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管壳式换热器的设计(化工机械课程设计)

管壳式换热器的设计(化工机械课程设计)

北京理工大学珠海学院

课程设计任务书

2011~2012学年第2 学期

学生姓名:专业班级:

指导教师:唐小勇工作部门:北理工珠海学院

一、课程设计题目

管壳式换热器的设计

二、课程设计内容

1.管壳式换热器的结构设计

包括:管子数n,管子排列方式,管间距的确定,壳体尺寸计算,换热器封头选择,容器

法兰的选择,管板尺寸确定塔盘结构,人孔数量及位置,仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。

2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核

(1)根据设计压力初定壁厚;

(2)确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力;

(3)计算是否安装膨胀节;

(4)确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚,并进行强度和稳定性校核。

3. 筒体和支座水压试验应力校核

4. 支座结构设计及强度校核

包括:裙座体(采用裙座)、基础环、地脚螺栓

5. 换热器各主要组成部分选材,参数确定。

6. 编写设计说明书一份

7. 绘制2号装配图一张,Auto CAD绘3号图一张(塔设备的)。

三、设计条件

(1)气体工作压力

管程:半水煤气(1、0.80MPa;2、0.82 MPa;3、0.85Mpa;4、0.88 MPa ;5、0.90 MPa)壳程:变换气(1、0.75MPa;2、0.78 MPa;3、0.80Mpa;4、0.84 MPa ;5、0.85 MPa)(2)壳、管壁温差50℃,t t>t s

壳程介质温度为320-450℃,管程介质温度为280-420℃。

(3)由工艺计算求得换热面积为120m2,每组增加10 m2。

(4)壳体与封头材料在低合金高强度刚中间选用,并查出其参数,接管及其他数据根据表7-15、7-16选用。

固定管板式换热器机械设计【精品毕业设计(论文)】[管理资料]

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固定管板式换热器机械设计

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,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),管程壳程压力降的计算(),工艺结构尺寸的计算:管程数(6管程),换热管的确定(内径:25mm 数量450根),壳体内径(800mm),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(乙型平焊法兰)、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

Mechanical design of fixed tube-sheet heat exchanger

Abstract

Fixed 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,.

管壳式换热器设计

管壳式换热器设计

二、 管壳式换热器的设计参数及材料
2.1 设计参数

是指用于确定换热器施工图设计、制造、检验及验收 的参数。 它主要包括设计压力P、设计温度T、厚度δ、 焊接接头系数φ、试验压力PT、公称直径DN、公称长度 LN、换热面积A、容器类别等。 2.1.1 设计压力: 指设定的换热器管、壳程顶部的最高压力,与相应 的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不得低于工作 压力。 我们常取1.1倍最高工作压力。
蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜,单位体积传热面大,故 较适合用于气-气热交换的场合。如:空气预热器。 1.2.1.3 间壁式换热器 这类换热器又称为表面式换热器。它是利用间壁(固体壁 面)将进行热交换的冷热两种流体隔开,互不接触,热量 由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器 是工业生产中应用最为广泛的换热器,其形式多种多样, 如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。

1.3.1.3.1 优点: 1)管束可抽出来机械清洗; 2)壳体与管壁不受温差限制; 3)可在高温、高压下工作,一般适用于T≤500℃,P ≤10MPa; 4)可用于壳程结垢比较严重的场合; 5)可用于管程易腐蚀场合. 1.3.1.3.2 缺点: 1)在管子的U型处易冲蚀,应控制管内流速; 2)管程不适用于结垢较重的场合; 3)因死区较大,只适用于内导流筒; 4)单管程换热器不适用; 1.3.1.3.3 可用的场合: 1)管程走清洁流体; 2)管程压力特别高; 3)管壳程金属温差很大,固定管板换热器连设置膨胀节都无法满 足要求的场合.

