管壳式换热器机械设计分析

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固定管板式换热器机械设计【精品毕业设计(论文)】[管理资料]

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 exchangerAbstractFixed 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;tube side pressure drop computation(≤);the craft structure size computation:number of tube passes(2 tube passes),the number of heat exchange tube(insidediameter:25mm,number:450),the inside diameter of shell, number of shell passes(1 shell passes),the lectotype of baffle board(form:segmental baffle,number:13)etcThe 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 qualified The 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 booklet Key words: heat exchanger; crafts; structure; strength目录1 引言 (1)换热器的用途 (1) (1)换热器的发展趋势 (2)2 固定管板式换热器的结构设计 (4)设计参数的确定 (4)设计压力 (4)计算压力 (5)设计温度 (5)厚度及厚度附加量 (5)焊接接头系数 (6)许用应力 (6)材料的选取 (7)力学性能 (8)化学成分 (8)管程结构 (9)换热管 (9)管板 (9)管箱 (10)管束分程 (10)换热管与管板连接 (11)壳程结构 (13)壳体 (13)折流杆 (13)折流板 (14)防短路结构 (15) (16)开孔和开孔补强设计 (16)补强结构 (16)开孔补强设计准则 (17)允许不另行补强的最大开孔直径 (18)密封装置设计 (19)焊接接头结构 (19)焊接接头形式 (20)坡口形式 (21)压力容器焊接接头分类 (21)3 换热器结构计算 (23)壳程圆筒计算 (23)厚度计算 (23)液压试验校核 (24)压力及应力计算 (24)前端管箱筒体计算 (25)厚度计算 (25)液压试验校核 (26)压力及应力计算 (27)后端管箱筒体计算 (27)厚度计算 (27)液压试验校核 (28)压力及应力计算 (29)封头计算 (30)前端封头计算 (30) (30) (31)垫片 (31)螺栓 (31) (33)管箱开孔补强计算 (33) (36)内构件的选取 (38) (38)管束分程 (39) (39)管板的计算与校核 (39)壳层圆筒 (39)管箱圆筒 (40)换热管 (40)管板 (41)管箱法兰 (42)壳体法兰 (42)系数计算 (43)管板参数计算 (43)系数计算 (43) (44)P (44)sP (46)t4 结论 (50)参考文献 (51)谢辞 (52)1引言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。

管壳式换热器设计课程设计

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)总结 (29)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。

强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。

目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积。

管壳式换热器的设计及计算

第一章换热器简介及发展趋势1.1 概述在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。

进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。

换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。

在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。

由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。

在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。

70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展，为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备[1]。

这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。

所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题，最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。

同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。

当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系[3]。

当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。

各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。

在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。

总之，为了适应工艺发展的需要，今后在强化传热过程和换热设备方面，还将继续探索新的途径。

管壳式换热器毕业设计简介

管壳式换热器（过热蒸汽0.65MPa,295℃;水0.8MPa,50℃）摘要本设计说明书是关于固定管板是换热器的设计，设计依照GB151-1999《钢制管壳式换热器》进行，设计中对换热器进行化工计算、结构设计、强度计算。

设计第一步是对换热器进行化工计算，主要根据给定的设计条件估算换热面积，初定换热器尺寸，然后核算传热系数，计算实际换热面积，最后进行阻力损失计算。

设计第二步是对换热器进行结构设计，主要是根据第一步计算的结果对换热器的各零部件进行设计，包括管箱、定距管、折流板等。

设计第三步是对换热器进行强度计算，并用软件SW6进行校核。

最后，设计结果通过图表现出来。

关键词：换热器，固定管板，化工计算，结构设计，强度计算。

AbtractThe design statement is about the fixed tube sheet heat exchanger .In the design of the heat exchanger ,the chemical calculation,the structure design and the strength calculation must according to GB151-1999“Steel System Type Heat exchanger ”.The first step of the design is the chemical calculation .Mainly according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area and select heat exchanger size.Then check the heat transfer coefficient, calculate the actual heat transfer area,and finally calculate the resistance loss.The second step of the design of heat exchanger is the structural design of the heat exchanger. The design of heat exchanger parts mainly according to the first step of calculation.such as tube boxes , the distance control tube, baffled plates .The third step of the design of heat exchanger is the strength calculation and using SW6 software to check. Finally, the design results are shown in figures.Key words: heat changer, fixed tude plate, chemical calculation,structure design, strength calculation.一、前言管壳式换热器是目前应用最广的换热设备，它具有结构坚固、可靠性高、适用性强、选材广泛等优点。

