固定管板式换热器型式与基本参数

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课程设计-固定管板式换热器

课程设计-固定管板式换热器固定管板式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、食品、制药等行业中。

它通过固定在换热器中的管板，将两种介质进行热交换，实现能量的传递。

固定管板式换热器的结构简单明了，由固定板、活动板、管束等组成。

其中，固定板上固定有许多管束，而活动板上则有相应数量的管孔。

两个板通过一些连接部件相互连接，形成一个完整的换热器。

固定管板式换热器的工作原理是基于换热原理的基础上，利用介质之间的温差和流体之间的流动导致的传热和传质。

当介质1进入管束，通过管子的内壁与介质2进行换热，然后再从管束的另一端流出。

在这个过程中，热量从介质1传递到介质2，实现热交换。

固定管板式换热器有许多优点。

首先，它可以承受较高的压力和温度，适用于工作环境较恶劣的情况。

其次，由于管子和板的结构相对简单，清洗和维护比较方便。

此外，固定管板式换热器的热效率较高，可以实现较大的传热面积。

在使用固定管板式换热器时，需要注意以下几点。

首先，要根据工艺要求选择合适的材料。

对于较高的腐蚀性介质，可以选择耐腐蚀性能较好的材料，如不锈钢。

其次，按照设计要求进行换热器的放置，以确保介质之间的良好接触。

此外，还应定期检查换热器的工作状态，及时清洗和维护，以保证其正常运行。

固定管板式换热器作为一种常见的热交换设备，在化工、食品、制药等行业中有着广泛的应用。

通过合理的设计和使用，它可以提高工艺流程的效率，降低能源消耗，为产业发展做出贡献。

在进行固定管板式换热器的课程设计时，可以选取一个实际的工业案例进行研究。

首先，需要对工艺要求进行了解，并确定换热器的工作参数，如温度、流量等。

然后，进行换热器的设计，包括选择合适的材料、计算传热面积等。

最后，可以进行实验验证，验证设计的合理性和性能。

固定管板式换热器的课程设计不仅可以加深对热交换原理和设备的理解，还能培养学生的实际操作和问题解决能力。

通过设计和实验过程，学生可以了解到换热器的实际应用和工程实践中的挑战，为将来的工作做好准备。

固定管板式换热器

固定管板式换热器一换热管1换热管外径取换热管外径为25*2.5。

2换热管数量及长度*(0.1)An d L π=-A 换热面积D 换热管外径l 换热管长度A=402m取安全系数1.125，1*1.12546A A == 140*1.125248*(0.1) 3.14*0.02*(30.1)A n d L π==≈--n=248L=33布管（1）换热管排列方式采用正三角形排列（2）换热管中心距查阅课本139页表5-3确定换热管中心距是32mm 。

二换热器壳体1换热器内径计算0*(1)(2~3)*D t b d =-+t 管心距d 0 换热管外径D 壳体内径17.32281b ===0*(1)(2~3)*D t b d =-+t=32mm32*(17.322811)2*25572.32992D =-+=取D=600mm2筒体壁厚计算水蒸气工作压力1.27Mpa ，脱盐水工作压力1.28Mpa 。

材料选16MnR工作温度T=150/170℃查阅课本32页确定设计设计温度T W =170/190℃脱盐水走壳程，水蒸气走管程。

*2*[]*c i t c p D p δσφ=-δ 圆筒的计算壁厚c p 圆筒的计算压力[]t σ 许用应力φ 焊接接头系数[]t σ 156查阅课本32页确定c p =1.28+0.18=1.46MpaGB150规定焊接接头系数容器受压元件焊接接头的工艺特点以及无损检测的抽查率确定，查阅课本38页确定φ=0.85。

* 1.46*600 3.322*[]*2*156*0.86 1.46c i t c p D mm p δσφ==≈--d C δδ=+查阅课本40也确定C 2=1.5mm 。

查阅课本39页确定C 1=0.3mmC= C 1 + C 2=1.8mm3.321 1.8 5.121d C mm δδ=+=+=元整后6n mm δ=(3)布管限定圆查阅GB15132*L i D D b =-L D 布管限定圆i D 圆筒内直径3b 最外层换热管外表面至壳体内壁的最短距离，30.25*b d =30.25* 6.25b d ==3b 一般不小于8mm32*6002*8584L i D D b mm =-=-=三管板设计1管板厚度GB151-1999规定00250.75*d mm d δ≤≥时018.75d mm ≥020d mm =2管板与换热管的连接胀结受到压力和温度的限制。