管壳式换热器设计课程设计

管壳式换热器设计课程设计
管壳式热交换器 (又称列管式热交换器) 是在一个圆筒形壳体内设置许多平 行管子(称这些平行的管子为管束) ,让两种流体分别从管内空间(或称管程) 和管外空间(或称壳程)流过进行热量交换。
在传热面比较大的管壳式热交换器中, 管子根数很多,从而壳体直径比较大, 以致它的壳程流通截面大。 这是如果流体的容积流量比较小, 使得流速很低, 因 而换热系数不高。 为了提高流体的流速, 可在管外空间装设与管束平行的纵向隔 板或与管束垂直的折流板, 使管外流体在壳体内曲折流动多次。 因装置纵向隔板 而使流体来回流动的次数, 称为程数, 所以装了纵向隔板, 就使热交换器的管外 空间成为多程。 而当装设折流板时, 则不论流体往复交错流动多少次, 其管外空 间仍以单程对待。
140℃冷却冷却到
40℃的管壳式换热器,其处理能力为 10t/h,且允许压强降不大于 100kPa。
设计任务及操作条件
1、设备形式:管壳式换热器
2、操作条件
( 1)煤油:入口温度 140℃,出口温度 40℃
( 2)冷却水介质:入口温度 26℃,出口温度 40℃
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第二章 管壳式换热器简介
换热器一般的设计方法及设计步骤如下: (1)根据设计任务搜集有关的原始资料,并选定热交换器类型等。 (2)确定定性温度,并查取物性数据。 (3)由热平衡计算热负荷及热流体或冷流体的流量。 (4)选择壳体和管子的材料。 (5)选定流动方式,确定流体的流动空间。 (6)求出平均温差。 (7)初选传热系数 K 0,并初计算传热面积 F。 (8)设计换热器的结构包括:选取管径和管程流体流速;确定每程管数、 管长、总管数;确定管子排列方式、管间距、壳体内径和连接管直径等;确定壳 侧程数及折流板的数目、间距、尺寸等壳程结构尺寸;初确定传热面积。 (9)管程换热器计算及阻力计算。当换热系数远大于初选传热系数且压降 小于允许压降时,才能进行下一步计算。 (10)壳程换热计算。根据采用结构,假定壁温和计算换热系数。 (11)校核传热系数和传热面积。 根据管、 壳程换热系数及污垢热阻、 壁面 热阻等,算出传热系数 K 及传热面积 F。 (12)核算壁温。要求与假定的壁温相符。 (13)计算壳程阻力,使之小于允许压降。

管壳式换热器

管壳式换热器

第十七章管壳式换热器(shellandtubeheatexchange)

本章重点讲解内容:

(1)熟悉管壳式换热器的整体结构及其类型;

(2)熟悉主要零部件的作用及适用场合;

(3)熟悉膨胀节的功能及其设置条件。

第一节总体结构

管壳式换热器又称列管式换热器,是一种通用的标准换热设备。它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点,应用最为广泛,在换热设备中占据主导地位。管壳式换热器是把换热管束与管板连接后,再用筒体与管箱包起来,形成两个独立的空间。管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程(tube-side);管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程(shell-side)。一种流体在管内流动,而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过,为了保证壳程流体能够横向流过管束,以形成较高的传热速率,在外壳上装有许多挡板。以下结合不同类型的管壳式换热器介绍其相应的总体结构。

1、固定管板换热器

其由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。结构特点为:两块管板

分别焊于壳体的两端,管束两端固定在管板上。换热管束可做成单程、双程或多程。它适

用于壳体与管子温差小的场合。

图1固定管板换热器结构示意图

优点:结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内,排管数最多,旁路最少;每根换热管都可以进行更换,且管内清洗方便。

缺点:壳程不能进行机械清洗;当换热管与壳体的温差较大(大于50°C)时产生温差应力,需在壳体上设置膨胀节,因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。固定管板式换热器适用于壳方流体清洁且不易结垢,两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。

管壳式换热器设计分析

管壳式换热器设计分析

管壳式换热器设计分析

摘要:本论文对管壳式换热器设计方法与步骤进行了系统的研究。在热力计

算和传热面积估算方面,通过确定热负荷和计算传热系数,估算所需传热面积。

流体力学计算和管壳布置设计,优化了流体流动方式,并可以减小压降损失。换

热器管束排列和通道设计,考虑了传热效果和流体压降。结构设计与材料选择确

保了换热器的强度和稳定性。热膨胀和热应力分析评估了换热器的结构稳定性和

安全性。通过这些研究,可以实现管壳式换热器设计的优化和改进,提高其整体

的性能和可靠性。

关键词:管壳式换热器,换热器设计,探讨分析

1理论基础

1.1 换热理论概述

换热理论是研究热能从一个物体传递到另一个物体的过程和规律。在热传导、对流和辐射三种传热方式中,换热理论主要关注的是传热的机制以及传热速率的

计算。

传热机制包括热传导、对流和辐射。热传导发生在物体内部或接触物体之间

的热能传递过程,主要取决于温度梯度和物体的导热性能。对流是通过流体介质(气体或液体)传递热能,主要取决于流体的流动状态和流体与固体的传热系数。辐射主要是通过电磁波辐射传递热能,主要由物体的表面温度和辐射特性决定。

