa MPa ==⨯-=，忽略液柱压力，则取高出其一个压力等级为2.5MPa 。
1.1.1.2 设计温度设计温度指容器在正常情况下，设定的元件金属温度，设计温度不得低于元件金属在工作温度状态可能达到的最高温度。
[8，124]管程设计温度的确定 ，由于气氨最高操作温度为124℃，故取设计温度为130℃。
壳程设计温度的确定，由于壳程水最高操作温度为42℃，故取设计温度为50℃。
1.1.2 筒体壁厚1.1.2.1 筒体选材由于筒体设计温度为50℃，设计压力为0.4MPa ，参考GB150-1998，故选20R 。
1.1.2.2 筒体壁厚的计算2[]c it cP D P δσφ=-式中δ— 计算厚度，mm ；c P — 计算压力，MPa ；φ — 焊接接头系数。
0.46000.9042[]2133 1.00.4c i t c P D mm mm P δσφ⨯==≈-⨯⨯-由表可知min 6mm δ=，故令δ=6mm 。
2(62)8dC mm mm δδ=+=+=1(80)8dn C mm mm δδ=++∆=++∆=(取2C =2mm 在无特殊腐蚀情况下,对于碳素钢和低合金钢，不小于1mm )[GB6654《压力容器用钢板》和GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定压力容器专用钢板的厚度负偏差不大于0.25mm ，因此使用该标准中钢板厚度超过5mm 时(如20R,16MnR 和16MnDR)等，可取1C =0] [8，125]由钢材标准规格，取n 8mm δ=e δ=n δ-(1C +2C ) ( C=1C +2C ) =8-(0+2) =6mm1.1.2.3 筒体的强度校核()0.4(6006)2[]226tt c i e e P D MPa δσσφδ++===≤⨯ [8，122]式中e δ — 有效厚度， e δ=n δ-C ， mm ；n δ— 名义厚度， mm ；tσ— 设计温度下圆筒的计算应力， MPa ；C —厚度附加量， mm 。
管壳式换热器布管计算
管壳式换热器布管计算摘要:管壳式换热器设计工作中,管板上管孔数量是一个重要的设计数据,它是决定一台换热器的换热面积、管板的计算厚度、壳程壳体计算厚度等许多结果的一个重要参数,必须绝对准确。
但计数是一项繁琐的工作。
通过在布管限定园内作梯形图及简易公式推导,以简化这项繁琐的工作,提高设计工作效率,缩短设计周期。
在管壳式换热器设计工作中,管板上管孔数量是一个非常重要的设计数据,它是决定一台换热器的换热面积、管板的计算厚度、壳程壳体计算厚度等许多结果的一个重要参数,必须绝对准确。
然而在以往的设计工作中,因无计算公式只能在布管限定园内一个个去数。
如果是直径比较大的换热器,换热管能达到近千根,数一次管孔数量甚至会叫人头晕眼花,不但工作强度大,也容易出现失误,造成漏计,为设计带来安全隐患[1],下面本文提供一个简便的计算方法来简化这项繁琐的工作。
首先,需在管板上确定布管限定圆,根据ＧＢ151-1999《管壳式换热器》中规定按正三角形式转角正三角形排列(正方形或转角正方形不适用此方法),进行布管(如图1)布管完毕后,在布管区域内画一个梯形,尽量涵盖大部分的开孔,即可通过下列算式推导出梯形内管孔数量:ｎ1=Ｎｘ+2(Ｎｘ-1)+2(Ｎｘ-2)+2(Ｎｘ-3)+......+2Ｎ[ｘ-(Ｎｙ-1)/2=Ｎｘ+2{(Ｎｘ-1)+(Ｎｘ-2)+(Ｎｘ-3)+......+[Ｎｘ-(Ｎｙ-1)/2]}=Ｎｘ+Ｎｘ(Ｎｙ-1)ｘ-2[1+2+3+......+(Ｎｙ-1)/2]=ＮｘＮｙ-2{[(Ｎｙ-1)/2+1](Ｎｙ-1)/2}/2=ＮｘＮｙ-(Ｎｙ2-1)/4即:ｎ1=ＮｘＮｙ-(Ｎｙ2-1)/4(Ｎｙ需取奇数)由此公式即可算出梯形涵盖的管孔数量ｎ1,然后加上梯形外部与布管限定圆之间的管孔数量(数量很少,非常容易计数)即可得到1/4布管区域内管孔数量ｎ2。
