毕业设计冷凝器

1 / 25 毕业设计冷凝器 本科毕业设计说明书 乙烯塔回流过冷器改进设计 ETHYLENE TOWER REFLUX COOLING DEVICE IMPROVEMENT DESIGN 学院：机械工程学院 专业班级： 过控 学生姓名： vvvvv 指导教师： vvvvvvvvv 2016 年 6 月 15 日 乙烯塔回流过冷器改进设计 摘要 该设计为大庆石化 60万 吨 /年乙烯装置设计乙烯塔回流过冷器。作为石油化工基础性原料，乙烯是石油化工的“龙头”，其生产的乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃是所有化工产品的最基础原料。乙烯塔回流过冷器是一种换热器，通常采用釜式换热器，也是一种管壳式换热器。在乙烯塔装置中占有较重要的地位，它直接影响产品的质量和产量。本次设计的乙烯塔回流过冷器的型号为 BKU。由于设计温度极低，对材料的要求较高。 本次设计主要是根据给定的设计条件，依据GB150-1998钢制压力容器和 GB151-1999管壳式换热器2 / 25 等标准，对换热器进行了结构和强 度的设计。 关键词：过冷器，釜式重沸器，换热器，乙烯 ETHYLENE TOWER REFLUX COOLING DEVICE IMPROVEMENT DESIGN ABSTRACT The design for the Daqing Petrochemical600,000 tons / year ethylene plant ethylene tower reflux cooling device designAs the basic petrochemical raw materials, petrochemical ethylene is bibcock, its production of ethylene, propylene, butadiene and aromatic hydrocarbons are all the basic raw materials of chemical tower reflux cooling device is a heat exchanger, usually in a kettle type heat exchanger, which is also a kind of shell and tube heat exchanger. It occupies an important position in the ethylene tower unit and directly affects the product quality and model of the ethylene tower reflux cooler designed is design temperature is very low, therequirements of the material are high. The design is based on the given design conditions, basis of GB150-1998 steel pressure vessel and GB151-1999 shell and tube heat exchanger and other 3 / 25 standards, the design of the structure and intensity of the heat exchanger. KEYWARDS： Supercooling apparatus,kettle-type reboiler, heat exchanger, ethylene 目录 摘要 . II ABSTRACT. III 1 绪论 . 1 引言 . 1 换热器的基本要求及选型时需要考虑的因素 . 1 管 壳 式 换 热 器 的 研 究 现状 . 2 釜 式 重 沸4 / 25 器 . 3 2 换 热 器 材 料 选择 . 3 材料的确定 . 4 3 换热 器 主 要 部 件 设计 . 4 换 热 管 设计 . 4 换热管的形式 . 5 管径 . 5 管长 .5 / 25 . 5 管子的排列方式 . 5 换热管的根数 . 6 换热管中心距 . 6 壳体结构与强度设计 . 6 小端壳体直径的计算 . 6 大端壳体直径的确定 . 7 壳体的壁厚 . 7 强度校核 .6 / 25 . 7 封头设计 . 8 封头的型式 . 8 封头的壁厚 . 8 管 板 设计 . 9 管板连接设计 . 9 管板设计计算 . 10 管箱设计 . 13 7 / 25 管箱短节 . 13 管箱封头 . 14 4. 换热器其他各部件设计 . 15 进出口接管设计 . 15 管 箱 进 出 口 接 管 设 计 与 开 孔 补 强 计算 . 16 壳程进口接管设计与开孔补强计算 . 17 壳程出口接管设计与开孔补强计算 . 17 接管法兰设计 . 19 接 管 法 兰 的 选8 / 25 取 . 19 垫 片 的 选取 . 21 紧 固 件 的 选用 . 22 设 备 法 兰 设计 . 23 法兰的选取 . 23 垫片的选取 . 25 螺柱的选取 . 25 支持板 .9 / 25 . 26 支 持 板 的 尺寸 . 26 支持板的布置 . 27 支持板的固定 . 28 拉 杆 与 定 距管 . 29 拉杆的 结构形式 . 29 拉 杆 的 直 径 和 数量 . 29 拉 杆 的 尺寸 . 29 10 / 25 拉杆的布置 . 30 定 距 管 尺寸 . 30 滑 道 结构 . 30 鞍 座 的 选取 . 31 5 换 热 器 的 制 造 、 检 验 、 安 装 与 维修 . 31 换 热 器 的 制 造 、 检 验 与 验收 . 31 筒体 . 31 换热管 . 