在换热理论中,常用的换热方程包括热传导方程、对流换热方程和辐射换热

方程。根据具体的传热机制和边界条件,可以使用这些方程来分析和计算传热率、温度分布和换热系数等。

1.2 管壳式换热器基本原理和构造

管壳式换热器是一种较为常见的热交换设备,用于在两种流体之间进行热量

传递。它由一个外壳(壳体)和一个或多个管束组成。

基本的管壳式换热器原理是将一个流体通过一系列管子内部流动,另一个流

第七章 管壳式换热器的机械设计

第七章 管壳式换热器的机械设计

第七章管壳式换热器的机械设计

一、识图及画图练习

1、标出图7-54所示固定管板式列管换热器各零部件名称。

2、试分析图7-55所示列管式固定管板换热器结构中的错误。

管程走溶剂60~80℃,壳程走蒸气106℃

二、试验算固定管板式换热器的拉脱力

已知条件如下:

管壳式换热器设计

管壳式换热器设计

3、结构型式 多用光管,因为 结构简单,制造容 易;为强化传热, 也采用异型管、翅 片管、螺纹管等。
4、材料 根据压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合金钢、铜、钛、塑料、 石墨等。 2.2管子与管板的连接 1、胀接 1)过程:最普通的是利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部,使管端发生塑性变 形,管板孔同时产生弹性变形,取去胀管器后,管板与管子产生一定的挤压力,贴 在一起达到密封紧固连接的目的。 2)适用范围:换热管为碳素钢,管板为碳素钢或低合金钢,设计压力≤4Mpa,设计 温度≤300℃,且无特殊要求的场合。外径d<14mm,不适合胀接。
2 管子的选用及其与管板的连接
结构:主要有4种
2 管子的选用及其与管板的连接
3、胀焊并用 前面我们讲了胀接、焊接后,会发现它们各自有优、缺点,因而目前广泛应用了 胀焊并用的方法,这种方法能提高连接处的抗疲劳性能,消除应力腐蚀和间隙腐蚀, 提高使用寿命。 胀焊并用连接形式主要有: 1)先焊后胀:强度焊+贴胀 高温高压换热器中大多用厚壁管,胀接时要使用润滑油,进入接头后缝隙中会在焊 接时生成气体,恶化焊缝质量,只要胀接过程控制得当,先焊后胀可避免这一弊病。
3 管板结构
最外层管壁与壳壁之间的最小距离为10mm,主要是为折流板易于加工,不易损坏。 3.3 换热器管板强度计算的理论依据简介 1、影响固定管板应力大小的因素 ① 管板自身的直径、厚度、材料强度和使用温度等; ② 管束对管板的支撑作用; ③ 管孔对管板强度和刚度的影响; ④ 管板周边支撑形式的影响; ⑤ 温度对管板的影响; ⑥ 其他因素。

(完整word版)管壳式换热器设计课程设计.docx

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河南理工大学课程设计

管壳式换热器设计

学院:机械与动力工程学院

专业:热能与动力工程专业

班级: 11-02 班

学号:

姓名:

指导老师:

小组成员:

目录

第一章设计任务书 (2)

第二章管壳式换热器简介 (3)

第三章设计方法及设计步骤 (5)

第四章工艺计算 (6)

4.1物性参数的确定 . (6)

4.2核算换热器传热面积 (7)

4.2.1传热量及平均温差 (7)

4.2.2估算传热面积 (9)

第五章管壳式换热器结构计算 (11)

5.1换热管计算及排布方式 (11)

5.2壳体内径的估算 (13)

5.3进出口连接管直径的计算 (14)

5.4折流板 (14)

第六章换热系数的计算 (20)

6.1管程换热系数 (20)

6.2壳程换热系数 . (20)

第七章需用传热面积 (23)

第八章流动阻力计算 (25)

8.1管程阻力计算 . (25)

8.2壳程阻力计算 . (26)

28总结 ....................................................

