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化工专业255吨每小时U形管式冷却器设计过控带dwg格式的CAD图和文档

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沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文题 目： U形管式冷却器的设计（流量为255t/h） 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 1201 学生姓名： 李 琦 指导教师： 汤方丽 论文提交日期： 2016年 6 月 1 日论文答辩日期： 2016年 6 月 6 日毕业设计任务书专业：过程装备与控制工程 过控1201 班学生：李琦 毕业设计题目：流量为255t/h U形管式冷却器 毕业设计内容：设计说明书一份； 绘制施工图折合 A1#图纸5张。毕业设计专题部分： U型管式冷却器 起止时间：2016年3月16日2016年5月27日指导教师： 签字 年 月 日摘要本文介绍了U型管冷却器的整体结构设计计算。U型管冷却器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。U型管式冷却器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。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。换热器是化学工艺生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间的传递热量的设备，他们的使用条件和要求差别很大，如容量，温度，压力和工作介质的性质等，涉及的种类很多，因此换热器的结构形式也多种多样。U形管换热器仅有一个管板，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，而且结构简单，造价便宜。U形管换热器主要结构包括筒体，封头，换热管，接管，折流板，防冲板，导流筒，防短路结构，支座和管壳层的其他设备等。本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因而设计要求高。冷却器采用双管程，不锈钢换热管制造。设计中主要进行了冷却器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。关键词： U型管冷却器； 结构； 强度； 设计计算AbstractThis paper introduces the U-tube heat exchanger design and calculation. U-tube heat exchanger has only one tube sheet, tubes are fixed at both ends of boards in the same tube, and tubes could telescopic freely, non-thermal stress, thermal performance and compensation; use of double-tube process, the process is longer, higher speed, better heat transfer performance, pressure capacity, and control can be extracted from the shell with easy maintenance and cleaning, and simple structure cost less. The main structure of U-tube heat exchanger, includes Equipment control, shell, head, exchanger tubes, nozzles, baffled, impingement baffle, guide shell, anti-short-circuit structure, support and other shell-tube accessories.This