固定管板式换热器结构设计与强度计算

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固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器的结构设计摘要换热器是化工、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。

换热器的型式繁多,不同的使用场合使用目的不同。

其中常用结构为管壳式,因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强,在各工业部门应用最为广泛。

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。

固定管板式换热器主要由壳体、换热管束、管板、前端管箱(又称顶盖或封头)和后端结构等部件组成。

管束安装在壳体内,两端固定在管板上。

管箱和后端结构分别与壳体两端的法兰用螺栓相连,检修或清洗时便于拆卸。

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。

关键词:换热器;固定管板式换热器;结构;设计The Structural Design of Fixed Tube Plate Heat ExchangerAuthor : Chen Hui -juanTutor : Li HuiAbstractHeat exchanger is one of the most important equipments which is used in the fields of chemical, oil, power, metallurgy, transportation, national defense industry. Its right setting and the improvements of performance play an important role in the rationality o technology, economy, energy utilization and saving, which has a very important impact on the national economy.The type of heat exchanger is various, the different use occasions and the purpose is are commonly used for the tube shell type structure, because of its simple structure, low cost and wide selection, easy to clean, strong adaptability, themost widely used in various industry departments.Fixed tube plate heat exchanger is a kind of typical structure of tube and shell heat exchanger, also is a kind of heat exchanger is applied more widely. This kind of heat exchanger has simple and compact structure, high reliability, the characteristics of wide adaptability, and the production of low cost, wide range of selection of materials, heat exchange surface cleaning more convenient. Fixed tube plate heat exchanger can operate under high pressure and temperature, therefore, the heat exchanger in high temperature and high pressure and large in its possession of absolute advantage. Fixed tube plate heat exchanger is mainly composed of shell, heat exchange tube bundle, tube plate, the front tube box (also known as the roof or head) and the back-end structure parts. Tube bundle is installed on both ends of casing, which is fixed on the tube plate. Tube box and the back-end respectively connected to theflange bolts at the ends of the shell structure, maintenance or cleaning for easy disassembly. The merits of the heat exchanger design ultimately depends on whether applicable, economic, safe, flexible and reliable running, convenient maintenance cleaning, etc. A high heat transfer efficiency, compact, low cost, safe and reliable production of heat exchanger, requires carefully considered in the design of all sorts of problems. The accurate thermal design and calculation, but also for intensity and conform to the requirement of process manufacturing level.Keywords: Heat exchanger,Fixed tube plate heat exchanger, Structure,Design目录1 绪论.......................................... 错误!未定义书签。

固定管板式换热器计算解析

固定管板式换热器计算解析
焊接接头系数
厚度及重量计算
形状系数
K= =
计算厚度
= =
mm
有效厚度
e=n-C1- C2=
mm
最小厚度
min=
mm
名义厚度
n=
mm
结论
满足最小厚度要求
重量
Kg
压力计算
最大允许工作压力
[Pw]= =
MPa
结论
合格
后端管箱筒体计算
计算单位
辽宁石油化工大学
计算条件
筒体简图
计算压力Pc
MPa
设计温度t
C
内径Di
MPa
压力试验允许通过
的应力水平T
T0.90s=
MPa
试验压力下
圆筒的应力
T= =
MPa
校核条件
TT
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
[Pw]= =
MPa
设计温度下计算应力
t= =
MPa
t
MPa
校核条件
t≥t
结论
筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格
后端管箱封头计算
旋转刚度
MPa
材料名称