第一章设计任务书

煤油冷却的管壳式换热器设计:设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器,其处理能力为10t/h,且允许压强降不大于100kPa。

设计任务及操作条件

1、设备形式:管壳式换热器

2、操作条件

(1)煤油:入口温度 140℃,出口温度 40℃

(2)冷却水介质:入口温度 26℃,出口温度 40℃

第二章管壳式换热器简介

管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升,管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热,提高对苛刻的工艺条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。

第六章 管壳式换热器

第六章 管壳式换热器

单层隔板与管板的密封
双层隔板与管板的密封
2 、管程分程
管程分层布置,尽量做到各程的流速基本相同,使各程管数大致相等。常用的管程数有 1、2、4、6、 8、10、12等。
常用管程分程图
6.2.6 挡板与导流筒(Baffle and draft tube)
壳程接管的结构设计直接影响换热器的传热效率与使用寿命。当介质为蒸气或高速流体进入壳程 时,入口处的管子将受到很大冲击,甚至发生震动。为了保护管束,通常在入口处设立导流筒或 挡板。导流筒还可以使加热蒸气或流体从靠近管板处进入管间,充分利用传热面积。
浮头式换热器
优点:这种换热器消除了温差应力的影响,可用于温差较大的两种介质的换热。管程和壳程均能 承受较高的介质压力。管束可从壳程一端抽出,壳程与管程的清洗均很方便。 缺点:由于换热器管束与壳程之间存在较大的环隙,设备的紧凑性差,传热效率较低。结构复杂, 浮头部分由活动管板、浮头盖和勾圈组成,浮头处发生内漏不便检查。金属消耗量大,造价也较 高。
(2)管束对管板的支撑作用。
(3)管孔对管板强度和刚度削弱的影响。 (4)管板周边支承形式的影响。 (5)温度对管板的影响。
我国《管壳式换热器》(GB151-1999)采用以下的设计方法进行管板厚度计算: 将管束当作弹性支承,而管板则作为放置于该弹性基础上的圆平板,然后根据载荷大小、管束的 刚度及周边的支撑情况来确定管板的弯曲应力并进行强度计算。 通常可以根据管板的公称压力从《钢制列管式固定管板换热器结构设计手册》中直接查取管板的 尺寸。

管壳式换热器的机械设计1

管壳式换热器的机械设计1

看看二维图
图图7-76-4浮头浮式头换式热换器热器 优点: 管内和管间清洗方便,不会产生热应力。 缺点: 结构复杂,设备笨重,造价高,浮头端小盖在
操作中无法检查。 适用场合:壳体和管束之间壁温相差较大,或介质易
结垢的场合。
浮头补偿:换热器两端管板之一不固定在外壳上(此端称为
浮头),当管子受热或受冷时,连同浮头一起自由伸缩, 而与外壳的膨胀无关。
适用场合: 4MPa 以下,且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及 贵重介质,使用温度受填料的物性限制。
六、管壳式换热器设计内容
(一)工艺计算
选型;确定管、壳程;通过化工工艺计算,确定换热器的 传热面积,同时选择管径、管长,决定管数、管程数和壳
程数 。
(二)机械设计
1)壳体直径的决定和壳体厚度的计算; 2)换热器封头选择,压力容器法兰选择; 3)管板尺寸确定; 4)折流板的选择与计算; 5)管子拉脱力的计算; 6)温差应力计算。
1、如:开水锅炉、冰箱、空调等。
2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设 备。通常,在化工厂的建设中,换热器约 占总投资的11%~ 40% 。
那么衡量一台换热器好坏的标准是什么呢?
二、衡量标准 1.先进性 传热效率高,流体阻力小,材料省 2.合理性 可制造加工,成本可接受 3.可靠性 满足操作条件 ,强度足够,保证使用寿命
性大的物料。

《管壳式换热器》GB151-1999

《管壳式换热器》GB151-1999

GB151-1999《管壳式换热器》概况作者资料

(这条文章已经被阅读了1530次) 时间:2004/09/12 01:33pm来源:tigerliu521

GB151-1999《管壳式换热器》概况

兰州石油机械研究所教授级高级工程师朱巨贤

管壳式换热器以其对温度、压力、介质的适应性,耐用性及经济性,在换热设备中始终占有约70%的主导地位。因此管壳式换热器的标准化工作为世界各工业发达国家所重视,也为ISO国际标准化组织的所重视。因此出现了TEMA、API660、JISB8249等一批管壳式换热器标准,ISO目前也正在与API联手并会同有关国家编ISO管壳式换热器标准。

