流量为300th 立式蒸汽冷凝器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 本次毕业设计使我认真的认识到了自己在本专业应学习的主要内容以及短板，换热器的设计工作主要有换热器综述，换热器的工艺计算以及结构强度计算。其中换热器工艺计算中需要根据初始数据计算其处理量以及工艺参数，换热器的结构强度计算主要集中在折流板，筒体以及开口上 1。 冷凝器是使用范围很广的一种化工设备，属于换热器的一种。本设计任务主要是根据已知条件选择采用固定管板式换热器的设计。首先根据给出的设计温度和设计压力来确定设备的结构形式以及壳程和管程的材料，然后根据物料性质和传热面积来确定换热管的材料，尺寸，根数 。根据换热管的根数确定换热管的排列，并根据换热管的排列和长度来确定筒体直径以及折流板的选择。通过对容器的内径和内外压的计算来确定壳体和封头的厚度并进行强度校核。然后是对换热器各部件的零部件的强度设计，有法兰的选择和设计计算与校核，钩圈及浮头法兰的设计计算与校核和管子拉脱力的计算 2。还包括管板的结构设计、防冲挡板、滑道结构的设计以及支座设计。结构设计中的标准件可以参照国家标准根据设计条件直接选取；非标准件，设计完结构后必须进行相应的应力校核。 关键词： 换热器； 强度设计； 结构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a of of it is a of of is to a on It is to of of of of by to be on of s of by of of is by of of to be . it is to of of of of of In to be of be to to of as to is of . 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 引言 . 1 第二章 传统工艺计算 . 2 艺计算 . 2 质原始数据 . 2 质定性温度及物性参数 . 2 热量与水蒸汽流量计算 . 3 效平均温差计算 . 4 . 5 程结构初步设计 . 6 . 7 . 8 . 8 . 9 . 10 第三章 强度计算 . 12 . 12 . 12 . 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 12 . 13 . 13 . 13 . 14 . 14 . 24 . 25 . 27 . 29 . 29 . 30 . 30 座的选择及应力校核 . 31 座的应力校核 . 31 第四章 结 论 . 34 参考文献 . 41 致 谢 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 引言 本论文的设计目的是达到设备设计人员训练的基本要求。冷凝器是一种用于冷却流体的换热设备。把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽，通过散热冷凝为液体制冷剂，制冷剂从蒸发器中吸收的热量，被冷凝器周围的介质所吸收。有蒸汽冷凝器，锅炉用冷凝器等。冷凝器常被用于空调系统，工业化工程序，发电厂 及其他热交换系统中 。 早期的换热器 只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大且笨重，如蛇管式换热器等。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。目前我国在换热器设计过程中还不能实现虚拟制造、仿真制造，缺乏自主知识产权的大型专业计算软件。根据中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，“十一五”期间我国经济增长将保持年均 速度。而石化及钢铁作为支柱型产业，将继续保持快速发展的势头，预计 2010 年钢铁工业总产值将超过 5000 亿元，化工行业总产值将突破 4000 亿元 5。这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。国内经济发展带来的良好机遇，以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行业良好的发展前景。 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第二章 传统工艺计算 质原始数据 管程水的进口温度 =25 管程水的出口温度 =85 管程水的工作压力 程水的流量 00t/h=300000kg/h 壳程水蒸气的入口温度 = 壳程水蒸气的出口温度 =95 壳程水蒸气的入口压力 介质定性温度及物性参数 管程： 管程水定性温度 + ） /2 =（ 25+85） /2=55 （ 2 管程水密度查物性表得 1= /程水比热查物性表得 K） 管程水导热系数查物性表得 1= m） 管程水粘度 1=10a s 管程水普朗特数查物 性表得 壳程： 壳程水蒸汽定性温度： 壳程水蒸汽冷凝点 : = 冷却段： （ ） /2=（ 5） /2= （ 2 冷凝段： t 2= （ + =（ （ 2 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 壳程水蒸汽密度查物性表得： 冷却段： 2= /冷凝段 : p 2= / 程水蒸汽比热查物性表得 : 冷却段： J/（ K） 冷凝段： C J/（ K） 壳程水蒸汽导热系数查物性表得： 冷却段： 2 =（ m K） 冷凝段： 2 = （ m K） 壳程水蒸汽粘度： 冷却段： 2 =10a