管殼式換熱器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計簡介

1、管殼式換熱器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計簡 介管殼式換熱器設(shè)計(O.6MPa, 250°C)過程裝備與控制工程# *指導(dǎo)老師摘要列管式換熱器在化工、石油等行業(yè)中廣泛應(yīng)用.本設(shè)計是關(guān)于固定管板式換熱器的設(shè)計，主要進行了換熱器的工藝 計算.換熱器的結(jié)構(gòu)和強度設(shè)計.設(shè)計前半部分是工藝計算：主要有設(shè)計條件估算換熱面積，從而進行選型、校核傳熱系數(shù)，計算出實際換熱面積， 最后壓力降和壁溫的計算.設(shè)計后半部分是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強度的設(shè)計：主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器形式進行設(shè)備內(nèi)個寒 件部件的設(shè)計，包括：材料選擇、具體尺寸確定、具體位置確定、管板厚度計算、開孔補強、計算拉脫力、震動計算等 等。最后設(shè)計結(jié)果通過8張圖紙表現(xiàn)

2、出來關(guān)鍵詞：管殼式換熱器固定管板式換熱器管板設(shè)計計算AbstractTube type heat exchanger is widely used in chemical industy petrochemical industy and so on.This design work is Tublar heat exchanger design calculation ,which include technology calculate of heat exchange Jhe struclure and intensity of heat exchanger.The first part

3、 of design is the technology calculation process .Mainly process of technology calculate is according to the given conditions to extimate the heat exchanger area,and thenelect a suitable heat transfer area.The second half of the design is about the structure and intensity of the degign,This part is

4、just on the select type of heat exanger to design the heat ehchanger is components and part T his part design mainly include,the choice of materials identify specifics size.identify specific location ,the thickeness calculate of tube sheetjhe thickness In the end.the finalresults through 8maps to di

5、splay.Key word: shell-Tube heat ehchanger Tubular heat exchangers tube-sheetdesign calculation在化工和石油化工廠中，傳熱既是最重要也是 應(yīng)用最多的過程。在換熱器中，應(yīng)用最多的是管殼 式(列管式)換熱器，它是工業(yè)過程熱量傳遞中應(yīng) 用最廣泛的一種換熱器。雖然列管式換熱器在結(jié)構(gòu) 緊湊型、傳熱強度和單位傳熱面積的金屬消耗量方 面無法與板式或板翅式等緊湊式換熱器相比，但列 管式換熱器適用的操作溫度與壓力范圍較大，制造成本低，清洗方便，處理量大，工作可靠，鑒于此, 本設(shè)計為固定管板式換熱器的設(shè)計O二、管殼式換熱器

6、基本理論（一）工作原理管殼式換熱器屬于間壁式換熱器，其換熱管內(nèi)構(gòu)成的流體通道稱為管程，換熱管外構(gòu)成的流體通道稱為 殼程。管程和殼程分別通過兩不同溫度的流體時，溫 度較高的流體通過換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的 流體，溫度較高的流體被冷卻，溫度較低的流體被加 熱，進而實現(xiàn)兩流體換熱工藝目的。（二）主要技術(shù)特性:般，管殼式換熱器與其它類型的換熱器比較有以下主要技術(shù)特性：1、耐高溫高壓，堅固可靠耐用；2、制造應(yīng)用歷史悠久，制造工藝及操作維修檢驗 技術(shù)成熟；3、選材廣泛，適用范圍大。但在傳熱效能、緊湊性和金屬消耗量方面不及板式換熱器、板翅式換熱器to和板殼式換熱器等高效能換熱器先進。（三）構(gòu)成管殼式換

7、熱器由管箱、殼體、管束等主要元件構(gòu) 成。管束是管殼式換熱器的核心，其中換熱管作為導(dǎo) 熱元件，決定換熱器的熱力性能。另一個對換熱器熱t(yī)o力性能有較大影響的基本元件是折流板（或折流桿）。 管箱和殼體主要決定管殼式換熱器的承壓能力及操作 運行的安全可靠性。（四）分類管殼式換熱器按照應(yīng)力補償?shù)姆绞讲煌?，可以?為以下三個種類：1. 固定管板式換熱器固定管板式換熱器是結(jié)構(gòu)最為簡單的管殼式換熱 器，傳熱管束兩端管板是直接與殼體連成一體的。固 定管板式換熱器的熱應(yīng)力補償較小，不能適應(yīng)溫差較 大的工作。2. 浮頭式換熱器浮頭式換熱器是管殼式換熱器中使用最廣泛的一 種，應(yīng)力消除原理是將傳熱管束一段的管板放開，任

