U型管式废热锅炉大开孔结构的应力分析设计

U形管换热器的设计解读摘要本文依据国家相关规范、标准，严格遵循GB151-99和GB150-98，着重介绍了U型管式换热器的传热工艺的计算，及物料与结构因素对换热能力的影响和换热器的机械设计，包括工艺结构与机械结构设计和换热器受力元件如管板的受力计算和强度校核，以保证蒸汽过热器安全运行，其中，前者主要是确定有关部件的结构形式，结构尺寸和零件之间的连接，如封头、接管、管板、折流板等的结构形式和尺寸，管板与换热管、壳体、管箱的连接等。

还介绍了U 型管式换热器的制造、检验、安装和维修时应注意的事项。

关键词：蒸汽过热器传热计算结构设计强度校核AbstractThis thesis is based on relevant national, standards, and strictly follows the GB151-99 and GB150-98, emphatically introduces the calculation of heat technologic process of U-tube heat exchangers, the effect with the fluids and structure of heat exchanger, and design of kinds of mechanical structure, including structure of technologic process and mechanical structure and the loading conditions of objects of heat exchanger and strength check ,such as, tube sheet, aimed to make the heat exchangers work safely, the former is mostly related to component structural form and dimension, such as Vessel Head, nozzle, tube sheet, and baffle plate, and so on. And it also involves connection between tube sheet and accessories, shell and channel. Besides it also introduces some events to taking into account when manufacturing, inspecting, installing and maintaining.Key words: Steam superheater; Calculation of heat transfer; Design of structure; Strength check目录摘要........................................................................................................................... (I)Abstract .............................................................................................................. ........... II 第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2换热器在工业中的应用 (1)1.3换热器研究现状及发展方向 (2)1.3.1研究现状 (2)1.3.2发展趋势 (3)1.4设计任务及思想 (4)1.4.1设计任务 (4)1.4.2设计思想 (4)第2章工艺计算及结构设计 (5)2.1确定物性参数 (5)2.2确定热流量 (7)2.2.1平均传热温差 (7)2.2.2热流量 (7)2.3工艺结构尺寸 (8)2.3.1管径和管内流速 (8)2.3.2管程数和传热管数 (8)2.3.3平均传热温差校正 (9)2.3.4传热管排列 (9)2.3.5筒体 (9)2.3.6折流板 (10)2.3.7其他附件 (11)2.3.8接管 (11)2.3.9鞍座设计 (12)2.4校核传热系数及换热面积 (12)2.4.1壳程表面传热系数 (12)2.4.2管内表面传热系数 (12)2.4.3污垢热阻和管壁热阻 (13)2.5换热器主要参数 (14)第3章结构及强度计算 (15)3.1 U型管换热器基本参数 (15)3.1.1原始数据 (15)3.1.2布管限定圆 (15)3.2壳体设计及检验 (15)3.2.1壳程筒体壁厚 (15)3.2.2筒体壁厚检验 (16)3.2.3壳程筒体封头厚度的计算 (17)3.2.4折流板设计及检验 (17)3.2.5验证U型管的尾部支撑 (17)3.3管箱设计 (18)3.3.1管箱短节设计 (18)3.3.2管箱短节壁厚检验 (18)3.3.3管箱封头设计 (19)3.3.4管箱法兰设计 (19)3.4管板设计计算 (20)3.5分程隔板的设计 (22)3.6拉杆与定距管的设计 (22)3.7开孔和开孔补强设计 (23)3.7.1壳程进出口接管补强计算 (23)3.7.2管箱短节进出口接管补强计算 (26)第4章安装使用及维修 (28)4.1安装 (28)4.2维护和检修 (29)4.3设备施工中常见错误的一些解决方案 (30) 4.3.1设备施工中管口错误的解决方案 (30) 4.3.2材料选择与代用 (30)4.3.3试压 (31)4.3.4容器加工 (31)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第1章绪论1.1概述蒸汽过热器是管壳式换热器的一种，是以煤为原料的合成氨氮肥装置中的主要设备。

