列管式換熱器設(shè)計

1、交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 列管式換熱器設(shè)計申請人：高 丹學(xué)科（專業(yè)）：化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師：李樹娜2019年02月 - 4 - 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 任 務(wù) 書 專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝1703層次專升本姓名高丹學(xué)號117031603142441一、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目列管式換熱器設(shè)計二、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作自2019年01月17日起至2019年03月24日止三、畢業(yè)設(shè)計（論文）基本要求： 指導(dǎo)教師： 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院指導(dǎo)教師評語：建議成績： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯小組意見：負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日答辯小組成員 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會意見： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月

2、 日畢業(yè)設(shè)計(論文)考核評議書論文題目：列管式換熱器設(shè)計學(xué)科（專業(yè)）：化學(xué)工程與工藝申請人：高丹指導(dǎo)教師：李樹娜摘要摘要：列管式熱交換器化學(xué)和石油工業(yè)中有著極為廣泛的應(yīng)用。根據(jù)該設(shè)計任務(wù)可以得知，此熱交換器參數(shù)為煤油入口溫度為140，進水的溫度為30，處理能力為40,000噸/年的煤油冷卻器?，F(xiàn)假設(shè)總傳熱系數(shù)為35.6m2并且此熱交換器是管程為10管長為6，實際傳熱面積為34.9m2的單殼程固定板式換熱器，并且需要計算流體溫度的差異。通過進行更為詳細(xì)的核算與計算，計算并核算總傳熱系數(shù)，計算壓降并需要均滿足設(shè)計的要求。然后，參考該數(shù)據(jù)，并查閱相關(guān)的設(shè)計資料來確定圓筒的內(nèi)徑，頭部，凸緣，管板的偏轉(zhuǎn)

3、器，管的張力的計算等。最后畫出符合工程設(shè)計語言的設(shè)備總裝圖以及帶有相應(yīng)控制點的工藝流程圖。關(guān)鍵詞：列管式換熱器、設(shè)計計算、尺寸選取、裝置圖ABSTRACTAbstract: Tube heat exchangers are widely used in chemical and petroleum industries. According to the design task, the kerosene inlet temperature is 140 C, and the water inlet temperature is 30 C. A kerosene cooler with pro

4、cessing capacity is calculated. The total heat transfer coefficient is assumed to be 35.6. The selected heat exchanger is a single shell-side fixed tube-plate heat exchanger with a tube length of 6 meters and an actual heat transfer area of 34.9. Through further calculation, the total heat transfer

5、coefficient and pressure drop are calculated, which meet the requirements. Then the dimensions of inner diameter, head, flange, tubesheet baffle and tube pull force are determined by consulting data. Finally, the general assembly drawings of the equipment and the process flow chart with control poin

6、ts in accordance with the engineering language are drawn.Key words: tubular heat exchanger, design calculation, size selection, device diagramIII目 錄1緒論11.1 選題意義及應(yīng)用背景11.2國內(nèi)外換熱器研究的動態(tài)22 列管式換熱器設(shè)計理論分析32.1列管式換熱器的結(jié)構(gòu)32.2列管式換熱器的分類42.3管換熱器設(shè)計考慮因素43 列管式換熱器設(shè)計研究63.1項目概述63.2設(shè)計內(nèi)容63.3換熱器結(jié)構(gòu)的計算63.3.1熱負(fù)荷Q計算63.3.2平均溫差的計

7、算63.3.3估算面積73.3.4對流傳熱系數(shù)計算73.3.5總傳熱系數(shù)83.3.6壓強降計算83.3.7其他結(jié)構(gòu)計算94 列管式換熱器的具體計算114.1試算并初選換熱器規(guī)格114.2核算總換熱系數(shù)124.3計算壓強降144.4結(jié)構(gòu)尺寸的確定144.4.1換熱器殼體直徑的確定154.4.2換熱器殼體壁厚的計算154.4.3換熱器封頭的選擇154.4.4換熱器法蘭的選擇154.4.5管板尺寸的確定154.4.6管子拉脫力的計算164.4.7膨脹節(jié)安裝174.4.8折流板設(shè)計174.4.9支座選擇174.5計算結(jié)果175結(jié)論19致謝20參考文獻21附件221 緒論1.1 選題意義及應(yīng)用背景在工業(yè)