壳体法兰厚度
mm
法兰外径
管板和管子连接型式
管板和管子胀接(焊接)高度l
mm
胀接许用拉脱应力[q]
MPa
焊接许用拉脱应力[q]
MPa

材料名称
管箱法兰厚度
mm
法兰外径
mm

基本法兰力矩
Nmm
管程压力操作工况下法兰力
Nmm
法兰宽度

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

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石 油 化 工 设 备 技 术
2018 年
如图2所示.
图 1 管 板 结 构 示 意
表 2 材 料 特 性
部件 管板 壳体 换热管
部件
管板 壳体 换热管
材质 Q345R Q345R 00Cr17Ni14Mo2 弹 性 模 量/
MPa 1.83×105 1.83×105 1.78×105
目前,对换热 器 管 板 结 构 进 行 应 力 分 析 的 研 究已有较多成果.李子林等 应 【6】 用 ANSYS 软 件 对固定管板式换热器在机械载荷和温度载荷共同 作用下的应力强 度 进 行 分 析,并 对 危 险 截 面 进 行 强 度 校 核 ,得 出 应 在 不 同 危 险 工 况 下 ,对 换 热 器 不 同部位进行分析和评定才能保证其安全可靠运行 的结论;杨宏 悦 分 【7】 析 了 不 同 操 作 工 况 下 管 板 模 型的应力场,得出 除 了 筒 体 上 的 一 次 薄 膜 应 力 起 控制作用外,管板 的 强 度 控 制 因 素 是 位 于 管 板 与 筒体连接圆角过 渡 处 的 一 次 应 力 加 二 次 应 力,且 最大值发生在热载荷和壳程压力同时作用的操作 工况下的结论;季维英 通 【8】 过建立包括壳体、管 束 在内的管板三维 实 体 有 限 元 模 型,将 法 兰 垫 片 用 等 效 的 均 布 比 压 来 代 替 ,分 析 了 管 板 在 包 括 开 工 、 正常工作和停车等过程中可能出现的七种瞬态和 稳态操作工 况 下 的 强 度 状 况.强 度 分 析 表 明,在 温度载荷及压力 载 荷 共 同 作 用 的 工 况 下,热 应 力 决定了整个管板系统的应力分布.根据分析结果
收 稿 日 期 :2018G04G18. 作者简介:陈一鸣,女,2017 年 毕 业 于 青 岛 科 技 大 学 过 程 装 备与控制工 程 专 业,现 为 该 校 动 力 工 程 专 业 在 读 硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 化 工 机 械 设 备 方 面 的 研 究 工 作 . Email:qdcym09@163.com. 基金项目:山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 (NO.ZR2018LE015): 错位桨搅拌假塑性流体流场混沌特性及其表征.

固定管板式换热器工艺计算毕业设计说明书

固定管板式换热器工艺计算毕业设计说明书

摘要换热器是进行热交换操作的工艺设备。

广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。

特别是在石油的炼制和化学加工装置中,占有非常重要的地位。

固定管板式换热器的管束连接在管板上,管板与换热器壳体焊接。

其结构设计简单、制造方便、能承受较高压力、造价低;但材料的利用率不高;本设计严格按照要求,主要对固定管板式换热器进行工艺计算,结构设计和强度计算,采用的方法分别为:根据两流体的温度变化情况和物料性质,选择换热器类型;再根据物料操作条件,估算换热器的传热面积,然后求出总传热系数 K,核算传热面积;按照GB150-1998分别对换热器的各个部分结构进行选择、设计;严格按照 GB151-1999分别对封头、筒体、管板法兰进行强度计算和校核。

然后再结合石油、化工、制药、食品等行业实际而进行优化设计,解决了换热器设计中多目标之间相互矛盾的问题,以及提高材料的利用率,增强换热效果,节省了材料。

本换热器适用性强,用途广泛,具有非常广阔的发展前景。

关键词:换热器;管板;筒体;折流板;工艺计算;结构设计;强度计算AbstractHeat excha nger for heat excha nge operati on is a com mon process equipme nt. Widely used in chemical, petroleum, petrochemical, power, light in dustry, metallurgy, nu clear, shipbuildi ng, aviati on, heat ing and other in dustrial sectors. Particularly in the oil refi ning and chemical process ing un it, occupies an extremely importa ntpositi on. Fixed tube plate heat excha nger tubes conn ected to the tube sheet, tube sheet and shell weldi ng. Its simple structure, convenience, able to withstand high pressure, low cost; but the material utilization is not high; designed in strict accordance with the requirements of the standard GB151-1999, mainly on the fixed tube heat excha nger for process calculatio n, structural desig n and stre ngth calculati ons, the methods used were: two-fluid temperature cha nges accord ing to circumsta nces and n ature of the materials, select the type of heat excha nger; accord ing to the operating conditions of the material, estimate the heat transfer area, and then find the overall heat tran sfer coefficie nt K, acco un ti ng for heat tran sfer area; accordi ng to GB150-1998, were all part of the structure of the heat excha nger select ion and desig n; in strict accorda nce with GB151-1999, respectively, on the head, cylinder, pipe flange for strength calculation and check ing. Then comb ine the oil, chemical, pharmaceutical, food and other in dustries to optimize the desig n of practical and solve multi-objective desig n of heat excha nger betwee n the conflicting issues, and improve material utilization, enhanced heat transfer effect, savings in materials. The heat exchanger applicability, versatility, and has broad prospects for developme nt.Keywords: heat exchanger; bundle; tube plate; head; cylinder; flange; process calculation; structural desig n; stre ngth calculati on目录摘要 (I)Abstract .................................................... Il第一章绪论 (1)1.1选题背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)第2章设计方案 (3)2.1选择换热器的类型 (3)2.2物料流程安排 (3)第3章工艺计算 (4)3.1确定物性参数 (4)3.2估算传热面积 (4)3.3.1热流量 (4)3.3.2平均传热温差 (4)3.3.3传热面积 (5)3.3.4冷却水用量 (5)3.4工艺结构尺寸 (5)3.4.1管径和管内流速 (5)3.4.2管程数和传热管数 (5)3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (6)3.4.4传热管排列和分程方法 (6)3.4.5壳体内径 (7)3.4.6折流板 (7)3.4.7接管 (7)3.5换热器核算 (8)3.5.1热流量核算 (8)3.5.1.1壳程表面传热系数 (8)3.5.1.2管内表面传热系数 (9)3.5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (9)3.5.1.4计算传热系数 (9)3.5.1.5换热器的面积裕度 (10)3.5.2换热器内流体的流动阻力 (10)3.5.2.1管程流体阻力 (10)3.5.2.2壳程流体阻力 (10)3.5.3壁温核算 (11)3.6换热器主要结构尺寸和计算结果表 (12)第4章强度计算 (13)4.1壳体、管箱壳体和封头的设计 (13)4.1.1壁厚的确定 (13)4.1.2封头的设计 (14)4.1.3进出口的设计 (14)4.1.3.1接管外伸长度 (14)4.1.3.2接管与筒体、管箱壳体的链接 (14)4.1.3.3接管位置 (15)4.2管板与换热管 (15)4.2.1管板 (15)4.2.1.1管板结构 (15)4.2.1.2管板最小厚度 (16)4.2.1.3管板尺寸 (16)4.3壳体与管板、管板与法兰及换热管的连接 (16)4.3.1壳体与管板的连接结构 (16)4.3.2管板与法兰的连接 (17)4.3.3管子与管板 (17)4.4螺栓法兰连接设计 (17)4.4.1垫片选择 (18)4.4.2螺栓设计 (18)4.5管板设计 (18)第5章其他各部件结构 (20)5.1折流板 (20)5.1.1折流板管孔 (20)5.1.2折流板的布置 (21)5.2拉杆 (21)5.3防冲板 (21)5.4支座 (22)5.5膨胀节 (22)5.6鞍座的选择 (24)5.7各种可能情况下的应力校核 (27)5.7.1只有壳程设计压力而管程设计压力 (27)5.7.2只有管程设计压力而壳程设计压力 (34)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)第一章绪论1.1选题背景和意义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。