U形管换热器毕业设计
摘要
随着工业化的发展，各种换热器需求量越来越大，一种重要的换热器
是U形管换热器。

U形管换热器在很多行业占据着重要的地位，在石油、
化工、精细化学等领域，U形管换热器有着举足轻重的作用。

U形管换热
器比较性能，结构，使用寿命等方面拥有很多优点，因此成为现代换热器
的一种重要设备。

为了满足工业发展的要求，本文针对U形管换热器的工
作原理，作用，结构特点，性能特点，设计方法，制造过程，优化计算，
安装，检测，维修等方面，进行了详细的阐述和研究。

本文首先介绍了U形管换热器的工作原理、作用和结构特点。

然后介
绍了性能特点，主要包括换热效率、压力损失和外形尺寸等。

接下来分析
了U形管换热器的设计方法，以及U形管换热器的制造过程。

本文还介绍
了U形管换热器安装，检测，维修等细节要点，并且提出了一些优化建议，以提高U形管换热器的性能。

通过对U形管换热器的系统和全面的研究，本文旨在为U形管换热器
的发展提供理论支持和实际参考，以及为用户提供可靠的保障。

关键词：U形管换热器，工作原理，性能特点。

摘要换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。

广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域。

U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板，结构简单，密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。

一般高压、高温、有腐蚀介质走管程，这样可以减少高压空间，并能减少热量损失，节约材料，降低成本。

甲烷化换热器，是合成氨生产中的重要设备之一, 它能将27℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至90℃。

甲烷化换热器一般选用U型管换热器，它由一台Ⅰ型甲烷化换热器与一台Ⅱ型甲烷化换热器连接组成。

其中Ⅰ型甲烷化换热器将27℃的H2N2混合气升温至150℃，同时将215℃的H2N2精制气降温至90℃；Ⅱ型甲烷化换热器能将150℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至215℃。

本次设计主要根据GB150《钢制压力容器》及GB151《管壳式换热器》对设备的主要受压元件进行了设计及强度计算，又结合HG/T20615《钢制管法兰》、JB/T 4712《容器支座》等其它压力容器相关标准，对其它各部件进行设计，最终完成了Ⅱ型甲烷化换热器的设计。

关键词：换热器；甲烷化换热器AbstractHeat exchanger is important in the process of chemical production equipment, which can be achieved between the heat exchange media. Widely used in petroleum, chemical, pharmaceutical, food, light industry, machinery and other fields. U-tube heat exchanger is a heat exchanger, it has only one tube plate, simple structure, less sealing surface, and the U-shaped tubes are free to stretch, no thermal stress, it can be used for high temperature and pressure of the occasion . General high-pressure, high temperature, corrosive media, take control process, thus reducing the pressure of space, and can reduce heat loss and saving materials and reduce costs.Methanation heat exchanger, ammonia production is one of the important equipment, it will be 27 ℃of H2N2 mixture heated to 274 ℃, 339 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 90 ℃. Methanation heat exchanger is generally used in U-tube heat exchanger, which consists of Type Ⅰand type Ⅱmethanation methanation Heat exchanger connected to form a methanation type. Heat exchanger type Ⅰmethanation of H2N2 to 27 ℃heating the mixture to 150 ℃, 215 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 90 ℃; Ⅱ-type heat exchanger can methanation 150 ℃, heating the mixture to the H2N2 274 ℃, 339 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 215 ℃.This design mainly based on GB150 "steel pressure vessels"and GB151 "shell and tube heat exchangers, " the main pressure parts of the equipment was designed and strength calculation, but also with HG/T20615 "steel pipe flange", JB / T 4712 "containers bearing" pressure vessels and other relevant standards, the design of other components, he finally completed the methanation Ⅱtype heat exchanger design.Keywords: Heat exchanger;Methanation heat exchanger目录图表清单 (1)符号说明 (3)引言 (8)第一章换热器件简介 (9)1.1U型管换热器简介 (9)1.2甲烷化换热器简介 (9)1.2.1.Ⅱ型甲烷化换热器的作用 (9)1.2.2甲烷化换热器工作原理 (10)第二章设计方案的确定 (11)2.1设计参数的确定 (11)2.2换热器主要零部件结构形式的确定 (12)第三章强度计算 (13)3.1圆筒的设计 (13)3.2封头设计 (13)3.2.1下封头设计 (13)3.2.2管箱封头设计 (14)3.3管箱圆筒短节设计 (15)3.4压力试验 (15)3.4.1压力试验条件确定 (15)3.4.2水压试验时强度校核 (15)3.5换热管设计 (16)3.5.1换热管选取 (16)3.5.2布管形式 (16)3.5.3布管限定圆 (17)3.5.4 U形管长度选取 (18)3.5.5换热管与管板的连接 (18)3.6管板设计 (19)第四章换热器其他各部件设计 (23)4.1进出口接管设计 (23)4.1.1精制气入口接管 (23)4.1.2精制气出口接管 (25)4.1.3混合气入口接管 (26)4.1.4混合气出口接管 (26)4.1.5 管板排气口接管设计 (27)4.1.6加强管设计 (28)4.2接管开孔补强的设计计算 (28)4.2.1精制气进口处补强设计 (28)4.2.2精制气出口处补强设计 (31)4.2.3混合气入口处补强设计 (33)4.2.4混合气出口处补强设计 (36)4.2.5上排气口处补强设计 (38)4.2.6下排净口处补强设计 (40)4.3管法兰设计 (42)4.4折流板、支撑板设计 (48)4.5防冲板设计 (49)4.6分程隔板 (49)4.7纵向隔板设计 (49)4.8接管最小位置 (50)4.8.1壳程接管最小位置 (50)4.8.2管箱上接管最小位置 (50)4.9管箱的最小内测深度 (51)4.10管箱筒节长度确定 (51)4.11拉杆定距管 (51)4.12支座选取 (51)参考文献 (60)谢辞 ................................................................................................. 错误！未定义书签。

