《浮头式和管板式换热器设计论文》.doc

目 录 前 言 1 第一章 换热器概述 2 1.1换热器发展趋势 2 1.2浮头式换热器简介 2 1.3浮头换热器的特点 3 1.4固定管板式换热器简介 3 1.5固定管板式换热器的特点 4 第二章 换热器的主要结构尺寸 5 2.1设计方案 5 2.2确定物性数据 5 2.3估计传热面积 5 2.3.1 热流量 6 2.3.3 传热面积 6 2.3.4 冷却水用量 6 2.4工艺结构尺寸 6 2.4.1 管径和管内流速 6 2.4.3平均传热温差校正及壳程数 7 2.4.4壳体内径 7 第三章 固定管板式换热器的设计 14 3.1壳体和管箱材料的选择 14 3.2结构设计 14 3.2.1接管 14 3.2.2分程隔板 14 3.2.3折流板 15 3.2.4垫片选择 15 3.2.5卧式支座的选择 15 3.3强度的计算 16 3.3.1筒体壁厚计算 16 3.3.2封头、短节厚度计算 16 3.3.3开孔补强计算 17 3.3.4固定管板计算 19 第四章 浮头式换热器的设计 22 4.1壳体和管箱材料的选择 22 4.2结构设计 22 4.2.1浮头管板及钩圈法兰结构设定 22 4.2.2接管 22 4.2.3分程隔板 23 4.2.4折流板 23 4.2.5管箱结构设计 24 4.2.6垫片选择 24 4.2.7卧式支座的选择 24 4.3强度的计算 24 4.3.1筒体壁厚计算 24 4.3.2封头、短节厚度计算 25 4.3.3开孔补强计算 27 4.3.4 管板计算 28 第五章 小结 33 参考文献 34 致谢 35前 言 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。随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备，根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。 由于换热器在我国工业生产中所占的重要作用，根据已知数据求得换热器的类型、工艺结构、机械结构也是非常重要的，以便更好的了解乃至去生产合格、优良的换热器。本课题以管板式和浮头式换热器为例，通过查阅资料，进行相关整理，将设计换热器的设计过程以及方法展示出来。 在设计过程中，我尽量采用较新的国家标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经济效益为主，力争使产品符合生产实际需要，适合市场激烈的竞争。同时为了使本次设计能够进行顺利，我在设计前参阅了许多有关书籍和英文文献，并做了一定的摘要。 第一章 换热器概述 1.1换热器发展趋势 由于国防工业技术的不断发展，换热器操作条件日趋苛刻迫切需要新的耐磨损、耐腐蚀、高强度材料。近年来国内在节能增效等方面改进换热器性能，提高传热效率，减少传热面积降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。 随着工业的高速发展，换热器技术技术必将迅速的发展。就目前情况分析，换热器的基本发展趋势是：提高传热效率，提高紧凑性，降低材料消耗，增强承受高温、高压、超低温及耐腐蚀能力，保证互换性及扩大容量的灵活性，通过减少污塞以减少操作事故，从选材、结构设计及运行操作等方面增长使用寿命并在广泛的范围内向大型化发展[1]。 1.2浮头式换热器简介 下面是浮头式换热器结构简图 图1-1浮头式换热器结构简图 1-封头；2-管箱接管；3-管箱法兰；4-垫片；5-管板；6-筒体法兰；7-补偿圈；8-筒体；9-折流板；10-换热管；11-拉杆；12-鞍座；13-分程隔板 管壳式换热器是把换热器与管板连接，再用壳体固定。固定管板式换热器和浮头式换热器都属于管壳式换热器。固定管板式换热器的两端管板，采用焊接方式与壳体连接固定。浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同