1化工原理课程设计(换热器)解析

一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、煤油：入口温度140℃，出口温度40℃。

2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。

3、允许压强降：不大于1×105Pa。

4、每年按330天计，每天24小时连续运行。

三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：114000吨/年煤油五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。

2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸设计。

3、设计结果概要或设计结果一览表。

4、设备简图（要求按比例画出主要结构及尺寸）。

5、对本设计的评述及有关问题的讨论。

第1章设计概述1、1热量传递的概念与意义[1](205)1、1、1 传热的概念所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。

由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。

1、1、2 传热的意义化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量，又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。

所以传热是最常见的重要单元操作之一。

无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。

此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。

归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。

②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。

1、2 换热器的概念与意义[2]1、2、1 换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。

在换热器中至少要有两种不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体则温度较低，吸收热量。

管壳式换热器设计-课程设计

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、设计条件气体工作压力管程：半水煤气0.75MPa壳程：变换气 0.68 MPa壳、管壁温差55℃，tt ＞ts壳程介质温度为220-400℃，管程介质温度为180-370℃。

由工艺计算求得换热面积为140m2，每组增加10 m2。

四、基本要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；2.设计说明书一律采用电子版，2号图纸一律采用徒手绘制；3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺；学生自备图纸、橡皮与铅笔；4.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在答辩那一天早上8：30前，由班长负责统一交到HF508。

5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。

五、设计安排六、说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。

3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。

4.绘制结构草图（1）换热器装配图（2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。

（4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等5.壳体、封头壁厚设计（1）筒体、封头及支座壁厚设计；（2）焊接接头设计；（3）压力试验验算；6.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。

换热器的机械设计

7.壳体热应力校核； 8.支座设计。
8
7.2换热管的选用及其与管板的连接 7.2.1 换热管选用 ·常用管子形式：
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·常用管子材质：碳钢（10，20），低合金钢（16Mn,15MnV),合金钢（1Cr18Ni9Ti),铜，钛，铝，塑料，石墨等。管子选用，要注意—— 单位传热面积的金属耗量，传热效果，结构紧凑，清洗及结垢等等因素。
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管与管板焊接形式：管与管板焊接形式
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3.胀焊并用胀焊并用克服了单纯的焊接及胀接的缺点，主要优点是： • 连接紧密，提高抗疲劳能力； • 消除间隙腐蚀和应力腐蚀； • 提高使用寿命。施工方式：先胀後焊；先焊後胀。胀接——贴胀；强度胀。焊接——密封焊，强度焊。根据不同情况具体制定施工工艺。
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分程举例： 2程—— 管箱分程：
4程——
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4.分程隔板及其与管板间的密封管箱结构：Βιβλιοθήκη 25隔板：单层及双层。
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7.3.5 管板与壳体的连接结构结构 1.固定式管板——用于固定式管板换热器。
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2.非固定式管板
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浮头式、U形管式和填料函式换热器上的管板为可拆式结构，以便清理壳程。
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保证紧密性的方法：保证紧密性的方法 •管板孔开槽； •胀接周边保证清洁； •管子硬度低于管板孔周边硬度。保证管端硬度较低并且低于管板硬度的方法： •管端退火处理。 •选材考虑。
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2.焊接焊接
优点： • 高温高压下能保证连接的紧密性； • 管板孔加工精度要求不高，低于胀接； • 焊接工艺简单； • 压力不高时可用薄管板。缺点： • 存在焊接热应力——应应力腐蚀；力腐蚀； • 管与孔间有间隙——形成介质死区，间隙腐蚀间隙腐蚀。间隙腐蚀