time I designed a second category pressure vessel, which has high design temperature and high design pressure. Thus the design demands are strict. It has dual heat exchanger tube, stainless steel heat exchanger manufacturers. I mainly carried out the design of heat exchanger structural design, strength of design and parts selection and process design.The design for the second category pressure vessel, design temperature and design pressure are high, so the design requirements is high. Double tube heat exchange, heat transfer tubes of stainless steel manufacturing. Design mainly for the design, selection and process design and strength design of heat exchange components.Key words: U-tube heat exchanger; Frame; Intensity; Design and calculation目 录第一章 绪论1第二章 换热器传热工艺计算32.1起始数据32.2定性温度及确定其物性参数32.3热量守恒与油流量的计算32.4有效平均温度的公式计算42.5管程换热系数的计算42.6 结构的初步设计52.7壳程换热系数计算52.8 传热系数计算62.9 管壁温度计算72.10 壳程压力降计算72.11 管程压力降计算8第三章 管壳式冷却器的类型、结构与型号93.1 主要设计参数93.2 冷却器的零部件名称93.3 冷却器的主要组合部件10第四章 冷却器材料选择114.1 选材原则11第五章 冷却器结构设计125.1 壁厚的确定125.2 管箱圆筒短节设计135.3 壳体圆筒设计145.4 封头设计1315 5.4.1 后封头计算16 5.4.2 管箱封头计算175.5 换热管设计18 5.5.1 换热管的规格和尺寸偏差18 5.5.2 U形管的尺寸19 5.5.3 管子的几种排列方式19 5.5.4 布管限定圆205.6 管板设计215.7 管箱结构设计22 5.7.1 管箱的最小内侧深度22 5.7.2 分程隔板22第六章 冷却器其他各部件结构246.1 进出口接管设计24 6.1.1 接管法兰设计24 6.1.2 接管外伸长度26 6.1.3 接管开孔补强的设计计算26 6.1.4 接管最小位置30 6.1.5 壳程接管位置的最小尺寸30 6.1.6 管箱接管位置的最小尺寸306.2 管板法兰设计31 6.2.1 垫片的设计31 6.2.2 螺栓设32 6.2.3 法兰设计346.3 折流板37 6.3.1 折流板尺寸37 6.3.2 折流板的布置386.4 拉杆与定距管39 6.4.1 拉杆的结构型式39 6.4.2 拉杆的直径和数量39 6.4.3 拉杆的尺寸39 6.4.4 拉杆的布置406.5 防冲与导流40 6.5.1 防冲板的形式40 6.5.2 防冲板的位置和尺寸41 6.5.3 导流筒416.6 双壳程结构416.7 防短路结构42 6.7.1 旁路挡板的结构尺寸42 6.7.2 挡管42 6.7.3 中间挡板426.8 鞍座43结论44参考文献45致谢46沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章 绪论第一章 绪论能源是当前人类面临的重要问题之一，随着时间的推移，人类对能源的需求越来越急，为此它却成为我们生活中的重要部分，这个过程中冷却器是能源转换的重要组成，其应用面涵盖整个工业领域，它应用尤为广泛。