我国自二十世纪七十年代开始相继编制了JB1147《管壳式换热器制造技术条件》、《钢制管壳式换热器设计规定》及GB151-89《钢制管壳式换热器》,并在历经十年后出现了修改较大、与国际先进标准接轨更好的、但同时由于出版等原因未能按时出版的GB151-1999《管壳式换热器》及其英文版,现就GB151-1999版修订概况介绍如下:

一、取消了“钢制”增加了铝、铜、钛有色金属

取消“钢制”这在我国压力容器标准体系中是个较大的变化,也是向国际先进标准靠拢迈出的重要一步。有色金属制管壳式换热器国内过去有着众多的使用业绩,而随着工业向深度发展,石油化工向深加工要效益,有色金属制管壳式换热器今后会有良好的发展前景,但过去一直没有有色金属制管壳式换热器的设计、制造、检验与验收的综合性标准,GB151-1999版解决了这一问题。下面简要地介绍一下铝、铜、钛的情况: 1.铝及铝合金a.在空气和许多化工介质中有着良好的耐蚀性;b.在低温下具有良好的塑性和韧性;c.有良好的成型及焊接性能; d.设计参数:P≤8MPa,-269oC≤t≤200oC。

《管壳式换热器机械设计》参考资料

《管壳式换热器机械设计》参考资料

1前言 (1)

1.1概述 (1)

1.1.1换热器的类型 (1)

1.1.2换热器 (1)

1.2设计的目的与意义 (2)

1.3管壳式换热器的发展史 (2)

1.4管壳式换热器的国内外概况 (3)

1.5壳层强化传热 (3)

1.6管层强化传热 (3)

1.7提高管壳式换热器传热能力的措施 (4)

1.8设计思路、方法 (5)

1.8.1换热器管形的设计 (5)

1.8.2换热器管径的设计 (5)

1.8.3换热管排列方式的设计 (5)

1.8.4 管、壳程分程设计 (5)

1.8.5折流板的结构设计 (5)

1.8.6管、壳程进、出口的设计 (6)

1.9 选材方法 (6)

1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)

1.9.3流速的选择 (9)

1.9.4材质的选择 (9)

1.9.5 管程结构 (9)

2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 (11)

2.1 管径 (11)

2.2管子数n (11)

2.3 管子排列方式,管间距的确定 (11)

2.4换热器壳体直径的确定 (11)

2.5换热器壳体壁厚计算及校核 (11)

3换热器封头的选择及校核 (14)

4容器法兰的选择 (15)

5管板 (16)

5.1管板结构尺寸 (16)

5.2管板与壳体的连接 (16)

5.3管板厚度 (16)

6管子拉脱力的计算 (18)

7计算是否安装膨胀节 (20)

8折流板设计 (22)

10支座 (27)

10.1群座的设计 (27)

10.2基础环设计 (29)

10.3地角圈的设计 (30)

符号说明 (32)

参考文献 (34)

小结 (35)

2 壳体直径的确定与壳体壁厚的计算

管壳式热交换器设计全解4

管壳式热交换器设计全解4
25
(2)管子在管板上的固定与排列
1)、选择管壳式热交换器传热面材料的决定因素:
材料的工作压力、温度和流体腐蚀性、流体对材料的脆化 作用及流体的毒性所决定。
2)、材料的种类:
碳钢、合金钢、铜、塑料、石墨等 我国管壳式换热器常用换热管为: 碳钢、低合金钢管有: Φ19×2、 Φ25×2.5、 Φ38×3、 Φ57×3.5 ; 不锈钢管有Φ25×2、 Φ38×2.5。
工程上应用较少。
8
单程列管式换热器
1 —外壳 2—管束 3、4—接管 5—封头 6—管板 7—挡板
9
双程列管式换热器 1—壳体 2—管束 3—挡板 4—隔板
10
固定管板式热交换器
无膨胀节 有膨胀节
特点:结构简单,重量轻,在壳程程数相同的条件下,可排的
管数比较多,壳程不能够检修和清洗,当产生热膨胀时使接口 脱开,发生流体的泄漏。
布管原则: 无论哪种排列都必须在管束周围的弓形空间尽可能
多布管→传热面积↑,且可防壳程流体短路 影响因素有: 结构紧凑性 / 传热效果 / 清洗难易
取值: t≥1.25d0 (保证管桥强度和清洗通道)
47
确定方法 手册查表来确定(教材P46表2.3) 换热管外径
12 14 19 25 32 38 45 57
t
T 直接接触式
热流体 蓄热式
2