按下列公式可得出管板上全部管孔数量:Ｎ=4ｎ2+Ｘ+Ｙ-1(原点如果开设管孔只可计算一次)采用这种方法计算换热管数量既简便又准确,可为设计工作节约大量得时间摆脱繁琐的工作。
管壳式换热器
管壳式换热器的类型、标准与结构
3) 浮头式换热器
结构：两端管板一端与壳体用法兰固定联接，称为固定端。另
一端管板不与壳体联接而可相对于壳体滑动，称为浮头端。由于 浮头位于壳体内部，故又称内浮头式换热器。
特点： （1）管束的热膨胀不受壳体的约束，故壳体与管束之间不会因
差胀而产生热应力；
（2）在需要清洗和检修时，可将整个管束从固定端抽出；
安装：焊接在管箱上，在管板上设分程隔板槽，槽的宽度、深度
及拐角处的倒角等均有具体规定。
管壳式换热器的类型、标准与结构
常见管板分程布臵
管壳式换热器的类型、标准与结构
折流板和支持板
作用：（1）使流体横掠管束，增大传热系数；（2）支撑管束；
（3）防止管束振动和弯曲。
常用形式：（1）弓形折流板，（2）盘环形(或称圆盘一圆环形)
管板与壳体的不可拆连接
对于U形管式、浮头管式等设备，为使壳 程便于清洗，常将管板夹在壳体法兰和管箱法 兰之间构成可拆连接。
管板与壳体的可拆连接
管壳式换热器的类型、标准与结构
分程隔板
目的：将换热器的管程分为若干流程，提高流速，增大传热系数 原则：（1）每一程管数大致相等；（2）分程隔板的形状简单，
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管子在管板上的固定与排列
1) 管子在管板上的固定 原则：保证连接牢固，不产生大的热应力； 方法：（1）胀接；（2）焊接；（3）胀焊并用； 胀接：基本连接方式，但压力温度受限
压力低于4MPa，温度低于300oC
折流板，（3）扇形折流板，（4）管孔形折流板
在弓形折流板中，流动死区较小，结构简单，因而用得最多； 盘环形结构比较复杂，不便清洗，一般用在压力较高和物料比较清 洁的场合；扇形和管孔形的应用较少。
压力容器常用计算公式
传热管的排列和分程方法
管板利用率 η
0.75
间隙pt/mm
32
mm
壳体直径 D 折流板高度H
285 mm
≈ 400
100 mm 传热管长度
6
折流板间距 BD
120 mm
折流板数量
49 mm
壳程流体进口接管内气体流速
1
m/s
进接管直径 D1 0.041 m
壳程流体出口接管内气体流速
2.5 m/s
出接管直径 D2 0.178 m
2
层
54
根
换热器核算（管程传热膜系数核算）
0.0085 ㎡
1.17 m/s
17912 9.53 4111 0.0105
w/m3
12.6
黏度校正 0.95
1190.6 w/m2.℃
527.1 25.4 1.19
w/m2.℃ ㎡
心到管中心距离F/mm 19 22 26 30
注意：以下各公式黑色部分为公式，不可修改，不要填入数值，否则会造成错误，无法正确使用
盘管计算
列管计算
求面积
计算面积
盘管外径
38
管外径
盘管中径
340
根数
盘管圈数
8
长度
换热面积
1.02
换热面积
求圈数 换热面积
管外径 中径
圈数
0.68 25 250
11.02
计算根数 换热面积
管外径 长度
根数
求管径 换热面积
10 28.80 35791
℃ ℃ Kg/H
8.6
℃
0.10 ℃
0.9
26
℃
0.4
18371
GB151-1999讲义管壳式换热器
管壳式换热器 GB151-1999固定——P t 、P S 大，△t 小浮头、U 形——P t 大，△t 大*一般不用于MPa P D 5.2>，易燃爆，有毒，易挥发和贵重介质。