摘要使热量从热流体传递到冷流体的设备成为换热设备。

它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。

在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%—20%；在炼油厂中，约占总投资的35%—40%。

在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺要求规定的指标,以满足工艺过程上的需要。

此外，换热设备也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。

在本设计中，我所设计的是U型管换热器。

U型管换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U型管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。

当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。

U型管式换热器结构比较简单、价格便宜，承压能力强，适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。

特别适用于管内走清洁而不宜结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。

关键词：换热设备，U型管换热器，结构特点AbstractThe equipment that transfer heat from hot liquid to the cool one is called heat exchanger.It is a general equipment that widely used in chemical industry,oil refining,motive power,atomic energy,pharmacy,mechanism and many other department of industry.In chemical industry,the investment of heat exchanger is 10% to 20% percent of total investment;In oil refining factory,the one is 35% to 40%.In the industrial producing,transfer heat from higher temperature liquid to the lower one is the main function of the heat exchanger,it make the temperature of liquid reached the stipulate target of technological process,so that to satisfy the requirement in technological process.In addition,the heat exchanger is effective install that can retrieve surplus heat and waste heat.The structure characteristics of U-tube heat exchanger is what there is only one tube plate,the tube bundle is make up of many U-tube,both ends of the tube are fixed on the same tube plate,the tube can stretch out and draw back freely.When there is a temperature difference between the shell and the U-tube,there would not be thermal stress.The structure of the U-tube heat exchanger is simple,the price is cheap and the ability of bearing pressure is strong,it is adapt to the temperature difference between tube wall and shell wall is relative large or the medium of the shell are easy to scaling and unwell adopt float heat exchanger and fixed tube plate heat exchanger.especially adapt to the materiel and supplies in the tube is high temperature,high pressure and largecorrosive property.Keywords:heat exchanger,U-tube heat exchanger,structure characteristic目录1说明部分 (6)1.1 绪论......................................... 错误！未定义书签。

经 验 交 流U形管式高压加热器水室设计杨明勇,蒋光涛(四川锅炉厂,四川成都 610401)摘 要:通过对高压加热器水室种类、结构介绍,对综合考虑使用性能和制造成本合理的情况下提供了一种可靠的设计方法。

关键词:高压加热器;水室;大开口;封头中图分类号:TQ052 文献标识码:B 文章编号:1001-4837(2006)06-0052-03Design of Water Box of U-tubes High Pressure HeatersYA NG Ming-yong,JIA NG Guang-tao(Sichuan Boiler Works,Chengdu610401,China)Abstract:Water box kinds and structure of high pressure heaters has been presented in the paper,it offers a reliable and reasonable design way roundly by taking into account of use function and manufacture costing.Key words:high pressure heater;water box;big uncork;formed heads高压加热器(以下简称 高压)是一种表面式给水加热器,它能提高锅炉给水温度,对降低煤耗、增加出力、提高机组热效率起着重大作用。