(看强度)固定管板式换热器设计说明书

(看强度)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。

固定管板式换热器计算

固定管板式换热器计算
系数(带膨胀节时 代替Q)

系数(按K,Q或Qex查图30)
法兰力矩折减系数
管板边缘力矩变化系数

法兰力矩变化系数

管板开孔后面积Al= A- 0.25nd2
mm2


管板布管区面积
(三角形布管)
(正方形布管)
mm2

管板布管区当量直径
mm
系数

系数

系数

系数(带膨胀节时 代替Q)

管板布管区当量直径与壳体内径之比
Wp=Fp+F=
N
所需螺栓总截面积Am
Am= max (Ap,Aa) =
mm2
实际使用螺栓总截面积Ab
Ab= =
mm2
力矩计算

FD= 0.785 pc
=
N
LD=LA+ 0.5δ1
=
mm
MD=FDLD
=
N.mm

FG=Fp
=
N
LG= 0.5 (Db-DG)
=
mm
MG=FGLG
=
N.mm
Mp
FT=F-FD
mm
材料
试验温度许用应力
MPa
设计温度许用应力t
MPa
试验温度下屈服点s
MPa
钢板负偏差C1
mm
腐蚀裕量C2
mm
焊接接头系数
厚度及重量计算
计算厚度
= =
mm
有效厚度
e=n-C1- C2=
mm
名义厚度
n=
mm
重量
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定作者:杨翠娟来源:《名城绘》2019年第04期摘要:换热器设备在化工、石油、食品等多种工业生产中应用广泛。

在换热器制造过程中,管板与换热管之间的连接结构和连接质量一定程度上决定了换热器的质量优劣和使用寿命。

由于管板与换热管连接区域结构不连续,从而易产生各种连接质量问题,因此在危险工况下对管板与换热管连接部位进行应力分析和强度校核是十分必要的。

关键词:固定管板式换热器;管板;应力分析;强度评定目前,对换热器管板结构进行应力分析的研究已有较多成果。

应用ANSYS软件对固定管板式换热器在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行分析,并对危险截面进行强度校核,得出应在不同危险工况下,对换热器不同部位进行分析和评定才能保证其安全可靠运行的结论;分析了不同操作工况下管板模型的应力场,得出除了筒体上的一次薄膜应力起控制作用外,管板的强度控制因素是位于管板与筒体连接圆角过渡处的一次应力加二次应力,且最大值发生在热载荷和壳程压力同时作用的操作工况下的结论;通过建立包括壳体、管束在内的管板三维实体有限元模型,将法兰垫片用等效的均布比压来代替,分析了管板在包括开工、正常工作和停车等过程中可能出现的七种瞬态和稳态操作工况下的强度状况。

1管板结构的静力分析在反映结构力学特性的前提下,模拟时进行以下简化:1)不考虑管板与换热管焊接热应力影响;2)不考虑管板与壳体的连接焊缝;3)不考虑管板兼做法兰螺栓对其的受力。