8、生產(chǎn)中，實現(xiàn)材料間傳熱過程的裝置一般稱為熱交換器。它是一種多功能設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)，石油精煉，電力以及原子能等許許多多的工業(yè)領(lǐng)域。對于化學(xué)和石油精煉等工業(yè)的快速發(fā)展，熱交換器顯得尤為重要。通常，在化工廠的建設(shè)中，換熱器就占工廠總投資的10至201。在煉油廠，熱交換器占所有加工工業(yè)設(shè)備總投資的35至40。如果我們從能源的使用和工廠的投資這兩個角度來看，合理選擇和設(shè)計換熱器就會顯得尤為重要。在化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)過程的需要會進行各種各樣的熱交換，如加熱，冷卻，蒸發(fā)和冷凝。熱交換器是用于執(zhí)行這些熱量傳遞的裝置，熱量通過該裝置從高溫流體傳遞到低溫流體，使其滿足相應(yīng)的工藝生產(chǎn)要求。由于具

9、有不同的操作條件，熱交換設(shè)備的形狀和其結(jié)構(gòu)也不同2。在化學(xué)生產(chǎn)中，熱交換器有時用作單獨的化學(xué)設(shè)備單獨使用，有時是作為處理設(shè)備系統(tǒng)的組成部分。熱交換器廣泛應(yīng)用于各種化學(xué)品的生產(chǎn)，并且?guī)缀鹾退械幕瘜W(xué)制造過程都是不可分離的。熱交換器是一種廣泛應(yīng)用的熱交換設(shè)備。作為傳統(tǒng)的管式熱交換器，目前已廣泛應(yīng)用于許多的工業(yè)領(lǐng)域。特別是在化工生產(chǎn)中，它仍然是國內(nèi)外所有熱交換設(shè)備的主導(dǎo)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，一方面，能源的缺乏越來越嚴(yán)重，而另一方面，工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能具有相當(dāng)巨大的潛力。節(jié)能的重要組成部分之一就是如何回收在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量熱能損失，熱交換器是廢熱利用的重要設(shè)備。熱交換器的性能直接影響到熱量的總體使

10、用效率和整體節(jié)能。因此，熱交換器的優(yōu)化設(shè)計一直受到世界各國的高度重視3。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，換熱器的各種類型正在擴大增多。受限于制造技術(shù)和科學(xué)水平的局限性，原始的熱交換器具有以下特點：結(jié)構(gòu)相對簡單，換熱面較小而體積卻較大，如夾套式和線圈式。后來，由于制造技術(shù)的逐步發(fā)展，一種新的管式換熱器被發(fā)明出來。這種熱交換器的特征在于每單位體積的傳熱面積較老式的大得多，因而具有更好的傳熱效果。一直以來，它已成為化學(xué)生產(chǎn)中的最為典型的熱交換裝置。在本世紀(jì)初期，板式換熱器開始出現(xiàn)并應(yīng)用于食品工業(yè)。由于制造過程的進一步改進，這種熱交換器已經(jīng)進行了改裝并廣泛用于化學(xué)生產(chǎn)中。在設(shè)計傳熱裝置時，最重要的決定是根據(jù)實際應(yīng)

