化工原理课程设计之管板式换热器的设计【参考】.docVIP

化工原理 化工设备 课程设计任务书 设计题目： 4.0万吨原油换热器设计 学生姓名： 朱昌迪 专业班级： 资源环境与城乡规划管理 学 号： 100704011 指导教师： 徐慎颖 张燕 宜宾学院 化学与化工学院 2012年 12月 28 日 1. 概述与设计方案简介 1 1.1. 换热器的类型 1 1.2. 换热器 1 1.2.1. 换热器类型 2 1.2.2. 固定管板式换热器 2 1.2.3. U型管换热器 2 1.2.4. 浮头式换热器 2 1.2.5. 填料函式换热器 3 1.3. 换热器类型的选择 3 1.4. 流径的选择 3 1.5. 材质的选择 4 1.6. 管程结构 4 2. 换热器选型及工艺计算 5 2.1. 确定基本操作参数 5 2.2. 初算传热面积 5 2.3. 计算换热器概略尺寸 7 2.4. 总传热系数核算 8 2.4.1. 管程传热膜系数 8 2.4.2. 壳程传热膜系数 8 2.4.3. 污垢系数 9 2.4.4. 总传热系数 10 2.5. 压力损失计算 10 2.5.1. 壳程约束阻力： 10 2.5.2. 管程约束阻力 10 3. 工艺设计表 11 4. 换热器设备的计算 12 4.1. 壳体壁厚设计 12 4.1.1. 壁厚的计算 12 4.1.2. 换热器校核水压试验强度 13 4.2. 封头的设计 14 4.3. 法兰的设计 14 4.4. 支座的设计 15 4.4.1. 质量核算 15 4.4.2. 鞍座选型 16 4.5. 管板的设计 17 4.5.1. 管板尺寸确定 17 4.5.2. 管板与管子连接 18 4.5.3. 管板与壳体的连接 18 4.6. 流体进、出口接管直径的计算 19 4.7. 容器开孔补强 19 5. 设备设计数据表 20 设计心得 21 参考文献 23 概述与设计方案简介 换热器的类型 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。 按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互混合传递热量。该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触和混合的场合。常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。 蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高后，再与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是设备的体积庞大，且不能完全避免两种流体的混合。 工业上最常见的换热器是间壁式换热器。根据结构特点，间壁式换热器可以分为管壳式换热器和紧凑式换热器。 紧凑式换热器主要包括螺旋板式换热器、板式换热器等。 管壳式换热器包括了广泛使用的列管式换热器以及夹套式、套管式、蛇管式等类型的换热器。其中，列管式换热器被作为一种传统的标准换热设备，在许多工业部门被大量采用。列管式换热器的特点是