近几年由于新技术发展和新能源开发利用，各种类型的冷却器越来越受到工业界的重视，而冷却器又是节能措施中较为关键的设备，因此，无论是从工业的发展，还是从能源的有效利用，冷却器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。伴随着节能技术的研究深入，其应用的领域也在不断的扩大，冷却器的应用在进行高温和低温热能回收方面带来了很高的经济效益。冷却器的分类也是多种多样按照其工作的原理大致可以分为三种：一是储能式冷却器、二是直接接触式冷却器、三是间壁式冷却器。其中间壁式冷却器又可以分为列管式冷却器和板壳式冷却器两种，列管式冷却器由于其可靠性较高且应用较广泛等因素，在长期的设计过程中工程人员积累了丰富的经验，设计资料相对较为齐全，伴随着经济的不断发展，科技的不断进步，一些不同形式的冷却器也不断的涌现。在最近几年的发展过程中，虽然列管式冷却器收到了新型冷却器的挑战，但是在装备中它仍然占据不可替代的位置，因为列管式冷却器具有结构简单合理且牢固，其操作的弹性较大，应用的材料较为广泛等优点。在石油、化工还有石化行业中的应用最为广泛。列管式冷却器主要应用在化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等行业的液和液,汽和汽,汽和液的对流传热,蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。其主体由壳体和壳体内部的管束所组成。管子的两端分别固定在管板上，并且把壳程的流体分开，用以引导流体的流动并且起到支承管子的作用。用定距管和拉杆将折流板与管子组装在一起。列管式冷却器共有三种结构型式:固定管板式、浮头式。固定管板式冷却器的结构简单且结构紧凑合理具有造价低廉等优点，冷却器的每一根换热管都可以单独的更换和清洗，在同一结构尺寸下冷却器和浮头式冷却器其换热面积较大。由于固定管板式冷却器的壳程清洗较为困难，所以它适应于壳程压力不高和换热介质温度差不是很大的场合。浮头式冷却器应为其管束的热膨胀不会受到壳体的约束，并且可拆卸抽出管束，检修清理较为方便，所以，浮头式冷却器的应用最为广泛，在油田储运系统中，百分之六十到七十的冷却器都为浮头式冷却器。形管式冷却器类型是管壳式冷却器的一种,其组成由管板、壳体、管束等组成。在相同的直径情况下,形管冷却器的换热面积是最大的；其自身具有结构简单、紧凑、密封性能高, 检修、清洗方便、在高温、高压下金属耗量最小、造价最低等优点。47沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章换热器传热工艺计算第二章 换热器传热工艺计算2.1起始数据 壳程油的进口温度：=140 壳程油的出口温度：=75 壳程油的工作压力：P1=1. 4MPa 壳程油的流量：G1=255 管程水的进口温度：=25 管程水的出口温度：=65 管程水的工作压力：P2 =2MPa 2.2定性温度及确定其物性参数 壳程（煤油） 壳程油的定性温度：t1=107.5 查表得壳程煤油的密度：1=800Kg/m3 查表得壳程油的比热：Cp1=2.1Kg/(Kg) 查表得壳程油的导热系数：1=0.15w/(m) 壳程油的粘度：1=493.710-6Pas 查表得壳程油的普朗特系数：Pr1=42管程（水） 管程水的定性温度：t2=45 查表得管程水的密度：2=998Kg/m3 查表得管程水的比热：CP2=4.174Kg/(Kg) 查表得管程水导热系数：2=64.78w/(m) 查表得管程水的粘度：2=549.410-6Pas 查表得管程水的普朗特系数：Pr2=3.542.3热量守恒与油流量的计算 假定取热交换效率为=0.98 其设计传热量： Q0=G1Cp1()1000/3600 =2550002.1(14075)0.981000/3600 =9475375W则管程水流量为：G2=56752t/h2.4有效平均温度的公式计算tn=50其中有关参数的计算参数：P=0.55参数：R=0.62冷却器按照单壳程双管程设计差管程式换热器原理与设计得温差校正系数=0.85有效平均温差：tm=tn=0.8550=42.52.5管程换热系数的计算采用试算的方式计算换热系数初选换热系数为K0=560w/mk则可得出下列数据：初选传热面积;F0=340m2选用252.5的无缝钢管做换热管管子外径为：d0=25mm管子内径为：di=20mm管子长度为：L=6000mm则需要换热管数为:=720根可取换热管根数为720根管程流通面积: =0.11管程流速: =0.16管程雷诺: =9980.160.02/549.410-6=5811管程传热系数:2=0.02358110.83.540.4=1268062.6 结构的初步设计查GB151-1999管壳式换热器可知，管间距按照1.25选取：管间距: s = 1.25d0 = 1.250.025 = 0.032管束中心排管数:=1.1=1.1=29根，取30根则壳体内径为:=1.028圆整为: =1000则长径比:= 6，在4-6之间，合理。