11、用的特定需求來選擇裝置的基本形式。在設(shè)計過程的早期階段，設(shè)計師負(fù)責(zé)調(diào)查可用的基本設(shè)備類型，并為整個過程選擇最合適的類型4。如果設(shè)計師不能做出明確的決定，那么設(shè)計師至少需要證明在滿足每種設(shè)備的操作要求的基礎(chǔ)上再進行初步設(shè)計這在經(jīng)濟上是有利的。1.2國內(nèi)外換熱器研究的動態(tài) 充足的能源供應(yīng)對于發(fā)展生產(chǎn)，維護和改善人類的生活水平而言至關(guān)重要。盡管能源供應(yīng)前景仍不樂觀，但對土地和人民的需求卻一直在增加，這個問題需要在全球范圍內(nèi)加以解決。就目前而言，我們應(yīng)該專注于研究不同形式的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，例如能量轉(zhuǎn)換，并對能量進行有效的利用7。工業(yè)廢熱回用具有很大的潛力，對生產(chǎn)有重大影響。整個結(jié)構(gòu)由熱交換器組成。在每個

12、部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，熱膨脹補償過程在控制高溫?zé)崃鞣矫娲嬖谠S多需要解決的問題。在低溫的熱量的回收對于溫度為100至200的企業(yè)來說是普遍感興趣的。企業(yè)的熱使用率低的原因是企業(yè)對低溫?zé)崮艿氖褂寐实?。這種類型的熱量很重要，合理使用它因此而顯得非常重要8。近年來，經(jīng)過改進的傳熱管在改善熱交換器的性能，提高傳熱效率，減少傳熱表面積和設(shè)備投資等方面取得了顯著的成果。但是，傳熱設(shè)備的制造過程非常嚴(yán)格，而且生產(chǎn)成本又非常高。而這些是將來必須解決的問題。指導(dǎo)設(shè)計研究發(fā)展的必要前提是基礎(chǔ)理論的發(fā)展。2 列管式換熱器設(shè)計理論分析 2.1列管式換熱器的結(jié)構(gòu)管式換熱器的特殊結(jié)構(gòu)使它們幾乎可用于所有應(yīng)用，包括高溫，高壓，蒸

13、發(fā)和冷凝，以及腐蝕性液體和重污染環(huán)境。管是熱交換器的基本組成部分，管連接到管板的端部。管可以在管狀板的內(nèi)徑中的徑向通道中膨脹或者焊接到管狀板的外部9。在一些低壓應(yīng)用中，管在管板中的橢圓形孔中膨脹。管狀板是圓形金屬板。為了固定管道，應(yīng)進行鉆孔和分割。要安裝墊圈，擋板和螺栓分配環(huán)，必須鉆孔或研磨管板。殼體是圓柱形元件，其包括容納在管束中的一束管。它通常由合適厚度的片材卷成圓柱體并沿縱向焊接在一起。小直徑外殼可以直接切割成所需的長度和管道：這些“外殼”通常比線圈更圓。殼體連接管為殼體側(cè)的流體提供入口和出口通道。通常，連接管是焊接到殼體上的標(biāo)準(zhǔn)部分，但它仍然需要特殊的設(shè)計以實現(xiàn)低壓降，均勻的流動分布和

14、腐蝕保護。影響板可以放置在入口連接管區(qū)域的下側(cè)，略大于連接管，特別是在兩相流或殼牌公司的飽和蒸汽流的情況下，影響板是必要的。管的橫向流動通道和連接管將流體引導(dǎo)進出管束。由于管道側(cè)面的流體具有腐蝕性，因此這些部件可以由合金或涂有合金的低碳鋼制成。收集器螺栓連接到電路部件，以便于檢查管部分和管10，而不會影響管的側(cè)向系數(shù)?？梢栽诠艿赖膫?cè)面使用法蘭或螺紋連接。對于大多數(shù)熱交換器，擋板可以兩種方式使用：首先，擋板支撐管子，使它們不彎曲和振動;其次，它們引導(dǎo)流體通過管束以改善熱傳遞。圓形擋板是最常見的幾何形狀。對于某些特殊應(yīng)用，還使用其他形式的偏轉(zhuǎn)器。擋板的主要要求是所有管道都需要適用。這可以得到很好的