选择管板一侧面与所有换热管孔面施加450℃的温度载荷,并在该侧面施加2MPa的压力载荷;在管板另一侧面施加147℃的温度载荷和0.6MPa的压力载荷;沿半径方向,对换热器管板最外边缘施加全约束。

分析应力发现,该工况下管板结构的最大应力为46.9MPa,管板最大应力发生外侧管孔局部区域,其他区域应力值并不大。

采用管板材料为Q345R,450℃板厚为80mm的钢板许用应力为66MPa。

固定管板式换热器整体结构设计

固定管板式换热器整体结构设计

2 固定管板式换热器整体结构设计2.1换热器类型的选择两流体温度变化情况:热流体进口温度140℃,出口温度40℃;冷流体(循环水)进口温度30℃,出口温度40℃。

该换热器用循环水冷却,冬季操作时进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁和壳体壁温之差较大,因此初步选定带膨胀节的固定管板式换热器。

2.2 换热器内流体流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢,为便于水垢清洗,应使循环水走管程,油品走壳程。

选用的碳钢管5.225⨯Φ,管内流速取sm i 5.0=μ。

2.2.1冷热流体物性数据的确定定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程油的定性温度为: 90240140=+=T ℃管程流体的定性温度为: 3524030=+=T ℃根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。

油在90℃下的有关物性数据如下: 密度 8250=ρ㎏/m 3定压比热容 KJ c p 22.20=/(㎏·℃) 导热系数 /140.00W =λ(m ·℃) 粘度 s Pa i ∙=000715.0μ 循环冷却水在35℃下的物性数据如下: 密度 9940=ρ㎏/m 3定压比热容 KJ c p 08.40=/(㎏·℃) 导热系数 W 626.00=λ/(m ·℃) 粘度 s Pa i ∙=000725.0μ2.2.2总传热系数的计算(1)热流量)(7.3661032.1)40140(22.2600060000kW kJ t c m Q p =⨯=-⨯⨯== (2)平均传热温度 39304040140ln)3040()40140(ln '2121=-----=∆∆∆-∆=∆t t t t t ℃(3)冷却水用量 32353)3040(08.413200000=-⨯=∆=ipi i t c Q ω(kg/h )(4)总传热系数K 管程传热系数: 03670000725.09945.002.0Re =⨯⨯==iii i u u d ρ4.08.0)()(023.0iip iii i ii i u c u u d d λρλα=4.08.0)626.06175.208.4()13670(020.0626.0023.0⨯==2731W/(m 2·℃) 壳程传热系数:假设壳程的传热系数2900=αW/(m 2·℃)污垢热阻W C m R si /000344.02∙= WC m R so /000344.02∙=管壁的导热系数)/(45C m W ︒⋅=λ;)/(5.2192901000172.00225.045025.00025.0020.0025.0000344.0020.02731025.01112C m W R d bd d d R d d K s iisiii⋅=++⨯⨯+⨯+⨯=++++=αλα2.3传热面积的计算)(8.42395.219107.36623m t K Q S m=⨯⨯=∆='考虑15%的面积裕度)(2.498.4215.115.12m S S =⨯='⨯=。

换热器结构设计及强度计算 说明书

换热器结构设计及强度计算   说明书

摘要本次设计的题目为汽提塔冷凝器。

汽提塔冷凝器是换热器的一种应用,这里我设计成浮头式换热器。

浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种,它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死,另一端可相对壳体滑移,称为浮头。

浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束,因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力,另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便,易清洗。

