换热器管板设计厚度计算公式

换热器管板厚度的快速计算

第24卷第1期

2004年2月

山　西　化　工

SHANXICHEMICALINDUSTRY

.24　No.1Vol

Feb.2004

换热器管板厚度的快速计算

李广民,　丁满福

(山西丰喜化工设备有限公司,山西　永济　044500)

摘要:在化工生产中,换热器设备是应用最广泛的一种设备,且占主导地位。而在换热器设计过程中,管板厚度设计计算比较复杂。本文的特点是在满足GB151—1999《管壳式换热器》标准要求的前提下,介绍一种快速简便估算管板厚度的计算公式,从而达到快速确定管板厚度的目的。关键词:换热器;管板;厚度计算

中图分类号:TQ051.5　　文献标识码:A　　文章编号:100427050(2004)0122　　在换热器管板设计中,按照GB151-1999《管

壳式换热器》进行管板厚度设计计算时,较复杂。,速简捷的计算方法。

t,mm2;

t=Θ

D

i

(3)

1单管程()固定管板式换热器管板,管板周边布管区较窄(管板周边布管区无量纲宽度k≤1.0),假定管板厚度为 ,管子加强系数为K,则

K=1.318

2

式中:Θ—管板布管区的当量直径与壳程圆筒内t—径之比。

对单管程换热器,三角形排列时:

2

(4)At=0.866nS

na=nΠ t(d- t)

换热器管板设计计算

管析是管壳式换热器的主要部件。管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约金属材料，降低制造成本是至关重要的。在此采用GB151标准中管板计算方法来设计计算管板。

（1）管板采用延长部分兼作法兰的管板形式。结构如图2.2所示，

图2-2 管板结构图

结构尺寸数据列表2－6：

表2-6 管板结构尺寸 mm DN D D1 D2 D3 D4 D5 C d2 螺柱（栓） bf b 规格 数量 600 730 690 655 597 642 600 12.5 23 （2）计算

A——壳程圆筒内直径横截面积，mm2；

M20 32 25 35 A??Di24?0.785?8002?502654.8mm2

?s——壳程圆筒的厚度，mm；

As——圆筒壳壁金属横截面积，mm2；

As???s(Di??s)?3.14?8?(800?8)?20307.3mm2

?t——换热管壁厚，mm；

a——单根换热管管壁金属横截面积，mm2；

a???t(do??t)?3.14?2.5?(25?2.5)?176.6mm2

na?220?176.6?38857.5

一、梁

（1） 框架梁

一、首跨钢筋的计算 1、上部贯通筋

上部贯通筋（上通长筋1）长度＝通跨净跨长＋首尾端支座锚固值 2、端支座负筋

端支座负筋长度：第一排为Ln/3＋端支座锚固值； 第二排为Ln/4＋端支座锚固值 3、下部钢筋

下部钢筋长度＝净跨长＋左右支座锚固值 以上三类钢筋中均涉及到支座锚固问题，那么总结一下以上三类钢筋的支座锚固判断问题：

支座宽≥Lae且≥0.5Hc＋5d，为直锚，取Max{Lae，0.5Hc＋5d }。

钢筋的端支座锚固值＝支座宽≤Lae或≤0.5Hc＋5d，为弯锚，取Max{Lae，支座宽度-保护层+15d }。

钢筋的中间支座锚固值＝Max{Lae，0.5Hc＋5d } 4、腰筋

构造钢筋：构造钢筋长度＝净跨长＋2×15d 抗扭钢筋：算法同贯通钢筋 5、拉筋

拉筋长度＝（梁宽－2×保护层）＋2×11.9d（抗震弯钩值）＋2d 拉筋根数：如果我们没有在平法输入中给定拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝（箍筋根数/2）×（构造筋根数/2）；如果给定了拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝布筋长度/布筋间距。 6、箍筋

箍筋长度＝（梁宽－2×保护层＋梁高-2×保护层）*2＋2×11.9d＋8

名师推荐 精心整理 学习必备 第二节 管 材 弯 曲

一、材弯曲变形及最小弯曲半径

二、管材截面形状畸变及其防止

三、弯曲力矩的计算

管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的，管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯；按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯；按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。

图6—19、图6—20、图6—21和图6—22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。

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图6—19 在弯管机上有芯弯管

1—压块 2—芯棒 3—夹持块 4—弯曲模胎 5—防皱块 6—管坯

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图6—20 型模式冷推弯管装置 图6—21 V形管件压弯模

1—压柱 2—导向套 3—管坯 4—弯曲型模 1—凸模 2—管坯 3—摆动凹模

名师推荐 精心整理

弯头面积型号 90° 60° 45° 30° π 3.1415926 3.1415926 3.1415926 3.1415926 管径(m) π 3.1415926 3.1415926 3.1415926 3.1415926 圆弧长度(m) 弯曲半径 圆弧系数 0.25 0.1667 0.125 0.0833 0.00 0.00 0.00 0.00 弯头个数 面积

管道面积型号 圆管 π 3.1415926 管径(m) 长度(m) 面积(㎡) 0.00

异径管面积型号 异径管 π 3.1415926 大头管径 小头管径 大小头长度 个数 面积 0.00

三通面积型号 三通 π 3.1415926 长度管径(m)高度管径(m) 长度(m) 高度(m) 三通个数 面积 0.00

第二节 管 材 弯 曲

一、材弯曲变形及最小弯曲半径

二、管材截面形状畸变及其防止

三、弯曲力矩的计算

管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的，管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯；按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯；按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。

