固定管板式换热器课程设计
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。
化工原理课程设计-固定管板式换热器
化工原理课程设计-固定管板式换热器
固定管板式换热器课程设计
一、固定管板式换热器介绍
固定管板式换热器是由一系列密封的管子和管板组成的固定式换热器，它是一种高效的传热设备。
固定管板式换热器由管头、管板、管和膨胀节
组成，管板被以阶梯形式安装在壳体内，壳体无特殊要求，可以是钢料或
不锈钢料。
在制造过程中，在管头和管板之间要有一个膨胀节，可以在换
热器的两端安装膨胀节，用于调节管头的压力。
固定管板式换热器的管头有支架结构，管头上的管可以直接在管头上
安装，无需特殊设备，且安装费用便宜。
另外，固定管板式换热器的支架
结构为有利回转，可以一次性安装比较多的管。
换热器的传热面积大，且
不会有结垢的烦恼，这使得固定管板式换热器备受客户青睐。
二、固定管板式换热器实验
1.实验准备
在实验准备阶段，首先要做的就是对实验装置进行检查，在检查过程中，要检查铡管的弯曲度是否符合要求，对膨胀节是否无异常进行检查；
其次把准备好的介质进行油温测试；最后根据测得的油温，调节管头的压力。
2.实验步骤
（1）首先将介质压入换热器，并使用电动泵将介质压入管内，介质
被。
固定管板式换热器课设
固定管板式换热器课设
摘要
本课程设计以固定管板式换热器为研究对象，介绍了换热器的结构特
点及主要计算参数，并结合工程实例进行计算，对结果进行分析，为选择
合适的换热器提供参考。
首先，介绍了固定管板式换热器的结构特点，指出它是由多管板复合
而成的换热器，热流体经一管板进入，经另一管板离开，它具有体积小、
重量轻等优点，可以满足多种工况，广泛应用于风机盘管换热器。
其次，介绍了换热器的主要计算参数，包括温差、换热面积、散热率、设备负荷、压降等，并介绍了计算换热器的主要方法，包括换热器各部分
尺寸计算、管径计算、换热器压降计算、换热面积计算、散热率等。
最后，结合工程实例，运用前述方法，计算了换热器的尺寸、管径、
换热面积、散热率、压降等关键参数，并计算出最佳配置参数，并对实验
结果进行分析，为选择换热器提供参考。
综上所述，从换热器的结构特点、主要计算参数以及工程实例计算结
果分析可知，固定管板式换热器具有较小体积、性能稳定、机械结构简单
的优点，因此，在实际应用过程中被广泛采用。
(完整word版)固定管板式换热器课程设计
一 列管换热器工艺设计1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数： 选用.5225⨯φ的换热管 则换热管数目：5.737019.014.35.2110A 0≈⨯⨯==d l n p π根 故738=n 根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。
2、管子排列方式的选择（1）采用正三角形排列（2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm 。
（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。
不同的a 值时，可排的管数目见表1.2。
具体排列方式如图1，管子总数为779根。
30111 23 397 7 42 43912 25 469 8 48 51713 27 547 9 2 66 61314 29 631 10 5 90 72115 31 721 11 6 102 82316 33 817 12 7 114 93117 35 919 13 8 126 104518 37 1027 14 9 138 116519 39 1411 15 12 162 130320 41 1261 16 13 4 198 145921 43 1387 17 14 7 228 161622 45 1519 18 15 8 246 176523 47 1657 19 16 9 264 1921图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布3、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。
4、壳体内径的确定换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。
壳体的内径需要圆整成标准尺寸。
以400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以50mm为进级档。
对于单管程换热器，壳体内径公式0bt+-D d=~)32()1(式中，t 为管心距，单位mm ；0d 为传热管外径，单位mm 。