8、 由其在一定的空間內(nèi)浮動而消除熱應(yīng)力。浮頭式換熱 器的傳熱管束可以從殼體中抽出，清洗和維修都較為 方便，但是由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此浮頭式換熱器的價格 較高。3. U型管換熱器U型管換熱器的托盤傳熱管束是呈U形彎曲換熱 器，管束的兩端固定在同一塊管板的上下部位，再由 管箱內(nèi)的隔板將其分為進口和出口兩個部分，而完全消除了熱應(yīng)力對管束高頻淬火的影響。U型管換熱器 的結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用方便，但很難拆卸和清洗。三、設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)介質(zhì)過熱蒸汽冷卻水壓力（絕）0.6MPa0.8MPa入口溫度（°C）25060出口溫度（°C）飽和蒸汽序號傳熱量X10-5 (kj/h)水流量（kg/h）13.75

9、4453202&761105773313.77166186418.77226598523.77287010628.78347422733.79407938836.29438114（一）熱力學(xué)及流體力學(xué)計算根據(jù)所選的第六組設(shè)計數(shù)據(jù)計算（熱流體過熱蒸>r<:汽走管程，冷流體水走殼程），確定換熱器的公稱直徑 DN=500mm,實際排管數(shù)n=161根（包括4根拉桿）， 換熱管長I=2.0m,規(guī)格為25x2.5mm,實際換熱面積 A實=24.01m2,單管程，換熱管排列方式為正三角形, 管心距t=32mm,設(shè)有2塊支撐板，管程和殼程阻力損 失均在lOkpa以內(nèi)，滿足設(shè)計要求.（二）主

10、要零部件的材料選擇本設(shè)計在遵照選材的一般原則及規(guī)定、考慮工藝 條件并借鑒實際經(jīng)驗的情況下，對主要零部件的材料 進行了選取：殼程筒體、管箱筒體、封頭、管箱法蘭 以及接管法蘭均釆用16MnR,接管、換熱管、定距管 選用20號鋼，管板采用16Mn鍛件、支撐板采用 Q235-A,拉桿、螺栓、螺柱采用Q235-A,墊片選用石 棉橡膠。（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)GB151-1999的規(guī)定對管箱、殼程圓筒、管板、 支撐板的結(jié)構(gòu)尺寸進行設(shè)計，選定換熱管、拉桿、定 距管的結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸，確定管板與殼程圓筒、管箱 圓筒和換熱管與管板的連接形式，并對殼程圓筒和管 箱上的接管位置、尺寸進行限定。（四）強度計算根據(jù)GB150-

11、1998的強度計算及校核要求對殼程筒體、管箱筒體的壁厚、開孔補強和水壓試驗進行廿算；對封頭的規(guī)格、厚度以及水壓試驗校核進行了計算；在考慮到開孔削弱的前提下對管板的厚度進行了to計算；同時也對換熱管與管板連接時的拉脫應(yīng)力（強 度焊加貼脹）進行了核算。主要零部件厚nrm綜合上述各項計算及相關(guān)規(guī)定，本次設(shè)計的固定管板式換熱器所有參數(shù)如下:公稱直徑D0=500mm,殼程圓筒、管箱圓筒以及111封頭的名義厚度均取8mm,封頭深度125mm；蒸汽進出口接管公稱直徑200mm,冷卻水進出口接管公稱直徑200mm,壁厚均為6mm,排氣孔和排液孔接管公稱直徑20mm,壁厚2.5mm；換熱管長2000mm,外徑2

12、5mm,壁厚2>5mm,支撐板厚6mm,拉桿直徑16mm,定距管與換熱管外徑、壁厚相同；管板兼做法蘭，厚to度為34mm,管箱法蘭選取板式平焊法蘭，密封面類型 選取突面密封;鞍座按J B/T4712.1-2007容器支座選取。五、總結(jié)本次設(shè)計任務(wù)是管殼式換熱器設(shè)計，從前期計算 到其他零部件的選取，我們不再像以往一樣依靠老師 的教授，而更多的是通過自己查閱資料文獻，以及大 家交流討論，最后確定方案進而得到設(shè)計成果。在查 閱過程中，我認識到往往生產(chǎn)實際情況是很復(fù)雜的而 不像是理論上的環(huán)境因素那樣簡單，因此往往我們要 考慮很多因素的綜合作用，然后選擇數(shù)據(jù)和公式進行 計算。其次是工程上的可行性是很重要的，就像對于 相同條件，可能幾種材料都符合生產(chǎn)要求，但是我們 要考慮到設(shè)備的經(jīng)濟性，在滿足要求的條件下，權(quán)衡 利弊用最少的消耗獲得最大的成果。在這通過此次設(shè) 計任務(wù)我們對工業(yè)設(shè)計有了初次的感性認識，對以后 的工作實踐有著很重要的作用。參考文獻(1J.GB150-1998鋼制壓力容器M北京：中國標(biāo)準出版社，19982J.GB151-1999管殼