化工设备设计B组.docx

化工设备机械课程设计题目: 固定管板式换热器机械设计系别:资源与化工学院专业: 化学工程与工艺班级: 2014级化工（2）班学号:姓名:普通班B组指导教师: 邹志明指导教师职称: 教授设计日期: 2017年5月14日 — 5月28日目录（B组）1. 前言11.1设计条件31.2换热器概述31.3换热器种类31.4管壳式换热器的发展史41.5提高管壳式换热器传热能力的措施41.6设计思路、方法52.工艺条件52.1工艺条件52.2管口表52.3固定管板式换热器结构示意图（简图）63.设计内容63.1管子数n的计算63.2管间距的确定63.3换热器壳体直径的确定83.4换热器壳体壁厚的计算83.5换热器封头的选择83.6容器法兰的选择93.7液压试验校核103.8管板尺寸的确定113.9管子拉脱力计算113.10计算是否安装膨胀节133.11折流板设计143.12接管法兰的选取143.13开孔补强153.14拉杆和定距管的选取163.15管箱173.16选择换热器支座并核算承载能力173.17壳程接管183.18排气孔、排液口18参考文献201.前言化工设备社保机械课程设计属于化工设计的范畴。它是指将一个系统全部用工程制图的方法，描绘成图纸、表格及必要的文字说明，也就是把工艺流程、技术装备转化为语言的过程。化工设计过程具有政策性强、技术性强、经济性强、综合性强的特点。在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，称为换热器。化工生产中换热器的使用十分普遍，由于物料的性质、要求各不相同，换热器的种类很多。了解各种换热器的特点，根据工艺要求正确选用适当类型的换热器是非常重要的。在这种设备内，至少有两种温度不同的流体参与传热。一种流体温度较高，放出热量；另一种流体温度较低，吸收热量。这里所讲的热换热器是以传热为其主要过程（或目的）的设备。在化工、石化、石油炼制、动力、冶金、交通、国防等工业生产中，换热器被广泛使用，其正确的设置，在一般化工厂的建设中，换热器约占总投资的11％。在炼油厂的常、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的40%。随着化工、石化、炼油工业的迅速发展，各种新型换热器不断出现，一些传统的换热器的结构也在不断改进、更新。今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性，不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。根据热换热器在生产中的地位和作用，它应满足多种多样的要求。一般来说，对其基本要求有：(1)?满足工艺过程所提出的要求，热交换强度高，热损失小，在有利得平均温差下工作。(2)?要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构，制造简单，装修方便，经济合理，运行可靠。?(3)?设备紧凑。(4)?保证较低的流动阻力，以减小热换热器的动力损失。换热器的类型很多．特点各异，分类方法也不尽相同。若按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。若按其结构类型分，有列管式、板式、螺旋板式、板翅式、板壳式利翅片管式等。换热器按照结构形式可分为：固定管板式换热器、浮头式换热器；U形管换热器；填料函式换热器。若按传热原理和热交换方式分，有直接混合式、蓄热式和间壁式三类。换热器的形式繁多，不同的使用场合使用目的不同。化工生产中绝大多数情况下不允许冷、热两流体在传热过程中发生混合，固定管板式换热器是间壁式换热器的主要类型，也是应用最普遍的一种换热设备。固定管板式换热器主要是由筒体、封头、管板、换热管、管箱、折流板及法兰等组成，管束两端固定在管板上，管板和筒体之间是刚性连接在一起，相互之间无相对移动，换热器结构简单、制造方便、造价较低；在相同直径的壳体内可排列较多的换热管，而且每根换热管都可单独进行更换和管内清洗；但管外壁清洗较困难。当两种流体的温差较大时，会在壳壁和管壁中产生温差应力，一般当温差大于50摄氏度时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小温差应力。但当管、壳温差大于70摄氏度时，壳程压力超过0.6Mpa时，导致膨胀节过厚失去温差补偿作用。因此，固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，管程常用要清洗，冷热流体温差不太大的场合。固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。固定管板式换热器的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。固定管板式换热