book47的个大主页docn.com豆丁网 htta:www.docin.combook47 U 42 CB 备案号：13316-2004 中华人民共和国船舶行业标准 CB/T3961--2004 船用热交换器设计计算方法 Method ofdesignfor marineheat exchanger 2004-02-16发布 2004-0601实施 book47的个人主页docn.com豆网 htto/www.docin.combook47 CB/T3961—2004 目 次 前言 II 1 范围 2强度计算 2.1热交换器材料许用应力 2.2热交换器圆筒厚度 2.3热交换器封头 2 2.4热交换器管板 2.5Q膨胀节. 2.6换热管的最小壁厚 2.7换热管弯曲附加余量计算 2.8换热管腐蚀余量 3热工计算.. 3.1换热面积， 3.2热交换器换热量 3.3对数平均温差的计算 3.4总传热系数 CB/T 3961—-2004 前 言 本标准由中国船舶工业集团公司提出。 本标准由中国船舶工业综合技术经济研究院归口。 本标准起草单位：中国船舶工业综合技术经济研究院、营口船舶辅机厂、湖北登峰换热器股份有限 公司、南通吉达热工机械有限公司、营口船检局。 本标准主要起草人：刘士文、仲崇欣、徐敬辉、汤 健、刘祥。 II CB/T3961-2004 船用热交换器设计计算方法 1范围 本标准规定了船用滑油冷却器、淡水冷却器、蒸汽冷凝器、燃油加热器、滑油加热器、淡水加热器 （以下简称热交换器）的强度计算和热工计算方法。 本标准适用于设计压力不大于3.0MPa，介质温度不超过250℃的壳管式热交换器。 2强度计算 2.1热交换器材料许用应力 热交换器用的材料的许用应力［α]按公式（1）、公式（2）计算并取其中较小值，而铸钢的许用应 力分别取公式（1）、公式（2）计算结果的80%。 a）金属温度不高于50℃时： [o]= 0/2.7 (1) [o]= os/1.5 b) 金属温度高于50℃时： [o]= 0/2.7 [o]= α, /1.5 (2) [o]=ou/1.5 式中： 材料在环境温度下抗拉强度的数值，单位为兆帕（MPa）； -材料在环境温度下届服点的数值，单位为兆帕（MPa）： as 材料在设计温度下屈服点或规定非比例伸长应力的数值，单位为兆帕（MPa）； 一材料在设计温度下100×10h平均破断应力的数值，单位为兆帕（MPa） c）铸铁材料的许用应力[α]为α/5 2.2热交换器圆筒厚度 热交换器圆筒厚度按公式（3）计算，除铜材外最小厚度还应满足公式（4）。 PD. +0.75 (3) 2[0lb- P 8≥3+D/1500 .(4) 式中： 5—圆简最小计算厚度的数值，单位为毫米（mm）； p- 一设计压力的数值，单位为兆帕（MPa）； Di- 圆筒内径的数值，单位为毫米（mm）； 【α]—-圆筒材料许用应力的数值，单位为兆帕（MPa); 焊缝系数。 焊缝系数@取值规定如下： a） 双面焊或相当于双面焊的对接焊缝，若100%进行射线无损检验，Φ取1.0，若进行局部射线无 损检验，则@取0.85； 单面焊的对接焊缝若100%进行射线无损检验，Φ取0.9，若局部进行射线无损检验，则@取0.8； 1 CB/T3961—2004 c）焊缝若不进行射线无损检验，取0.6。 2.3热交换器封头 2.3.1热交换器椭圆形封头、扁球形封头见图1、图2，其最小厚度按公式（5）计算： D 图1 图2 yPD, +0.75 2[句] 式中： 8——封头最小厚度的数值，单位为毫米（mm）： -封头形状系数； y P= 一设计压力的数值，单位为兆帕（MPa）； D, - 一封头外径的数值，单位为（mm）； 【α］——材料许用应力的数值，单位为兆帕（MPa）。 封头形状系数y按图3选取，对无孔封头，根据8/D,和H/D值在线组内选取；对开孔而未加强的封头， 根据d/√DS值和H/D值在线组内选取，其中：d为封头最大开孔直径（椭圆孔按长轴计算）。 4.0 3.5 3.0 0/D 2.5 00 d/D.· 2. 0 0.005 Y 1.5 0.02 ≥0.04 1, 0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.10 0. 15 0.200.250.300.400.50 H/D 图3 2 CB/T3961—2004 2.3.2热交换器平封头（水室）见图4，其最小厚度按下列要求计算。 r≥5，但不 小于8mm 1≥5 b) a) c) d) e) 图4 圆形平封头最小厚度按公式（6)计算： P 6=CD +0.75 (6) 式中： 一封头最小厚度的数值，单位为毫米（mm）； C一一计算系数： D- 一简体计算直径的数值，单位为毫米（mm）； P一一设计压力的数值，单位为兆帕（MPa）： [o]- 一材料许用应力的数值，单位为兆帕（MPa）。 计算系数C按表1选取。 表1 封头形 式 计算系数C 图4a) 0. 38 图4b) 0. 43 图4c)、图4d) 0.52 0. 57 L/D=0.05 图4e) L/D = 0.1 0. 62 L/D = 0. 15 0.67 3 CB/T39612004 b) 矩形平封头最小厚度按公式（7）、公式（8）计算： 2 D. (7) Vi+(a/ b) P 8=CD (8) V[a] 式中： D. -封头当量直径的数值，单位为毫米（mm）； 矩形封头的短边的数值，单位为毫米（mm）； a 一矩形封头的长边的数值，单位为毫米（mm）； 8一一封头最小厚度的数值，单位为毫米（mm）； C- 一计算系数； 一设计压力的数值，单位为兆帕（MPa）； [o]- -材料许用应力的数值，单位为兆帕（MPa）。 计算系数C按表2选取。 表2 封头 式 计算系数 图 4 b) 0.50 图4c)、图4d) 0.57 2.4热交换器管板 热交换器管板的最小厚度按公式（9)计算，U形管热交换器管板的最小厚度按公式（10）计算，但所 有管板厚度应不小于14mm。 8=2PDt/o(t-)+0.75 (9) S=0.454D(P/0.4/[o))0.5+0.75 (10) 式中： 一管板最小厚度的数值，单位为毫米（mm）； 8 设计压力的数值（取管、壳程设计压力较大者），单位为兆帕（MPa）： P D.- 最外排管列的管孔中心径向距离的数值，单位为毫米（mm）： 一两管孔中心距离的数值，单位为毫米（mm）； t 材料抗拉强度的数值，单位为兆帕（MPa）； 一管孔直径的数值，单位为毫米（mm）。 -P 一垫片压紧力作用中心圆直径的数值，单位为毫米（mm）： D, [o ]- 一管板材料许用应力的数值，单位为兆帕（MPa）。 2.5Q膨胀节 2.5.1 2膨胀节最小厚度按公式（11）、公式（12）计算，并取其中较大值。 6,=PR/ (2 ［)+0.75 (11) S,=PR(D-R)/（［](D-2R))+0.75 (12) 式中： 8182 一膨胀节最小厚度的数值，单位为毫米（mm）； 4