CAD的换热器设计.doc

毕业设计 毕业设计换热器设计Exchanger Design班 级 过程装备081 学生姓名 赵华洋 学号 830402037 指导教师 周波 职称 助教 导师单位 机械工程系 论文提交日期 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称换热器设计 课题性质工程设计类 班 级 过程装备081 学生姓名 赵华洋 学 号830402037 指导教师周波 导师职称 助教 一选题意义及背景换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。本课题就是利用相关知识，设计出达到工艺所规定的要求，同时强度、结构可靠，便于制造、安装和检修，以及经济上合理的换热器，满足生产需要。二毕业设计（论文）主要内容：设计参数表：介质水蒸气氯乙烷工作温度（进出口）/200/160120/50工作压力（绝压）0.90.3流量kg/s20自己确定，可取（520）之间一值1. 完成设计论文2. 完成换热器器主体和零部件的结构和强度设计3. 完成A1图纸至少三张（总装配图和零件图）三计划进度：1. 第一周：查阅资料，完成论文的绪论，并对换热器的结构和强度设计有所认识。2. 第二周和第三周：完成塔底冷却器的结构和强度设计。3. 第三周和第四周：根据自己的设计，绘制出换热器的总装配图和零件图。4. 第五周：查缺补漏，修改论文和图纸等，并提交毕业设计相关资料，准备答辩。四毕业设计（论文）结束应提交的材料：1. 毕业设计（论文）报告2. 毕业设计论文评阅表和交叉评阅表3. 答辩评分表4. 论文真实性承诺及指导教师声明5. 设计计算书6. 图纸7. 光盘指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 摘要换热器是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，实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。本设计着重固定管板式换热器的设计，目的是就是了解换热器的结构、工作原理工作条件、安装、检修。在工业生产中，换热器的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要。并利用传热原理和传热所得换热面积确定固定管板式换热器的基本形式，依据GB1501998钢制压力容器和GB1511999管壳式换热器等标准对换热器各零件结构和强度进行了计算包括筒体、管箱管板以及进出口管等。最后查阅标准按实际设计步骤依次进行热工计算、结构设计和强度设计，加以研究和分析得出换热器的设计数据并画出换热器的CAD结构图。关键词：换热器 固定管板式换热器 管壳式换热器 ABSTRACTHeat exchanger is a different temperature between two or more fluid heat transfer equipment, chemical production process of implementation and delivery of essential heat exchange equipment.The design focuses on the fixed tube heat exchanger design and purpose is to understand the structure of heat exchanger, the working principle of working conditions, installation and maintenance. In industrial production, the main role is to heat the heat transfer fluid from the higher temperature to lower temperature fluid；the fluid temperature reached the targets set in process to meet the needs of the process conditions. And the use of heat transfer principles and heat transfer from the fixed tube heat transfer area to determine the basic forms of plate heat exchanger, according to GB150-1998 Steel Pressure Vessels and