固定管板式换热器型式与基本参数

固定管板式换热器型式与基本参数【文章标题】固定管板式换热器型式与基本参数：深入探讨热传递效率提升的关键【引言】固定管板式换热器作为一种常见的热交换设备，被广泛应用于各个行业中。

它以其高效的热传递性能和广泛的适应性受到了深度关注。

本文将对固定管板式换热器的不同型式和基本参数进行全面评估，并探讨如何提高热传递效率和优化换热器设计。

【正文】一、固定管板式换热器的基本原理固定管板式换热器是一种热流体之间进行热负荷传递的设备，其基本原理是通过管束和板束之间的接触面积来实现热量的传递。

其主要由管板、固定板和密封垫片构成。

不同的固定管板式换热器型式在结构和工作原理上存在一定的差异，但都遵循热量传递的基本规律。

二、固定管板式换热器的不同型式1. 平行流型平行流型固定管板式换热器是一种常见的型式。

其主要特点是冷热流体在管束和板束之间进行平行流动，热量沿着流体流动方向逐渐传递。

这种型式具有较高的对流换热系数和较小的传热温差。

由于冷热流体的温度差不大，适用于传递温度差较小的热负荷。

2. 逆流型逆流型固定管板式换热器在结构上与平行流型有所不同。

冷热流体在管束和板束之间呈相反的流动方向，从而使热量传递更为均匀。

这种型式适用于传递温度差较大的热负荷，但对流换热系数较平行流型略低。

3. 混流型混流型固定管板式换热器是上述两种型式的结合，冷热流体在不同部分呈不同的流动方向，从而提高了热量传递效率。

这种型式适用于传递温度差较小且对换热器体积有限的情况。

三、固定管板式换热器的基本参数与热传递效果1. 管与板之间的间隙管与板之间的间隙大小直接影响着热传递效果。

间隙太小会导致流体堵塞，影响换热器的正常运行；间隙太大则会减弱热传递效果。

在换热器设计中需要合理确定间隙大小，以确保热传递效率的最大化。

2. 管束和板束的布置方式管束和板束的布置方式对热传递效果有重要影响。

不同的布置方式会导致管束流体的流动模式、传热特性和压力损失不同。

常见的管束和板束布置方式有对称布置、交叉布置和平行布置等。

换热器设计固定管板式

化学工程基础课程设计设计题目：管壳式换热器（固定管板式）学生姓名：X X X专业班级：1001学号：1115020126指导教师：西安科技大学化学与化工学院2013年1月14日管壳式换热器设计任务书一、设计目的培养学生综合运用本门课程及有关选修课程基础理论和基本知识去完成换热单元操作设备设计任务的实践能力二、设计目标设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的三、设计题目管壳式换热器设计——固定管板式四、设计任务及操作条件1. 设计任务设备型式：管壳式换热器 ——固定管板式处理任务：物料：原油处理量 4900kg/h2. 操作条件（1）热流体(原油)：入口温度140℃; 出口温度40℃ （2）冷却介质：水（入口30℃，出口40℃）（3）允许压降：不大于0.1MPa （4）物性数据原油定性温度下的物性数据()()Cm W C kg kJ c s Pa m kg o o opo o o ⋅=⋅=⋅⨯==-/128.0/2.2100.3/81533λμρ导热系数定压比热容粘度密度水的定性温度35℃下的物性数据：)(10725.0)/(626.0)/(08.4)/(99433s Pa k m w k Kg KJ C m Kg p ⋅⨯=⋅=⋅==-μλρ目录一、设计概述 (2)1、换热器的简单介绍 (2)2、设计的目的及意义 (3)二、方案设计 (4)1、工艺设计计算 (4)1.1确定设计方案 (4)1.2确定物性数据 (4)1.3计算总传热系数 (5)1.4计算传热面积 (6)2、换热器设备结构设计计算 (6)2.1管径和管内流速 (6)2.2管程数和传热管数 (6)2.3传热管排列和分程方法 (7)2.4壳体内经 (7)3、换热器的核算 (8)3.1面积核算 (8)3.2换热器内流体的流动阻力核算 (10)三、设计结果一览表 (12)四、参考文献 (13)五、主要符号说明 (14)六、设计感想 (15)一、设计概述1、换热器的简单介绍换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