折流板选择弓形折流板:折流板弓高:=折流板间距:= 折流板数量:=块 取16块2.7壳程换热系数计算壳程流通面积:壳程流速:壳程质量流速:=1.3466800=1077.25壳程当量直径:壳程雷诺数:根据，切去弓形面积所占的比例，可查得为0.145根据管壳式换热器原理与设计图2-12查得壳程传热因子：管外壁温度假定值为100，壁温下油粘度：=0.0004937粘度修正系数:壳程换热系数:2.8 传热系数计算查GB151-1999管壳式换热器第138页可知水侧污垢热阻:=油侧污垢热阻为:=由于管壁比较薄，所以管壁的热阻可以忽略不计，可得总传热系数为： 732传热面积比为: = （合理）2.9 管壁温度计算管外壁热流密度计算: = 管外壁温度: = 误差校核:，误差不大，合理。2.10 壳程压力降计算参考换热去设计手册1-3-75：由=79209，查图1324得壳程压强摩擦因子=0.04其中：壳体内径=1.0m；管子长度L=6m；折流板间距=0.33m；流体密度=800；流体粘度=493.7；管外流体壁温107.5下粘度=0.0005494；则壳程压强0.05，符合压强计算。2.11 管程压力降计算参考换热器设计手册公式1-3-47：管程压强：其中 ：直管压降； 回弯压降；管箱进出口压降；结构校正系数，=1.4；串联的壳程数，=1； 管程数，=2； 其中则即0.05，符合压强条件。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章管壳式冷却器的类型、结构与型号第三章 管壳式冷却器的类型、结构与型号3.1 主要设计参数管程:管程介质为水，温度由250C加热到650C，工作压力2.0MPa，程数2壳程：壳程介质为高温油，程数1，由1400C被冷却到750C、压力为1.4Mpa，流量为255t/h。3.2 冷却器的零部件名称表3.1序号名称序号名称序号名称1接管法兰11活动鞍座（部件）21纵向隔板2管箱法兰12U形换热管22接管3壳体法兰13挡管23内导流筒4防冲板14固定鞍座（部件）24圆筒5补强圈15滑到25管箱侧垫片6壳体（部件）16管箱垫片26凸形封头7折流板17管箱圆筒（短节）27双头螺柱或螺栓8拉杆18封头管箱（部件）28放气口9定距管19分层隔板29螺母10支持板20中间挡板 图3.1 U型管式冷却器3.3 冷却器的主要组合部件冷却器的主要组合部件有前段管箱、壳体和后端结构（包括管束）三部分。详细分类见图3.2。 图3.22 主要零部件分类和代号沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章冷却器材料选择第四章 冷却器材料选择4.1 选材原则冷却器用钢的标准、冶炼方法、热处理状态、无损检测标准及检测项目均按GB150-1998第四章及其附录A的规定。冷却器它的主要用途是为了把热量散出去，在我们的生活中它时常经常容易发生电化学反应。为此，避免金属受到为了保护金属部受腐蚀，最根本的方法是选择耐腐蚀的金属或非金属材料。冷却器主要部件材料选择见表4.1表4.1 材料零部件材料设计压力设计温度许用应力 st标准管箱封头15CrMoR8323128.24GB6654后封头15CrMoR8.5273136.4GB6654筒体15CrMoR8.5273136.4GB6654管箱圆筒短节15CrMoR8323128.24GB6654管板0Cr18Ni10Ti4.5323112.62GB4728换热管0Cr18Ni10Ti8323100.4GB/T13296-2007壳程接管15CrMoPN16273105.86GB6479管程接管0Cr18Ni10TiPN16273筒体法兰15CrMoPN6.4273GB470O-4703- 2000管程接管法兰0Cr18Ni10TiPN16HG20592-97壳程接管法兰15CrMoPN16323HG20592-97管箱法兰15CrMoPN6.4273GB470O-4703- 2000沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章冷却器结构设计第五章 冷却器结构设计管壳式冷却器的结构设计，必须考虑许多因素，如材料、压力、温度、比温差、结垢情况、流体的性质以及检修与清理等等来选择一些适合的结构型式。