流量为1500kgh四管程固定管板式换热器的设计【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 换热器又被叫热量交换器，是一种把热流体的热量传递给冷流体的设备，并且实现化工生产过程中热量的交换和传递不可缺少的设备，在工厂中具有重要的意义。换热器可以是一种单独的设备，例如加热器、冷却器和凝汽器等等；也可是工艺设备的组成部分，比如石化、煤炭工业中的余热回收装置等等。换热器是两种温度不同的物料在一个设备内相互交换热量，最终达到将物料冷却，或者将冷物料加热为目的的设备。常见的热交换器是 :浮头式换热器 ,固定管板式换热器 ,填料函式换热器、u 型管换热器 ,线圈热交换器 ,单引号和双壳程换热器管式热交换器和 管式热交换器和导流管式热交换器 ,折流栅换热器 ,热管换热器 ,换热器插管 ,滑动管板式换热器 ,等。本换热器是蒸汽冷凝器在成产中是非常常见的设备，该换热器有耐高压的优点、价格低廉、清洗方便不宜结垢的优点。 壳程的设计任务描述二甲胺的给定条件中 ,温度为 ,其流量为 1500kg/h。管内的介质是水 ,冷却水温上升从一开始的 33 到 43 ,压力在 成了压降计算 ,强度计算 ,钢筋 ,短管箱部分壁厚计算、等强度设计 ,强度设计依据圆柱 ,头部和检查 ,根据入口连接的流量和出口喷嘴 直径的选择上 ,打开加筋法的基础上平等面积配筋计算。法兰的设计 ,管板扩展 ,根据弹性支持假说的管板设计和检查 ,管板与换热管连接焊接、棒和管板螺纹连接结构。与此同时 ,鞍的卧式容器买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 检查。 本设计充分利用材料 ,更多的场合。在同一换热器的热交换器是非常便宜和安全。因此 ,换热器在工厂中占有重要地位。 关键字 : 固定管板 ; 换热器 ; 不同物料 ; 热交换 ； 补强 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 it is a of to in of in be a as a of as in so in a or of of u is is in of to is of of in , Pa 500 kg/h. is 3 3 , of on to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of on of of to to of At of At is an in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 固定管板式换热器设计方案的选择 . 1 热器类型的选定 . 1 文研究的内容 . 2 热器换热方式的选择 . 3 体进出口温度的确定 . 3 热器材料的选择 . 3 第二章 固定管板式换热器的工艺计算 . 4 热器的工艺参数 . 4 热器的物性参数 . 4 热器的设计温度 . 4 热器的工艺结构设计 . 5 热器传热面积的估算 . 5 径、管内流速及传热管数 . 6 局传热温 差校正及壳程数 . 6 体内径 . 7 流板 . 7 热器核算 . 7 程表面传热系数 . 7 内表面传热系数 . 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 垢热阻和管壁热阻 . 8 热系数 . 8 降校核 . 9 热器主要结构尺寸和计算结果 . 11 第三章 结构设计 . 12 体、管箱壳体和封头的设计 . 12 厚的确定 . 12 箱壳体壁厚的确定 . 13 准椭圆封头的设计 . 14 板与换热管设 计 . 15 板 . 15 出口设计 . 17 管的设计 . 17 管外伸长度 . 17 气、排液管 . 17 管最小位置 . 18 流板或支持板 . 20 流板尺寸 . 20 流板和折流板孔径 . 20 流板的布置 . 21 流板质量计算 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 冲挡板 . 22 杆与定距管 . 22 杆的结构和尺寸 . 22 杆的位置 . 24 距管尺寸 . 24 座选用及安装位置确定 . 24 第四章 强度计算 . 25 体、管箱壳体和封头校核 . 25 体体校核 . 25 箱壳体校核 . 25 圆封头校核 . 26 管开孔补强 . 27 汽进出口开孔补强 . 27 箱冷却水接管补强的校核 . 29 胀节 . 31 胀节 . 31 胀节计算 . 31 板校核 . 33 构尺寸参数 . 33 元件材料及其设计数据 . 34 子许用应力 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 构参数计算 . 36 兰力矩 . 37 子加强系数 . 39 转刚度无量纲参数 . 39 第五章 结论 . 42 参考文献 . 43 致谢 . 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 固定管板式换热器设计方案的选择 热器类型的选定 换热器是化工生产中最为常用的一种机器，它的主要作用是进行几种介质之间的热量传递。