第六章管壳式换热器

2、管子材料的选择（Choice of pipe material）管子材料应根据设计压力、温度、介质的腐蚀等条件来选择，在满足以上条件的前提下，尽量选择导热性能好的材料，对于一般介质，可选用普通碳素钢，特别是10、20号无缝钢管。
3、管子长度的选择（Choice of pipe length）管子长度主要根据工艺计算和整个换热器的几何尺寸的布局来确定，管子越长，换热器单位材料消耗越低。但管子不能太长，否则对流体产生较大阻力，维修、清洗、运输、安装都不方便，管子本身受力也不好。常用管长规格为1.5、2、2.5、3、4.5、5、6、7.5、9、12m等。
6.2.3 管板结构（Tube Plate Structure）
1、管子在管板上的排列（Arrangement of tube）管壳式换热器的管子在管板上的布置不单只考虑设备的紧凑性，还要考虑流体的性质、结构设计以及加工制造方面的情况。常用正三角形排列、转角三角债排列、正方形排列、转角正方形排列。
1、管箱与分程隔板换热器管内流体进出口的空间称为管箱。管箱位于换热器的两端，将介质均匀地分布到各换热管中，或将管内流体汇集后输送出来。为了便于清洗、检修管子，管箱应采用可拆结构。
固定管板换热器是利用管箱来实现管束分程。在换热器一端或两端管箱内分别安置一定数量的隔板，将换热器做成多管程。分程隔板有单层和双层两种。
（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。
6.2 管壳式换热器的结构设计（Shell and Tube Heat Exchanger Design）
6.2.1 管子的选用（Selection of pipe）
1、管子直径的选择（Choice of pipe diameter）换热管直径的确定要考虑管内介质的物性和管内流速、流量。为了提高传热效率，通常要求管内流体呈湍流，故一般要求管径较小；而且采用小直径的管子，换热器单位体积的换热面积大些，设备较紧凑。但制造较麻烦，容易结垢，不易清洗，适用于较清洁的流体。粘度大或污浊的流体，宜选用大直径的管子。常用的碳钢和低合金钢无缝钢管的规格有Ø19×2、 Ø25×2.5、 Ø32×3、 Ø38×3、不锈钢常采用 Ø25×2、 Ø38×2.5。

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本章重点：固定管板式换热器的基本结构本章难点：管、壳的分程及隔板建议学时：4学时第一节概述一、定义：换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。

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—强度满足工艺条件。

三、举例1.冷却器(cooler)1)用空气作介质—空冷器aircooler2)用氨、盐水、氟里昂等冷却到0°C〜-20°C—保冷器deepcooler2.冷凝器condenser1)分离器2)全凝器3.加热器(一般不发生相变)heater1)预热器(preheater)—粘度大的液体，喷雾状不好，预热使其粘度下降2)过热器(superheater)—加热至饱和温度以上。

4.蒸发器(etaporater),—发生相变5.再沸器(reboiler)6.废热锅炉(wasteheatboiler)看下图说明其结构及名称图卜1换热器樹件名称1—忖箱〔乩乩口门型〉江一接骨法兰；3设备法兰管扳拓一秃程接管：6—拉杆洛勰胀节芒-売休洱-换热管；10-#气管J1—吊耳；12—封头彳13-顶丝门4—双头螺拄门5-燃母JE--垫片门7—防冲板门8—折流扳或支承板19--定距竹：20—拉杆螺母；21—支座辽2排液世；盟-管箱壳体；24曲程接管25分程隔J®；2G-骨箱盈四、管壳式换热器的分类1、固定管板式换热器：优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗，更换、造价低，应用广泛。

管坏时易堵漏。

缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50°C，设置膨胀节。

适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。

2、浮头式换热器：管束可以抽出，便于清洗；但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大。

适用于介质易结垢的场合。

3、填料函式换热器：造价比浮头式低检修、清洗容易，填料函处泄漏能及时发现，但壳程内介质由外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。

管壳式换热器的设计及计算

总之，为了适应工艺发展的需要，今后在强化பைடு நூலகம்热过程和换热设备方面，还将继续探索新的途径。
所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理，即使温度边界层减薄和调换传热面附近的流体，前者采用各种间断翅片结构，后者采用泡核沸腾传热[2]。最近还兴起一种EHD技术，即电气流体力学技术，又称为电场强化冷凝传热技术，进一步强化了对流、冷凝和沸腾传热，特别适用于强化冷凝传热，并适用于低传热性介质的冷凝，因而引起人们的普遍关注[3]。其原理是，对某些不导电液体的表面施以相垂直的电场，使液体表面变得很不稳定，借冷凝液表面的张力作用和在静电场下液膜的不稳定现象使液膜厚度减薄，从而强化冷凝传热。其所需电场耗用的电力很小。人们想尽各种办法实施强化传热，归结起来不外乎两条途径，即改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各种形状的湍流增进器或插入物。
当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。
第一章
在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。
在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。