在化工工业中应用非常广泛。

本文对浮头式换热器进行了整体的设计,按照设计要求,在结构的选取上,采用了1-2型,即壳侧一程,管侧两程。

首先,通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构。

然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计,之后对各部分进行校核。

本次毕业设计任务是流量为3500kg/h,浮头式换热器的机械设计,工作压力管程为0.43MPa、壳程为0.042MPa,工作温度管程为61℃、壳程为80℃。

通过本次毕业设计,我熟悉了浮头式换热器的工艺流程,掌握了浮头式换热器的结构及计算方法,了解了浮头式化热器的制造要求及安装过程。

但是,限于经验不足和水平有限,一定存在缺点甚至错误之处,敬请老师批评指正。

关键词:换热器;浮头式;管程;壳程AbstractThe topic of my study is the design of stripper condenser. stripper condenser is one of applications heat exchanger.In here, my design is the floating head heat exchanger. The floating head heat exchanger is a special type of tube and shell heat exchanger. It is special for its floating head. One of its tube sheet is fixed,while another can float in the shell,so called floating head. As the tubes can expand without the restriction of the shell,it can avoid thermal stress. Another advantage is that it can be dismantled and clean easily . It is widely used in chemical industry. In this study an overall design of the floating head heat exchanger is carried out .According to the demand the type 1-2 is chosen to be the basic type,which has one segment in shell and two segment in tubes. First,heat transfer is calculated to determine the heat exchange surface area and the number of tubes that needed. Then,according to the request and standards,structural of system is well designed. After that,the finite element analysis of the shell is completed.The graduation design task is 3500kg/h flow of the floating head heat exchanger, the mechanical design, working pressure tube 0.4 3MP, shell, work process of 0.042MP for 61 ℃, the temperature tube for 80 ℃shell cheng. Through the graduation design, I am familiar with the floating head heat exchanger process, mastered the structure of floating head heat exchanger and calculation method of floating head, learned the heat exchanger is manufacturing requirements and installation process. But, due to lack of experience and limited ability, certain shortcomings and even mistakes, please the teacher criticism and corrections.KEY WORDS:HEAT EXCHANGER;FLOATING HEAD;TUBE-SIDE;SHELL-SIDE目录第一章 换热器概述 (1)1.1 换热器的应用 (1)1.2 换热器的主要分类 (1)1.2.1 换热器的分类及特点 (1)1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 (2)1.3 管壳式换热器特殊结构 (5)1.4 换热管简介 (5)第二章 工艺计算 (7)2.1 设计条件 (7)2.2换热器传热面积与换热器规格: (8)2.2.1 流动空间的确定 (8)2.2.2 初算换热器传热面积'A .......................................................................................... 8 2.2.3 传热管数及管程的确定 ........................................................................................... 9 2.2.4管心距的计算 (9)2.2.5换热器型号、参数的确定 (9)2.2.6壳体内径计算 (9)2.2.7折流板的计算 (10)2.3换热器核算 (10)2.3.1传热系数核算 (11)2.3.2换热器的流体阻力 (13)2.3.3换热器的选型 (14)第三章 换热器的结构计算和强度计算 (15)3.1换热器的壳体设计 (15)3.2筒体材料及壁厚 (15)3.3封头的材料及壁厚 (16)3.4管箱材料的选择及壁厚的计算 (16)3.5开孔补强计算 (17)3.6水压试验及壳体强度的校核 (19)3.7 换热管 (20)3.7.1 换热管的排列方式 (20)3.7.2 布管限定圆L D (20)3.7.3 排管 (21)3.7.4 换热管束的分程 (21)3.8 管板设计 (22)3.8.1 管板与壳体的连接 (22)3.8.2 管板计算 (22)3.8.3 管板重量计算 (26)3.9折流板 (26)3.9.1 折流板的型式和尺寸 (27)3.9.2 折流板排列 (27)3.9.3 折流板的布置 (27)3.10拉杆与定距管 (27)3.10.1 拉杆的结构形式 (27)3.10.2 拉杆的直径、数量及布置 (28)3.10.3 定距管 (28)3.11法兰和垫片 (28)3.11.1固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片 (28)3.11.2外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片、浮头垫片 (30)3.11.3 接管法兰型式与尺寸 (31)3.12钩圈式浮头 (32)3.12.1 浮头盖的设计计算 (33)3.13分程隔板 (38)3.14鞍座 (38)3.14.1 支反力计算如下 (38)3.14.2 鞍座的型号及尺寸 (40)3.15接管的最小位置 (40)3.15.1壳程接管位置的最小尺寸 (40)3.15.2 管箱接管位置的最小尺寸 (41)附录外文翻译 (45)参考文献 (55)第一章换热器概述过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛,是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备,而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。