图6—19、图6—20、图6—21和图6—22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。

图6—19 在弯管机上有芯弯管

1—压块 2—芯棒 3—夹持块 4—弯曲模胎 5—防皱块 6—管坯

图6—20 型模式冷推弯管装置 图6—21 V形管件压弯模

1—压柱 2—导向套 3—管坯 4—弯曲型模 1—凸模 2—管坯 3—摆动凹模

图6—22 三辊弯管原理

1—轴 2、4、6—辊轮 3—主动轴 5—钢管

一、材弯曲变形及最小弯曲半径

管材弯曲时，变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长，内侧材料受到切向压缩而缩短，于切向应

由力

??及应变??沿着管材断面的分布是连续的，可设想为与板材弯曲相似，外侧的拉伸区过渡到内侧的

压缩区，在其交界处存在着中性层，为简化分析和计

矿体厚度计算公式 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

一、平硐、探槽矿体厚度计算公

平硐、探槽矿体真厚度计算公式：L真厚＝l?sin(α±β)sinγ

平硐、探槽矿体水平厚度计算公式：M水平＝l?sin(α±β)/sinα

平硐、探槽矿体垂厚度计算公式：M垂厚＝l?sin(α±β) sinγ/cosα

式中：L真厚—单工程矿体真厚度（m）；

M水平—单工程矿体水平厚度（m）

M垂厚—单工程矿体垂厚度（m）

l—样长（m）；

α—矿体倾角（°）；

β—样槽坡度角（°），坡度角与矿体倾向相同时为-，相反时为+；

γ—样槽方向与矿体走向的夹角（°）。

二、钻孔矿体厚度计算公式

当钻孔为垂直钻进且与矿层不垂直时，此时真厚度的计算公式为：

L真厚＝l?cosβ

当钻孔倾斜的方向垂直于矿体走向时（即无方位角偏差），其厚度的计算公式为：

L真厚＝l?cos（β-α）

M水平＝l?cos (β-α)/sinβ

M垂厚＝l?cos (β-α)/ cosβ

当钻孔穿过矿体处，钻孔倾斜的方向不垂直于矿体走向时，其厚度的计算公式为：

L真厚＝l?（sinαsinβcosγ±cosα

瓦斯抽放管参数表

瓦斯管尺寸1寸管2寸管4寸管6寸管8寸管 孔板系数0.04810.17930.74611.699 管径（mm）2550 101152202253304 3.00585.28017.58289.65712.5515.3317.9210寸管12寸管14寸管16寸管18寸管25寸管 354 405 455 630

瓦斯流量计算公式

1. Q纯 = Q混 * 抽放浓度/100

2. Q混 = 压差开根号 * 孔板系数3. Q纯 = Q总 /抽放时间4. Q混 = Q纯 /抽放浓度

5. Q混 / 该孔板系数 = 压差 * 压差 = 所算压差

6. 抽放纯量 /（ 抽放纯量 +矿井风排瓦斯量） * 100% =抽放率6. 抽放钻孔进尺量 / 生产原煤量 = 吨煤钻孔进尺量

7. 利用量=自设发电站压差（一般不大于 6 MPa）*12.55（16寸瓦斯管孔板系数）*时间

8. Q混=孔板系数/SQRT(1/1-效正系数0.00446*瓦斯抽放浓度/100)*SQRT(压差)*SQRT(（当地大气压力－抽放负压）/当地大气压力)9.风排瓦斯量＝回风风量*瓦斯浓度

10. Q

顶管顶力计算公式

一、土压平衡式顶管理论计算公式

F=F1+F2---------------------------------------------------------------------（1）

式中F为总推力 式中F1为迎面阻力

?F1=pe Bc2

4pe 为控制土压力 Bc为管外径

pe = pA + pw +?p

pA为掘进所处土层的主动土压力（kPa） pA一般为150-300 kPa

pw为掘进所处土层的地下水压力（kPa） pw=γ水H埋深

?p为给土仓的预加压力（kPa） ?p一般为20 kPa

式中F2为顶进阻力

F2=πBcfkL

f k 为管外壁与土的单位面积平均摩阻力kN/m2 其数值一般通过试验确定

如果采用触变泥浆减阻技术按下表选用

f k 为管外壁与土的单位面积平均摩阻力kN/m2 土类 粘性土 粉土 粉、细砂土 中、粗砂土 管材 钢筋砼管 3.0-5.0 5.0-8.0 8.0-11.0 11.0-16.0 钢管 3.0-4.0 4.0-7.0 7.0-10.0 10.0-13.0 当触变泥浆技术成熟可靠、管外壁能形成和保持稳定、连续的泥浆套时，f k可直接取值3.0-5.0

压铸中需计算的公式

1. 金属的流量计算：

a. 金属的体积=重量/密度=产品重量/材质的密度（得到的单位是mm） b. 金属的流量=金属的体积/充型的时间(得到的单位是cm3/s) c. 内浇口截面积=金属的流量/充型速度（得到的单位cm2） d. 锌合金喷嘴的直径计算：

1） 喷嘴的截面积=金属的流量/充型速度（得到的单位cm2） 2） 计算可得到喷嘴的直径.

e. 排气槽面积的计算方法：（不能小于内浇口面积的20%） 排气槽的面积=金属的体积(cm3)/（充填时间*200m/s）

注意：单位的换算，另外200m/s是空气的逃逸速度. 2. 另一种方法： a.经验公式：

浇口面积 ：A=K*√W 注：A为浇口截面积，W是压铸件的重量和渣包重量的和

K为铝合金铸件若在150g-200g, k值约为2.5-3.0；200g-350g，可用

3.0-3.5，铸件更重则可用4.0以上.. b.流率计算法：

1）最小壁厚：查铸件图及样品. 2）充填时间：查表1.1

3）通过浇口之重量：压铸件的重量和渣包重量的和

4）通过浇口之体积：V=压铸件的重量和渣包重量的和/合金溶液之密度

注意：铝的密度为2.4-2.5g/cm3,锌合金为6.12