固定管板式换热器设计

固定管板式换热器设计摘要在工业生产中，为了适现物料之间热量传递过程中的一种设备，统称为换热器，它是化工炼油，动力，原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的化工，炼油等工业生产来说，换热器尤为重要，换热器随着使用目的的不同可以把它分为：热交换器，加热器，冷却器，冷凝器，蒸发器和再沸器等。

本设计的主要任务是完成满足某一生产要求的管壳式换热器，它是属于列管式换热器的一种，是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。

换热器的工艺设计计算有两种类型，即设计计算和校核计算，包括计算换热面积和造型两方面。

设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷，选择一种适当的换热器类型，确定所需的换热面积，进而确定换热器的具体尺寸。

校核计算的目的则是对已有的换热器校核它是否满足预定要求，这是属于换热器性能计算问题。

无论是设计计算还是校核计算，所需的数据包括结构数据、工艺数据和物性数据三大类。

其中结构数据的选择在换热器设计中最为重要。

对于列管式换热器的设计包括壳体型式、管程数、管子类型、管长、管制排列形式、折流板型式、冷热流体流动通道等方面的选择。

工艺数据包括冷热流体的流量、进出口温度、进口压力、允许压力降及污垢系数。

物性数据包括冷热流体在进出口温度或定性温度下的的密度、比热容、粘度、导热系数等。

本设计针对苯冷却的问题设计一换热器。

本设计包括三个部分：说明部分；计算部分；绘图部分。

本任务书主要是说明部分。

说明部分主要是通过对兰州地区水资源情况、常年气温情况、水价、水质等综合考虑，最后确定冷却水的用量、进出口温差等及最后的产品说明书，说明了此换热器的工作环境，工作条件，适用范围及技术要求等。

计算部分主要是针对说明部分的分析进行相应的计算，主要是对针对所选的换热器在满足生产要求的情况下进行工艺核算，最大可能的减小投入和增加收益，本设计就是为完成以上任务而进行的计算。

绘图部分主要是遵照计算的要求在绘图纸上按照一定的比例要求把所设计的换热器反映到图纸上来，同时要反映出管口方位以及所使用的部件的材料，规格等。

固定管板式换热器型式与基本参数

固定管板式换热器型式与基本参数
1.换热面积：换热器的换热效率与换热面积有关，换热面积越大，换
热效果越好。

根据工业生产的需求，固定管板式换热器的换热面积可以从
几平方米到几千平方米不等。

2.管子类型：固定管板式换热器的管子有各种不同的类型，包括钢管、铜管等。

选择合适的管子类型可以满足不同的工艺需求和介质特性。

3.管板材料：固定管板式换热器的管板材料通常是金属材料，如碳钢、不锈钢等。

根据介质的腐蚀性和温度等要求，选择合适的材料可以保证换
热器的安全和可靠运行。

4.进出口温度和压力：固定管板式换热器在设计过程中要考虑进出口
温度和压力的变化。

这些参数直接影响到换热器的工作状态和换热效果。

5.冷却介质类型：根据工业生产过程的需求，固定管板式换热器可以
使用不同类型的冷却介质，如水、蒸汽等。

选择合适的冷却介质可以提高
换热效率。

6.整体结构：固定管板式换热器的整体结构通常由上盖、下盖、管板
等组成。

合理设计和制造这些部件可以确保换热器的结构强度和密封性能。

7.热量传递方式：固定管板式换热器有多种传热方式，包括对流传热、辐射传热和传导传热等。

根据工艺需求，选择合适的传热方式可以提高换
热效率。

8.清洁方式：固定管板式换热器在运行中会产生污垢和垃圾，影响换
热效果。

选择合适的清洁方式，如机械清洗、化学清洗等，可以保持换热
器的高效率运行。

换热器规格型号说明

前端管箱形式：A：平盖管箱；B：封头管箱；C：用于可拆管束与管板制成一体的管箱；N：与管板制成一体的固定管板管箱；D：特殊高压管箱；壳体形式：E：单程壳体；F：具有纵向隔板的双程壳体；G：分流；H：双分流；I：U形管式换热器；J：无隔板分流（或冷凝器壳体）；K：斧式重沸器；O：外导流；后端结构型式：L：与A相似的固定管板结构；M：与B相似的固定管板结构；N：与C相似的固定管板结构；P：填料函式浮头；S：钩圈式浮头；T：可抽式浮头；U：U形管式；W：带套管填料函式浮头；管壳式换热器型号及标记管壳式换热器分为Ⅰ级和Ⅱ级。