常见的热交换器：热交换器、浮头换热器、固定管板换热器、管式换热器、管换热器、双壳侧换热器、多管换热器、换热器、折管式换热器、热管式换热器、滑管板换热器 1。 图 为立式壳程冷凝器和水分配器 如上面所示的壳侧立式冷凝器。后壳侧档板或板 ,蒸汽流过冲击板流从上到下 ,由底水排放冷凝水。降膜管流的形式 ,因此低压冷却水侧要求 ;一个大由于水的传热系数 ,所以消费更少的水 ,但水不容易均匀的分布，可在管口安装一水分配器。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 图 为卧式壳程冷凝器 这种冷凝器管程是单向或双向的。管的长度和直径的大小 ,和管道的安排取决于管、壳程传热需求。使用双管程冷凝水可以引出管方之间 ,这样我们可以减少液相所覆盖的区域也可以降低压降 ,在同一时间 ,减少的 数量的方法第二工艺管道保持恒定的质量速度。在这种冷凝器 ,蒸汽和冷凝物接触不好 ,所以沸腾范围广泛的蒸汽冷凝是完全不合适的。此外 ,由于冷凝管道局部填补 ,所以过冷度很低。 根据设计要求，所选用的换热器为四管程固定管板式换热器。它的应用十分之广泛，且结构坚固，稳定性高，适应性广，好制造，生产成本低廉 2。 文研究的内容 摘要二甲胺容量为 1500 h 的固定管板式换热器的设计。主要内容如下 : (1) 类型和类型的热交换器进行调查和总结。此类设备的几种典型结构详细介绍 ,对固定 管板式换热器的设计。确定本文的研究路线和内容。 (2) 确定换热器的设计。选择合适的换热器材料基于介质。冷热介质在管的分布和壳程。 (3) 设计条件下的固定管板式换热器的温度、压降和传热面积计算与检查。初步确定换热器管的结构参数和布。机械设计提供了进一步研究的基础。 (4) 基于 热器的壳 ,管和管板强度设计 ,进行检查。的作用下在壳程和管程压力验算 ,最后分裂洞加固计算。 (5) 配件如换热器设计过程的要点隔膜罐 ,法兰、隔板、鞍座、吊耳、电极、清洗系统和 保护系统的设计和选择。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 热器换热方式的选择 由于所选用的换热器为四管程固定管板式换热器，而它的换热方式大致有并流法、错流法、平流法和逆流法。并流法与逆流法在平时的生产生活中都非常常见 3。考虑到本换热器的介质是水和二甲胺，蒸汽量并不大，而且二甲胺是通过汽化潜热来交换热量的，对换热的能力要求比较高，所以可以选择逆流法进行操作。 体进出口温度的确定 壳程 :二甲胺，入口温度为 、 凝，流量为 1500kg/h。 管程：冷却水，冷却水温度从 33 升到 43 、压力为 因此冷热流体之间的交换温度为 冷却水入口温度： 33 ; 冷却水出口温度： 43 。 二甲胺入口温度： ，汽相； 二甲胺出口温度： ，液相； 热器材料的选择 二甲胺是一种剧毒物质，还能和氧化剂发生猛烈的反应 4。因为二甲胺走壳程，所以对于换热器管板、壳体、换热管和折叠板可抗腐蚀可采用 0锈钢。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二章 固定管板式换热器的工艺计算 热器的工艺参数 管程水的进口温度 =33 管程水的出口温度 =43 管程水的工作压力 =程水的定性温度 382/4333t m ）（ 两流体的温度差 壳程二甲胺的流量 =1500kg/h 壳程二甲胺的入口温度 = 汽相 壳程二甲胺的出口温度 = 液相 壳程二甲胺的工作压力 =程二甲胺汽化潜热潜热 7884 热器的物性参数 两种流体定性温度下的物性参数如下表： 物性 流体 温度 密度 kg/度 s 比热容 ) 导热系数 W/(m ) 二甲胺蒸汽 却水 38 热器的设计温度 一般情况下，我们所设计出的换热器的设计温度要比它的最大的使用温度高出买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 20 左右，所以壳 体的设计温度应该为 120 ；管程介质是水，最大的使用温度是43 ，则管程的设计温度为 70 。 热器的工艺结构设计 热器传热面积的估算 任务书中给定的二甲胺流量为 1500kg/h，即： 5001 2 7 1/ 8 41 5 0 0 711 （ 2 用热量损失系数 行估计， 12 c （ 2 取 97.0 12 c 7 有效的平均温度差： t t （ 2 对于逆流，有效平均传热温差： 6 逆2 热负荷的计算： p /343(1 7 （ 2 根据管程走循环水，壳程走二甲胺蒸气，总传热系数 K 现暂取： K 则估算换热面积： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 23 ，逆mp 2 管径、管内流速及传热管数 选用 无缝光滑较高级冷拔传热管（不锈钢） 工业生产中常用的流量如下：水和类似流体的流量一般为 s 时，冷却水流量可以增加到 3m/s。管内流速 。根）( （ 2所需的传热 管长度： 58 . 