15、支持。擋板至少覆蓋一排管，以確保整個管束的剛性。2.2列管式換熱器的分類 管式換熱器是生產(chǎn)中使用最多的換熱器之一。在這種熱交換器中，由于管束和套管的溫度隨著管內(nèi)外的流體溫度而變化，所以管內(nèi)的熱膨脹程度也不同。 如果兩種流體之間的溫差很大，則管道可能會發(fā)生彎曲，設(shè)備可能會在熱應(yīng)力的作用下變形甚至發(fā)生破裂。通常，當(dāng)兩種流體之間的溫差超過50時，就應(yīng)考慮熱膨脹的影響。為了應(yīng)對此現(xiàn)象，人們想到了一種熱補償?shù)姆椒?。熱補償方法通常包括補償環(huán)，U形管和浮動頭。管板和固定管板式換熱器的外殼是一體的，所以結(jié)構(gòu)簡單，成本低11。然而，這種結(jié)構(gòu)卻難以清潔以及維護殼側(cè)，并且殼側(cè)流體必須保持清潔且不易弄臟，不會發(fā)生結(jié)垢

16、現(xiàn)象。補償環(huán)焊接到殼體的適當(dāng)部分，以補償殼體的彈性變形，同時使殼體適應(yīng)和管束的不同程度的膨脹。這種熱補償方法很簡單，但它不適用于兩種流體之間的溫差太大而殼體側(cè)的流體壓力太大的情況。U形管熱交換器通過彎曲每個U形管來補償熱量12。U型管的兩端固定在同一部分上，加熱時可自由伸展，無需外殼。管式熱交換器結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。它適用于高溫和高壓應(yīng)用。然而，難以清潔管束內(nèi)部，管中的流體必須清潔并且難以調(diào)整大小。另外，由于需要一定的曲率半徑，管板的利用率相對較低。浮頭式熱交換器的一端固定連接在外殼上，另一端稱為浮頭。當(dāng)管子被加熱時，管束和浮頭可以自由地膨脹和收縮而不受外護套膨脹的影響。這種結(jié)構(gòu)不僅完全消除了熱

17、應(yīng)力的影響，而且由于管束可以從殼體中取出，便于管子和管子之間的清洗和維護，浮頭式換熱器已被廣泛使用13。2.3管換熱器設(shè)計考慮因素 流量是熱交換器設(shè)計中的重要變量。隨著流量的增加，傳熱系數(shù)，壓降和能量消耗也會相應(yīng)的增加。如果使用泵來輸送流體，則熱交換器中的壓降應(yīng)盡可能低，而不是利用調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)它，同時也會增加流速并改善熱傳遞。使用更高的流速有兩個好處：一是增加總傳熱系數(shù)以減少傳熱面，另一個是降低管道表面污染的風(fēng)險。然而，阻力和能量消耗會相應(yīng)地增加，因此有必要進行經(jīng)濟比較以確定適當(dāng)?shù)牧髁?。對于傳熱阻力大的一?cè)，流速通常增加。它通過對流體所增加的傳熱系數(shù)。在綜合選擇費率時，我們還必須嚴(yán)格的考慮結(jié)構(gòu)

18、上的要求。為了避免明顯的材料損耗，設(shè)計計算的流速不得也不應(yīng)多超過允許的最大經(jīng)驗流速。流體流動的選擇涉及很多方面，如傳熱系數(shù)，流動阻力和熱交換器的結(jié)構(gòu)等。增加流速可以提高對流換熱系數(shù)，減少污垢，增加總傳熱系數(shù)，但增加流動阻力，增加能耗14。管子太長而不能清潔，單通道變成多通道，這降低了傳熱溫度的平均差異選擇較大的壓降可以增加流速，從而增強傳熱并減少傳熱面積。然而，較大的壓降也增加了泵的運行成本。應(yīng)根據(jù)換熱器的年總成本確定合適的壓降值，需要多次調(diào)整和優(yōu)化設(shè)備的大小。在大多數(shù)器件中，可以看出一側(cè)的熱阻明顯高于另一側(cè)，稱為受控?zé)嶙?5。當(dāng)殼側(cè)的熱阻為控制側(cè)時，可以增加擋板的數(shù)量或殼的直徑，可以增加殼側(cè)