Ⅰ级换热器采用较高级冷拔换热管，适用于无相变传热和易产生振动的场合；Ⅱ级换热器采用普通级冷拔换热管，适用于重沸、冷凝传热和无振动的一般场合。

换热器的型号按如下方式表示。

XXX DN——Pt/ Ps——A——LN/d——Nt/NsI（或Ⅱ）I级或Ⅱ级换热器管/壳程数，单壳程时只写NtLN—公称长度/m，d—换热管外径/mm公称换热面积/m2管/壳程设计压力/MPa，压力相等时只写Pt公称直径/m，对釜式重沸器为：管箱内直径/圆筒内直径第一个字母表示前端管箱形式第二个字母表示壳体形式见上表第三个字母表示后端结构形式换热器类型标记示例：平盖管箱，公称直径500mm，管程和壳程设计压力均为1.6MPa，公称换热面积54m2，较高级冷拔换热管，外径25mm、管长6m，4管程单壳程的浮头式换热器，标记为：AES 500—1.6—54—6/25——4I封头直径，公称直径700mm，管程设计压力2.5MPa。

壳程设计压力1.6MPa,公称换热面积200m2，较高级冷拔换热管，外径25mm、管长9m，4管程单壳程的固定管板式换热器，标记为：BEMB 700—2.5/1.6—200—9/25—4 I管堵材料的硬度应不超过管子材料的硬度，堵死的管子总数不得超过该管程总管数的10％。

固定管板式换热器的设计

固定管板式换热器的设计固定管板式换热器是一种常用的换热设备，常用于化工、石油、制药、食品等行业。

它由一组固定的平行管道（管板）组成，介质在管道内流动，实现热量的传递。

下面将从设备的选择、设计要点、计算、材料选用等方面介绍固定管板式换热器的设计。

设备选择在选择固定管板式换热器时，需根据工艺要求确定换热器的类型、规格和数量。

常见的固定管板式换热器有单通道、多通道和多联通道等，其中多联通道换热器适用于多介质间进行热交换的场合。

根据流体的物理性质和换热效果要求，选择合适的换热器材质。

设计要点1.流量计算：根据工艺要求，确定流体的流量，以及设计压力、温度差等参数。

2.温度差计算：根据传热区域的温度差和传热系数，计算设计的热负荷。

3.传热面积估算：根据热负荷和换热系数，估算换热器的传热面积。

4.换热器的形式：根据工艺要求、介质性质和换热面积，选择合适的固定管板式换热器形式。

5.材料选用：根据介质性质、工艺要求和经济性等因素，选择合适的材质。

计算方法1.热负荷计算：根据流体的流量、温度差和物性参数，计算热负荷。

2.传热系数计算：根据不同的传热机理（对流、传导或辐射），采用不同的计算方法计算传热系数。

3.传热面积计算：根据热负荷和传热系数，计算换热器的传热面积。

4.尺寸计算：根据传热面积、管子的数量和布局，计算出换热器的尺寸。

材料选用根据介质的性质，选择耐腐蚀性能良好的材料。

常见的材料有不锈钢、碳钢、铜、钛等。

同时，还需考虑经济性和可焊性等因素，选择合适的材料。

在设计固定管板式换热器时，需要综合考虑流体流动特性、传热效率和设备的经济性等因素。

合理的设计能够提高换热器的效率，降低能耗；同时，合适的材料选用和良好的制造工艺能够保证设备的可靠性和安全性。

因此，在设计固定管板式换热器时，需进行充分的热力学计算和工艺分析，确保设计的合理性和可行性。

固定管板换热设备之膨胀节

带膨胀节固定管板式换热器
一、固定管板式换热器的概述
固定管板换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接，如下图所示。

