摘要：本设计说明书阐述的是处理量为1.8万吨/年煤油冷却器的设计方案，方案采用固定管板式换热器，以循环水为冷却剂，进行煤油冷却。它主要有外壳、管板、封头等部件组成。其特点是造价低，无内漏旁路渗流较小，处理能力大，选用的材料范围广。本设计采用单壳程，双管程。管程工作压力为1.6MPa，工作温度30℃，介质为水。壳程工作压力2MPa，工作温度140℃，介质为煤油。

换热器作为流体间传热设备，在工业生产中有很高的比重。所以，在换热器的开发与研究上，不仅需要满足各种工艺条件，而且对综合应用能力也有很高得要求。设计时应该加大效率，减少成本，使经济效益也优先考虑。着重探究结构参数，换热性能等方面带来的影响。从查阅资料文献,确定参数和工艺设计计算；然后进行设计及相关图纸的绘制,到最后论文成稿，画出装配图和零件图。

固定管板式换热器的设计包括：管子的规格和排列方式、圆筒、封头、管板的材料选择及厚度设计，拆流板、防冲板的选择等。首先是选择管子，以查看介质来确定是否需要清洗为原则。管子在管板上的排列方式选择为正三角形排列。因为此时管板的强度高、流体短路机会少，还可以排列更多的管子。壳体厚度计算式是由圆筒薄膜应力准则推导出的。其最小壁厚应不小于封头内径的0.15%。管板作为管壳式换热器最重要的部件之一，在选材时除力学性能外，还应考虑流体的腐蚀性的影响。在计算时，要在满足材料的强度要求的下，尽量减少管板的厚度。拆流板选择为圆缺型挡板，切去的高度一般是外壳内径的20%—25%。

换热器类型的选择取决于怎样的生产工艺和生产规模的大小,耗能低,传热效率高。维护换热器意义在提高技术方面具有十分重要的意义。换热器的合理设计可以使工业更为完善,性能得改善也与现有能源合理化的利用的密不可分。

 

关键词： 换热器  管板  壳程  管程  挡板

 

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1 引言-1

1.2  课题研究的前景及意义-1

1.3换热器的分类-2

第二章 工艺条件的选择及设计方案-4

2.1 设计方案的拟定-4

2.2选择换热器的类型-4

2.3流程安排及流速确定-4

第三章  换热器的工艺计算-5

3.2 计算换热器的热负荷Q-6

3.3 冷却水用量-6

3.4 平均温差的计算-7

3.5 计算传热面积-7

3.6  管子选择和管数的确定-9

3.6.1 管子的选择-9

3.6.2 管子的工艺计算-9

3.7 管子排列方式和管间距的确定-10

3.7.1 管心距-10

3.7.2 管子排列方式-10

3.8 壳体内径的确定-11

3.9 确定总传热系数-11

3.9.1 管程换热系数的确定-11

3.9.2 壳程侧换热系数的确定-12

3.10 流体压降的计算-14

3.10.1 管程压降的计算-14

3.10.2 壳程压降的计算-14

3.11 壳体壁温的计算-15

3.11.1 流体平均温度的确定-15

3.11.2 壳体壁温的确定-15

第四章 换热器的结构设计-16

4.1 管子与管板的连接-16

4.2 管板与壳体的连接-16

4.3 管板与分程隔板的连接-17

4.4 管板与法兰的连接-18

4.5 拉杆与管板的连接-20

4.6 折流板-21

4.7 流体进出口接管-22

4.7.1 煤油进出口-23

4.7.2 水的进出口-23

第五章 换热器元件强度和刚度的计算-24

5.1 筒体设计及校核-24

5.1.1 设计参数的确定-24

5.1.2 厚度计算-24

5.1.3 筒体的水压试验-25

5.2 封头-25

5.2.1 种类和参数的确定-25

5.2.2 强度计算-25

5.2.3 封头直边高度-26

5.3 管箱-26

5.3.1 强度计算-26

5.3.2 管箱的水压试验-27

5.4 管子与管板的拉脱应力-28

5.5 计算是否安装膨胀节-28

5.5.1 管、壳壁温差所产生的轴向力-28

5.5.2 压力作用于壳体上的轴向力-29

5.5.3 压力作用于管子上的轴向力-30

5.6 接管开口补强的计算-30

第六章 其他辅助结构及标准件的选用-33

6.1 接管法兰及密封面形式-33

6.2 鞍座的选择-33

6.2.1 换热器总质量的计算-33

6.2.2 鞍座的尺寸及结构选择-34

6.3 吊耳-35

6.4 法兰螺栓规格-35

6.5 拉杆与定距管-35

6.6 缓冲挡板-36

6.7 焊条的选择及焊接形式-36

总结-39

参考文献-40

致谢-41