GB151-1999 shell and tube heat exchanger and other standards on the heat transfer device structure and intensity of each part were calculated including the cylinder, tube box tube plates, and import and export of pipe. The last inspection standards were based on the actual design steps in order thermal calculation, structural design and strength design, research and analysis to draw heat exchanger design data and CAD draw heat exchanger structure.KEYWORDS: Heat exchanger；Fixed tube heat exchanger； Shell and tube heat exchanger27目录摘要.5ABSTRACT.5第一章 绪论.81.1引言.81.2换热器的选型.81.3介质流动空间的确定.8 1.4介质流动方向的选择.91.5换热器的分类.9 1.5.1 按照传统方式换热设备的分类.10 1.5.1.1 混合式换热器(直接接触式换热器).10 1.5.1.2 蓄热式换热器.10 1.5.1.3 间壁式换热器.10 1.5.2 根据流体的相态分类.11 1.5.2.1 气液换热器.11 1.5.2.2 液液换热器.11 1.5.2.3 气气换热器.11 1.6 换热器的发展方向.11 1.7 设计的主要内容及目的.11第二章 固定管板式换热器的结构设计.12 2.1 设计参数.12 2.2 换热器热工设计.13 2.3 介质流动方向的选择.13 2.4 初算换热面积.14 2.5 管程结构设计.14 2.6 管程的传热与压降.14 2.7 壳程的传热与压降.15 2.8 总传热系数.17第三章 固定管板式式换热器的强度计算.18 3.1 换热器壳体壁厚计算.18 3.2 换热器封头的壁厚计算.18 3.3 压力试验及其强度校核.19 3.4 换热器压力容器法兰的选择与计算.19 3.5 选择换热器支座并核算承载能力.20 3.6 折流板与拉杆.21 3.7 管板的选择与尺寸计算.21第4章 总结.22参考文献.23附录.24致谢.25第一章 绪论1.1 引言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，换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空以及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%20%；在炼油厂中，该项投资约占总投资的35%40%。应用得最为广泛的是管壳式换热器。它是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器。管壳式换热器结构紧凑性、传热强，管壳式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来，人们可以容易的查找到其可靠的设计以及制造标准，而且方便地使用众多材料制造，设计成各种尺寸以及形式，管壳式换热器往往成为人们的首先1。1.2 换热器的选型传热设备的类型很多，各种形式的都有它特定的应用范围，不同场合传热效果和性能都有很大的改变，因此，针对具体情况正确的选者换热器的类型：（1） 流体的性质；（2） 流量及热负荷；（3） 操作的温度，压力及允许的压降范围；（4） 对清洗。维护的要求；（5） 设备的结构材料，尺寸及空间的限制；（6） 价格；换热器必须能满足在清洁条件下和污垢条件下，以及腐蚀和非腐蚀条件下的操作，和特定问题下等过程的通常要求。换热器必须能对其进行维护，这常常意味着在选择一结构时能允许在需要时对其进行清洗和由于腐蚀、侵蚀、振动或老化等造成损坏的管子、垫片以及任何其他部件等更换，这也就要求满足对于管束抽出而对其进行维护时场地空间的限制，满足换而且部件提升的需要，以及便于操作中进行检验和监察2。