高加分 U 型管-管板式和 螺旋管-集箱式,近年来各电厂较多使用前者。

U形管式高加水室,也即列管式换热器的管箱,其主要作用是分配和汇集换热前后的高压给水。

水室承压高,材质基本为低合金高强度钢,如水室封头或筒体采用德国材料B HW35(正火加回火),价格昂贵,制造中需100%射线检测和超声波检测、磁粉检测、热处理等,工序多。

高加运行参数主要与机组有关,一般说来机组愈大,参数也愈高,所需换热面积也愈大,设备尺寸愈大;相应的结构、材质也愈复杂。

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：U形管式换热器设计院系：化工装备学院专业班级：过程装备与控制工程学生姓名：指导教师：指导教师评阅意见1、选题的目的及意义1.1、选题的目的毕业设计的选题要按照所学专业培养目标确定，要围绕本专业、学科选择有一定理论与实用价值且具有运用课程知识、能力训练的题目。

本次设计的题目是U形管式换热器设计。

它属静设备中一种比较常见的管壳式换热器。

节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源利用率的一系列行为。

加强能源利用，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。

目前，在我国石油化工产业换热器受到普遍的重视，而换热器的广泛应用，决定了换热器换热性能的改善设计理论的不断创新，对企业经济的收益和工业的飞速发展都具有一定的积极作用必将为节约能源和保护环境有显著的贡献。

1.2、选题的意义近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。

未来，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈。

因此，作为过程装备与控制工程专业的毕业生，在今后的工作中接触最多的就应该是各种压力容器。

在化工厂的各种压力容器中，最常见的就是换热器。

因此，在毕业设计时，通过自己的努力设计出一台换热器，可以巩固以前学过的专业知识，更为将来到化工厂中的工作打下良好基础。

设计这样一台换热器，无论是对以往知识的总结，还是对将来的工作都有着很重要的意义。

2、国内外的现状和发展趋势国内方面，各研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、波纹管、纵横管等；天津大学在流路分析法、振动方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入研究；西安大学在板翅式换热器研究方面已取得初步成果]1[。

管道应力分析与管道设计技术技术手册管道应力分析与管道设计技术技术手册1.管道应力分析1.1 管道应力的概述①管道应力的定义②管道应力的分类1.2 管道应力分析的方法①静态分析方法②动态分析方法③应力分析软件的使用1.3 管道应力分析的参数①温度应力②压力应力③几何应力1.4 管道应力分析的结果①管道的应力分布②弯曲应力③拉伸应力④压缩应力1.5 管道应力分析的应用①管道设计中的应力分析②管道材料的选择③管道的优化设计2.管道设计技术2.1 管道设计基础①管道设计的基本原则②管道设计的工作流程③管道设计的规范和标准2.2 管道材料的选择与特性①金属材料的选择与特性②非金属材料的选择与特性2.3 管道布置与尺寸设计①管道布局设计②管道尺寸设计③管道支架设计2.4 管道的弯曲与接头设计①管道的弯曲设计②管道的接头设计2.5 管道的耐久性与维护①管道的耐久性分析②管道的防腐与防腐保护③管道的维护与保养附件：附件1：管道应力分析实例数据附件2：管道设计软件使用手册法律名词及注释：1.合同法：规定了合同的成立、内容、履行、变更和解除等基本事项。