通常相同形式的冷却器，由于各种条件的制约，其设计时所选用的结构会有所不同。在实际工程设计的过程中，除了满足尽量选取标准系列产品外，往往也会按照其特定的要求进行设计，来满足工艺性的要求。它在外界给它施加较大的压力的情况下，由于管壁有点薄，故此要加厚它的管壁。5.1 壁厚的确定管式冷却器的外壳由壳体和封头还有管箱壳体所组成，其壳体一般采用管材或者板材劵制成型。压力容器的公称直径选取参考GB9019-88规定，当直径大于等于400毫米的情况，选取板材来劵制壳体和管箱壳体；当直径小于400毫米的时候，一般会选用成型管。管式冷却器的直径系列应该与封头和连接法兰的系列相互匹配，以方便进行封头和法兰的选型。通常当直径小于1000毫米时，相差100毫米作为一个系列，在有必要的时候也可以选用50毫米作为一个系列；当直径大于1000毫米时，直径相差200毫米为一个系列。表5.1.12 mm公称直径4007007001000100015001500200020002600浮头式，U形管式810121416固定式管板式68101214表5.1.22 mm公称直径4005005007007001000100015001500200020002600最小厚度3.54.56810125.2 管箱圆筒短节设计管箱圆筒（短节）计算按GB150-1998第五章的有关规定；其开孔补强计算按GB150-1998第八章有关规定。圆筒的最小厚度按表5.1.2的规定。设计条件见表5.1.3。表5.1.3部件材料设计温度设计压力MPAMPAMPA标准MMMM管箱圆筒短节15CRMOR3238.0128.241.0GB665400圆筒计算：在保证设计温度的前提下圆筒的计算厚度按式（5-2-1）计算，公式的适用范围为。 （5-2-1）其中； ；=1.0带入上式得：厚度计算：= 25.76mm设计厚度：名义厚度： ，经圆整取= 26mm有效厚度：圆筒应力计算按照式（5-2-2）计算： （5-2-2）得： 满足强度要求，故取名义厚度= 26mm合适。设计温度下圆筒的最大允许工作压力按式（5-2-3）计算： （5-2-3）在满足压力要求下，所以厚度= 26mm合适。5.3 壳体圆筒设计设计条件见表5-4：表5-4部件材料设计温度设计压力MPAMPAMPA标准MMMM壳体圆筒15CRMOR2738.5136.41.0GB665400圆筒计算：设计温度下圆筒的计算厚度按式（5-2-1）计算，其中； ；=1.0带入（5-2-1）得：计算厚度：= 25.73mm设计厚度：名义厚度： ，经圆整取= 26mm有效厚度：设计温度下圆筒的计算应力按式（5-2）计算： 得： 满足强度要求，故取名义厚度= 26mm合适。设计温度下圆筒的最大允许工作压力按式（5-2-3）计算：满足压力要求，故取名义厚度= 26mm合适。5.4 封头设计13压力容器封头的种类主要分为凸型封头、变径段、锥壳、平盖还有紧缩口等类型，在这其中凸型封头包括有球冠行封头、椭圆形封头、半球形封头、碟形封头。根据工艺条件的要求和制造难易程度等情况来考虑采用什么样的工艺条件。此次设计采用标准椭圆形封头，它由半个椭球面和短圆筒组成，它的组成由短圆筒和半个球面，如图5.4所示。设计条件见表5.4-1，表5.4-2。图5.4表5.4-1部件材料设计温度设计压力MPAMPAMPA标准MMMM管箱封头15CRMO3238.0128.241.0GB665400表5.4-2部件材料设计温度设计压力MPAMPAMPA标准MMMM后封头15CRMO2738.5136.41.0GB665400符号规定： - 封头内直径，mm； - 封头外直径（),mm； - 封头曲面深度，mm； - 封头质变高度，mm；A - 封头内表面积，；V - 封头容积，；m - 封头质量，； - 计算压力（按1第3章）,MPa； - 最大允许工作压力，MPa； - 封头计算厚度，mm； - 封头有效厚度，mm； - 封头名义厚度，mm； - 设计温度下封头材料的计算应力，MPa； - 设计温度下封头材料的许用应力（按1第5章）,MPa； - 焊接接头系数（按1第3章）。