结构型式：外填料函式、滑动管板填料函、双填料函式〔径向双道〕41075.1,35,2600X PN DN MPa P mm D N N ≤⨯≤≤。
参数超出时参照执行。
D N :板卷按内径，管制按外径。
——仅对CS ，LAS 冷拔换热管Ⅰ级——采用较高级，高级精度〔通常用于无相变和易产生振动的场合〕 Ⅱ级——采用普通级精度 〔通常用于再沸，冷凝和无振动场合〕不同精度等级管束在换热器设计中涉与管板管孔，折流板管孔的加工公差。
GB13296不锈钢换热管，一种精度，相当Ⅰ级；有色金属按相应标准。
受直接火焰加热、受核辐射、要求疲劳分析、已有其它行业标准〔制冷、造纸等〕P D+二．引用标准1.压力容器安全技术监察规程——监察X围，类别划分*等*按管、壳程的各自条件划类，以其中类别高的为准，制造技术可分别要求。
*壳程容积不扣除换热管占据容积计，管程容积=管箱容积+换热管内部容积。
壳程容积=内径截面积X管板内侧间长度。
2. GB150-1998《钢制压力容器》——设计界限、载荷、材料与许用应力、各受压元件的结构和强度计算。
3.有关材料标准。
管材、板材、锻件等4.有关零部件标准。
封头、法兰〔容器法兰、管法兰〕紧固件、垫片、膨胀节、支座等三．设计参数1.有关定义同GB1502.设计压力Mpa分别按管、壳程设计压力，并取最苛刻的压力组合〔一侧为零或真空〕。
管板压差设计仅适用确能保证管、壳程同时升降压，如1〕自换热 2〕Pt P s均较高，操作又能绝对保证同时升降压。
3．设计温度℃0℃以上，设计温度≥最高金属温度。
0℃以下，设计温度≤最低金属温度。
〔一般可参照HG20580《设计根底》〕材料允许使用温度）≯（元件表面温度算用最高部位温度，强度计壳程元件平均温度壳程元件厚度截面金属管程元件平均温度管程元件厚度截面金属⎭⎬⎫--t t ][][σσ()()固定管板式温差可不计环境温度壳材线胀系数温壳程筒体沿全长平均壁按附录Ｆ确定管材线胀系数换热管沿全长平均壁温⎪⎭⎪⎬⎫**-*-St αα 应力计算用* 对气-气或液-液可近似取管、壳程介质平均温度的平均值。
换热器布管计算教学内容
布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列，如下图所示（2）换热管中心距所选换热管d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3)布管限定圆布管限定圆直径D L=D i-2b3b3=0.25d=0.25×25=6.25mm(一般情况下不小于8mm)∴取b3=8.5D L=D i-2b3=500－2×8.5＝483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70℃，出口温度为110℃；管程液体进口温度180℃，出口温度125℃；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。
原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。
2筒体壁厚设计由工艺设计给定设计温度为150℃，选用低合金钢Q345R。
查GB 150一2011可知：150℃时Q345R的许用应力[]150δ=189MPa，厚度暂取3～16mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数φ=0.85,钢板的厚度负偏差按GB/T 709一2006 查3B类钢板得钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm,设计压力为最大工作压力的1.05~1.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝);表压=绝压—当地大气压=1.2Mpa－101.3kpa=1.1Mpa∴P c=(1.05~1.1)×1.1=1.2Mpa计算壁厚t＝﹙P c D i／2[δ]tφ﹣P c﹚＋C1＋C2＝5.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm，圆整后取钢板名义厚度t n=8mm。