结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便。

管束与壳体的壁温相差较大时，为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置膨胀节来吸收热膨胀差。

二、固定管板式换热器的结构
三、固定管板式换热器的特点
1、固定管板式换热器的优点
（1）传热面积比浮头式换热器大20%-30%。

（2）旁路漏流较小。

（3）锻件使用较少，成本低20%以上。

（4）没有内漏。

2、固定管板式换热器的缺点
（1）売体和管子壁温差一般易小于等于50℃,大于50℃时应在売体上设置膨胀节。

（2）管板与管头之间易产生温差应力而损坏。

（3）売程无法机械清洗。

（4）管子腐蚀后造成连同売体报废,売体部件寿命决定管子寿命，故设备寿命相对较低。

四、固定管板式换热器的应用
1、需要少用接头的场合。

2、温度条件对热应力不成为问题。

3、壳侧流体清洁，无需移动管束。

6、膨胀节
焊接在固定管板式换热器壳体上的膨胀节轴向柔度大、容易变形，可补偿管子和壳体因壁温不同产生的热膨胀差，降低它们的轴向载荷，从而减小管子、管板和壳体的温差应力，避免引起强度破坏、失稳破坏和管子拉脱破坏。

膨胀节的种类较多，常用的有波形、平板和Ω形等结构，其中波形膨胀节应用最广泛。

固定管板式换热器设计说明书

摘要固定管板式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。

这类换热器具有结构简单、紧凑、可靠性高、适应性广的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。

固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。

本次设计的题目是乙二醇塔底进料换热器的设计，课题预期达到的目标为：换热器面积的计算（实际换热面积：92.6mm2），管程壳程压力降的计算（小于等于0.4MPa），工艺结构尺寸的计算：管程数（1管程），换热管的确定（内径：19mm 数量：500根），壳体内径（600mm），壳程数（1壳程）的计算，折流板的选型（形式：弓形折流板，数量：13）等。

换热器的强度计算：对筒体、管箱厚度的计算和校核，对壳体及管箱各处开孔补强，对延长部分兼做法兰的计算及强度核算。

经水压试验、压力校核后显示结果全部合格。

换热器的结构设计：折流板、法兰（甲型平焊法兰）、换热管、支座（鞍式支座）、垫片（石棉橡胶板垫片）的规格及选型。

完善设计图纸及设计说明书。

关键词：换热器；工艺；结构；强度IAbstractFixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure, compact, high reliability and wide adaptability , and low cost of the production, wide choice of used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface . Fixed tube plate heat exchanger can withstands the higher operating pressure and temperature, so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large,.This design topic is naphtha condenser design, the goal which the topic anticipated achieved:The craft design of heat exchanger:the heat transfer area computation(actual heat transfer area:322.2mm2);tube side pressure drop computation(≤0.4MPa);the craft structure size computation:number of tube passes(2 tube passes),the number of heat exchange tube(inside diameter:19mm,number:900),the inside diameter of shell(1000mm), number of shell passes(1 shell passes),the lectotype of baffle board(form:segmental baffle,number:13)etc The strength calculation of heat exchanger:the computation and check of cylinder thinckness and channel thinckness,the shell and the reinforcement for opening supplements the intensity,the extension part concurrently makes the flange the computation and the intensity calculation. Examinatation part carried on the hydraulic pressure test, the pressure examination and so on, in which all results has been all qualifiedThe structural design of the heat exchanger:The specification and lectotype of baffle plate、flange(type A manhole weded flange)、heat exchange tube、suppot(saddle support)、gasket(paronite gasket)Consummates the design paper and the design instruction bookletKeywords: heat exchanger; craft;structure; intensity目录摘要 (I)Abstract (II)第1章引言 (1)1.1 换热器的用途 (1)1.2换热器的分类 (1)1.3 换热器的发展趋势 (1)第2章固定管板式换热器的工艺计算 (3)2.1 估算换热面积 (3)2.1.1 选择换热器的类型 (3)2.1.2 流程安排 (3)2.1.3 确定物性数据 (3)2.1.4 估算传热面积 (4)2.2 工艺结构尺寸 (5)2.2.1 管径和管内流速 (5)2.2.2 管程数和传热管数 (5)2.2.4 传热管排列和分程方法 (7)2.2.5 壳体内径 (7)2.2.6 折流板 (8)2.2.7其他附件 (8)2.2.8 接管 (9)2.3 换热器核算 (9)2.3.1 热流量核算 (9)2.3.2 壁温核算 (13)2.3.3 换热器内流体的流动阻力 (14)2.4 换热器的主要结构尺寸和计算结果 (17)第3章强度计算 (19)3.1 筒体壁厚计算 (19)3.2 管箱短节、封头厚度的计算 (20)3.2.1 管箱短节厚度的计算 (20)3.2.2 封头厚度的计算 (20)3.3 管箱短节开孔补强的校核 (21)3.4壳体接管开孔补强校核 (22)3.5 管板设计及校核 (23)3.5.1 管板计算的有关参数的确定 (23)3.5.2 计算法兰力矩 (27)3.5.3管板的计算的相关参数 (28)3.5.4 确定和G (29)23.5.5 对于其延长部分兼作法兰的管板计算 (29)3.5.6 设计条件不同的组合工况 (30)第4章结构设计 (36)4.1折流挡板 (36)4.2 法兰 (36)4.3 换热管 (37)4.4 支座 (37)4.5 压力容器选材原则 (38)4.6 垫片 (39)第5章结论 (40)参考文献 (41)致谢 (43)第1章引言1.1 换热器的用途换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