s 冷凝段： u 2=10a s 壳程水蒸汽普朗特数查物性表得： 冷却段： =凝段： P 热量与水蒸汽流量计算 取定换热效率 =设计传热量 ： ( - ) 1000/3600=300000 (851000/3600=106W （ 2 由 2r+ - ) 导出水蒸气流量 r 为 时的汽化潜热，r=g （ 2 水蒸汽流量 ： /r+ )= 106/1000+1000买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 (=s （ 2 冷却段传热量： 2 ()=103 (2481037W （ 2 冷凝段传热量 : Q 2= r=1000= （ 2 设冷凝段和冷却段分界处的温度为 据热量衡算 ： Q 2 = ） （ 2 2 / =3600/300000/4176+20= 效平均温差计算 逆流冷却段平均温差 : )t = （ 2 逆流冷凝段平均温差 : = 312312ln tt （ 2 冷却段 : 参数 :P= （ 2 参数 :R= （ 2 换热器按单壳程 2 管程设计则查图 2-6(a)，得 : 温差校正系数 = 有效平均温差 : （ 2 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 冷凝 段： 参数 :P=t2 3t= （ 2 参数 :R=17=0 （ 2 换热器按单壳程 2 管程设计则查图 2-6(a)，得 : 温差校正系数 =效平均温差 : = = （ 2 初选冷却段传热系数 := 820 w/(m k) 初选冷凝段传热系数 : = 1300 w/(m k) 则初选冷却段传热面积为 :2 /( 2481037 820 初选冷凝段传热面积为 : =Q 2 /( )= 1300 选用 25 无缝钢管做换热管则 : 管子外径 5 管子内径 0 管子长度 L=3000 需要换热管根数 : )/( ()= （ 2 可取换热管根数为 662 根 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 管程流通面积 :a1=4662 （ 2 管程流速 : 1113600G 300000/( 3600 = s 管程雷诺数 :11=10 管程冷却段的定性温度 :)/2=(0)/2= （ 2 管程冷却段传热系数 :=3605 (1+100程冷凝段的定性温度 : t3+)/2=(0)/2= （ 2 管程冷凝段传热系数 : =3605 (1+100程结构初步设计 查 1999 知管间距按 间距为： s= 束中心排管数为： t = 30 根 则壳体内径 ： Di=s（ +4 （ 2 圆整为 ： 200 则长径比 :理 （ 2 折流板选择弓形折流板 : 弓形折流板的弓高 :h=i= （ 2 折流板间距 ： B=31200=400取 B=400 （ 2 折流板数量 ： 7 块 （ 2 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 壳程流通面积 :1=（ = m 壳程流速 : 冷却段 :22 =s （ 2 冷凝段 :w 2=222 =s （ 2 壳程当量直径 : （ =（ 711 /（ 711 （ 2 冷凝段管外壁温度假定值 : t w= 膜温 : t w+ ） /2=（ （ 2温下液膜的粘度 :m=195 10s 膜温下液膜的密度 :m=温下液膜的导热系数为 :m= m） 正三角形排列 t 662 （ 2 冷凝负荷： = 3 = （ 2 壳程冷凝段雷诺数 :4/ 95 10 （ 2 壳程冷凝段传热系数 : = 31（ 31 = （ 2 冷却段管外壁温假定值 :5 冷却段雷诺数： 10 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 壁温下水粘度 :10a s 粘度修正系数 :1=（ （ 2 壳程传热因子查图 2 : 00 冷却段壳程换热系数 :=（ 2/ 1 100= （ 2 查 138 页可知 水蒸汽的侧污垢热阻 :10 /w） 管程水选用地下水，污垢热阻为 : 10 /w） 由于管壁比较薄，所以管壁的热阻可以忽略不计 冷却段总传热系数 : =1/1/+r2+d0/di+ = （ 2 传热面积比为 : =理 ) 冷凝段总传热系数 : 1/1/ +r2+d0/di+ = （ 2 传热面积比为 : 理） （ 2 设定冷凝段的长度 :L =却段的长度 :L =文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 冷却段管外壁热流密度计算 : = )= ） （ 2 冷却段管外壁温度 : =(1/+ （ 2 误差校核 :e = 误差不大 （ 2 冷凝段管外壁热流密度计算 : = Q 2/( )= （ /155473.7 w/（ 662 =） （ 2 冷凝段管外壁温度 : =(1/ + （ 2 误差校核 :e = = 误差不大 管程水的流速 : 11 300000/（ 3600 =s （ 2 管程雷诺准数 :11= =摩擦系数 := （ 2 压降结垢校正系数 :程压降 : 112L 2（ ） /（ 2 ）= （ 2 取管程出入口接管内径 :=250文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 管程出入口流速 : =4G/(360021)=（ 4 300000） /（ 3600 ） =s （ 2 局部压降 : 1 2(1+2=（ P= （ 2 管程允许压降 : P= 35000 P ,选择法兰的材料均为 16文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 