1.3 介质流动空间的确定在换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流体流过壳程，可以考虑以下几点作为选择的一般原则：（1） 不洁净和易结垢的流体宜走管程，以便于清洗管子；（2） 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，而且管内也便于 检修和清洗；（3） 高压流体宜走管程，以免壳体受压，并且可节省壳体金属的消耗量；（4） 饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，不宜污染壳程；（5） 被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体散热，增强冷却效果；（6） 有毒流体宜走管程，以减少流体泄露；（7） 黏度较大或流量较小的流体宜走壳程；当上述个点不能同时满足时，或者互相矛盾时。根据具体的情况，抓住重要的方面作出适宜的选择3。1.4 介质流动方向的选择由公式Q=KAtm可以看出在热负荷Q总传热系数K一定的情况下。换热器的换热面积A 的大小与平均温度之差tm成反比，即平均温度越大，则所需的传热面积越小，在两流体的进出口温度都确定的情况下选择合适的介质流动方式很重要的。平均温度之差为流体在换热器的两端温度之差的对数平均植，一般流体流动有逆流和并流两种方式3，如图1-1所示：图 1-1 并流、逆流Figure 1-1 and flow, countercurrent1.5 换热器的分类图1-2 固定管板式换热器Figure 1-2 Fixed Tube Heat Exchanger 如图1-2，固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。1.5.1 按照传统方式换热设备的分类1.5.1.1 混合式换热器(直接接触式换热器)它是利用两种换热流体的直接接触与混合作用进行热量交换的。操作时要求两种流体接触面积尽可能大，以促进它们之间的热交换4。1.5.1.2 蓄热式换热器蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。能量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成的。蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大，故较适用于气气热交换的场合。主要用于石油化工生产中的原料气转化和空气余热5。1.5.1.3 间壁式换热器所谓间壁式换热器，是指两种不同温度的流体依靠间壁的热传导和壁面上的流体对流进行热交换，这是工业中应用最广泛的一类换热器6。传递过程连续而稳定地进行间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等7。夹套式换热器 这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,夹套与器壁之间形成的密闭空间，为流体的通道，冷热流体的换热是通过容器的壁面进行。结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器8。沉浸式蛇管换热器 一般用金属管子或按需要的形状弯曲，制造适合于不同设备形状要求的蛇管沉浸在被加热或被冷却介质的容器中，蛇管的材料有钢管、铜管、银管以及其他有色金属管 8。喷淋式换热器 是用冷却水直接在管外喷淋使管内流体冷却,它是把若干个直管水平排列于同一个垂直面上，上下相邻的管端用U型弯管连接起来。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多8。套管式换热器 套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中，一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大。套管换热器结构简单,能承受高压8。管壳式换热器 管壳式(又称列管式) 换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位5。 管壳式换热器主要有壳体,管束,管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上.在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程;一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面. 为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加9.1.5.2 根据流体的相态分类:1.5.2.1 气液换热器大部分的气液换热器大多都是管翅式紧凑换热器，液体走管内。散热器是目前气液换热器的主要形式，用空气冷却发动机夹套内的水。