固定管板式换热器设计说明书[1].doc

序号计算及说明结果一、换热器管设计计算1、工艺条件组别 C名称管程壳程物料名称冷却水甲醇工作压力0.45MPa 0.05MPa操温度40 ℃70 ℃推荐钢材20, 16MnR壳体内径1000换热面积135 m 2管长φ=25mm 3m2、计算(1)管子数n选错误!未找到引用源。

的无缝钢管，材质20号钢，管长3m。

因为所以14.33025.0135dn⨯⨯==πLF均=573.25（根）取整数573采用正三角形排列，正三角形排列比较紧凑，在一定的壳径内可排列较多的管子，且传热效果好，但管外清洗较为困难。

而正方形排列，管外清洗方便，适用于壳程中的流体易结垢的情况，其传热效果较正三角形差些。

以上排列方式中最常用的是正三角形错列，用于壳侧流体清洁，不易结垢，后者壳侧污垢可以用化学处理掉的场合。

由表7-4查得层数为13，因安排拉杆要减少6根，所以实际管数567根。

碳素钢20n=567根选正三角形排列(2)管间距的确定由表7-5，取管间距错误!未找到引用源。

(3)换热器壳体直径的确定式中错误!未找到引用源。

——换热器内径，mm；错误!未找到引用源。

——正六角形对角线上的管子数，查表7-4，取b=27；错误!未找到引用源。

——最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取错误!未找到引用源。

故=32×（27-1）＋2×2×25=932mm圆整后取壳体内径错误!未找到引用源。

(4)换热器壳体壁厚的计算材料选用16MnR钢，计算壁厚为式中错误!未找到引用源。

——计算压力，取错误!未找到引用源。

m m1000i=D，85.0=φ。

故因为错误!未找到引用源。

，所以取错误!未找到引用源。

腐蚀裕量C2 =1.0 mm，查表4-9得C1= 0.8mm。

圆整后取δ=6mm。

(5)换热器封头选择左右封头均选用标准椭圆形封头，根据JB/T 4746-2002标准，封头为DN1000×6，曲面高度错误!未找到引用源。

固定管板式换热器设计说明书

摘要本设计是关于固定管板式换热器的结构设计，主要进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。

本设计的前半部分是工艺计算部分，按照GB150-2011以及GB151-2014等国家标准以及技术标准等根据给定的设计条件进行换热器的选型，校核传热系数，计算出实际换热面积。

设计的后半部分主要是关于结构和强度的设计，根据已选定的换热器型式进行设备内部各零部件（如接管、定距管折流板、折流板、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体的尺寸、确定具体的位置、管板厚度计算等。