管壳式换热器设计毕业设计

管壳式换热器设计毕业设计

管壳式换热器设计毕业设计

目录

1 引言 (1)

1.1 管壳式换热器的研究 (1)

1.2 管壳式换热器的研究趋势 (1)

1.3 螺旋板式换热器的研究 (2)

1.3.1 螺旋板式换热器国内研究进展 (2)

1.3.2 螺旋板式换热器国外研究进展 (2)

1.4 本课题的目的和意义 (2)

2管壳式换热器的工艺计算 (3)

2.2 确定管程软水的物性参数 (3)

2.2.1 定性温度 (3)

2.2.2 热容 (4)

2.2.3 黏度 (4)

2.2.4 导热系数 (4)

2.2.5 密度 (4)

2.3 确定壳程气氨的物性参数 (4)

2.3.1 定性温度 (4)

2.3.2 热容 (4)

2.3.3 黏度 (4)

2.3.4 导热系数 (4)

2.3.5 密度 (4)

2.4 估算传热面积 (4)

2.4.1 热负荷Q按大的传热量 (4)

: (5)

2.4.2 平均有效温差

tm

2.4.3 传热面积 (5)

2.5 工艺结构尺寸 (5)

2.5.1 决定通入空间,确定管径 (5)

2.5.3 确定管程(数)、传热管数n、管长L及壳体内径 (5)

2.5.4 拉杆 (5)

2.5.5 折流板 (5)

2.5.6 画布管图 (6)

2.5.7 接管 (6)

2.6 换热器核算 (7)

2.6.1 传热能力的核算 (7)

2.6.2 换热器内流体阻力计算 (9)

3 管壳式换热器的结构设计及强度计算 (12)

3.1 换热器筒体及封头的设计 (12)

3.1.1 筒体设计 (12)

3.1.2 封头与管箱设计 (12)

3.2 换热器水压试验及其壳体应力校核 (13)

《管壳式换热器机械设计》参考资料

《管壳式换热器机械设计》参考资料

1前言 (1)

1.1概述 (1)

1.1.1换热器的类型 (1)

1.1.2换热器 (1)

1.2设计的目的与意义 (2)

1.3管壳式换热器的发展史 (2)

1.4管壳式换热器的国内外概况 (3)

1.5壳层强化传热 (3)

1.6管层强化传热 (3)

1.7提高管壳式换热器传热能力的措施 (4)

1.8设计思路、方法 (5)

1.8.1换热器管形的设计 (5)

1.8.2换热器管径的设计 (5)

1.8.3换热管排列方式的设计 (5)

1.8.4 管、壳程分程设计 (5)

1.8.5折流板的结构设计 (5)

1.8.6管、壳程进、出口的设计 (6)

1.9 选材方法 (6)

1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)

1.9.2 流径的选择 (8)

1.9.3流速的选择 (9)

1.9.4材质的选择 (9)

1.9.5 管程结构 (9)

2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 (11)

2.1 管径 (11)

2.2管子数n (11)

2.3 管子排列方式,管间距的确定 (11)

2.4换热器壳体直径的确定 (11)

2.5换热器壳体壁厚计算及校核 (11)

3换热器封头的选择及校核 (14)

4容器法兰的选择 (15)

5管板 (16)

5.1管板结构尺寸 (16)

5.2管板与壳体的连接 (16)

5.3管板厚度 (16)

6管子拉脱力的计算 (18)

7计算是否安装膨胀节 (20)

8折流板设计 (22)

9开孔补强 (25)

10支座 (27)

10.1群座的设计 (27)

10.2基础环设计 (29)

10.3地角圈的设计 (30)

符号说明 (32)

参考文献 (34)

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1前言 (1)

概述 (1)

换热器的类型 (1)

换热器 (1)

设计的目的与意义 (2)

管壳式换热器的发展史 (2)

管壳式换热器的国内外概况 (3)

壳层强化传热 (3)

管层强化传热 (3)

提高管壳式换热器传热能力的措施 (4)