类似的单元设备例如汽车的水冷气冷却器、空调压缩机、冷凝器和蒸发器的中间冷却器和后冷却器10。1.5.2.2 液液换热器大部分的液液换热器都的管壳式的，板式的相对较少。两种液体都被泵送流经换热器，所以换热的基本模式是强制对流10。1.5.2.3 气气换热器这种换热器用在尾气空气预热同流换热器、旋转式再生器、中间冷却器或后冷却器中，冷却一些落地式的柴油动力装置、柴油机火车机车以及低温气体液化系统中的高负荷发动机的入口的空气10。1.6 换热器的发展方向随着社会的进步和科学技术的发展，各种不同形式和种类的换热器设备发展很快，新型高效热设备及传热元件不断出现并在生产中得到推广应用。纵观当今技术，换热器的基本发展方向是：提高设备整体紧凑性，强化传热效果，便于制造、安装、操作和修理，经济合理，保证互换性和扩大容量的灵活性，结构安全可靠，并向大型化系列化方向发展。我国已颁发实施了GB151钢制管壳式换热器国家标准8。近年来，能量和材料费用的不断增加促进了各种强化传热表面和设备的发展。大部分传热过程都会有人们不希望的物质沉积，通常指结垢。结垢可能的导致设计和操作不确定性的主要因素，这往往会增加额外的设备投资和运行成本、降低传热性能11。1.7 设计的主要内容及目的目的：1、了解设计换热器所需要的工艺参数及传热计算，对换热器的设计有一个初步的准备；2、在设计的过程中，学会参照国标以及查阅相关的文献获得设计所需要的物性以及结构参数；3、通过计算机制图，更加熟练使用CAD绘图软件；4、从宏观上把握化工设备的生产过程，为以后的工作打下基础。内容：1、 U形管换热器设备计算；2、 前端管箱筒体计算；3、 前端管箱封头计算；4、 筒体法兰计算；5、 前端管箱法兰；6、 开孔补强计算；7、 校核；8、 完成图纸（总装配图和接管、法兰、管箱组件、带肩双头螺柱、拉杆、支撑板等零件图）。成果：1、 熟练掌握换热器的设计方法；2、 能够熟练的查找标准并按标准设计；3、 熟练使用AUTOCAD绘图软件；4、 设计出换热器。第二章 固定管板式换热器的结构设计本章节主要对固定管板式换热器进行热工设计的计算，它的设计程序或步骤随着设计任务数和原始数据的不同而不同，要尽可能的使已知数据和要设计计算的项目顺次编排，但由于许多项目之间互相关联，无法排定顺序，故往往先根据经验选定一个数据使计算进行下去，通过计算得到结果后再与初始假定的数据进行比较，知道达到规定的偏差要求，试算才告结束。一般换热器的设计程序如下：1明确设计任务 按给定的工艺条件，此设计为无相变气体换热的管壳式换热器设计任务。2.总体设计确定结构形式：主要考虑两种气体的压力和温度、管束与管壳的温度差、气体的的腐蚀性、换热管和壳体的材料、换热管和壳体的材料、换热器结垢性能与清洗要求等所以选固定管板式换热器。合理安排流程：由于氯乙烷在所给的温度下会分解出腐蚀性的氯化物和光气，对人体有伤害，则走管程，水蒸气清洁、无腐蚀等，则走壳程。3.热工设计确定原始数据：根据任务收集尽可能够的原始数据；确定定性温度：查表和计算如密度、粘度、导热系数、比热容等；物料衡算和热量换算：利用热平衡方程确定热负荷，管程和壳程流量，估计热量损失；初选总传热系数K值，计算传热面积。4.结构设计最后详细地进行换热器的结构设计。2.1 设计参数换热器的设计参数如表2.1所示表2.1 设计参数Tab. 2.1 Design Parameters介质水蒸气(壳程)氯乙烷（管程）工作温度（进出口）/工作压力（绝压）0.90.3流量kg/s自己确定，可取（520）之间一值2.2 换热器热工设计水蒸气定性温度氯乙烷定性温度查华工单元操作及设备附录P349水蒸气： 查化学工业物性数据手册有机物氯乙烷： 换热效率： 换热量：实际换热量：氯乙烷流量：2.3 介质流动方向的选择tm并= tm逆=tm并A逆，由比较可以看出，当两流体的进出口都已确定时，逆流的平均温差大于并流的平均温差.所以,单位传热量时,逆流所需的传热面积比并流所需的小。逆流的另一优点是可以节约冷却或加热剂的用量,因为并流时t总是低于T,而逆流是,t却可以高于T,所以逆流冷却时,冷却剂的升温(T1-T2)可比并流的大一些,单位时间内传过的热量相同时,冷却剂用量就可以少些。同理,逆流加热时,加热剂本身温降(T1-T2)可比并流时大一些,也就是说,加热剂的用量少些所以采用逆流。 