对于正三角形排列 n b 1.1= 将779=n 代入，得到 7.30≈b 取31，5.7975.2)1(D 0=+-=d b t结合换热管的排布图稍加圆整可选定mm 800D =二 列管换热器零部件的工艺机构设计1、折流板的设计（1）、折流板切口高度的确定 经验证明，20%的切口最为适宜： 因此可取mm D h 1608002.02.0=⨯== 切口高度h 确定后，还用考虑折流板制造中，可能产生的管控变形而影响换热管的穿入，故应将该尺寸调整到使被切除管孔保留到小于1/2孔位。
固定管板式换热器课程设计
固定管板式换热器课程设计课程设计名称：固定管板式换热器课程设计课程设计目标：1. 了解固定管板式换热器的基本原理和工作原理；2. 掌握固定管板式换热器的设计计算方法和参数选择；3. 能够应用所学知识进行固定管板式换热器的设计与改进；4. 锻炼学生的团队合作能力、实际操作能力和问题解决能力。
课程设计内容：1. 换热器设计基础知识1.1 换热器的分类和基本工作原理；1.2 换热器的热传导基本原理；1.3 换热器的换热系数与传热面积关系；1.4 换热器设计的目的和要求。
2. 固定管板式换热器的结构和工作原理2.1 固定管板式换热器的主要构件和组成；2.2 固定管板式换热器的流体流动方式；2.3 固定管板式换热器的热传导过程。
3. 固定管板式换热器的设计计算3.1 换热器需求参数的确定；3.2 固定管板式换热器的传热面积计算；3.3 固定管板式换热器的管束设计；3.4 固定管板式换热器的板设计；3.5 固定管板式换热器的布置方式选择。
4. 固定管板式换热器的优化改进4.1 基于性能参数的优化改进；4.2 基于结构参数的优化改进；4.3 换热器系统的综合优化。
课程设计流程：1. 学生团队选定特定的换热器设计目标；2. 学生团队进行文献调研，了解固定管板式换热器的基本知识；3. 学生团队进行设计计算，根据选定的设计目标确定换热器参数；4. 学生团队进行换热器结构设计，包括管束设计和板设计；5. 学生团队根据设计结果进行性能和结构优化改进；6. 学生团队进行设计方案的整理和总结，并撰写设计报告。
课程设计评价指标：1. 设计报告的完整性和规范性；2. 设计计算的准确性和合理性；3. 设计结果的优化改进程度；4. 学生团队的合作能力和实践操作能力；5. 学生团队对于课程设计所学知识的应用能力。
固定管板式换热器设计讲课教案
调试过程检查项目清单
检查换热器各部件安装 是否牢固，紧固件是否
松动。
01
检查换热器压力表、温 度计等安全附件是否齐
全、灵敏可靠。
03
缓慢开启换热器进口阀 门，观察换热器运行是 否正常，有无异常声响
或振动。
05
检查换热器进出口管道 连接是否严密，无泄漏
现象。
02
检查换热器外壳接地是 否良好，确保安全用电
时监控和记录，以便追溯和分析。
A 材料质量控制
严格控制原材料的采购、验收和保 管环节，确保原材料符合设计要求
和相关标准。
B
C
D
热处理质量控制
对热处理过程进行严格控制，确保热处理 温度、时间和冷却方式等参数符合设计要 求和相关标准。
组装质量控制
在组装过程中，严格控制各部件的尺寸精 度和配合间隙，确保组装后的换热器满足 设计要求。
热力计算与结构设计
学生动手实践指导
01
强度校核与结果分析
02
实践二：固定管板式换热器CAD绘图技能训练
03
CAD软件基本操作介绍
学生动手实践指导
换热器主要部件绘制方法指导
完整换热器装配图绘制实践
07
课程总结与展望未来
本次课程重点内容回顾
01
换热器的基本概念和分类
介绍了换热器的定义、功能以及在工业生产中的应用，详细阐述了换热
换热器分类
根据结构形式和工作原理，换热 器可分为管壳式换热器、板式换 热器、热管式换热器等。
固定管板式换热器特点及应用
固定管板式换热器结构
由管板、换热管、壳体、封头等组成 ，管板与换热管采用焊接连接。
特点
应用领域
广泛应用于石油、化工、冶金、电力 等行业的加热、冷却、蒸发等工艺过 程。
化工原理课程设计-固定管板式换热器
化工原理课程设计-固定管板式换热器固定管板式换热器是一种常用的换热设备，具有结构简单、换热效率高、安装方便等优点。
本文将对固定管板式换热器的原理及设计进行详细介绍。
固定管板式换热器的工作原理如下：热流体和冷流体分别经过壳体的进口管道进入壳体内部，然后经过管板的导流作用，使两种流体分别流过管束内部和外部。
这样可以通过管壁的传导和对流进行热量交换，实现热量的传递。
热流体在经过管束内部时，将热量传递给管壁，然后管壁将热量传递给冷流体。
由于热流体和冷流体在管束中是交叉流动的，因此可以实现较高的换热效率。
固定管板式换热器的设计一般涉及到以下几个方面：换热面积的确定、热传导的计算、流体流速的确定、传热系数的计算以及换热器的压降计算等。
换热面积的确定是换热器设计的关键之一、根据具体的换热要求和流体的性质，可以确定合适的换热面积。