19、的速度并且可以降低傳熱阻力。當(dāng)管的熱阻是控制端時，管的數(shù)量增加，流體流速增加。管數(shù)的變化是跳躍的，這對于壓力的下降有很巨大的影響。在我們的設(shè)計中必須注意滿足壓降的要求。當(dāng)處理粘性材料時，如果流體以層流流動，材料將從殼體中移除8。因為殼側(cè)的流體在流動的過程中可以達(dá)到湍流的流動狀態(tài)，因而可以獲得較為更高的傳熱速率，并且同時可以改善壓降的控制。在熱交換器的設(shè)計中，冷卻介質(zhì)的最終溫度通常由工藝決定，冷卻介質(zhì)的入口的溫度通常是已知的量，而出口溫度是由設(shè)計任務(wù)以及工作狀態(tài)決定。如果用冷卻水來冷卻相對較熱的流體，則水的入口溫度需要我們根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件來進行相應(yīng)的估計。而出口溫度設(shè)計人員可以通過進行經(jīng)濟權(quán)衡

20、來逐步確定。處于節(jié)約水資源的目的，設(shè)計人員可以適當(dāng)?shù)奶岣叱鏊臏囟?，但與此同時換熱器需要的傳熱面積則會相應(yīng)的增加；相反，為了減少傳熱面積，可以增加排出物體積，降低排出物溫度4。 選擇管徑時，流速應(yīng)盡可能大，但一般不應(yīng)超過流量范圍。管道尺寸選擇包括管道直徑和管道長度。對于清潔流體，可以使用小直徑，對于污垢或不清潔流體，可以使用大直徑16。選擇是基于易于清洗和合理使用油管的原則，長管子不容易清洗和彎曲。等邊三角形布置的優(yōu)點是:管板強度高，短路概率低，管板外流體擾動大3。因此，對流傳熱系數(shù)要求更高的換熱器，可以在殼體的一側(cè)設(shè)置更多的換熱管。方管布置的優(yōu)點是易于清潔管壁的外壁，這適用于殼側(cè)流體易于結(jié)垢

21、，但對流傳熱系數(shù)低于正三角形的情況。與線性布置相比，對流傳熱系數(shù)可以被適當(dāng)?shù)乩L制。在熱交換器的殼筒充分利用難以使用的熱交換器管進行熱傳遞之前，前端或后端管熱交換器不提供引導(dǎo)6。因此，增加了熱交換器的有效傳熱面積。內(nèi)導(dǎo)管是一種常見的浮頭或固定管板換熱器，但U型管換熱器并不常用。外部流動熱交換器增加了一次熱交換器殼側(cè)流體，該流體具有擴大的管部分的圓柱形擴散，并允許流體進入殼側(cè)熱交換器殼側(cè)的兩端，從而避免了在使用熱交換器管時弓形被認(rèn)為是高的，并增加了熱交換器管的數(shù)量。同一規(guī)格有效地利用了換熱器兩端的換熱器管來增加有效換熱面積17。流出管常用于固定管板換熱器。它不經(jīng)常用于U型管換熱器和浮頭換熱器。內(nèi)外

22、管道的功能相同，這增加了換熱器的有效傳熱面積。管式換熱器的材料選擇應(yīng)基于工作壓力，溫度和流體的腐蝕性。典型材料的機械和腐蝕性能會在高溫下降低。然而材料耐熱性低，具有高強度和耐腐蝕的材料很少18。雖然不銹鋼和有色金屬具有良好的耐腐蝕性，但它們價格昂貴且稀有，應(yīng)經(jīng)濟地使用7。3 列管式換熱器設(shè)計研究3.1項目概述該項目煤油處理能力為40000 t/年，煤油入口、出口溫度分別是140和40，冷卻水入口、出口溫度分別是30和40，允許壓強降不大于105P，運行時間以300天進行計算，每天運行時間為24h。3.2設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容為：對設(shè)計方案進行簡要的說明；對工藝流程及換熱器型式進行簡要論述并加以說明；