管壳式换热器分析

（3）浮头盖与管板法兰连接有相当大的面积，使壳体直径增大，在管束与壳体之间形成了阻力较小的环形通道，产生旁流。
应用：主要用于管子和壳体间温差大、壳程介质腐蚀性强、易
结垢的场合。由于结构复杂，金属消耗多，应用受到一定限制。
管壳式换热器的类型、标准与结构
4) 填料函式换热器
结构：使一端管板固定、而另一
管壳式换热器的类型、标准与结构
钢制管壳式换热器型号表示法
管壳式换热器主要组合部件有前端管箱、壳体和后端结构(包括管束)三部分，三部分的不同组合，就形成结构不同的换热器。
DN P LN Nt t A Ps d Ns
Ⅰ（或Ⅱ）
Ⅰ级（或Ⅱ级）换热器管/壳程数，单壳程只写Nt LN—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(mm)，对釜式重沸器用分数表示，分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径第一个字母代表前端管箱型式，第二个字母代表壳体型式，第三个字母代表后端结构型式
焊接：在高温高压下能保持连接的紧密性，对管板孔的加工要
求较低，同时比胀管的工艺简便。适用高温、高压、易爆介质缺点：（1）在焊接接头处的热应力可能造成应力腐蚀和破裂；（2）在管孔和管子间存在的间隙处也可能产生间隙腐蚀。
管壳式换热器的类型、标准与结构
2) 管子在管板上的排列
原则：
① 要保证管板有必要的强度，管子和管板的连接要坚固和紧密； ② 设备要尽量紧凑，以便减小管板和壳体的直径，并使管外空间的流通截面减小，以便提高管外流体的流速； ③ 制造、安装和修理、维护简便。
折流板，（3）扇形折流板，（4）管孔形折流板
在弓形折流板中，流动死区较小，结构简单，因而用得最多；盘环形结构比较复杂，不便清洗，一般用在压力较高和物料比较清洁的场合；扇形和管孔形的应用较少。

大型管壳式换热器的设计与制造

大型管壳式换热器的设计与制造摘要：管壳式换热器属于大型生产设备，它在材料应用、结构设计、应力分析、换热管接头焊—胀等诸多关键技术应用方面表现出色。

本文中分析了大型管壳式换热器的基本产品结构与关键技术设计难点，并对它的制造技术进行了全面剖析。

关键词：大型管壳式换热器；产品结构；设计难点；制造技术；焊接技术大型管壳式换热器在石化企业中应用广泛，主要是用于乙烯生产项目中的重要设备。

伴随当前我国石化行业的快速发展，管壳式换热器的发展也逐渐呈现出大型化发展趋势，例如目前某些企业就已经研制出了EO、EG循环气冷却器，其中包括了多种具有特殊结构的换热器。

1.大型管壳式换热器的基本结构大型管壳式换热器中配备有循环气冷却器，其总重量约为380t，换热面积达到13000㎡，设备壳程长度20000mm，其筒体内径在4000mm，管束长度约为20000mm，设备总长度达到44000mm[1]。

整体看来属于大型列管式固定管板换热器。

结合换热器结构形式将换热器划分为4段，分别为：上部锥段焊件、下部锥段焊件、管束以及裙座。

要针对这4点进行无损检测，最终进行总体组装焊接[2]。

1.大型管壳式换热器设计技术难点在设计大型管壳式换热器过程中，需要围绕其结构设计提出技术要求，并分析管束振动、管板锻造、管板堆焊变形控制、装配等等技术难点内容进行分析，下文重点来谈：1.大型管壳式换热器的结构设计技术难点大型管壳式换热器在结构设计方面存在技术难点，因为其结构尺寸超出了标准适用范围，在设计参数方面要求较为严苛。