固定管板式换热器设计说明书

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。

钢制列管式固定管板换热器结构设计手册

钢制列管式固定管板换热器结构设计手册

钢制列管式固定管板换热器结构设计手册钢制列管式固定管板换热器是一种常见的换热设备,常用于化工、石油、制药等行业中的热交换过程。

下面是钢制列管式固定管板换热器结构设计手册的相关参考内容:一、引言1.1 设计目标:介绍钢制列管式固定管板换热器的设计目标,包括换热效率、压降、耐压能力等。

1.2 设计依据:列出设计所依据的国家标准、行业规范和相关技术要求。

二、钢制列管式固定管板换热器概述2.1 结构类型:介绍钢制列管式固定管板换热器的基本结构和组成部件,包括管束、固定管板、壳体等。

2.2 工作原理:详细描述换热器的工作原理,包括流体流动路径、热交换过程等。

2.3 应用范围:列举钢制列管式固定管板换热器的主要应用领域和工况条件。

三、设计计算3.1 换热器尺寸计算:以给定的换热面积和流体参数为基础,计算换热器的尺寸,包括壳体内径、管束长度等。

3.2 管板和管束的布置:设计管绞口的位置和数量,确定管束在壳体中的布置方式。

3.3 板间支撑:介绍板间支撑的设计原则和布置方式,确保管束的稳定性和承压能力。

3.4 温度和压力设定:根据工作条件和材料的耐受能力,确定换热器的设计温度和设计压力。

四、工艺流程和材料选型4.1 工艺流程:详细描述换热器的制造工艺流程,包括加工、焊接、组装等环节。

4.2 材料选型:介绍换热器壳体、管束、管板等主要部件的材料选型,考虑材料的耐腐蚀性、耐压能力和可焊接性。

五、结构设计5.1 壳体设计:包括壳体的结构类型、材料选型和强度计算等。

5.2 管束设计:确定管束的尺寸、材料选型和支撑方式,以确保管束在工作条件下的稳定性和换热效率。

5.3 固定管板设计:确定固定管板的尺寸、材料选型和布置方式,以保证管束和管板之间的紧密度和承压能力。

5.4 密封设计:考虑换热器在工作过程中的温度和压力变化,设计适当的密封装置,确保换热器的密封性能。

六、安全性分析和性能验收6.1 安全性分析:对换热器在不同工况下的安全性进行分析,包括压力容器强度计算、应力分析等。

固定管板式换热器设计结构设计说明

固定管板式换热器设计结构设计说明

固定管板式换热器设计结构设计第一章绪论1研究的目的和意义随着现代工业的发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。

世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。

强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,而且能大大节约投资成本。

换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用,使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视,各种研究成果不断涌现[1]。

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备 , 在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业应用普遍。

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%一 45%。

近年来随着节能技术的发展 ,换热器的应用领域不断扩大 , 带来了显著的经济效益[2]。

目前,在换热设备中 , 管壳式换热器使用量最大。

因此对其进行研究就具有很大的意义。

换热器换热过程是为了实现下列目的:⑴通过减小设计传热面积来减小换热器的体积和质量⑵.提高已有换热器的换热能力⑶.使换热器能在较低额温差下正常工作⑷.通过减小换热器的流体阻力来减少换热器的动力消耗2国内外发展状况2.1管程强化传热研究进展换热管是管壳式换热器的主要组成部分,以下是列举的集中国内外新型高效换热管以及它们的作用2.1.1螺旋槽管螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管 , 管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数 , 起到双边强化的作用。

根据在光管表面加工螺旋槽的类型螺旋槽管有单头和多头之分 , 其主要结构参数有槽深 e、槽距p 和槽旋角β。

美国、英国、日本从1970 年至1980 年间对螺旋槽管进行了大量的研究[1]2.1.2横纹管华南理工大学曾研究过 1974 年前苏联提出的一种换热管,研究表明:在相同流速下,横纹管的流体阻力较单头螺旋槽管的流要小[2]体阻力2.1.3螺旋扁管梁龙虎[3]经实验研究 , 表明螺旋扁管管内膜传热系数通常比普通圆管大幅度提高 , 在低雷诺数时最为明显 , 达 2~3 倍; 随着雷诺数的增大, 通常也可提高传热系数 50%以上。

SW6某固定管板换热器强度计算-简单计算书

SW6某固定管板换热器强度计算-简单计算书

软件批准号:CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN工程名:PROJECT设备位号:ITEM设备名称:EQUIPMENT图号:DWG NO。

设计单位:压力容器专用计算软件DESIGNER固定管板换热器设计计算设计计算条件:壳程: 管程:设计压力P s (MPa) 2.4 设计压力P t (MPa) 0.6设计温度t s (℃) 100 设计温度t t (℃) 60壳程圆筒外径Do(mm) 325 管箱圆筒外径Do(mm) 325材料名称20(GB8163) 材料名称20(GB8163)前端管箱封头计算计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件计算压力P c (MPa) 0.60 外径D o (mm) 325.00 设计温度t (℃) 60.00 曲面高度h o (mm) 73.00 材料名称Q235-B 材料类型板材试验温度许用应力[σ] (MPa) 116.00 钢板负偏差C1 (mm) 0.30 设计温度许用应力[σ]t(MPa) 114.50 腐蚀裕量C2 (mm) 1.00 焊接接头系数φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验压力试验允许通过的应力试验压力值P T (MPa) 1.0000 [σ]T (Mpa) 211.50试验压力下封头的校核条件σT ≤[σ]T周向应力σT (MPa) 29.90 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K 1.2750 最小厚度δmin (mm) 3.00 计算厚度δh (mm) 1.08 名义厚度δnh (mm) 8.00 有效厚度δeh (mm) 6.70 重量 (kg) 7.75 结论满足最小厚度要求压力计算最大允许工作压力[P w](MPa) 3.82974 结论合格后端管箱封头计算计算所依据的标准GB 150.3-2011。

固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器结构设计固定管板式换热器由管束、壳体和管板三部分构成。