32 11 / 25 管板 . 32 支持板 . 32 管束的组装 . 32 换热器的组装 . 32 压力试验 . 33 换热器的安装与维护 . 33 安装 . 33 维12 / 25 护 . 33 总结 . 34 参考文献 . 35 致谢 . 36 摘要 本课程设计是关于蒸发式冷凝器的设计，针对蒸发式冷凝器的换热过程同时存在显热和潜热交换，计算过程比较复杂且方法较多的情况，采用一种简单的蒸发式冷凝器的设计计算方法，通过基本参数确定、盘管设计、水系统设计和风系统设计，进行系统设计计算，得出换热量、传热面积、淋水量、水泵功率和风机功率等设计参数，该方法适用于常规蒸发式冷凝器的设计计算。 关键词：蒸发式冷凝器；盘管；水系统；风 系统。 Abstract The evaporative condenser is designed. For the 13 / 25 heat transfer process of evaporative condenser with latent heat exchange and sensible heat exchange, the calculation method is complex. It has a lot of method for evaporative condenser and a simple practical design calculation method of evaporative condenser is used for the design and calculations of the conventional evaporative condenser. Through the calculation of basic parameters, coil design, water system design and air system design, system design calculations were completed. The quantity of heat transfer, the area of heat transfer, the quantity of spray water, pump power and fan power were calculated. This method is applicable to the conventional design and calculation of the evaporative condenser. Keywords ： evaporative condenser; coil ; water system ; air system 目录 绪论 . 1 第 1 章 冷 凝 器 的 种类 . 2 14 / 25 水冷式冷凝器 . 2 立式壳管式冷凝器 . 2 卧式壳管式冷凝器 . 3 套管式冷凝器 . 3 空 气 冷 却 式 冷 凝器 . 4 淋水式式冷凝器 . 6 蒸发式冷凝器 . 6 蒸发式冷凝器的结构原理 . 6 蒸发式冷凝器运行原理 . 7 第 2 章 蒸 发 式 冷 凝 器 的 优 缺点 . 9 节能介绍 . 9 15 / 25 蒸 发 式 冷 凝 器 节 能 原因 . 9 蒸 发 式 冷 凝 器 相 对 其 它 冷 凝 系 统 的 优点 . 10 系统运行费用低 . 10 节省初投资 . 10 节省空间 . 10 节水 . 10 蒸发式冷凝器在国内应用不广大致的原因 . 11 第 3 章 蒸发式冷凝器的设计 计算 . 错误！未定义书签。 参数的确定 . 12 热负荷计算 . 12 理论传热面积的确定 . 15 配风量的确16 / 25 定 . 17 迎 面 风 速 及 迎 风 面 积 的 确定 . 17 盘管的设计 . 19 淋 水 量 及 补 水 量 的 确定 . 20 风 系 统 的 设计 . 21 第 4 章 压力调节 . 25 第 5 章 国内产品存 在的问题及解决途径 . 26 第 6 章 设备布置和配管应注意的问题 . 错误！未定义书签。 第 7 章 运行与维护 . 29 初次开机 . 29 运行 24 小时后 . 29 季 节 性 停机 . 29 17 / 25 维 护 程序 . 30 水槽和吸入过滤器 . 30 补水阀 . 30 风机电机 . 31 喷嘴和传热部件 . 31 冬季运行 . 31 防止水盘结冰保护 . 31 喷水温度 . 31 容量控制 . 32 水处理 . 32 生物控制 . 33 结18 / 25 论 . 35 致谢 . 36 参考文献 . 37 绪论 本课程设计主要是对蒸发式冷凝器的设计，制冷装置中冷凝器种类很多，通常有风冷 式冷凝器 ,带冷却塔或不带冷却塔的水冷式冷凝器以及蒸发式冷凝器 ,蒸发式冷凝器主要在中央空调和冷库，制冰等大中型制冷设备中应用。相对于其它冷却设备，蒸发式冷凝器的应用比例并不高，但蒸发式冷凝器作为高效换热设备，其优势是明显的： 同带冷却塔的水冷式冷凝器相比，蒸发式冷凝器大大减少了水的消耗 ,对于我国水资源严重不足的北方地区有重要意义。 同风冷式冷凝器相比，蒸发式冷凝器冷凝温度较低，这是因 为风冷式冷凝器冷凝能力受限于环境干球温度 ,而蒸发式冷凝器受限于环境湿球温度，而湿球温度一般比干球温度低 8 14 ,加上上侧风机给设备造成的负压环境，因此其冷凝温度较低，换热效果非常理想。在 HVAC 系统中相对于其他冷凝器可以节能 20% 40%。 19 / 25 因为传热传质两个过程在蒸发式冷凝器内一次完成，因而不需要冷却塔 ,相对于传统的带冷却塔的水冷式冷凝器 ,结构更紧凑。 同其它类型的冷凝器相比，蒸发式冷凝器总耗功率显著降低，压缩机输入功率减少，因而省能。这对于倡导节能的当今社会具有重要的意义。国 外发达国家蒸发式冷凝器的应用十分广泛。除了部分中央空调采用卧式冷凝器和风冷冷凝器外 ,大部分采用蒸发式冷器，而立式冷凝器很少使用。 