2.著作权法：规定了对于创作的作品的著作权保护的范围和方式。

3.知识产权法: 包括了专利法、商标法、版权法等涉及知识产权的法律法规。

4.《建筑法》：对建筑工程的规划、设计、施工、验收等各个环节进行了详细规定。

5.环保法：对于环境保护和环境污染治理等方面进行了详细的法律规定。

U型管式换热器设计摘要本文介绍了U型管换热器的整体结构设计计算。

U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。

本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因而设计要求高。

换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。

设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。

关键词：U型管换热器，结构，强度，设计计算U-TUBE HEAT EXCHANGER DESIGNABSTRACTThis paper introduces the U-tube heat exchanger design and calculation. U-tube heat exchanger has only one tube sheet, tubes are fixed at both ends of boards in the same tube, and tubes could telescopic freely, non-thermal stress, thermal performance and compensation; use of double-tube process, the processis longer, higher speed, better heat transfer performance, pressure capacity, and control can be extracted from the shell with easy maintenance and cleaning, and simple structure cost less. The main structure of U-tube heat exchanger, includes Equipment control, shell, head, exchanger tubes, nozzles, baffled, impingement baffle, guide shell, anti-short-circuit structure, support and other shell-tube accessories.This time I designed a second category pressure vessel, which has high design temperature and high design pressure. Thus the design demands are strict. It has dual heat exchanger tube, stainless steel heat exchanger manufacturers. I mainly carried out the design of heat exchanger structural design, strength of design and parts selection and process design.KEYWOEDS: U-tube heat exchanger, frame, intensity, design and calculation目录中文摘要..................................... 错误!未定义书签。

本科毕业设计（论文）U型管换热器结构设计与建模学院名称制造科学与工程学院专业名称过程装备与控制工程学生姓名XX学号XX指导教师XX 讲师二〇一五年六月目录绪论第一章1.1换热器的发展及研究现状1.2 换热器的生产需求第二章2.1 设计任务2.1.1 设计题目2.1.2 设计参数2.2 方案确定2.3 确定介质物性参数2.4 计算总传热系数2.4.1 热流量2.4.2 平均传热温差2.4.3 水蒸气用量2.4.4 总传热系数K2.5 传热面积计算2.6 工艺结构尺寸2.6.1管束数量确定2.6.2平均传热温差校正2.6.3 传热管排列和分程方式2.6.4 壳体内径Di2.6.5 折流挡板2.6.7 接管尺寸第三章3.1 构件材料选择3.1.1 一般选材原则3.1.2 压力容器常用钢3.1.3 构件材料终定第四章4.1 筒体计算4.1.1 厚度计算4.1.2 校核筒壁压力4.2 封头尺寸计算4.2.1 封头厚度计算4.2.2 校核封头应力4.3管箱短节计算4.3.1 管箱短节圆筒厚度的计算4.3.2 压力及应力计算4.3.3 管箱短节长度计算4.4 管板设计及校核4.4.1 布管面积4.4.2 管板布管区的当量直径4.4.3管板计算厚度4.4.4 管板名义厚度4.4.5 换热管轴向应力计算及校核4.5 开孔补强计算4.5.1等面积法适用范围4.5.2 壳程接管开孔补强4.5.3 管程开孔补强第五章5.1 设备外部结构5.1.1 壳体结构5.1.2 封头结构5.1.3 管箱结构5.1.4 接管设计5.1.5 法兰选用5.1.6 支座结构5.2 设备内部件结构5.2.1 折流板设计5.2.2 拉杆和定距管设计5.2.3 分程隔板设计5.2.4 防冲挡板5.2.5 管板设计5.2.6 U型换热管5.3 各构件连接形式5.3.1 压力容器连接形式分类5.3.2 椭圆封头和壳体的连接5.3.3 壳程接管和壳体的连接5.3.4 管程接管与壳体的连接5.3.5 管束和管板的连接第一章绪论1.1换热器的发展及研究现状是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

毕业设计（论文）开题报告课题名称： U形管高压加热器结构设计和热力计算随着生产的发展和人民生活的提高，迫切需要更多的能源，尤其是电力的供应，而火力发电则是电力生产的重要组成部分。

目前火力发电机组正向高参数、大容量方向发展，提高发电厂的效率、经济性、可靠性就成为人们迫切需要解决的新课题。

在火力发电厂生产过程中，除了锅炉、汽轮机、发电机三大主机起着主导作用以外，还有着各种辅助设备对电厂的运行可靠行和经济性也起着非常重要的作用。

给水回热系统作为发电厂热力系统的核心，它对电厂的热经济性起着决定性的作用。

目前发电厂普遍采用了回热抽汽来加热锅炉给水，以提高吸热的平均温度，减少吸热的不可逆损失；同时降低排汽参数，使蒸汽能够最大限度地在汽轮机中膨胀做功，减少冷源损失。

于是在朗肯循环基础上采用回热循环，提高循环效率和热经济性。

回热循环是提高电厂效率的措施之一，现代大型热电厂毫无例外的采用了回热循环，回热循环是由回热加热器、回热抽气管道、水管道、疏水管道等组成的一个加热系统，而回热加热系是该系统的核心。