23、通過對換熱器的工藝計算來確定換熱器的傳熱面積，計算出設(shè)計換熱器的主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸；并且對主要的輔助設(shè)備進行選型。最后則繪制換熱器總裝配圖19。 3.3換熱器結(jié)構(gòu)的計算3.3.1熱負(fù)荷Q計算： 式中：流體的質(zhì)量流量kg/s；3.3.2平均溫差的計算： 恒溫傳熱的平均溫度差為： 變溫傳熱的平均溫度差為： 式中 溫差矯正系數(shù)， =f（P，R）3.3.3估算面積查表管殼式換熱器做冷卻器時K值范圍為290-700 W/（m2.)20，根據(jù)查得的K的經(jīng)驗值,估算出換熱器的面積： 3.3.4對流傳熱系數(shù)計算: 當(dāng)流體被加熱時，N=0.7；當(dāng)流體被冷卻時，N=0.3式中 流體的密度和粘度，kg/、Pa.s；

24、 導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，W/(.)、J/(kg.)；u管內(nèi)阿流速，m/s； 列管德內(nèi)徑，m。應(yīng)用范圍：Re10 000，Pr=0.7160，管長與管徑之比21，可由上式算出乘以3.3.5 總傳熱系數(shù) 式中 基于換熱器外表面積的總傳熱系數(shù)，W/(.)； 、管外及管內(nèi)是的對流傳熱系數(shù)，W/(.)； 、 、換熱器列管的外徑、內(nèi)徑及的平均的直徑，m； b列管的管壁的厚度，單位m； 列管管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(.)。3.3.6壓強降計算對于多程列管換熱器，管程的壓強降的計算式為：式中、 分別為直管的及的回彎管中因摩擦阻力引起的壓強降，Pa; 結(jié)垢校正系數(shù)。對于 的管子取為1.5，對于的管子 取為1.5；

25、 管子的程數(shù)； 串聯(lián)的殼程數(shù)量 殼程壓強下降公式為:式中 流體的橫過的管束的壓強下降值，Pa； 流體的流過折的流擋板缺口的壓強降差，Pa； 殼程壓強降的結(jié)垢校正的系數(shù)。對液體可取1.1，對氣體或可凝蒸汽可取1.022。式中 F管子排列方式對壓強降的校正的系數(shù)，對管子三的角形排列F為1/2，對正方形錯列F為2/5，對正方形直列F為3/10。 殼程流體的摩擦因數(shù)，當(dāng)時， 橫過管的束中心線的管數(shù)； h折流板的間距，m； D換熱器的殼的體內(nèi)徑，m； 折流板數(shù)量，； 按殼程流道截面的積計算的流速，m/s3.3.7其他結(jié)構(gòu)設(shè)計熱交換器管的常用規(guī)格為192，252，252.5。有正方形、正方形、直列三角形、

26、交錯三角形和同心排列的直列熱交換器管。對于多管換熱器，通常采用組合布置。每個的臺階布置在等邊三角形和正方形布置之間。焊接時，管道間距與管道外徑之比為一點二五，膨脹節(jié)為一點三至一點五。管束連接在一起，管和殼的流體被分離14。管板和管子可以焊接或膨脹；管板和殼體之間的連接可以是可拆卸的或不可拆卸的。固定管板通常是不可拆卸的。為了確保管端與管板連接牢固且密封良好，必的須進行張力檢查10。檢查基于以下公式。在作用壓力下，作用在管道圓周上的力每平方米增大。式中 P設(shè)計壓力，兆帕d0管子外徑，毫米L脹接長度，毫米F每四根管子之間的面積，a管間距，毫米在溫差應(yīng)力作用下，管子每平方米脹接周邊上所受到的力式中