设计思路、方法 (5)

换热器管形的设计 (5)

1.8.2换热器管径的设计 (5)

1.8.3换热管排列方式的设计 (5)

1.8.4 管、壳程分程设计 (5)

1.8.5折流板的结构设计 (5)

1.8.6管、壳程进、出口的设计 (6)

选材方法 (6)

1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)

流径的选择 (8)

1.9.3流速的选择 (9)

1.9.4材质的选择 (9)

1.9.5 管程结构 (9)

2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 (11)

管径 (11)

管子数n (11)

管子排列方式,管间距的确定 (11)

换热器壳体直径的确定 (11)

换热器壳体壁厚计算及校核 (11)

3换热器封头的选择及校核 (14)

4容器法兰的选择 (15)

5管板 (16)

管板结构尺寸 (16)

管板与壳体的连接 (16)

管板厚度 (16)

6管子拉脱力的计算 (18)

7计算是否安装膨胀节 (20)

8折流板设计 (22)

9开孔补强 (25)

10支座 (27)

群座的设计 (27)

基础环设计 (29)

地角圈的设计 (30)

符号说明 (32)

参考文献 (34)

小结 (35)

2 壳体直径的确定与壳体壁厚的计算

管径

换热器中最常用的管径有φ19mm ×2mm 和φ25mm ×。小直径的管子可以承受更大

的压力,而且管壁较薄;同时,对于相同的壳径,可排列较多的管子,因此单位体积的传热面积更大,单位传热面积的金属耗量更少。所以,在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下,采用φ19mm ×2mm 直径的管子更为合理。如果管程走的是易结垢的流体,则应常用较大直径的管子。

标准管子的长度常用的有1500mm ,2000mm ,2500mm ,

3000m,4500,5000,6000m,7500mm,9000m 等。换热器的换热管长度与公称直径之比一般为4

—25,常用的为6—10

选用Φ25×的无缝钢管,材质为20号钢,管长。

管子数n L F n d 均π=

(2-1) ()根均5035

.40225.014.3160

F

L =⨯⨯=

=

n

d n π

其中安排拉杆需减少6根,故实际管数n=503-6=497根 管子排列方式,管间距的确定

采用正三角形排列,由《化工设备机械基础》表7-4查得层数为12层,对角线上

的管数为25,查表7-5取管间距a=32mm.

换热器壳体直径的确定

l b a D i 2)1(+-=

(2-2)

其中壁边缘的距离为最外层管子中心到壳

l 取d l 2=,()m m 8682522)125(32=⨯⨯+-⨯=i D ,

查表2-5,圆整后取壳体内径9=i D 00mm

换热器壳体壁厚计算及校核

材料选用20R

计算壁厚为:

c

t i

c p D p -=

φσδ][2,

(2-3)

式中:p c 为计算压力,取p c =;=i D 900mm;φ=;[σ]t =92Mpa (设壳壁温度为 350°C )

将数值代入上述厚度计算公式,可以得知:

mm 47.51.0

-0.9292900

1.0=⨯⨯⨯=

δ

查《化工设备机械基础》表4-11取2.12=C mm ; 查《化工设备机械基础》表4-9得25.01=C mm ++= mm

圆整后取0.7=n δ mm

复验25.042.0%6>=⨯n δ mm ,最后取25.01=C mm 该壳体采用20钢7mm 厚的钢板制造。 1、液压试验应力校核

s

e

e i T T D P φσδδσ9.02)

(≤+=

(2-4)

[][]

Mpa

P

P t

T 15.1115.115.1=⨯==σσ

(2-5)

55

.525.02.17=--=-=C n e δδ

mm

(2-6)

查《化工设备机械基础》附表6-3Mpa s 245=σ

Mpa T 82.9355

.52)

55.5900(15.1=⨯+⨯=

σ,

Mpa s 45.1982459.09.09.0=⨯⨯=φσ

可见

s

T φσσ9.0≤故水压试验强度足够。

2、强度校核

设计温度下的计算应力Mpa D p e e i c t 58.8155.52)

55.5900(0.12)(=⨯+⨯=+=

δδσ

Mpa t 8.829.092][=⨯=φσ﹥t σ

最大允许工作压力

Mpa

D P e i e t w 02.155.590055

.59.0922][2][=+⨯⨯⨯=+=δφδσ

(2-7)

故强度足够。

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