5.4.1 后封头计算标准椭圆形封头的计算厚度按式（4-4-1）计算： （5-4-1）其中； ；=1.0带入式（5-4-1）得：计算厚度：= 25.32mm设计厚度：名义厚度： ，经圆整取= 26mm有效厚度：标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15，但当确定封头厚度已考虑了内压下的弹性失稳问题，可不受此限制。故该标准椭圆形封头的名义厚度= 26mm合适。椭圆形封头的最大允许工作压力按式（4-4-2）计算： （5-4-2）该封头满足压力要求，故取名义厚度= 26mm合适。设计温度下封头的计算应力按式（4-4-3）计算： （5-4-3）满足强度要求，故取名义厚度= 26mm合适。5.4.2 管箱封头计算标准椭圆形封头的计算厚度按式（4-4-1）计算：其中； ；=1.0带入（5-4-1）得：计算厚度：= 25.35mm设计厚度：名义厚度： ，经圆整取= 26mm有效厚度：标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15，但当确定封头厚度时已考虑了内压下的弹性失稳问题，可不受此限制。故该标准椭圆形封头的名义厚度= 26mm合适。椭圆形封头的最大允许工作压力按式（4-4-2）计算：该封头满足压力要求，故取名义厚度= 26mm合适。设计温度下封头的计算应力按式（4-4-3）计算：满足强度要求，故取名义厚度= 26mm合适。由续表13查取封头的数据见表5.4.2：表5.4.2封头公称直径DN MM曲面高度 MM直边高度MM内边面积A容积V质量M管箱封头800200500.81940.0992174.67后封头800200500.81940.0992174.675.5 换热管设计45.5.1 换热管的规格和尺寸偏差换热管的长度有设计条件给定取为6m，直径19mm，厚度=2mm；由GB13296查得换热管的规格和尺寸偏差见表5.5.1：表5.5.1材料换热管标准管子规格，MM高精度，较高精度，MM管控规格，MM外径D厚度外径偏差厚度偏差管孔直径允许偏差不锈钢0CR18NI10TIGBA13296-20071920.2019.255.5.2 U形管的尺寸（1）U型管弯曲阶段的曲率半径U型管弯曲阶段的曲率半径R（见图5.5.2）应不小于两倍的换热管外径，常用换热管的最小弯曲半径可按GB151-1999表11选取，取=40mm。图5.5.2(2)U型管的弯管段在弯曲前的壁厚最小取值按式（4-5-1）计算： （5-5-1）其中，d = 19mm，R = = 40mm， = 2mm，带入上式得：，圆整取为2.5mm5.5.3 管子的几种排列方式换热管的排列主要由一下及几种：图5.5.32通常采用正方形排列方式来对壳程进行清洗，管间通道应该保证连续且沿整个管束，保证清洗通道为6毫米。折流板间距相同的情况下，在图4.5.3中所示a和b这两种排列形式的流通截面要比b与c这两种方式小，更有利于提高流体的速度，所以相对比较合理一些。本文所设计内容采用三角形排列方式。5.5.4 布管限定圆图5.5.5.1图5.5.5.2表5.5.5.12B3100026004= 800mm,取b = 28mm。表5.5.5.22700103700135取= 30mm，= 5mm，则有。布管限定圆为管束最外层换热管中心圆直径，布管限定圆按表4.5.5.3确定。表5.5.5.32冷却器型式固定管板式、U形管式浮头式布管限定圆直径得：。5.6 管板设计管板作为管式冷却器的一个非常重要的组成元件，不仅与壳体和管子连接，它还是冷却器中的一个重要的承受压力的元件，管板在设计的过程中不仅要考虑其自身的强度要满足还要考虑结构的设计合理性。管板得合理设计对于正确选用和节约材料、减少加工制造的困难、降低成本、确保使用安全都具有重要意义。U型管冷却器只有一块管板，采用可以拆卸式连接，管板通过垫片与管法兰和壳体法兰连接。其连接形式见图5.6。图5.6管当管板与换热管采用胀接时，管板得最小厚度（不包括腐蚀裕度）应满足表若管板采用复合管板，其复层最小厚度应不小于10mm。