高压加热器是利用在汽轮机内已作过一部分功的蒸汽来加热给水，以减少排汽在凝汽器中的热损失，从而提高循环热效率。

它可以提高电厂热效率，节省燃料，并有助于机组安全运行。

因此，研究回热抽汽系统以及高压加热器的设计对提高电厂的热经济性具有重大的理论和实践意义在回热系统中，高压加热器是接在高压给水泵之后的加热给水的表面式加热器。

高压加热器一般由筒体、管板、U形管束和隔板等主要部件组成，筒体的右侧是加热器水室。

它采用半球形，小开孔的结构形式。

水室内有一分流隔板，将进出水隔开。

给水是由给水进口处进入水室下部，通过U形管束吸热升温后从水室上部出水口处离开加热器，加热蒸汽由入口进入筒体，进过蒸汽冷却段，冷凝段，疏水冷却段后蒸汽由气态变为液态，最后由疏水出口流出。

高压加热器是汽轮机最重要的辅助设备之一，如果发生故障，高压加热器一旦停运，给水只能通过旁路管道进入锅炉，这就会大大降低进入锅炉的给水温度，从而增加燃料耗量，增加发电成本，降低经济性。

U型管换热器的设计摘要：U型管换热器由于具有结构简单，造价低，壳程可清洗，一个管板，管子可自由伸缩，无温差应力等特点，适用于管、壳壁温差较大的场合，尤其是管内介质清洁不易结垢的高温、高压、腐蚀性较强的场合。

在石油、化工行业应用广泛。

本文以实际工作中遇到的一个钛制换热器为例，谈谈U形管换热器的设计。

关键词：U形管换热器；材料；公称直径；设计压力；名义厚度1基本资料概述本换热器为某石化企业一台325mm的四管程的U形管换热器，换热管尺寸为φ19×2 ，L=6000，管心距25 mm，排列方式为正三角形，换热面积为21.3㎡。

其主要设计参数见表1，换热器简图及外形尺寸见图1。

表1 主要设计条件壳程管程设计压力MPa 0.6 0.35工作压力MPa 0.35 0.06设计温度℃56 188工作温度℃32~36 168~40物料名称循环冷却水重质物程数 1 4焊缝系数 1 0.9换热面积㎡～21.4（直段）2标准规范的选择2.1 《管壳式换热器》GB151-1999《管壳式换热器》GB151-1999标准适用的范围：《管壳式换热器》GB151-1999适用于固定管板式、浮头式、U型管式和填函式换热器。

适用的参数为：公称直径DN≤2600 mm；公称压力PN≤35 MPa；且工程直径（mm）和公称压力（MPa）的乘积不大于。

2.2HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》2.3JB/T4745-2002《钛制焊接容器》图1换热器外形简图3 换热器的结构设计3.1壳程筒体的设计3.1.1壳程筒体材料的选择壳程介质为循环水，无毒、无腐蚀性，工艺推荐筒体材料为Q235B，但由于筒体为外径φ325的钢管，因此我们可以选择20(GB9948) ( 管材)作为筒体的材料。

3.1.2壳程筒体壁厚的计算计算厚度 =Pc 计算压力t设计温度Di 内径t设计温度许用应力焊接接头系数将设计参数代入上式中进行计算，计算厚度 =0.68mm，根据GB151中5.3.2的规定，换热器筒体最小壁厚为8mm，其中包含1mm的厚度附加量，因此本换热器的名义厚度n =8 mm。