参数： 查化工单元与操作P83温度校正系数表等=0.94所以有效平均温度：tm=t=88.62.4 初算换热面积根据换热器书P82选传热系数K=140A0= m2 取换热面积为280m22.5 管程结构设计根据换热器书P21固定管板式换热器类型选择f25x2.5mm的一壳程一管程换热管材料：16MnR换热管内径、外径： 换热管管数n= 圆整595根根据化工设备机械基础书中，查表7-3，根据作图确定其管束为608根，其正六角形对角线上的管子数b=25根按接管内流速3m/s合理选取管程进出口接管尺寸（外径壁厚）：换热管长度：L=6m根据换热器书P17换热管排列形式：正三角形 换热管中心距：按标准查得S=0.032m分程隔板槽两侧管中心距：根据压力容器设计手册P554 管束中心排管束：换热器壳体内径的确定：Di=S(nc-1)+2L式中：L-最外层管子中心到壳壁边缘的距离，取L=2d0=20.025=0.05m可得：Di=0.032(28-1)+20.05=0.946m=946mm取壳体直径Di=1000mm换热器长径比=6,在卧式换热器长径比610范围内，所以选择的换热器符合要求。折流板的形式：选择单弓形折流板按GB151-1999查得折流板外径Db=0.497m折流板缺口弦高h=0.20 Di=0.2m折流板间距B=(0.21)Di=0.5m折流板数2.6 管程的传热与压降普朗格系数：管程流速：uh=管程雷诺数：假定换热管壁温t=1200C，在其温度下的粘度=1.36510-5Pas管程流体给热系数： (流体被加热取n=0.4)管程进出口流速：根据过程装备成套技术设计指南图4-3查得管程摩擦因子 管内摩擦压降:回弯压降：Pa进出口局部压降：Pa管程压降：Pa根据过程装备成套技术设计指南，查得：管程最大允许压降：=35000Pa校核管程压降：因为，所以管程压力合理。2.7 壳程的传热与压降壳程当量直径：横过管束的流通截面积： 壳程流体流速：壳程雷诺数：普朗特系数：壳程流体给热系数：折流板圆缺部分的换热管数按圆弧比计入根据过程装备成套技术设计指南，查得：时的值为0.112折流板圆缺部分流通面积：折流板圆缺区流体流速：圆缺区平均流速：壳程出口流速：根据过程装备成套技术设计指南，查4-4图得：壳程摩擦f0=0.16折流板间错流管束压降： 圆缺部分压降：进出口局部压降：壳程压降：根据过程装备成套技术设计指南P56，查得：壳程最大允许压降为：校核壳程压降：因为，所以管程压力合理。2.8 总传热系数根据过程装备成套技术设计指南表4-5污垢热阻的参数查得：管内污垢热阻（m20C/W），管外污垢热阻（m20C/W）查得换热管材料导热系数w=51.8（m20C/W） 管壁热阻:= m20C/W总传热系数： 所以可求得总传热系数K=149.25在（1.11.2）K0范围之内，初选传热系数K0符合要求。第三章 固定管板式式换热器的强度计算本章节主要对固定管板式换热器进行机械设计的计算，其机械设计内容及步骤如下：1) 壳体直径的确定和壳体厚度计算；2) 换热器封头壁厚的确定；3) 压力试验及其强度校核；4) 换热器压力容器法兰的选择与计算；5) 确定换热器支座及其承载重量；6) 折流板与拉杆的计算；7) 管板的相关计算；此外，还考虑接管、接管法兰的选择等。3.1 换热器壳体壁厚计算1. 选择钢材：根据已知条件，管程走有毒介质，壳程走清洁介质，故选定16MnR钢材作为壳体材料。2. 确定各设计参数：根据化工设备表2-5查得，取设计温度t=2200C；按表2-8，16MnR在t=2200C时的许用应力t=156MP；按表2-10，采用双面对接焊，全部无损探伤，焊接接头系数f=1；按表2-11,钢板厚度负偏差C1=0.6（假设其钢板名义厚度为6-7），取腐蚀裕量C2=1.5，厚度附加量C= C1+ C2=2.1；由P起=（1.05-1.1）Pw, Pw=0.9MP,可得：P起=1.10.9=0.99MP=P=Pc3. 计算壁厚： = 有效厚度按钢板厚度规格向上圆整后，取壳体名义厚度为6mm,此值在初始假设厚度范围，故得3.2 换热器封头的壁厚计算由于Di/2hi=2时，椭圆形封头的应力分布较好，且封头的壁厚与相连的筒体厚度大致相等，便于焊接，经济，合理，所以选择标准椭圆形封头，其形状系数K=1.0。由公式得：=按钢板厚度规格向上圆整后取得名义厚度，有效厚度根据GB150规定椭圆形封头的有效厚度不应小于封头内直径的0.15%，即3.40.15%1000=1.5mm，所以选择合理。根据化工设备P42,取曲面高度h1=250mm,直边高度h2=25mm。如图3-2所示。图3-2 标准椭圆形封头结构图Figure 3-2 standard elliptical head structure3.3 压力试验及其强度校核根据公式确定水压试验压力：再根据公式校核壳体强度：，不计液注静压力，取=0，查表2-8，钢板在试验压力下的屈服极限可计算出：由于,所以液压试验时壳体强度满足要求。3.4 换热器压力容器法兰的选择与计算1、由壳体的设计压力P=0.99MPa,按照设计压力公称压力的原则，就近确定法兰公称压力为1.00MP,为保证安全，所以就进提高一个公称压力等级，暂定法兰公称压力为1.6MPa。