杆和定距管的确定 序号 项目 符号 单位 数据来源及计算公式 数值 1 拉杆直径 壳式换热器表43 16 2 拉杆数量 n 壳式换热器表44 6 3 定距管规格 壳式换热器 4 拉杆在管板端螺纹长度 壳式换热器表45 60 5 拉杆在折流板端螺纹长度 壳式换热器表45 20 6 拉杆上倒角高 b 壳式换热器表45 2 孔补强计算： a 孔 DN=目 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公式 数值 1 接管壁厚 接管外径 d0 325 3 接管内径 di mm di= 306 4 开孔直径 d mm d= C 310 5 壳体开孔处的计算厚度 = i 接管名义厚度 nt 10 7 接管有效厚度 et 8 设计温度下接管材料的许用应力 n 30 9 设计温度下壳体材料的许用应力 t 05 10 强度削弱系数 fr t 1 圆筒开孔所需补强面积 A =2 1- 3015 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 12 补强有效宽度 B =d， d+2n+2 610 13 接管外侧有效补强高度 h1 mm h1= 4 接管内侧有效补强高度 h2 0 15 壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 A1 6 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 A2 7 接管计算厚度 t 8 焊缝金属截面积 A3 36 19 补强面积 Ae A a 孔不需要补强圈 根据公称内径 50，选取补强圈参照 4736 取补强 圈。 补强圈在有效范围内。补强圈厚度为 = 考虑钢板负偏差并圆整取补强圈厚度为 12了便于制造，材料补强圈的名义厚度取封头厚度即 14 同理：其他各孔不需要补强。 体核算 1、筒体的应力校核计算：见筒体壁厚的确定 2、管箱耐压试验应力校核计算：见六、管箱短节壁厚的计算 3、水压试验 序号 项目 符号 单位 数据来源和计算公式 数值 备注 1 管程液压试验压力 T= / t 2 管程液压试验应 T T= e） /2 e 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 力 3 壳程液压试验压力 T=c / t 4 壳程液压试验应力 T T= e） /2 e 5 设计温度下圆筒的允许最大工作压力 2 （ e） 6 封头液压试验压力 T= / t 7 封头液压试验 应力 T T= e） /2 e 座的选择及应力校核 支座的选择 序号 项目 符号 单位 数值 1 公称直径 DN 200 2 允许载荷 Q 0 3 耳座高度 h 50 4 底板 l1 00 b1 40 1 4 5 腹板 2 0 6 筋板 l3 90 b3 60 3 0 7 垫板 弧长 20 b4 50 4 e 0 8 螺栓间距 l2 20 9 带垫板耳座质量 M 0 包角 120 11 型号 座的应力校核 a、各部件重量及总重量 序号 项目 单位 数量 总重 备注 1 接管 480 9.5 2 管法兰 3 管板 4 管法兰 5 接管 108 9.5 6 防冲板 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 7 拉杆（ 1） 8 折流板 375 9 筒体 10 10 接管法兰 11 接管 57 3.5 12 螺柱 4 48 13 长颈对焊法兰 14 椭圆封头 15 式支座 16 定距管 短不 一 17 拉杆（ 2） 18 换热管 62 19 物料 2000 20 总重 M b、校核计算 序号 项目 符号 单位 数据来源 数值 1 筒体内径 Di B/000 2 壳体名义厚度 n B/8 3 筋板间距 2b B/00 4 筋板宽度 L2 B/00 5 筋板厚度 2B/8 6 垫板厚度 3 B/6 8 耳座安装尺寸 D B/式支座实际承受载荷的近似计算 序号 项目 符号 单位 数据来源 数值 1 重力加速度 g 2/ 偏心载荷 3 偏心距 Se B/ 4 水平力作用点至底板高度 H B/500 5 不均匀系数 K 设备总质量 g 000 7 支座数量 n 8 地震系数 e 容器外径 Do B/220 10 风压高度变化系数 11 容器总高度 Ho B/000 12 基本风压值 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 14 水平风载荷 5 水平力 P N 6 支座实际承受的载荷 Q B/7 支座处弯矩 B/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 34 第四章 结论 通过一个多月的努力，我终于在汤方丽老师和同学的帮助下完成了本次毕业设计 300t/h 立式蒸汽冷凝器的设计。通过对已知条件的分析，采用了固定管板式换热器的结构。本次蒸汽冷凝器是利用冷却水对水蒸气进行冷凝。换热器通过换热管使管内外介质进行热力交换达到冷凝效果。通过对筒体和封头的校核来保证换热器的安全性。由于需要介质的 进出，所以壳体上有很多开孔，必须对开孔进行补强计算，通过计算确定筒体上的开孔需要另行补强，选择了补强圈补强法。换热管需要利用折流板和支撑板对其起支撑作用，我确定了间隔的弓形折流板。 10本次的换热器设计主要的难点在于浮头盖那边的浮头法兰的设计以及与浮头外头盖连接的侧法兰的设计，两个非标法兰的设计与校核对我是很大的考验。这次设计，用到了大学四年来所学的很多知识，几乎是把大学所学复习了一遍。通过这次设计，我提高了分析查阅的技巧，