合肥学院浮头式换热器的设计.doc

Hefei University 《化工机械与设备》课程设计 题 目： 系 别： 化学材料与工程系 ：师： 2017年1月 化工设备机械课程设计任务书 设计题目 浮头式换热器的设计 设计目的 在给定工艺条件与化工原理设计的基础上,把所学相关专业知识综合运用,巩固和强化有关机械课程的基本理论和基础知识。 设计任务 参数名称 壳程 管程 设计压力（MPa） 1.8 1.0 操作压力（MPa） 0.25 0.2 设计温度（℃） 170 90 操作温度（℃） 125/70（进口/出口） 25/40（进口/出口） 流量（Kg/h） 25000 - 物料（-） 间二甲苯溶液 水 程数（个） 1 自定 设计内容 1.根据传热参数进行换热器的选型和校核； 2.对换热器主要原件进行结构设计和强度和强度校核，包括筒体、前端封头管箱、外头盖、封头、法兰、管板、支座； 3.设计结果汇总； 4.设计装配图和重要的零件图 5.设计评述 人员安排 2-3人一组 进度安排 第1-2天内查找资料，完成概述等相关撰写，第3-4天完成主体设计计算，第5-6天 提交文字说明并绘制。 目录 第1章 概述 1 第2章 工艺计算 3 2.1 设计条件 3 2.2 核算换热器传热面积 3 2.2.1 初算换热器传热面积 3 2.2.2 校核平均温差 6 2.2.3 校核换热面积 7 2.3 压力降的计算 7 2.3.1 管程压力降 7 2.3.2 壳程的压力降 8 2.4 换热器壁温计算 9 2.4.1 换热管壁温计算 9 2.4.2 圆筒壁温的计算 10 2.5 本章小结 10 第3章 换热器结构设计与强度计算 11 3.1 壳体与管箱厚度的确定 11 3.1.1 壳体和管箱材料的选择 11 3.1.2 圆筒壳体厚度的计算 11 3.1.3 管箱厚度计算 11 3.2 开孔补强计算 13 3.2.1 壳体上开孔补强计算 13 3.2.2 外头盖开孔补强计算 14 3.3 换热管 16 3.3.1 换热管的排列方式 16 3.3.2 布管限定圆 16 3.3.3 排管 16 3.3.4 换热管束的分程 17 3.3.5 换热管与管板的连接 17 3.4 管板设计 18 3.4.1 管板与壳体的连接 18 3.4.2 管板计算 18 3.4.3 管板重量计算 23 3.5 折流板 24 3.5.1 折流板的型式和尺寸 24 3.5.2 折流板排列 24 3.5.3 折流板的布置 24 3.5.4 折流板重量计算 25 3.6 法兰与垫片 25 3.6.1 固定端法兰与垫片 26 3.6.2 外头盖法兰与浮头垫片 27 3.6.3 接管法兰型式与尺寸 28 第4章 换热器的安装、试车与维修 29 4.1 安装 29 4.1.1 场地和基础 29 4.1.2 安装前的准备 29 4.1.3 地脚螺栓和垫铁 29 4.1.4 其他要求 29 4.2 试车 29 4.3 维护 29 总 结 30 参考文献 31 概述 换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。 随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍 把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新 的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性 起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已 达 96%。换热设备在现代装置中约占设备总重的 30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约 70%。其余 30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备，其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。 在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。分程隔板可将管程及壳程介质分成多程，以满足工艺需要。管壳式换热器主要有固定管板式，U型管式和浮头式换热器。针对固定管板式与U型管式的缺陷，浮头式作了结构上的改进，两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的