一般来说，换热面积越大，换热效率越高，但同时也会增加换热器的体积和成本。
热传导的计算是确定换热器的热传导过程的关键。
可以根据热流体和冷流体的温度差、传热介质的传热系数和管壁的传热系数等参数，计算出热量的传导过程。
流体流速的确定是保证换热器工作效果的一个重要因素。
流速过大会增加流体的压降，降低换热效率；流速过小则会导致传热不充分，同样会降低换热效率。
需要根据具体的应用需求和流体性质，确定合适的流速范围。
传热系数的计算是确定换热器换热效率的另一个关键因素。
通过考虑流体的流速、流动方式、传热介质的物性参数等，可以确定流体的传热系数。
通过传热系数的计算，可以进一步确定换热器的换热效率。
换热器的压降计算是为了保证换热器的正常运行。
通过考虑流体的流速、管壁的摩擦系数、管束的类型等因素，可以计算出流体在换热过程中的压降，以确保流体能够正常地流过换热器。
综上所述，固定管板式换热器是一种常用的换热设备，具有结构简单、换热效率高、安装方便等优点。
在设计固定管板式换热器时，需要考虑换热面积的确定、热传导的计算、流体流速的确定、传热系数的计算以及换热器的压降计算等因素，以保证换热器的正常运行和换热效果的最大化。
课程设计报告-固定管板式换热器
课程设计报告-固定管板式换热器一、引言：固定管板式换热器是一种常用的热交换设备，广泛应用于化工、能源、石油、食品、制药等行业。
本文将对固定管板式换热器进行详细介绍和设计，并分析其工作原理、热力学性能以及设计参数的选择。
二、固定管板式换热器的工作原理：固定管板式换热器由壳体、管板和换热管组成。
冷却流体和加热流体通过换热管流动，并通过管壁传递热量。
热量的传递过程是通过流体流动、壳体与管壁的传热、对流以及传递到另一侧流体的传热等多个过程完成的。
三、固定管板式换热器的热力学性能分析：1.效能：固定管板式换热器的效能是指实际换热量与理论换热量之比，是衡量换热器性能的重要指标。
通过对固定管板式换热器材料、结构、流体流动状态等因素的优化设计，可以提高换热器的效能。
2.压降：固定管板式换热器在流体流动过程中会产生压降，压降的大小会影响流体的流速和能耗。
设计过程中需要根据具体要求和条件，选择合适的换热器材料和结构，合理控制压降。
3.温差：固定管板式换热器的冷却流体和加热流体在换热过程中温度会有一定的变化。
设计时需要根据使用要求，合理选择流体的进口温度和出口温度，以获得最佳的换热效果。
四、固定管板式换热器的设计参数选择：1.材料选择：固定管板式换热器的材料应具有良好的耐腐蚀性和导热性能，常用材料有不锈钢、碳钢、钛合金等。
根据要处理的介质和工作条件选择合适的材料。
2.流动方式选择：固定管板式换热器的流体可以采用单相流动、二相流动或多相流动。
根据介质的物理性质和换热要求选择合适的流动方式。
3.传热和传质系数计算：根据换热器各部分的材料和结构参数，计算传热和传质系数，以确定设计参数。
4.尺寸和布置设计：根据换热器的换热量和节流率，确定管子的尺寸和长度，以及板式换热器的布置方式。
五、实验设计和结果分析：为验证固定管板式换热器的性能和设计参数的选择，设计了一组实验，以测量换热器的效能、压降和温差等指标。
通过实验数据的分析，可以得出换热器的实际性能与设计参数的相关性，并对设计参数进行优化。
固定管板式换热器课程设计
固定管板式换热器课程设计
设计要求：
1.设计一台固定管板式换热器，工作流体为液体A和液体B，A的流量为1000m3/h，B的流量为800m3/h。
2.液体A的入口温度为120°C，出口温度为80°C；液体B的入口温度为50°C，出口温度为70°C。
3. 换热器的管子和板的材料为不锈钢，厚度为2 mm，管子直径为25 mm，板的间距为35 mm。
4.液体A和液体B之间的换热系数为1800W/(m2·°C)。
5.计算换热器的传热面积、换热面积密度和热负荷。
设计步骤：
1.确定换热器的传热面积：根据液体A和液体B的流量和温度差计算平均传热面积，公式为：
A=Q/(U×ΔΤ)，其中Q为传热量，U为换热系数，ΔΤ为温度差。
Q=m×Cp×ΔΤ，其中m为质量流量，Cp为比热容，ΔΤ为温度差。
将上述公式代入第一公式中，即可得到传热面积A。
2.计算换热器的传热面积密度：换热面积密度为传热面积与设备有效体积的比值，公式为：
AD=A/V，其中V为设备有效体积。
3.计算换热器的热负荷：热负荷为单位面积的传热量，公式为：
Q/A。
4.优化设计：根据所得的热负荷和传热面积密度，结合实际需求和经验，对设计进行优化，调整管子和板的数量、尺寸等参数。
以上为固定管板式换热器的课程设计步骤，通过计算和优化设计，可以得到符合实际应用要求的换热器。
希望本设计能帮助你更好地理解和应用固定管板式换热器。
2024版固定管板式换热器设计讲课教案
热工计算基本原理
热平衡原理
