换热器毕业设计
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换热器毕业设计说明书.doc
管板.dwg
管箱.dwg
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ABSTRACT6
1．1 换热起的应用及其发展8
1.2.1 换热器的分类11
3．按换热器所用材料分类12
4．按换热器传热面的形状和结构分类12
（1）通过管壁传热的换热器（即“管式”）12
1．3 列管式换热器的设计12
2．5估算传热面积，初选换热器的规格15
2.5.1 计算热负荷和冷却水的用量15
2.5.2 计算两流体的平均温度差15
2.5.3 初选换热器的规格15
2．7 折流板16
2.8.1接管17
2.9.1 管程压强降17
2.9.2 壳程压强降18
2．10 总传热系数的核算19
2.10.1 管程对流传热系数19
2.10.2 壳程对流传热系数19
3.1.1 材料的选取21
3.1.3 结构形式21
3.2.1 材料的选取21
3.2.2结构尺寸21
3．3 管箱法兰22
3.3.2 结构尺寸22
表3-1 管箱法兰参数22
3.4.1 材料的选取22
3.4.2 结构尺寸23
3.4.3 结构型式23
3．5 接管法兰23
3.5.1 材料的选取23
3.5.2 结构尺寸23
3.5.3结构型式24
3．6 垫片24
3.7.2结构尺寸25
3.8.1 材料的选取25
3.8.2 结构尺寸25
3．9 换热管25
3.9.1 材料的选取25
3.9.2 结构尺寸26
3.9.3 排列型式26
3.10.1 材料的选取26
3.10.2 结构尺寸26
3．11 折流板的选取及布置27
3.11.1 材料的选取27
3.11.2 结构尺寸27
3.11.3 结构型式27
4．1 筒体壁厚计算29
4.5 换热器强度计算与校核32
4．6鞍座校核34
4.7.1 圆筒上的轴向应力34
4.7.2支座截面处圆筒的周向压缩应力35
4.7.3 鞍座强度校核36
6.1 本设计采用的制造方法及工艺36
附录40
摘 要
换热器是许多工业部门广泛应用的工艺设备。设计中考虑操作条件及介质的特性，本设计采用固定管板式换热器结构。该设备适用于温差不大，壳程流体清洁，不易结垢拆卸、清洗的场合。在设计过程中，依照GB151-1999《钢制管壳式换热器》对换热器依次进行工艺计算、结构设计（材料选型）、强度计算，最后完成专题讨论。其中在强度计算中，根据温差具体的数值，对膨胀节的需要进行计算。本设计每层管子排列方式采用正三角形排列，这种方法在相同的管板面积上可排较多的管子，且管外表面传热系数大。但由于是双管程结构，所以在分程隔板两边采用矩形排列。最后经检测该台换热器是否满足介质换热的需要。
关键词：换热器；固定管板；工艺设计；结构设计；强度计算
ABSTRACT
The heat exchanger is the techniques equipment widely used in many industrial departments. In the design it uses the fixed tube plate type of the heat interchanger structure,because of the operating condition and the medium characteristic. This equipment is suitable when the temperature difference is not big,the shell regulation fluid is clean,or the fraze,disassembling or cleaning for the heat exchanger is not easy. In the process of the design,the technological design,the structural design(material shaping) and the strength calculation must according to the GB151-1999"Steel System Shell Type Heat interchanger",finally it completes the seminar. In the strength calculation,it must be computed for the require of the part of inflates according to the difference concrete value ot the temperature.In the design the way of each pipe arrangement uses the equilateral triangle arrangement,this method may arrange many pipes in the same tube plate area,also the tube outside surface heat transfer coefficient is big. But because the structure is two barrel regulation, it uses the rectangular arrangement at the both sides of the partition board. Finally it be difined that the heat interchanger whether satisfies the need of the medium heat transfer.
Key words: heat exchanger；fixed tube plate；technological design; structural design； strength calculation
第一章 绪论
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，实现热量传递的设备，又称热交换器。
换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。换热器是很多工业部门广泛应用的一种常见设备，通过这种设备进行热量的传递，以满足生产工艺的需要。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
1．1 换热起的应用及其发展
1.1.1 换热器的应用
1．换热器在近代工业中的应用
在化工生产中，换热器是主要的工艺设备之一。例如，在氮肥生产中，氮气与氢气的混合气体要在500℃左右的高温才能在催化剂的作用下合成氨，而氨与未反映的氮、氢气体的分离，则需要通过冷却与冷凝的办法以液体的形式分离出来。这一生产过程中的加热、冷却与冷凝就是通过换热器实现的。在酒精生产中，酒精精馏塔在操作时，原料液需预热，釜底液体需在再沸器中加热，塔顶产生的蒸汽需冷凝。这一生产过程中的预热、加热和冷凝也都是通过换热器实现的。换热器在化工行业中的应用是十分广泛的，各种化工生产工艺就都要用到它。
在制冷工业中，以食品冷藏业常用的以氨为制冷剂的蒸汽压缩制冷装置为例，经过压缩机压缩后的气态氨在冷凝器中被冷凝为液体；液化后的高压液态氨在膨胀机或节流阀中绝热膨胀，使温度下降到远低于周围环境的温度；这种低温氨流体在流经蒸发器时吸热蒸发而回复到原先进入压缩机时的氨气状态。然后，再重复新的循环。在其他各种制冷装置中，都存在冷凝器和蒸发器等换热器。
在火力发电厂中，装有空气预热器、燃油加热器、给水加热器、整齐冷凝器等一系列的换热器。其实，蒸汽锅炉本身也可以看作是一个大型复杂的换热器。燃料在炉膛中燃烧产生的热量，通过炉膛受热面、对流蒸发受热面、过热器及省煤器加热工质，使工质汽化、过热成为能输往蒸汽轮机的符合要求的过热蒸汽。
在核电长中，蒸汽发生器是一项很重要的工艺设备。核燃料裂变所产生的大量的热量首先传给冷却剂，冷却剂在蒸汽发生器中再将热量传给水、使水汽化成蒸汽，由蒸汽来转动汽轮发电机发电。此外，在核电厂系统中还装有各种加热器、蒸汽冷凝器等换热器。
在动力、化工、制冷等工业中，换热器不仅是不可缺少的工艺设备，而且在金属消耗和投资方面也占有较大的比例。在火力发电厂中，如果将锅炉也作为换热设备，则换热器的投资约占电厂总投资的70%左右。在一般石油化工企业中，换热器的投资约占总投资的30%～40%。
2．换热器在节能降耗中的应用
换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两个方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器的效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。
工业预热数量大，分布广，各国均已把余热回收列为节能工作的一个重要方面。研究表明，换热器是最有效的余热回收设备。以锻造加热炉为例，普通加热炉每公斤锻件的能耗为0.7公斤标准燃料，而装有换热器的加热炉每公斤锻件的能耗只有0.15公斤左右标准燃料。烧燃料的工业炉，约有60%～70%的热量由烟
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