蒸发式冷凝器有这么多的优点，相信在不久的将来肯定能有巨大的推广。 卧式水冷冷凝器的设计 换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。它是 摘 要： 化工、冶金、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部 门广泛使用的一种通用设备。近年来，人们日益重视能源危机和环境保护，而换 热器特别是高效换热器又是节能措施和环保中关键的设备。因此，无论是从上述 各种工业的发展，还是从能源的有效利用和环境的保护，换热器的选型、合理设 计、制造和操作都有非常重要的意义。 本设计主要是围绕固定管板式换热器的设计，熟悉石油化工行业中换热装置 及其工艺流程，熟悉工作原理。通过对冷凝器的工20 / 25 艺设计、结构设计、强度计算 深刻了解了换热器的传热原理，提高实践环节的能力。 关键词：换热器，传热，结构，强度 Horizontal water-cooledo e condensere design Abstract: Heat exchanger is a transfer heat equipment transfer heat with different temperature between in two or more fluid. It is a general-purpose equipment widely used in the chemical, metallurgical, oil refining, power, food, light industry, atomic energy, pharmacy, machinery and many other industrial departments. In recent years, people pay more attention to the energy crisis and environmental protection, and heat exchanger especially effective measures for energy conservation and environmental protection heat exchanger is the key equipment. Therefore, whether from the above all kinds of industrial development, or from efficient energy use and environmental protection, heat exchanger type selection, reasonable design, manufacturing and 21 / 25 operation has the extremely vital significance. This design is mainly around the fixed tube heat exchanger design, familiar with heat exchangers and process of the petrochemical industry, familiar with the work process. Through the condenser process design , structural design , strength calculation heat transfer theory, improve the practice ability. Keywords: Heat exchanger, heat transfer, structure, and strength 1 绪论 能源是当前人类面临的重要问 题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重 要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，是化工、冶金、炼油、动 力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用 设备。无论是从上述各种工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的选型、 合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。近年来，由于工艺要求、能源危机 和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞 速发展，设计人员已经开发了多种新型的换热器，以满足各行各业的要求。 22 / 25 换热器的分类及其特点 在工业生产中，由于用途、工作条件和物料特性的不同，出现了各种不同形 式和结构的换热设备。 按作用原理或传热方式分类 按换热器传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式。 直接接触式换热器 这类换热器又称混合式换热器。它是利用冷流体、热流体直接接触，彼此混 合进行换热的换热器。直接接触式换热器具有传热效率高、单位容积提供的传热 面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合 的场合。 蓄热式换热器 这类换热器又称回热式换热器。它是借助于固体构成的蓄热体与热流体和冷 流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。蓄式换热器结构紧凑、 价格便宜、单位体积传热面积大，固较适合用于气