基于能量守恒定律，分析换热器 内热量传递和平衡关系。
传热方程式
应用传热学基本原理，建立换热器 传热过程的数学表达式。
换热效率计算
根据传热方程式和实际工况，计算 换热器的换热效率。
传热过程分析
传热方式
分析导热、对流和辐射等传热方 式在换热器中的作用。
流体流动状态
研究流体在换热器内的流动状态 对传热过程的影响。
紧凑化
减小设备体积，提高单位体积传热面积，以 适应现代工业对设备紧凑化的要求。
耐高温、高压
随着工艺条件的不断提高，对换热器耐高温、 高压性能的要求也越来越高。
环保化
采用环保材料和制造工艺，降低对环境的影 响。
未来研究方向探讨
强化传热技术的研究
开发新型强化传热技术，提高传热效率。
智能化设计与制造技术
温度分布与热阻
分析换热器内温度分布和热阻对 传热效果的影响。
传热强化措施
增大传热面积
通过增加翅片、波纹板等方式，增大有效传 热面积。
采用高效传热材料
选用导热性能好的材料，提高换热器的传热 效率。
提高流体流速
优化流体通道设计，提高流体在换热器内的 流速。
加强流体扰动
通过增设扰流元件，加强流体在换热器内的 扰动，提高传热效果。
换热器分类
根据结构形式，换热器可 分为管式、板式、翅片式 等多种类型。
换热器应用领域
广泛应用于石油、化工、 电力、冶金等工业领域。
固定管板式换热器特点
结构特点
由管板、换热管、壳体、 封头等部分组成，管板与 换热管采用焊接或胀接方 式连接。
优点
结构简单、紧凑、造价低； 适用于高温、高压及大流 量场合；易于清洗和维护。
固定管板式换热器课设
固定管板式换热器课设
固定管板式换热器的结构通常由固定的管板、固定的外护壳和流体分
隔板等组成。
管板通过焊接或膨胀固定在外壳内，而流体分隔板则用于分
割热交换过程中的两种流体，防止混合。
该结构使得流体能够在管板内部
和外部进行热交换，从而达到传热效果。
固定管板式换热器的工作原理是通过两种流体间的热传导来实现热能
的转移。
其中一个流体流经内部管道，被称为"管程"；另一个流体流经管
板的外壳，被称为"壳程"。
管程和壳程之间的热传导是通过管板进行的。
当两种流体在换热器内流动时，它们的温度差会导致热能的传递。
然而，固定管板式换热器也存在一些缺点，例如管板之间的泄漏问题。
由于管板与外壳之间存在一定的间隙，可能会导致流体泄漏，影响换热效果。
此外，固定管板式换热器的设计和制造成本相对较高，需要专业的工
程师和设备来进行操作。
固定管板式换热器在化工、石油、制药等行业中得到广泛应用。
例如，在化工生产过程中，可以将高温流体和低温流体进行热交换，实现能量的
传递和节能效果。
在石油加工过程中，可以用于冷却炼油产物，提高炼油
效率。
在制药行业中，可以用于控制反应温度，提高反应效率。
总之，固定管板式换热器是一种重要的换热设备，具有结构紧凑、传
热效率高等优点。
然而，也需要注意管板泄漏等问题，并在设计和制造过
程中注意合理降低成本。
随着工业技术的不断发展，固定管板式换热器在
各个领域中的应用前景将会更加广阔。
固定管板式换热器课设
江汉大学课题名称：固定管板式换热器设计系别：化学与环境工程学院专业：过控121班学号： 122209104119姓名：库勇智指导教师：杨继军时间： 2016年元月课程设计任务书设计题目：固定管板式换热器设计一、设计目的：1.实用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型的过程装备设计的全过程。
2.掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。
3.掌握软件强度设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确可靠，正确掌握计算机操作和专业软件的实用。
4.掌握图纸的计算机绘图。
二、设计条件：设计条件单名称管程壳程物料名称循环水甲醇工作压力0.45Mpa 0.05Mpa操作温度40℃70℃推荐钢材10，Q235-A，16MnR换热面积60㎡推荐管长Φ=2532-39㎡40-75㎡76-135㎡2m 2．5 3m管口表符号公称直径用途a 200 冷却水金口b 200 甲醇蒸汽进口c 20 放气口d 70 甲醇物料出口e 20 排净物f 200 冷却水出口三、设计要求：1.换热器机械设计计算及整体结构设计2.绘制固定管板式换热器装配图（一张一号图纸）3.管长与壳体内径之比在3-20之间四、主要参考文献1.国家质量监督检验检疫总局，GB150-2011《压力容器》，中国标准出版社，2011.2.国家质量监督检验检疫总局，TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》，新华出版社，2009.3.国家质量监督检验检疫总局，GB151-1999《管壳式换热器》，中国标准出版社，1999.4.天津大学化工原理教研室，《化工原理》上册，姚玉英主编，天津科学技术出版社，2012.5.郑津样，董其伍，桑芝富主编，《过程装备设计》，化学工业出版社，2010.6.赵惠清，蔡纪宁主编，《化工制图》，化学工业出版社，2008。