管路常用计算公式
20钢 186000
16Mn 196000
25
管道热变形的推力
--管道热变形的推力,N
--管道的截面积,mm2
26
热膨胀对接管的推力
--热膨胀对接管的推力，kgf
--管道热变形量，cm
-惯性矩，cm4
--管道长度,cm
27
惯性矩
--惯性矩,cm4
D.d--管道外径.内径,cm
28
--管材线膨胀系数，11×10-6
--壳材线膨胀系数，17.25×10-6
Qt—管壁温度，℃
Qs—壳壁温度，℃
Q0—安装时温度，℃
23
管道热变形量
--管道热变形量,mm
--管材线膨胀系数，mm/m ℃
--管道温度变化值，℃
--管道长度，m
24
管道热变形的应力
σ--管道热变形的应力，MPa
--管材弹性摸量，MPa表F5
M—气体摩尔质量,kg/kmol
Z—气体操作温度下的压缩系数
T-气体的温度,K
34
安全阀的排放能力
（液体）
WS--安全阀的排放能力,kg/h
--液体的密度,kg/m3
p0--安全阀出口侧绝对压力,MPa
35
安全阀的排放能力
（饱和蒸汽）
WS--安全阀的排放能力，kg/h
36
安全阀的排放反力
F--安全阀的排放反力,
序号
项 目
计 算 公 式
符 号 说 明
1
圆筒的计算厚度
δ—计算厚度，mm
pc—设计压力，MPa
DI—园筒内直径，mm
φ—焊缝系数
2
园筒的计算应力
σt--园筒的计算应力,MPa
换热器布管计算
换热器布管计算1. 简介在换热器设计中，布管是一项非常重要的工作。
布管计算可以确保换热器的效率和可靠性，因此是设计过程中不可忽视的一环。
本文档将介绍换热器布管计算的基本原理和步骤。
2. 布管计算的步骤换热器布管计算的步骤通常包括以下几个方面：2.1 确定布管类型换热器的布管类型通常有两种，分别是并行流道和交错流道。
在进行布管计算之前，需要根据实际情况确定换热器的布管类型。
2.2 确定布管方式根据换热器的具体要求和使用条件，确定布管的方式。
常见的布管方式有单通道布管和多通道布管。
单通道布管适用于换热面积较小的情况，多通道布管适用于换热面积较大的情况。
2.3 确定布管直径和数量布管的直径和数量是布管计算的关键参数。
根据换热器的设计要求和换热介质的流量，确定合适的布管直径和数量。
2.4 进行换热器的布管计算根据确定的布管类型、布管方式、布管直径和数量，进行换热器的布管计算。
计算涉及到换热面积、流速、阻力损失等关键参数。
2.5 优化设计根据计算结果，对换热器的布管参数进行优化设计，以满足换热器的设计要求和性能指标。
3. 布管计算的关键参数在进行换热器布管计算时，需要关注以下几个关键参数：3.1 换热面积换热面积是布管计算的基础参数。
根据换热介质的流量和需要的换热效果，确定合适的换热面积。
3.2 流速流速是布管计算中的重要参数。
合适的流速可以确保换热器的热交换效果，同时又不能过高造成能源浪费。
3.3 压降压降是指换热介质在布管过程中损失的压力。
合适的压降可以确保换热效果，过高的压降则会影响运行效率。
3.4 布管布局布管布局是指布置布管的方式和形式。
合理的布管布局可以提高换热器的效率和可靠性。
4. 布管计算的注意事项在进行换热器布管计算时，需要注意以下几个问题：4.1 温差在布管计算中，需要考虑换热介质的温差对布管的影响。
温差过大会导致换热器的效果下降，温差过小则可能引起其他问题。
4.2 材料选择在进行布管计算时，需要选择合适的材料。