管束由多根直管组成,其中一端焊接或固定在固定管板上,另一端焊接或固定在流体分配器上。

壳体则是一个密封的容器,用于包围管束。

壳体内部设有进出口管道和流体分配器。

管板则是将管束固定在壳体内部的关键部件,其结构设计直接影响到换热器的性能。

在固定管板式换热器的结构设计中,需要考虑以下几个方面。

首先是管束的选型和布置。

根据实际的换热需求和流体的性质,选择合适的管材和管径。

同时,根据流体的流动方式和换热效果的要求,设计合适的管束布置方式,如平行流、逆流或混流等。

管束的布置方式也会影响到管板的结构设计。

其次是管板的材料选择和制造工艺。

管板需要具备足够的强度和密封性能,以保证换热器的正常运行。

一般来说,管板可以采用碳钢、不锈钢、铜合金等材料制造。

制造管板时,一般采用焊接、螺栓连接等工艺。

焊接连接具有强度高、密封性好的优点,但需要保证焊接质量,以免出现焊接缺陷导致泄漏。

再次是管板的结构设计。

管板中需要开设进出口管道和流体分配器,以保证流体的正常进出和分配。

进出口管道通常位于管板的两侧,而流体分配器则位于管板的上部。

流体分配器需要保证均匀分配流体到各个管束,以提高换热效率。

在结构设计中,需要考虑到进出口管道和流体分配器的尺寸、位置和连接方式等因素。

最后是管束和壳体的固定方式。

管束需要牢固地固定在壳体内部,以免发生振动和冲击,影响换热器的安全性和性能。

一般来说,管束可以通过焊接、螺纹连接、悬挂支架等方式固定在壳体内部。

固定方式的选择需要考虑到实际的工作条件和安全要求。

综上所述,固定管板式换热器的结构设计涉及到管束选型和布置、管板材料选择和制造工艺、管板结构设计、进出口管道和流体分配器的设计、管束和壳体的固定方式等多个方面。

在进行结构设计时,需要考虑到实际的换热需求和工作条件,以保证换热器的性能和安全性。

固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器的结构设计摘要换热器是化工、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。

换热器的型式繁多,不同的使用场合使用目的不同。

其中常用结构为管壳式,因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强,在各工业部门应用最为广泛。

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。

固定管板式换热器主要由壳体、换热管束、管板、前端管箱(又称顶盖或封头)和后端结构等部件组成。

管束安装在壳体内,两端固定在管板上。

管箱和后端结构分别与壳体两端的法兰用螺栓相连,检修或清洗时便于拆卸。

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。

关键词:换热器;固定管板式换热器;结构;设计The Structural Design of Fixed Tube Plate Heat ExchangerAuthor : Chen Hui -juanTutor : Li HuiAbstractHeat exchanger is one of the most important equipments which is used in the fields of chemical, oil, power, metallurgy, transportation, national defense industry. Its right setting and the improvements of performance play an important role in the rationality o technology, economy, energy utilization and saving, which has a very important impact on the national economy.The type of heat exchanger is various, the different use occasions and the purpose is are commonly used for the tube shell type structure, because of its simple structure, low cost and wide selection, easy to clean, strong adaptability, themost widely used in various industry departments.Fixed tube plate heat exchanger is a kind of typical structure of tube and shell heat exchanger, also is a kind of heat exchanger is applied more widely. This kind of heat exchanger has simple and compact structure, high reliability, the characteristics of wide adaptability, and the production of low cost, wide range of selection of materials, heat exchange surface cleaning more convenient. Fixed tube plate heat exchanger can operate under high pressure and temperature, therefore, the heat exchanger in high temperature and high pressure and large in its possession of absolute advantage. Fixed tube plate heat exchanger is mainly composed of shell, heat exchange tube bundle, tube plate, the front tube box (also known as the roof or head) and the back-end structure parts. Tube bundle is installed on both ends of casing, which is fixed on the tube plate. Tube box and the back-end respectively connected to theflange bolts at the ends of the shell structure, maintenance or cleaning for easy disassembly. The merits of the heat exchanger design ultimately depends on whether applicable, economic, safe, flexible and reliable running, convenient maintenance cleaning, etc. A high heat transfer efficiency, compact, low cost, safe and reliable production of heat exchanger, requires carefully considered in the design of all sorts of problems. The accurate thermal design and calculation, but also for intensity and conform to the requirement of process manufacturing level.Keywords: Heat exchanger,Fixed tube plate heat exchanger, Structure,Design目录1 绪论.......................................... 错误!未定义书签。

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。

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定摘要:换热器通俗来讲是同种流体间能够通过热能传递的一个机器装备。

不管是多种流体亦或者是固定粒子,相遇时将能够产生热接触。

换热器之所以在工业生产中受到重视,原因在于工业领域所需要的食品、能源等行业都有换热器存在,换热器在工业生产中占据重要地位,由于它的特点之一是能够对能源进行存储转换,因此在新能源利用中收到相当好的效果。

随着全球经济飞速发展,在能源利用上经常出现浪费资源等问题,工业生产带来的不仅是发展,也产生能源紧张的弊端。

因此,为了节约能源及寻求循环利用的办法,全球目前都致力于此项活动。

换热器之所以被广泛应用,很大一部分原因则是因为在化工生产中能通过合能源来进行转换回收。

换热器是由管板和换热管综连接而成的,因此若是结构不连续,局部产生应力集中或应力过大会造成换热管出现破败现象,导致产生各种质量问题。

综上所述,本文将详细讲述关于固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定的必要性及出现问题后相关解决措施。