7.潘红良，郝俊文主编，《过程装备机械设计》，华东理工大学出版社，2006。
固定管板式换热器课程设计
固定管板式换热器设计目录第一章绪论 (3)1.1什么是管壳式换热器 (3)1.2管壳式换热器的分类 (3)第二章总体结构设计 (4)2.1固定管板式换热器结构 (4)第三章机械设计 (4)3.1工艺条件 (4)3.2 设计计算 (4)（1）管子数n (5)（2）换热管排列形式 (5)（3）管间距的确定 (5)（4）壳程选择 (5)3.3 筒体 (6)（1）换热器壳体内径的确定 (6)（2）换热器封头的选择 (6)3.4 折流板 (6)（1）折流板切口高度的确定 (6)（2）确定折流板间距 (6)（3）折流板的排列方式 (7)（4）折流板外径的选择 (7)（5）折流板厚度的确定 (7)（6）折流板的管孔确定 (7)3.5 拉杆、定距管 (7)（1）拉杆的直径和数量 (7)（2）拉杆的尺寸 (8)（3）拉杆的布置 (9)（4）定距管 (9)3.6、防冲板 (9)3.7、接管 (9)（1）接管的公称直径 (9)（2）接管的壁厚确定 (9)（3）接管高度的确定 (9)3.8 法兰 (10)（1）容器法兰的选用 (10)（2）接管法兰 (10)3.9 垫片的选用 (11)3.10 管板的设计与计算 (11)3.11 支座 (12)3.12 圆筒节的设计 (13)第四章列管式换热器机械结构设计 (13)4.1 传热管与管板的连接 (14)4.2 管板与壳体及管箱的连接 (14)4.3 管法兰与接管连接 (14)第五章强度计算 (15)5.1 换热器壳体壁厚的计算 (15)5.2 管箱短节 (16)第六章安装制造 (16)6.1 换热器制造 (16)6.2 换热器安装 (17)参考文献 (18)心得体会 (18)第一章绪论化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分[1]。
然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国《压力容器安全技术监察规程》、GB150—1998《钢制压力容器》、GB151—1999《管壳式换热器》等。
固定管板式换热器设计-过程设备设计课程设计
目录1.换热器选型和工艺设计 (3)1.1设计条件 (3)1.2换热器选型 (3)1.3工艺设计 (3)1.3.1传热管根数的确定 (4)1.3。
2传热管排列和分程方法 (4)1。
3。
3壳体内径 (4)2 换热器结构设计与强度校核 (4)2。
1 管板设计 (4)2.1。
1管板材料和选型 (5)2.1。
2管板结构尺寸 (5)2。
1。
3管板质量计算 (6)2.2法兰与垫片 (6)2.2.1管箱法兰与管箱垫片 (7)2。
3 接管 (8)2.3。
1接管的外伸长度 (9)2。
3.2 接管位置设计 (9)2。
3。
3 接管法兰 (11)2.4管箱设计 (12)2.4.1管箱结构形式选择 (12)2.4.2管箱最小长度 (12)2.5 换热管 (13)2.5。
1 布管限定圆 (13)2.5。
2 换热管与管板的连接 (13)2。
6 拉杆与定距管 (14)2.6.1 拉杆的结构形式 (14)2.6。
2 拉杆的直径、数量及布置 (14)2。
6.3 定距管 (15)2。
7防冲板 (15)2。
7。
1防冲板选型 (15)2.7.2防冲板尺寸 (16)2.8 折流板 (16)2.8。
1 折流板的型式和尺寸 (16)2。
8.2 折流板的布置 (17)2。
8。
3 折流板重量计算 (17)3。
强度计算 (18)3。
1壳体和管箱厚度计算 (18)3.1。
1 壳体、管箱和换热管材料的选择 (18)3。
1.2 圆筒壳体厚度的计算 (19)3.1.3 管箱厚度计算 (19)3。
2 开孔补强计算 (20)3。
2.1 壳体上开孔补强计算 (21)3.3 水压试验 (21)3。
4支座 (22)3。
4.1支反力计算如下： (22)3。
4.2 鞍座的型号及尺寸 (23)4焊接工艺设计 (24)4.1.壳体与焊接 (24)4。
1 .1壳体焊接顺序 (24)4。
1。
2 壳体的纵环焊缝 (25)4。
2 换热管与管板的焊接 (25)4.2.1 焊接工艺 (25)4.2.2 法兰与短节的焊接 (26)4。
固定管板式换热器课程设计