2、根据容器法兰公称直径等于其相连的壳体内径，可得法兰的公称直径DN=1000mm,同时由设计温度t=2200C和以上的初定的公称压力PN=1.6MPa,根据化工设备查4-1表确定选取长颈对焊法兰。3、根据介质特性及壳体材料确定法兰材料为16MnR，并根据t=2200C和PN=1.6MP,根据过程装备成套技术设计指南表2-8，查得其最大允许工作压力为1.6MP。4、由于1.6MP0.99MP即法兰最大允许工作压力大于设计压力，所以选择公称直径DN=1000mm，公称压力PN=1.6MP,材料为16MnR的长颈对焊法兰。5、由于工作介质有毒，所以选择凹凸密封面，根据化工设备查4-9表确定垫片为石棉橡胶板，螺柱材料为40MnB,螺柱材料为45号钢。6、压力容器法兰标记为：法兰-FM1000-1.6 JB/T 4703-2000。如图3-4所示。图3-4 容器法兰Figure 3-4 vessel flanges3.5 选择换热器支座并核算承载能力卧式换热器选用鞍式支座（JB/T4712-1992）按照壳体公称直径DN=1000选用A型（轻型）带加强垫板的鞍座一对（其中F型和S型各一个），支座高度H=200mm，标记为：JB/T4712-1992鞍座A1000-F，JB/T4712-1992鞍座A1000-S壳体总重包括筒体内的料重、水压试验的水重、筒体、封头、换热管重量和附件的重量。根据化工设备概论课程设计指导书查附录1,可查得：公称直径的DN=1000mm的筒体每立方米的容积VT=0.785m3；查附录2，可查得：公称直径为1000mm的椭圆形封头的容积由上换热器的容积为：水压试验是筒体内的水重W1=1000查附录1，可查得：公称直径DN=1000mm,壁厚的筒体每立方长的重量为149；查附录3,可查得：封头的重量为55.5。可算出壳体重量为：W2=1498.5+55.52=1377.5根据长颈对焊法兰JBT4703-200得：法兰质量为284.9kg，估计其他附件的重量为800，故总计附件的重量为W3=1084.9。换热器的总重量W总=WI+W2+W3=1000+1377.5+1084.9=3462.4,其总重Q为346.24KN。根据化工设备机械基础由表13-4，可查得：鞍座的允许载荷=346.24KNQ/2,所以鞍座的承载能力足够。综上所诉所选择的鞍座的标记为：JB/T 4712-1992,鞍座 BV1000-F,h=200mm,=6mm公称直径 DN允许载荷Q/KN鞍座高度h底板腹板筋板垫板螺栓间距鞍座质量/Kg弧长1000346.2420076017010617014018061180270640600473.6 折流板与拉杆根据化工设备机械基础，折流板设计为弓形，折流板间距取600mm；由表7-6查得，折流板的最小厚度为6mm；由表7-8查得，折流板外径为995.5mm，折流板开孔直径查钢制换热器设计规定可得25.8mm，最大正偏差为0.40mm，负偏差为0，材料为Q235A；由表7-9查得，取拉杆直径为12mm，拉杆数量为10。3.7 管板的选择与尺寸计算换热器管板的计算十分复杂，一般均采用计算机计算。为了计算方便，也可由工具书查得选用管板尺寸。由壳程工作压力为0.9,可算出壳程的设计压力Ps=1.1Pw=1.10.9=0.99MPa(取管板的公称压力为1.0MPa)的碳钢管板。根据固定管板式换热器的结构设计表1-6-9，可查得：在公称直径DN=1000mm,壳程公称压力Ps=1.0Mpa，Pt=1.0Mpa下的管板尺寸如下表所示：PsPtDNDD1D2D3D4D5Cd2规格数量bfb1.01.010001140110010659971052100014.523M20404454换热器管板如图3-7固定管板结构件图图3-7 固定管板结构简图Figure 3-7 fixed tube sheet structure diagram第4章 总结换热设备是实现物料之间热量传递的节能设备，也是回收余热、废热，特别是低位热能的有效装置。换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器（heat exchanger）。在化工生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。本文主要研究的是管板式换热器，通过对换热器的发展、分类、材料和运用等相关理论进行阐述，进而对换热器进行热工设计，结构设计以及强度设计。管板式换热器的设计，让我对换热器的设计流程和作用有了更深刻了解。无论换热设备的设计计算或是校核计算，一般均应考虑下列问题。（1）首先必须满足工艺要求。（2）换热设备中换热介质参数（流速、允许压降、温度等）的合理选取。在换热设备中，介质流速高，传热系数大，在热负荷一定的情况下，可使传热面积减小，设备结构紧凑，不仅节省投资，而且有利于减缓或抑制污垢的形成，但同时，介质流速高，