并应保证距复层表面深度不小于8mm的复层化学成分和金相组织符合复层材料的要求。表5.6.1换热管外径D，MM2525 。（6）垫片宽度校核，垫片选择满足条件。（7）螺栓设计载荷A.预紧状态下螺栓设计载荷计算 （6.2.7）B.操作状态下螺栓设计载荷计算 （6.2.8）6.2.3 法兰设计（1）法兰力臂取，法兰颈部斜度为1：3，则有。（2）法兰载荷（3）法兰力矩A.预紧状态下的法兰力矩计算 （6.2.9）B.操作状态下的法兰力矩计算 （6.2.10）（4）法兰设计力矩法兰设计力矩取以下大者：（5.2.11）取（5）法兰形状常数查表9-51,确定下列系数：T = 1.80 Z = 3.82 Y = 7.4 U = 8.13查图9-31，得：查图9-41，得：查图9-71，得：假设法兰厚度为170mm，则有： / T = 2.0421 / 1.8 = 1.1345（6）法兰应力A.轴向应力计算 （6.2.12）B.径向应力计算 （6.2.13）C.环向应力计算 （6.2.14）（7）法兰应力校核A.轴向应力计算B.径向应力计算C.环向应力计算D.组合应力综上所述，法兰应力满足要求。（8）螺栓间距校核螺栓最大间距不宜超过式（5.2.8）计算值 （6.2.15）螺栓间距也满足条件。6.3 折流板折流板它的结构及其设备的安排，是由它的加工的工艺性决定的，它的目的就是来扩大折流板之间的流动的速度，同时也是为了增加把热量传出来的作用。它的结构形式有很多种，我们生活中很常见的种类有弓形折流板、圆盘-圆环形折流板和矩形折流板。我们生活中经常用的是弓形折流板。6.3.1 折流板尺寸（1）折流板缺口高度它的高度必须要求是让流体流过缺口时与横过管束时的流速相近。缺口弦高h值，宜取0.20-0.45倍的圆筒内直径。取圆缺率为0.25，则h=0.25800=200mm。弓形折流板的缺口可按图6.3.1切在管排中心线以下，或切于两排管孔的小桥之间。图6.3.12（2）折流板的最小厚度折流板最小厚度按表342选取。无支撑跨距了l为300mm，折流板厚度为6mm。（3）折流板板孔该冷却器采用不锈钢管束，按照表352的规定，折流板管控直径及允许偏差为：管孔直径 = d + 0.7 = 19.7mm；允许偏差为：mm（4）折流板和支持板外直径及允许偏差应符合表412的规定公称直径：800mm；折流板名义外直径：800-4.5=795.5mm；折流板外直径允许偏差：mm6.3.2 折流板的布置如图5.3.2(a)；若液体中含有少量气体时，则应在缺口朝下的折流板最高处开通气口，如图5.3.2(b), 卧式冷却器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气、液相共存或液体中含有固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口，如图6.3.2(c),本次设计采用图6.3.2(c)所示结构。图6.3.22折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm，特殊情况下也可取较小的间距。换热管在其材料允许使用温度范围内的最大无支撑跨距，应按表422的规定。取换热管的最大无支撑跨距为1500mm。6.4 拉杆与定距管6.4.1 拉杆的结构型式常用拉杆的形式有两种，见图6.4,（1）拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于或等于19mm的管束，,(按表452规定）；（2）拉杆与折流板点焊结构，适用于换热管外径小于或等于14mm的管束，d；（3）当管板较薄时，也可采用其他的连接结构。本次设计采用拉杆定距管结构。图6.4.16.4.2 拉杆的直径和数量拉杆的直径和数量可以按表432和表442选取。选取拉杆直径为12mm。选取拉杆数量为8根。6.4.3 拉杆的尺寸拉杆的长度按实际需要确定，拉杆的连接尺寸按图6.4.3，表6.4.3确定。图6.4.3表6.5.32拉杆直径d拉杆螺纹公称直径b101013401.5121215502.0161620602.0选取拉杆螺纹公称直径为12mm，为15mm，为50mm，b为2.0mm。6.4.4 拉杆的布置拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的冷却器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支承点。