一 列管换热器工艺设计1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数： 选用.5225⨯φ的换热管 则换热管数目：5.737019.014.35.2110A 0≈⨯⨯==d l n p π根 故738=n 根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。
2、管子排列方式的选择（1）采用正三角形排列（2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm 。
表1.1 常用管心距管外径/mm 管心距/mm 各程相邻管的管心距/mm19 25 38 25 32 44 32 40 52 38 48 60（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。
不同的a 值时，可排的管数目见表1.2。
具体排列方式如图1，管子总数为779根。
表1.2 排管数目正六角形的数目a 正三角形排列 六角形对角线上的管数b 六角形内的管数 每个弓形部分的管数第一列 第二列 第三列 弓形部分的管数管子总数1 3 7 72 5 19 193 7 37 374 9 61 615 11 91 916 13 127 127 7 15 169 3 18 187 8 17 217 4 24 2419 19 271 5 30 102130111 23 397 7 42 43912 25 469 8 48 51713 27 547 9 2 66 61314 29 631 10 5 90 72115 31 721 11 6 102 82316 33 817 12 7 114 93117 35 919 13 8 126 104518 37 1027 14 9 138 116519 39 1411 15 12 162 130320 41 1261 16 13 4 198 145921 43 1387 17 14 7 228 161622 45 1519 18 15 8 246 176523 47 1657 19 16 9 264 1921图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布3、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。
环境工程原理课程设计--固定管板式换热器设计
环境工程原理课程设计学院：化学与环境工程专业：环境工程1 前言1.1 换热器 (1)1.2 换热器工作原理 (1)1.3 换热器的分类 (1)1.4 设计任务 (1)2 设计方案2.1 确定换热器类型 (2)2.2 流程安排 (2)3 工艺计算3.1 确定物性数据 (3)3.2 传热面积估算 (3)3.3 平均温差校正，确定壳程数 (4)3.4 传热面积估算 (4)4 工艺结构尺寸4.1 管径和管内流速................................. ..5 4.2 传热管排列和分程方法.. .. (5)4.3 壳体内径 (5)4.4 折流板 (6)4.5 结管 (6)4.6 拉杆 (7)5 换热器核算5.1 壳程表面系数α0 (8)5.2 管内表面传热系数 (9)5.3 污垢热阻和管壁热阻 (9)5.4 总传热系数 (9)5.5 传热面积裕度 (10)6 设计结果汇总.............. . (11)设计评述............... (12)参考文献............... (13)1.1 换热器换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。
在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。
随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。
1.2 换热器的工作原理换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。
让热水从管道内流过。
由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。
1.3 换热器的分类换热器按其用途可将换热器分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸。