27、-管子中的溫差應(yīng)力，MPa4 列管式換熱器的具體計算4.1試算并初選換熱器規(guī)格煤油的定性溫度： 水的定性溫度：兩流體溫差：由于兩流體溫差大于50，且低于70，故選用帶有補償圈的固定管板式換熱器在定性溫度下兩流體的物性參數(shù)22：流體物性溫度密度粘度比熱容導(dǎo)熱系數(shù)煤油908250.7152.220.14水359940.7284.1740.626熱負(fù)荷計算公式： ，故可選用單殼程的列管換熱器初選換熱器規(guī)格：K值范圍為290-700 初選 =300 。換熱器規(guī)格尺寸如下:殼徑/mm公稱面積S/m2管數(shù)/個管長L/m管子直徑/mm管子排列方法32534.9996正三角形換熱器的實際傳熱面積該換熱器要求的

28、總傳熱系數(shù)：4.2核算總換熱系數(shù) 安全系數(shù)： 4.3計算壓強降查關(guān)系圖得 對于的管子 4.4結(jié)構(gòu)尺寸的確定管程中水工作壓力零點七兆帕；殼程中煤油工作壓力零點七兆帕；殼壁溫差五十五攝氏度，殼程介質(zhì)溫度四十至一百四十?dāng)z氏度，管程介質(zhì)溫度三十至四十?dāng)z氏度，由工藝計算求得換熱面積為三十四點九平方米； 查表得拉桿數(shù)為四跟，實際管子數(shù)為一百二十三個，管子采用正三角形排列，層數(shù)為六，取管間距二十五毫米。4.4.1 換熱器殼體直徑的確定：式中 換熱器內(nèi)徑，；正六角形對角線上的管子數(shù)，查表，取b=13；最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，??；圓整后取殼徑 。4.4.2 換熱器殼體壁厚的計算：材料選擇Q345R，計

29、算壁厚為4.4.3 換熱管封頭的選擇： 左右封頭選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)GB/T25198-2010標(biāo)準(zhǔn)，封頭為,曲面高度為，直邊高度，材料用Q345R14。4.4.4容器法蘭的選擇：材料選用Q245R,根據(jù)NB/47021-2012標(biāo)準(zhǔn)，選用公稱直徑為三百，PN 1.0 MPa的甲型平焊法蘭9。4.4.5 管板尺寸的確定：選用固定式換熱器管板，查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用的管板厚度為三十毫米2。4.4.6管子拉脫力的計算：項目管路殼體操作壓力/Mpa0.80.8材質(zhì)20Q245R線膨脹系數(shù)/彈性模量/Mpa許用應(yīng)力/Mpa110190尺寸/mm管子根數(shù)123-管間距/mm25-管殼壁溫差/-管子與管板的連

30、接方式開槽脹接-脹接長度/mm-許用拉脫力/Mpa4-在規(guī)定的操作壓力下，管子的每平方米脹接其周邊上所受到的力：溫差應(yīng)力導(dǎo)致管子每平方米脹接周邊上所受的力：其中 因此，拉脫力在許用范圍內(nèi)，設(shè)計符合要求。4.4.7膨脹節(jié)安裝因為，故需要安裝膨脹節(jié)的。4.4.8 折流板設(shè)計折流板為弓形，折流板的外徑為三百九十八毫米，厚度為三毫米，材料為Q235-A鋼拉桿用直徑為十，共四根，材料為二零鋼13。4.4.9 支座選擇選用雙鞍座支座，分別為BI400-F，BI400-S。4.4計算結(jié)果換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果見下表：換熱器型式：列管式換熱器換熱面積（m）:346.9工藝參數(shù)名稱管程殼程物料名稱自來水煤

31、油操作壓力MPa0.70.7操作溫度30/40140/40流量kg/s8.221.54流體密度kg/m994825流速m/s0.4730.16傳熱量kW343總傳熱系數(shù)W/mK333對流傳熱系數(shù)，W/mK2789530污垢系數(shù)，mK/W阻力降，Pa32373351程數(shù)11推薦使用材料碳鋼碳鋼管子規(guī)格192.0管數(shù)123管長，mm6000管間距，mm25排列方式正三角形折流板型式上下間距，mm150切口高度25%殼體內(nèi)徑，mm400殼體壁厚，mm4管口表符號尺寸用途連接型式Adn65冷卻水入口見圖Bdn65煤油見圖Cnd65自來水出口見圖Ddn65煤油見圖Edn57出水口見圖5結(jié)論熱交換器是一種