关键词:固定管板式;换热器管板;应力分析和强度引言:关于工业企业生产过程中的机器设备换热器,它分为四种种类,有接触式,蓄热式,间壁式和中间载体式几种,但厂里最常用的乃是表面式换热器,而固定管壳式换热器则是间壁式分类而来,它的结构特点是十分坚固,且适用范围广,能够承受住企业较大的操作压力,之所以如此受企业青睐,其中的原因是生产成本低,清洗操作方便。

尽管在科技高速发展的时代有各类新型换热器出现在市场,但固定管板式换热器依然占据主导地位,则是因为它的优点多。

一、关于固定管板式换热器管板的应力分析和强度必要性固定管板式换热器之所以站在主导地位,则是因为它造价成本低,受众范围广,且能承受压力大。

且它损坏之后可以进行更换,简单快捷。

尽管固定管板式换热器拥有众多优点,但也存在一定硬伤,它由于结构原因容易导致管束与壳体之间的壁温过大而泄露,或者封口被腐蚀等,当它产生较大热应力,将会致使换热管失效或运行停止。

固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器结构设计

固定管板式换热器结构设计在设计固定管板式换热器时,需要考虑以下几个关键因素:1.材料选择:换热器的材料选择是至关重要的。

通常情况下,换热器的管子和固定板都应选择耐腐蚀、耐高温的材料,如不锈钢、镍合金等。

同时,还需要根据具体的工艺要求选择适当的密封材料,以确保换热器的密封性能。

2.管束设计:管束是固定管板式换热器的核心部分,其设计应考虑到换热效率和流体阻力的平衡。

一般情况下,管束应采用对称布置,以使流体在管束内均匀分布,并尽可能提高传热面积。

此外,还需要考虑到管束的清洁和维护便利性,以便定期清理污垢和维修管束。

3.固定板设计:固定板不仅可以支撑管束,还可以提供换热介质的进出口通道。

因此,固定板的设计应考虑到流体的流动和分布情况。

通常情况下,固定板应具有合适的孔洞和通道,以确保流体可以均匀地进入和流出管束,从而提高换热效果。

4.密封设计:固定管板式换热器中,管束和固定板之间需要进行密封,以防止流体泄漏。

因此,密封设计是非常重要的。

一般情况下,可以选择O型橡胶密封圈或金属密封圈,以确保换热器的密封性能。

同时,还需要根据具体的工艺要求和流体性质选择适当的密封材料。

5.强度计算:固定管板式换热器在工作时会受到一定的压力和温度载荷,因此需要进行强度计算。

强度计算包括管束和固定板的强度计算,以确保换热器在工作条件下的安全性。

总之,固定管板式换热器结构设计是非常复杂和关键的任务。

在设计过程中,需要综合考虑材料选择、管束设计、固定板设计、密封设计和强度计算等因素。

只有在充分考虑各种因素的基础上,才能设计出性能优良、可靠稳定的固定管板式换热器。

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毕业设计任务书
一.题目:固定管板式换热器的结构设计与强度计算
二.主要完成内容:
在已知工艺参数的基础上,经过工艺计算确定换热器的工艺尺寸,在此基础上进行结构设计。

正确选择换热器的材料和设计方法,确定换热器的总体结构尺寸,对U型膨胀节、鞍座等零部件结构进行设计计算,学会标准件的选用,并熟悉GB150-98和GB151-98的使用。

用AUTOCAD2008绘出换热器的结构装配图及必要的零部件图。

已知参数:管程压力 4.0Mpa(绝对压力) 壳程压力 2.5MPa((绝对压力) 热水进口温度90℃热水出口温度68℃
冷水进口温度10℃冷水出口温度18℃
冷却水流量35kg/s
三.进程安排:(按12周计)
1---------1 借阅资料,熟悉设计内容。

学院内
2--------2 确定用材及设计思路。

学院内
完成基本工艺计算。

3--------5 完成换热器结构设计和强度计算。

学院内
6-------6 U型膨胀节设计和鞍座校核。

学院内
7------8 标准零部件选用。

学院内
9------10 AUTOCAD绘图,发图。

学院内
11 整理、完成设计说明书,提交全部内容。

学院内
12 准备答辩学院内
四.参考资料:
(1)《GB150---98压力容器设计规范》标准出版社
(2)《GB151---98钢制管壳式换热器设计规范》标准出版社
(3)《过程设备设计》化学工业出版社
(4)《换热器设计》化学工业出版社
(5)《化工原理》化学工业出版社
(6)《材料与零部件》(上)化学工业出版社
五.指导教师:徐向红
六.学生姓名:化机102 阿依努尔·艾拜。

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