《一台氯苯U型管式换热器的设计》11000字.docx

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一台氯苯U型管式换热器的设计

摘要：本次设计的就是设计一台氯苯U型管式换热器，参照换热器原理及其构造对其换热能力进行阐述，而且，在计算传热器的传热之后，找出相关的影响参数，明白了它的换热过程和途径。选用的是管壳式U型管式换热器。本说明书是根据给定的参数对换热器进行设计，分为工艺计算和结构计算。工艺计算包括确定管、壳程和化工工艺计算，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，决定管数、管程数和壳程数。结构计算涉及到的内容较多，比如壳体和封头的厚度、管板的厚度、法兰的厚度等，而且还有拉杆、管箱、支持板等主要部件的设计，以及管子和管板、管板和管箱各类连接器，最后还要对部分部件进行校核。本文在压力容器的基础上，查阅相关换热器的标准，再加上自己的研究和计算，并做出样图。让自己在一方面有了更深理解。

关键词：换热器；U型管；换热计算；强度校核

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅲ

术语表 Ⅴ

1．绪论 1

2．氯苯U型管换热器工艺计算 2

2.1确定设计方案 2

2.1.1设计原始数据 2

2.1.2换热器选型 2

2.2确定物性参数 2

2.3有效平均温差 3

2.4热负荷 3

2.5换热面积的确定 3

2.6换热器的规格 3

2.7接管设计 4

2.8分别计算管程和壳程的传热系数 4

2.9计算总的传热系数 7

2.10压力降校核 8

3．氯苯U型管换热器结构设计 9

3.1换热器设计条件 9

3.2管箱设计 9

3.3氯苯U型管换热器结构 10

3.4管束设计 10

3.4.1布管设计 10

3.4.2换热管中心矩 11

3.4.3管板设计 11

3.4.4换热管设计 13

3.4.5拉杆、定距管设计 14

3.4.6换热管与管板连接 14

3.4.7折流板设计 14

3.5滑道设计 16

3.6支座设计 17

3.7法兰设计 17

3.7.1接管法兰设计 17

3.7.2筒体法兰设计 18

4．氯苯U型管换热器强度计算 18

4.1壳程筒体设计 18

4.2前端管箱设计 20

4.2.1前端管箱筒体设计 20

4.2.2前端管箱封头设计 21

4.2.3后端封头设计 22

4.3筒体法兰设计 23

4.3.1垫片设计 23

4.3.2螺栓设计 24

4.3.3螺栓的布置 24

4.3.4螺栓的载荷 24

4.3.5法兰力矩 25

4.4管板设计 26

5．换热器的制造、检验、安装与维修 29

5.1换热器的制造、检验与验收 29

5.1.1筒体 29

5.1.2换热管 29

5.1.3管板 29

5.1.4折流板 29

5.1.5管束的组装 29

5.1.6换热器的组装 29

5.1.7压力试验 30

5.2换热器的安装与维护 30

5.2.1安装 30

5.2.2维护 30

6．总结. 31

参考文献 32

术语表

a

管心距，m

N

折流板数目

A

传热面积，m

N

努塞尔特准数

A

实际传热面积，m

p

压力，Pa

b

密封宽度，mm

P

计算压力，MPa

B

折流板间距，mm

P

普兰特准数

C

系数，无量纲

P

最大许用工作压力，MPa

C

负偏差，mm

△

压降Pa

C

腐蚀余量，mm

Q

传热速率，W

C

定压比热容，kJ/(kg·℃)

q

拉脱力，MPa

d

管径，mm

q

质量流量，kg/s

D

换热器外壳内径，mm

q

体积流量，m

D

螺栓中心圆直径，mm

R

热阻，m

D

布管限定圆直径mm

R

雷诺数

DN

公称直径，mm

R

污垢热阻系数m

D

垫片压紧力作用中心圆直径，mm

S

换热面积，m

D

管板布管区当量直径，mm

S

封头厚度，mm

E

弹性模量

S

隔板槽两侧相邻管中心距，mm

f

摩擦系数

t

冷流体温度，℃

f

削弱系数

T

热流体温度，℃

?

圆缺高度，mm

t

壁温，mm

?

封头曲面高度，mm

△

平均传热温差℃

?

封头直边高度，mm

u

流速，m/s

H

面积裕度

δ

计算厚度，mm

K

总传热系数，W

δ

设计厚度，mm

L

管长，mm

δ

有效厚度，mm

L

换热管失稳当量长度，mm

δ

名义厚度，mm

m

质量，kg

μ

黏度，Pa·s

M

弯矩，N·mm

ρ

密度，kg/m3

n

中心排管数

σ

计算压力，MPa

N

管程数目

σ

许用应力，MPa

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1绪论

换热器是在工业生产中实现物料之间热量传递过程的一种设备，它是化工、炼油、动力、油田储运集输系统和原子能及其许多工业部门广泛应用的一种通用设备，是保证工艺流程和条件,利用二次能源实现余热回收和节约能源的主要设备。在化工厂换热器约占总投资10％-20％;在炼油厂换热器约占全部工艺设备投资的35