32、廣泛應(yīng)用的熱交換設(shè)備。作為傳統(tǒng)的管式熱交換器，目前已廣泛應(yīng)用于許多的工業(yè)領(lǐng)域。特別是在化工生產(chǎn)中，它仍然是國內(nèi)外所有熱交換設(shè)備的主導(dǎo)。課程設(shè)計是運用和相關(guān)課程的知識來解決設(shè)計任務(wù)。它對培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的能力起著重要作用。在本次換熱器設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)我的理論在實踐中有很大的改進空間，主要體現(xiàn)在以下幾點：掌握數(shù)據(jù)訪問、公式選擇、數(shù)據(jù)收集的能力；要樹立正確的設(shè)計理念，我們不僅要考慮技術(shù)的進步和可行性，還要考慮經(jīng)濟合理性。在操作中，我們應(yīng)該注意勞動條件和環(huán)境保護，并分析和指導(dǎo)設(shè)計理念。解決實際問題的能力；能夠快速準(zhǔn)確地進行工程計算。學(xué)會使用簡單的單詞和清晰的圖標(biāo)來表達(dá)自己的設(shè)計思想；通過這種設(shè)計，我學(xué)

33、到了很多關(guān)于熱交換器的知識，比如熱交換器的選擇，熱交換器的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定，熱交換器的傳熱面積和流體阻力的計算18。 致謝時光飛逝，我在學(xué)校的學(xué)習(xí)已經(jīng)進入尾聲。在我的學(xué)習(xí)這一漫漫的征途上，我得到了許多老師無私的幫助，以及來自同學(xué)和朋友的體貼的關(guān)心和充滿力量的幫助。所以在本文的最后，我要誠摯的向所有對我提供過支持，幫助和鼓勵的人發(fā)出來自我內(nèi)心的最衷心的感謝。首先，我一定要感謝我的導(dǎo)師在我的學(xué)習(xí)期間對我的關(guān)心和指導(dǎo)。從最初的選擇課題方向，構(gòu)思課題思路與設(shè)計方案，指導(dǎo)我進行論文寫作一直到最終的畢業(yè)答辯，我的導(dǎo)師給了我認(rèn)真且專業(yè)的指導(dǎo)和熱情而無私的幫助。我的畢業(yè)論文能夠順利且成功的完成，離不開老師的幫

34、助。老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，對學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的鉆研精神以及其對學(xué)生優(yōu)雅和謙虛的態(tài)度是值得我學(xué)習(xí)的，老師就是我努力的方向。老師的教導(dǎo)給了我豐富的設(shè)計換熱器的知識，也為我完成論文提供了一個好主意。最后，我要感謝我的家人師長以及陪伴我讀大學(xué)的所有可愛的同學(xué)和美麗的朋友。在他們的無私且無畏的支持和鼓勵下，我可以完成我的學(xué)習(xí)任務(wù)并成功畢業(yè)。我衷心希望所有的領(lǐng)導(dǎo)和老師都能健康，工作順利，擁有幸福的家庭。參考文獻1喻健良，王立業(yè)，刁玉瑋.化工設(shè)備機械基礎(chǔ).大連理工大學(xué)出版社，2013.8.2柴誠敬，張國亮.化工原理.上冊.高等教育出版社，2010.5.3張新戰(zhàn).化工單元過程及操作.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.12.4林大均，于傳浩，楊靜.化工制圖.高等教育出版社，2007.8.5柴誠敬，張國亮.化工流體流動與傳熱.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.6王志魁.化工原理M，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1987.4.7邱樹林等.換熱器原理M，上海:上海交通大學(xué)出版社.1990.