管壳式换热器设计毕业设计简介

管壳式换热器设计毕业设计简介

管壳式换热器设计（0.6MPa，250℃）

过程装备与控制工程### ** 指导老师

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摘要

列管式换热器在化工、石油等行业中广泛应用。本设计是关于固定管板式换热器的设计，主要进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。

设计前半部分是工艺计算：主要有设计条件估算换热面积，从而进行选型、校核传热系数，计算出实际换热面积，最后压力降和壁温的计算。设计后半部分是关于结构和强度的设计：主要是根据已经选定的换热器形式进行设备内个零件部件的设计，包括：材料选择、具体尺寸确定、具体位置确定、管板厚度计算、开孔补强、计算拉脱力、震动计算等等。最后设计结果通过8张图纸表现出来。

关键词：管壳式换热器固定管板式换热器管板设计计算

Abstract

Tube type heat exchanger is widely used in chemical industy petrochemical industy and so on.This design work is Tublar heat exchanger design calculation ,which include technology calculate of heat exchange ,the struclure and intensity of heat exchanger.

The first part of design is the technology calculation process .Mainly ,the process of technology calculate is according to the given conditions to extimate the heat exchanger area,and then,select a suitable heat transfer area.The secondhalf of the design is about the structure and intensity of the degign,This part is just on the select type of heat exanger to design the heat ehchanger is components and part. T his part design mainly include,the choice of materials identify specifics size.identify specific location ,the thickeness calculate of tube sheet,the thickness .In the end,the finalresults through 8maps to display.

Key word:shell-Tube heat ehchanger Tubular heat exchangers tube-sheet design calculation 一、前言

在化工和石油化工厂中，传热既是最重要也是应用最多的过程。在换热器中，应用最多的是管壳式（列管式）换热器，它是工业过程热量传递中应用最广泛的一种换热器。虽然列管式换热器在结构紧凑型、传热强度和单位传热面积的金属消耗量方面无法与板式或板翅式等紧凑式换热器相比，但列管式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造

成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，鉴于此，本设计为固定管板式换热器的设计。

二、管壳式换热器基本理论

（一）工作原理

管壳式换热器属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。

（二）主要技术特性：

一般，管壳式换热器与其它类型的换热器比较有以下主要技术特性：

1、耐高温高压，坚固可靠耐用；

2、制造应用历史悠久，制造工艺及操作维修检验技术成熟；

3、选材广泛，适用范围大。但在传热效能、紧凑性和金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器等高效能换热器先进。

（三）构成

管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。管束是管壳式换热器的核心，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。另一个对换热器热

力性能有较大影响的基本元件是折流板（或折流杆）。管箱和壳体主要决定管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。

（四）分类

管壳式换热器按照应力补偿的方式不同，可以分为以下三个种类：

1.固定管板式换热器

固定管板式换热器是结构最为简单的管壳式换热器，传热管束两端管板是直接与壳体连成一体的。固定管板式换热器的热应力补偿较小，不能适应温差较大的工作。

2.浮头式换热器

浮头式换热器是管壳式换热器中使用最广泛的一种，应力消除原理是将传热管束一段的管板放开，任由其在一定的空间内浮动而消除热应力。浮头式换热器的传热管束可以从壳体中抽出，清洗和维修都较为方便，但是由于结构复杂，因此浮头式换热器的价格较高。

3.U型管换热器

U型管换热器的托盘传热管束是呈U形弯曲换热器，管束的两端固定在同一块管板的上下部位，再由管箱内的隔板将其分为进口和出口两个部分，而完全

消除了热应力对管束高频淬火的影响。U型管换热器的结构简单、应用方便，但很难拆卸和清洗。

三、设计参数

设计参数

介质过热蒸汽冷却水压力（绝）0.6MPa 0.8MPa

入口温度（℃）250 60

出口温度（℃）饱和蒸汽

序号传热量×10-5

（kj/h)

水流量（kg/h）

1 3.754 45320

2 8.761 105773

3 13.77 166186

4 18.77 226598

5 23.77 287010

6 28.78 347422

7 33.79 407938

8 36.29 438114

四、设计过程及内容

（一）热力学及流体力学计算

根据所选的第六组设计数据计算（热流体过热蒸