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固定管板式换热器设计目录第一章绪论··31.1什么是管壳式换热器·31.2管壳式换热器的分类··3第二章总体结构设计··42.1固定管板式换热器结构··4第三章机械设计··43.1工艺条件 (4)3.2设计计算 (4)（1）管子数n (5)（2）换热管排列形式··5（3）管间距的确定 (5)（4）壳程选择··53.3 筒体··6（1）换热器壳体内径的确定··6（2）换热器封头的选择··63.4 折流板··6（1）折流板切口高度的确定··6（2）确定折流板间距··6（3）折流板的排列方式··7（4）折流板外径的选择··7（5）折流板厚度的确定··7（6）折流板的管孔确定··73.5 拉杆、定距管··7（1）拉杆的直径和数量··7（2）拉杆的尺寸··8（3）拉杆的布置··9（4）定距管··93.6、防冲板··93.7、接管··9（1）接管的公称直径··9（2）接管的壁厚确定··9（3）接管高度的确定··93.8 法兰··10（1）容器法兰的选用··10（2）接管法兰··103.9 垫片的选用··113.10 管板的设计与计算··113.11 支座··123.12 圆筒节的设计··13第四章列管式换热器机械结构设计··134.1 传热管与管板的连接··144.2 管板与壳体及管箱的连接··144.3 管法兰与接管连接··14第五章强度计算··155.1 换热器壳体壁厚的计算··155.2 管箱短节··16第六章安装制造··166.1 换热器制造··166.2 换热器安装··17参考文献··18心得体会··18第一章绪论化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分[1]。
然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国《压力容器安全技术监察规程》、GB150—1998《钢制压力容器》、GB151—1999《管壳式换热器》等。
在其中能根据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等。
换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。
在工业生产过程中，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以满足生产过程的需要。
此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热能的有效装置。
1.1 什么是管壳式换热器管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。
是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。
1.2管壳式换热器的分类是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。
由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。
壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。
进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。
为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。
挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。
换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。
等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。
管壳式换热器流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。
图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。
为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。
这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。
同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。
多管程与多壳程可配合应用。
第二章总体结构设计本次流体输送与传热工段换热器的设计，所选用的换热器为卧式固定管板式换热器。
如图2-1所示。
其基本结构特点是两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。
固定管板换热器2.1 固定管板式换热器结构固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。
固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。