6.5 防冲与导流当管程采用轴向人口接管或换热管内流体流速超过3m /s时，应设置防冲板，以减少流体的不均匀分布和对换热管端的冲蚀。对有腐蚀或有磨蚀的气体、蒸汽及气液混合物，应设置防冲板。对液体物料，当壳程进口处流体的（为流体密度，；为流体流速，），为下列数值时，应在壳程进口管处设置防冲板或导流筒。6.5.1 防冲板的形式（1）防冲板的两侧焊在定距管或拉杆上，也可同时焊在靠近管板的第一块折流板上；（2）防冲板焊在圆筒上；6.5.2 防冲板的位置和尺寸防冲板在壳体内的位置，应使防冲板周围与壳体内壁所形成的流通面积为壳程进口接管截面积的11.25倍。防冲板外表面到圆筒内壁的距离，应不小于接管外径的1/4。取壳程防冲板到圆筒内壁的距离为60mm。6.5.3 导流筒内导流筒：内导流筒是设置在壳体内部的一个圆筒形结构，在靠近管板的一端敞开，而另一端近似密封。在设计内导流筒时，导流筒外表面到壳体圆筒内壁的距离宜不小于接管外径的1/3。导外导流筒：在设计外导流筒时，内衬圆筒内表面到外导流筒的内表面间距为：接管外径d200mm时，间距不小于50mm； d200mm时，间距不小于75mm。立式外导流筒冷却器，应在内衬圆筒下端开泪孔。因此我这次的设计使用内导流筒，它的外部表面到圆筒内壁的距离为70mm。6.6 双壳程结构它是使用纵向隔板将壳程分为双程，纵向隔板的最小厚度为6mm，当壳程压力降较大时，隔板应适当加厚。需要抽出管束的冷却器，应在隔板的两侧与壳体的间隙处设置密封结构，如图6-6所示。图6-66.7 防短路结构旁路挡板或挡管是否需要、需要数量以及安装部位等，应根据使用条件和工艺计算来确定。一般应考虑以下因素:（1）卧式、左右缺边折流板冷却器，壳程物料从旁路短路的可能性较大，应根据需要考虑安装旁路挡板或假管。（2）当壳程的传热膜系数大大小于管程的传热膜系数时，壳程传热膜系数起控制作用，此时安装旁路挡板或挡管能显著提高总的传热系数。（3）旁路面积与壳程通流面积之比愈大，旁路的泄露就愈大，安装旁路挡板或假管的效果也愈显著；在较小的壳体直径（DN400）中安装挡板或挡管比在较大的壳体直径中更加有效。经过以上的分析可以知道，我这次的设计进行了比较计算之后了解到旁路挡板安装的部分出现的问题。6.7.1 旁路挡板的结构尺寸安装在冷却器中的旁路挡板应与折流板焊接牢固，旁路挡板的厚度可取与折流板相同的厚度6mm，旁路挡板的数量推荐如下：公称直径DN500mm时，一对挡板；500DN1000mm时，两对挡板；DN1000mm时，不少于三对挡板。本次设计采用两对挡板。6.7.2 挡管挡管为两端堵死的换热管，设置于分程隔板槽背面两管板之间，挡管与换热管的规格相同，可与折流板点焊固定，也可用拉杆（带定距管或不带定距管）代替。挡管的设置都是为了减少流动死区。挡管应每隔3-4排换热管设置一根，但不应设置在折流板缺口处。挡管伸出第一块及最后一块折流板或支持板的长度应不大于50mm。挡管应与任意一块折流板焊接固定。6.7.3 中间挡板中间单板的数量推荐如下:公称直径DN500mm时，一块挡板；500DN1000mm时，两块挡板；DN1000mm时，不少于三块挡板。本次设计采用两块挡板。6.8 鞍座鞍座分为固定式（代号F）和滑动式（代号S）两种安装形式。按照JB4717/T 4712-92的规定选用鞍座如下：固定式鞍座JB/T4712-92 鞍座BI 800-F 滑动式鞍座JB/T4712-92 鞍座BI 800-S鞍座尺寸如下：公称直径DN：800mm 允许载荷Q：220KN 鞍座质量（带垫板）：35kg鞍座高度h：200mm 螺栓间距：l2=530mm 膜板：2=10mm 底板尺寸：l1=720mm b1=150mm 1=10mm垫板：弧长=940 b4=200mm 4=6mm e=36鞍座设置应尽可能靠近封头，即A应小于或等于且不宜大于0.2L,当需要时，A最大不得大于0.25L。取两鞍座间距离为4000mm。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文结论结论通过被课题的学习与研究，基本完成了U型管式冷却器的设计任务，收获颇丰，虽然设计任务完满完成，但是设计中尚有需要改进和完善之处。成果：（1）通过设计过程对过去学到的专业知识进行了系统的回顾和学