就管壳程温差而言最高可以达到23℃左右，同时要求采用无膨胀节结构。

就筒体结构直径设计内容看来，大型管壳式换热器中标准尺寸范围为≤2600mm，超标准结构参数对比为4000mm[3]。

1.大型管壳式换热器的管束振动设计技术难点在分析大型管式换热器的管束振动介质过程中，需要了解其介质为循环气体，同时壳程介质为冷却水。

一般来说，壳程体积流量一般相对较大，其设备直径大约为4000mm左右，体积庞大且壳程流路相对复杂。

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tm2.4.3 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)3.2.1 压力试验的目的 (13)3.2.2 试验压力及应力校核 (13)3.3 开孔补强 (13)φ管程接管的补强计算 (13)3.3.1 对mm9219⨯φ壳程接管的补强计算 (15)3.3.2对mm480⨯103.4 法兰的选用 (17)3.4.1 筒体法兰的选用 (17)3.4.2 管法兰的选用 (17)3.5 折流板设计 (17)3.6 管板设计 (17)3.6.1换热气的设计条件 (17)3.6.2结构尺寸参数 (17)3.6.3各元件材料及其设计数据 (19)3.6.4设计计算 (19)3.7 支座形式的确定 (30)3.7.1 已知条件 (30)3.7.2 校核 (31)3.7.3 计算支座承受的实际载荷Q (31)M (31)3.7.4 计算支座处圆筒所受的支座弯矩L4 螺旋板式换热器的设计 (31)4.1 传热工艺计算 (31)4.1.1 传热量计算 (32)4.1 .2 冷却水的出口温度 (32)4.1.3 螺旋通道截面积与当量直径de的计算 (32)4.1.4 雷诺数Re和普朗特数P (32)r4.1.5 给热系数α的计算 (33)4.1.6 总传热系数K (33)4.1.7 对数平均温差t∆ (34)m4.1.8 换热器传热面积F (34)4.1.9 螺旋通道长度L (34)4.1.10 螺旋圈数n与螺旋体外径D (34)4.2 流体压力降ΔP计算 (35)4.2.1 按直管压力降的计算公式 (35)4.2.2 按大连工学院等单位推荐的公式计算 (36)4.3 螺旋板的强度、挠度与校核 (36)4.3.1 强度计算 (36)4.3.2 螺旋板的挠度 (37)4.3.3 螺旋板式换热器的稳定性 (38)4.4 螺旋板式换热器的结构尺寸 (38)4.4.1 密封结构 (38)4.4.2 定距柱尺寸 (38)4.4.3 换热器外壳 (38)4.4.4 进出口接管直径 (39)4.4.5 中心隔板的尺寸 (39)4.4.6 水压试验时应力校核 (40)结束语 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1 引言换热设备是化工、炼油、动力、能源、冶金、食品、机械、建筑工业中普遍应用的典型设备。

TEMA管壳式换热器设计原则

TEMA规格的管壳式换热器设计原则——摘引自《PERRY’S CHEMICAL ENGINEER’S HANDBOOK 1999》设计中的一般考虑流程的选择在选择一台换热器中两种流体的流程时，会采用某些通则。

管程的流体的腐蚀性较强，或是较脏、压力较高。

壳程则会是高粘度流体或某种气体。

当管/壳程流体中的某一种要用到合金结构时，“碳钢壳体+合金管侧部件”比之“接触壳程流体部件全用合金+碳钢管箱”的方案要较为节省费用。

清洗管子的内部较之清洗其外部要更为容易。

假如两侧流体中有表压超过2068KPa(300 Psig)的,较为节约的结构形式是将高压流体安排在管侧。

对于给定的压降，壳侧的传热系数较管侧的要高。

换热器的停运最通常的原因是结垢、腐蚀和磨蚀。

建造规则“压力容器建造规则，第一册”也就是《ASME锅炉及压力容器规范Section VIII , Division 1》, 用作换热器的建造规则时提供了最低标准。

一般此标准的最新版每3年出版发行一次。

期间的修改以附录形式每半年出一次。

在美国和加拿大的很多地方，遵循ASME 规则上的要求是强制性的。

最初这一系列规范并不是准备用于换热器制造的。

但现在已包含了固定管板式换热器中管板与壳体间焊接接头的有关规定，并且还包含了一个非强制性的有关管子－管板接头的附件。

目前ASME 正在开发用于换热器的其他规则。

列管式换热器制造商协会标准, 第6版., 1978 (通常引称为TEMA 标准*), 用在除套管式换热器而外的所有管壳式换热器的应用中，对ASME规则的补充和说明。

TEMA “R级”设计就是“用于石油及相关加工应用的一般性苛刻要求。

按本标准制造的设备，设计目的在于在此类应用时严苛的保养和维修条件下的安全性、持久性。

”TEMA “C级”设计是“用于商用及通用加工用途的一般性适度要求。

”而TEMA“B级”是“用于化学加工用途”*译者注：这已经不是最新版的，现在已经出到1999年第8版3种建造标准的机械设计要求都是一样的。

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