这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。
换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修清理方便等等。
一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生，要求在设计时精心考虑各种问题.准确的热力设计和计算，还要进行强度校核和符合要求的工艺制造水平。
第三章机械设计3.1 工艺条件名称管程壳程物料名称循环水甲醇工作压力0.45Mpa 0.05Mpa操作温度40℃70℃换热面积75 m2管长φ=25mm 2.5 m推荐钢材10，Q235-A,16MnR3.2设计计算（1）管子数n根据本次的管程压力为0.45:0.05MPa，管程进口温度为40C o，壳程进口温度为70C o 。
选取换热管材料为10号钢。
查教材化工设备，标准管长有1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、9.0（单位为m ），取标准管长为2.5m 。
按教材公式换热器的管数n 为：dLSn π=式中: S ——传热面积，75 2m ； d ——管径（外径），0.025m ； L ——管长，2.5m 则：2.3825.2025.014.375=⨯⨯==dL S n π 查化工原理（上）附录二十八得：2.5 m 换热管，取换热管根数为390。
mm mm（2）换热管排列形式采用正三角形排列，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。
中心管数c n 为：72.213901.11.1=⨯==n n c查化工原理（上）附录二十八得：中心排管取23。
（3）管间距的确定由过程设备设计表6-2可知，取管间距a=32 mm 。
正三角形（4）壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。
3.3 筒体查教材化工设备，筒体的材料主要有碳素钢、低合金钢钢板、不锈钢钢板等。
根据筒体所承受的压力机壳程流体的性质等，选取碳素钢中的16MnR 作为筒体的材料。
（1）换热器壳体内径的确定'2)1(b n t D c +-=式中 D ——换热器壳体内径，mm ；t ——管中心距，mm;c n ——横过管束中心线的管数；'b ——管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离，一般取0)5.1~1('d b = ，此处取25mm 。
则D=32×（23-1）+2×25=754mm圆整后取壳体内径 Di=750mm（2）换热器封头的选择选取标准椭圆形封头。
由于本次设计的换热器壳程压力在0.45:0.05MPa ，属于低压容器，椭圆形封头能够满足要求，而且该封头制造比其他封头容易冲压形成，应力分布也比较均匀，为了便于焊接、经济合理，选取标准椭圆形封头。
材料选用与筒体相同16MnR 。
按教材公式封头厚度δ为：[]20.5c itcKp D p δσφ=-式中：φ——焊接接头系数，为整块钢板制造，则φ=1.0；K ——椭圆形封头形状系数，标注椭圆形封头K=1.0；则： δ=1.54mm与筒体的壁厚计算相同，所以椭圆形封头的壁厚也是6mm 。
由封头厚度查化工设备表2-15得直边高h=25mm 。
查封头JB4746-2002表3-3,封头的曲面高度h i =200mm ，总高度H=225mm 。
3.4 折流板根据换热器计算手册折流板的形式弓形折流板、圆盘-圆形折流板。
由于本次换热器的直径较小，所以本次卧式换热器的折流板采用弓形折流板中的单弓形。
材料选用低合金16MnR 。
通过拉杆与定距管固定。
（1）、折流板切口高度的确定取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为：==i D h 25.0187.5mm ，则折流板高度为600mm（2）、确定折流板间距折流板间距i D B 2.0 =150mm ，取B=300mm ， 折流板数B N =2500/300=9 块。
（3）、折流板的排列方式水平切口用得最普遍，这种排列可造成流体激烈扰动，增大传热系数，因此本设计采用水平缺口排列方式。
（4）、折流板外径的选择折流板和支撑板外直径及允许偏差应符合下表的规定（mm ），得外直径为750mm 。
（5）、折流板厚度的确定折流板和支撑板的最小厚度应不小于下表的规定，则折流板厚度为5mm 。
(6)、折流板的管孔确定折流板和支撑板管孔直径及允许偏差应符合下表的规定mm ，得管孔直径为25.4mm 。
0 0 0 3.5 拉杆、定距管根据GB151-1999,由于换热管规格为ø25㎜×2.5㎜，采用拉杆定距管形式如图。