本设计以本着安全可靠、经济性好、传热效率高以及保护环境为原则进行的设计，符合工厂中的实际应用。

关于固定管板换热器设计的各个环节，本设计书中均有详细说明。

关键词：固定管板；管壳式换热器；结构设计AbstractThe design is fixed with respect to the structural design of the tube plate heat exchanger, mainly for the process to calculate heat exchanger, heat exchanger structure and strength design.The first half of this design is part of the calculation process, in accordance with GB150-2011 GB151-2014 and other national standards and technical standards in accordance with a given design conditions of the heat exchanger selection, check the heat transfer coefficient, to calculate the actual heat area. The second half of the design is mainly on the structure and strength of design, internal equipment all parts have been selected according to the type of heat exchanger (such as receivership, spacer tube baffles, baffles, pipe boxes, etc.) Design including: choice of materials, specific dimensions, determine the specific location of the tube plate thickness calculation.On all aspects of the fixed tube sheet heat exchanger design, the design specification is described in detail.Key Words: fixed tube plate; shell and tube heat exchanger；Structural Design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章设计任务、思想 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 设计思想 (1)第2章换热器的工艺设计 (2)2.1换热器的工艺条件 (2)2.2估算设备尺寸 (2)2.2.1计算传热管数N T (2)2.2.2计算壳程直径D (3)第3章换热器零部件的结构设计 (4)3.1换热管 (4)3.1.1换热管的型号和尺寸 (4)3.1.2换热管的材料 (4)3.1.3换热管排列方式以及管心距 (4)3.2折流板 (5)3.2.1折流板的主要几何参数 (5)3.2.2折流板和壳体间隙 (6)3.2.3折流板厚度 (6)3.2.4折流板的管孔 (6)3.2.5材料的选取 (6)3.3拉杆、定距管 (6)3.3.1拉杆的结构形式 (7)3.3.2拉杆直径、数量和尺寸 (7)3.3.3拉杆的布置 (8)3.4防冲板 (8)3.5接管 (8)3.5.1接管（或接口）的一般要求 (8)3.5.2接管高度（伸出长度）确定 (8)3.6管箱 (9)3.7管板结构尺寸 (10)3.8封头 (11)3.9法兰结构类型 (12)3.10垫片的选取 (12)3.11鞍座的选取 (12)第4章换热器的机械结构设计 (14)4.1传热管与管板的连接 (14)4.2管板与壳体的连接 (14)4.3 管板与管箱的连接 (16)第5章换热器的强度设计与校核 (17)5.1壳体、管箱的壁厚计算 (17)5.1.1 壳体 (17)5.1.2 管箱 (18)第6章部分管件零部件的校核计算 (19)6.1壳程圆筒 (19)6.2 管箱圆筒 (19)6.3 换热管 (20)6.4 管板 (20)6.5 管箱法兰 (21)6.6 壳体法兰 (21)6.7 系数 (22)6.8 计算管板参数 (22)第7章换热器的制造、检验、安装与维护 (24)7.1换热器的制造、检验与验收 (24)7.1.1筒体 (24)7.1.2 换热管 (24)7.1.3管板 (25)7.1.4 折流板、支持板 (25)7.1.5 管束的组装 (25)7.1.6 换热器的组装 (25)7.1.7 压力试验 (25)7.2 换热器的安装、试车与维护 (25)7.2.1安装 (25)7.2.2 试车 (26)7.2.3 维护 (26)结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (29)第1章设计任务、思想1.1 设计任务本设计的课题为固定管板式冷却器结构设计，设计包括结构设计和强度设计。

(整理)固定管板式换热器

乙醇-水精馏塔顶产品冷凝器摘要换热器是化工生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间传递热量的设备，其中管壳式换热器应用最为广泛。

冷凝器是换热器中的一种，本次设计的换热器为单壳程、双管程的卧式固定管板式换热器，管程介质为自来水，壳程介质为95%的乙醇。

固定管板式换热器是由两端管板和壳体及管箱连接而成，因此它具有结构简单和造价低廉的优点。

本次设计主要分为两个部分，一部分是工艺设计，另一部分为机械设计。

其中固定管板的设计较为复杂，也是至关重要的环节。

机械设计中包括了结构设计和强度设计。

在本次设计中，换热器两端采用B型管箱，封头为标准椭圆形封头。

本次设计主要材料选用的是目前中国压力容器行业使用量最大的钢板16MnR。

换热器作为换热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能用量十分大的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。