6 （ 2 换热器需要的管长度：已知的设计是四管程固定管板式换热器，根据公式，它是： 2热管总管数为 )(7244181 根 （ 2 局传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数有： 流体的温降热流体的温降 （ 2 tT 流体最初温差 冷流体的温升 （ 2 l n ()3343()11(2)11(2122122（ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 逆t t （ 2 因为平均的传热温度差校正系数比 ，而且壳程流体的流量也很大，所以取单壳程更合适。 体内径 壳体内径 f C l 2 采用单管程结构，壳体内径按式 （ 2估算。 （ 2 按卷制壳体的进级档，可取 D=1000横过管数中心线管的根数 )( 2 流板 切去的圆缺高度为 00 ，折流板间距 B 为 450 传热管长 /折流板间距 500/4506（块） 热器核算 程表面传热系数 由公式求得当量管数 得无量纲冷 凝表面传热系数： 00 14 4(1311* 2 冷凝表面传热系数： 69322)000 14 )/()( 31322331312213*0 g （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 内表面传热系数 可管程流体流通截面积 22 i 求得管程流体流速 i / ，再通过公式 （ 2，求雷诺数： 3 4 2 6 9) i （ 2 管程流体普朗特数： 07 5 ： （ 2 由公式 （ 2，得到管程 表面传热系数： )(/2693( 2 垢热阻和管壁热阻 管外侧污垢热阻 W/ 2 ，不锈钢条件下的热导率为 w /0 00 1 . 8 60 02 （ 2 热系数 根据公式可得冷凝器的传热系数： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 C)(/(1据公式所需换热面积为 23 （ 2 而冷凝器实际面积 则其面积裕度为： % （ 2 因为换热器常常被用于精馏的过程，又因为精馏塔的操作需要进行回流比的调整，而且还要有调节塔压的功能，所以要适当的加大它的面积裕度，所以它的面积裕度应在 30%左右。 传热的面积裕度在适当范围，该换热器能够生产任务。 降校核 计算管程压降 取不锈钢的管壁粗糙度为 而 34269i，于是 2 6 2 （ 2 3 72 （ 2 对 的管子有 1,2,。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 管程流体的压降： 5 0 k P （ 2 故 , 管程的压降符合要求。 计算壳程压降 （ 2）壳程阻力 f C l 3 流体流过管束阻力 11 F=31 20 2 （ 2 因为壳程内存在气体和液体，则以 50%汽相分率的混合水蒸气来计算 3/混（ 2 746 0 混 （ 2 壳程流体流速及其雷诺数分别为： s / （ 2 3 5 8 6 9 （ 2 1 2 8 6 9 65 （ 2 16 16(311 2 (22 流体流过折流板缺口的阻力 Np 62)2 （ 2 总阻力 k P （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 在允许范围之内。 热 器主要结构尺寸和计算结果 换热器主要结构尺寸和计算结果见下表。 换热器主要结构尺寸和计算结果 参数 管程 壳程 流率 / )/( /出温度 / C 33/43 力 /性参数 定性温度 / C 38 度 / )/( 3压比热容 / )/( 度 / )( 热系数 / )/( 备结构参数 形式 固定管板式 台数 1 壳体内径 /1000 壳程数 1 管径 / 管心距 /32 管长 /4500 管子排列 管数目 /根 724 折流板数 /个 16 传热面积 / 2m 流板间距/450 管程数 4 材质 不锈钢 主要 计算结果 管程 壳程 流速 / )/( 面传热系数 / )/( 2 5823 69322 污垢热阻 / )/( 2 降 流量 /热系数 / )/( 2 1115 裕度 /% 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第三章 结构设计 体、管箱壳体和封头的设计 厚的确定 表 3碳素钢或低合金钢圆筒的最小厚度 公称直径 400 700 800 1000 1100 1500 1600 200 2000 2600 浮头式 8 10 12 14 16 U 型管式 8 10 12 14 16 固定管板式 6 8 10 12 14 表 3壳体或管箱壳体厚度 DN,料 壳程或管程公称压力 度， 000 160 10 10 12 16 0 6(7) 8(9) 14 20 由工艺条件给定的壳程设计温度 、设计压力为 为在壳程中的是二甲胺蒸气，压力不高，腐蚀性大，所以壳程筒体材料可选 0体用钢板卷制，取钢板的厚度负偏差 1C =蚀裕量 2C =体采用双面对接焊接，局部探伤，则焊缝系数 =设计温度下， 0许用应力为=137厚度 6, 屈服强度为 s=205。 因为 M P aP ，筒体计算厚度可参照式（ 3算 0 0 2 （ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 1