u形波纹管膨胀节刚度和应力计算一、引言随着现代工业的快速发展，U形波纹管膨胀节在各种工程领域得到了广泛应用。

作为一种重要的金属波纹管补偿器，U形波纹管膨胀节的性能直接影响着整个工程的安全、稳定运行。

本文主要针对U形波纹管膨胀节的刚度和应力进行计算，为工程设计和应用提供理论依据。

二、U形波纹管膨胀节的结构和工作原理1.结构特点U形波纹管膨胀节主要由不锈钢波纹管、法兰、接管等部件组成。

波纹管采用U形结构，具有良好的抗弯、抗扭和抗剪性能。

2.工作原理U形波纹管膨胀节在工作过程中，主要通过波纹管的伸缩来实现补偿。

当管道受到温度变化、机械振动等因素影响时，波纹管发生变形，吸收管道应力，保证管道的安全运行。

三、刚度计算方法1.传统刚度计算方法传统刚度计算方法主要根据波纹管的材料、厚度、宽度等参数进行计算。

在此基础上，结合波纹管的变形量，可以得到膨胀节的刚度。

2.改进刚度计算方法考虑到U形波纹管膨胀节的结构特点，本文提出一种改进的刚度计算方法。

通过对波纹管的弯曲刚度、扭转刚度和剪切刚度进行综合分析，得到更准确的膨胀节刚度。

四、应力计算方法1.传统应力计算方法传统应力计算方法主要根据波纹管的材料、厚度、宽度等参数，以及波纹管所受的外力进行计算。

通过求解波纹管的应力分布，得到膨胀节的应力。

2.改进应力计算方法针对U形波纹管膨胀节的应力计算，本文提出一种改进方法。

结合波纹管的结构特点，考虑波纹管在各种受力情况下的应力分布，得到更符合实际工况的应力计算结果。

五、计算实例及分析本文选取一个实际工程中的U形波纹管膨胀节进行计算。

通过传统和改进的刚度、应力计算方法，得到膨胀节的刚度和应力分布。

将计算结果与实际工程数据进行对比，分析计算方法的准确性。

六、结论本文对U形波纹管膨胀节的刚度和应力计算方法进行了研究，提出了改进的计算方法。

实际工程计算实例表明，改进的计算方法具有较高的准确性，可以为工程设计和应用提供有效参考。

化工设计中的管道应力分析发布时间：2022-08-05T08:24:54.354Z 来源：《工程建设标准化》2022年第3月6期作者：顾友昌[导读] 近年来，与化工相关的管道设计技术越来越受到人们的重视。

对于这种工艺，管道应力分析计算是一个非常重要的部分。

顾友昌黑龙江龙维化学工程设计有限公司张店分公司山东淄博 255000摘要：近年来，与化工相关的管道设计技术越来越受到人们的重视。

对于这种工艺，管道应力分析计算是一个非常重要的部分。

它对研究管道在各种荷载作用下的受力性能具有重要意义，有助于设计安全、经济的管道。

根据目前的基本情况，管道应力分析对管道安全生产和优化设计具有重要影响，已成为石化、电力等工业管道设计的重要依据。

关键词：化工设计；管道应力；分析1 管道应力的相关概念在当前的生活和工业生产中，管道系统是不可缺少的一部分，对其的分析和研究正在逐步深入。

针对管道在使用过程中出现的变形问题，引入应力的概念进行科学严谨的分析，以保证管道的正常运行。

在管道应力分析中，应力分为一次应力和二次应力。

初应力的出现主要是由外部条件引起的。

当管道的内力和外力达到平衡状态时，由外荷载引起的力称为初应力。

值得注意的是，主应力的大小和状态并非一成不变，而是会随着外部条件的变化而相应变化。

主要影响因素是外部作用力。

当一次应力的大小大于管道材料的承载极限时，管道将发生塑性变形，最终导致管道破裂，影响管道系统的正常运行。

次应力是在主应力的前提下发生的应力。

当管道在一次应力作用下发生变形时，管道成形条件产生的约束力为二次应力。

二次应力的产生主要受温度和应力点位移的影响。

由于二次应力是在一次应力引起管道变形的基础上产生的，因此二次应力的大小取决于管道的变形程度，无论外部荷载如何影响二次应力，即二次应力的产生和影响条件完全取决于管道的内部状态。

二次应力对管道的影响是，过大的应力会导致管道疲劳，缩短管道的使用寿命。

应力是管道应用中必须研究的重要课题。