关键词：换热器；冷凝器；壳体；管板；管箱；封头abstractThe heat exchanger is one of the chemical production equipment,it is a hot and cold fluid heat transfer equipment,including shell-and-tube heat exchanger is the most widely used.The condenser is a heat exchanger, the heat exchanger design for single shell,double tube side horizontal fixed tube plate heat exchanger tube medium is water,the shell media95% ethanol.Fixed tube plate heat exchangers are connected by both ends of the tube plate and the housing and the tube box,so it has the advantages of simple structure and low cost.The design is divided into two parts,process design,and the other part of the mechanical design.Fixed tube sheet design is more complex, is also a vital link.The mechanical design is included in the structural design and design strength.In this design,the two ends of the heat exchanger tube box type B,head for the standard elliptical head.The design material selection pressure vessel industry in China use of the largest steel16MnR.The heat exchanger as a heat transfer equipment everywhere,very common in industrial applications,especially energy consumption amount of very large areas,with the rapid development of energy-saving technology,more and more heat exchanger types of development.Keywords: heat exchanger;condenser;housing;tube plate;tube box;head摘要 (1)abstract (2)一、绪论 (5)1.1、设计目的 (5)1.2、该设备的作用及在生产中的应用 (5)1.3、说明运用该设备的理由 (5)1.4、设备的结构特点 (5)1.5、在设计中遇到的问题的处理 (5)1.6、设计方案的确定 (6)二、换热器概述 (6)2.1、换热器的分类 (7)三、换热器的工艺设计 (11)3.1、设计条件 (11)3.2、换热器初选 (11)3.2.1确定物性 (11)3.2.2流程安排 (12)3.2.3初选换热器的类型 (12)3.2.4物料衡算 (12)3.2.5计算平均传热温差 (12)3.2.6设总传热系数k (13)3.3工艺结构尺寸 (14)3.3.1管径和管内流速 (14)3.3.2管程数和传热管数 (14)3.3.3传热管排列和分程方法 (14)3.3.4壳体内径 (15)3.3.5折流板 (15)3.3.6拉杆 (16)3.3.7接管 (17)3.4换热器核算 (18)3.4.1管程换热系数 (18)3.4.2壁温的确定 (19)3.4.3壳程换热系数 (19)3.4.4污垢热阻和管壁热阻 (19)3.4.5计算总传热系数 (20)3.4.6传热面积裕度 (20)3.4.7壁温核算 (21)3.5计算压力降 (21)3.5.1计算管程压力降 (21)3.5.2计算壳程压力降 (22)3.6工艺计算一览表 (22)四、换热器的结构设计 (23)4.1设计压力和设计温度的确定 (23)4.1.1管程设计压力和设计温度的确定 (23)4.2壳体、管箱壳体和封头的设计 (24)4.2.1壳体厚壁的确定 (24)4.2.2管箱壳体厚度的确定 (25)4.2.3封头设计 (25)4.2.4管箱法兰选用 (26)4.2.5管箱垫片的选取 (27)4.3管板和换热管 (28)4.3.1管板 (28)4.3.2换热管 (29)4.4进出口设计 (31)4.4.1接管外伸长度 (31)4.4.2排气、排液管 (32)4.4.3接管法兰的选用 (32)4.4.4接管开孔补强 (34)4.4.5 壳程接管尺寸的最小位置 (39)4.4.6管箱接管尺寸的最小位置 (40)4.5折流板或支持板 (41)4.5.1折流板或支持板的尺寸 (41)4.5.2折流板管孔 (41)4.5.5支持板 (42)4.5.6折流板质量计算 (42)4.6防冲板 (43)4.7分程隔板 (43)4.8膨胀节设计 (44)4.8.1膨胀节 (44)4.8.2膨胀节计算 (45)4.10支座 (47)五、换热器的强度计算及校核 (48)5.1 壳体及封头校核 (48)5.1.1 壳体强度校核 (48)5.1.2 管箱壳体强度校核 (49)5.1.3 椭圆封头强度校核 (50)5.2管板校核 (50)5.2.1固定管板计算 (50)一、绪论1.1、设计目的课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。

固定管板式换热器

固定管板式换热器1.2.3固定管板式换热器结构及介绍固定管板式换热器的主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，还应包括膨胀节。

换热器的结构应该保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同时还要承受一定温度和压力的能力管板用于固定管束同时将壳层和管层分隔把管道中的流体均分布到给换热管中，将换热管内的液体汇集在一起送出换热器。

管束连接在管板上，管板与壳体焊接。

其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵塞或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力。

这种换热器适用于壳测介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳测压力不高的场合。

(1) 管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同时将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。

当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，一般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造。

(2)管子与管板的连接：管子与管板的连接必须牢固，不泄漏。

既要满足其密封性能，又要有足够的抗拉强度。

其连接形式主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合等。

(3)管箱：其作用是把管道中来的流体均匀分布到各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换热器。

(4)折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组壳间流道，提高壳程流体的流速，使流体以适当的流速冲刷管束，提高传热系数，改善传热效果，以达到一定的传热强度。

增加湍流动的程度，提高传热效率，同时也可减少结垢。

常用的折流板有弓形和圆环形两种，弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形。

(5)拉杆和定距管：折流板的安装一般是用拉杆和定距管组合并与管板固在一起。

拉杆与管板连接的一端可用焊接或螺纹连接，另一端也用焊接或螺纹固定。

一般拉杆的直径不得小于10mm、数量不得小于4根。

(6) 法兰主要用于接管的密封，封头与壳体间的连接与密封。