浮头式换热器设计简介

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浮头式换热器设计简介

浮头式换热器设计简介

浮头式换热器设计(PN1.3/0.9; W=41T/h)过程装备与控制工程姓名学号指导老师 XX 工程师摘要管壳式换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其它一些行业中广泛使用的热交换设备。

它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用,而且是化工单元的重要附属设备,因此在化工生产中占有重要地位。

浮头式换热器是釜壳式换热器的一种,其优点是:管束可以从壳体里面抽出来,便于清洗;管壳的变形不会受到壳体的约束,消除热应力。

浮头式的设计内容有:换热器的热力学计算;换热器的零部件材料选定;换热器的结构设计;换热器的强度校核。

关键字:管壳式换热器浮头式换热器设计内容AbstractShell and tube heat exchange is widely used in the heat exchanger of chemical. It can’t only used for heater and cooler individually etc. But also for some important accessory equipment of the chemical units. So it occupies an place in chemical production.The floating head exchange is one of the shell and tude heat exchange.Tube bundle can be pumping out from the inside of the shell for easy to cheaning;The themcal deformation of the tube bundle will not be constraint of the shell by elimination of heat stress.The design of a floating head exchanger typically includes:The thermodynatic cacnlationof the heat exchanger;The components’ materials selection of the heat exchanger;Structural design of the heat exchanger;The components thickness colcnlation and strength checking of the heat exchange.Keywords:shell and tube exchanger; Floating head heat exchanger; Components of the design一、前言换热器是将热流体的部分能量传递给冷流体的设备,又称热交换器。

浮头式换热器设计说明书

浮头式换热器设计说明书

浮头式换热器设计说明书设计者:徐凯指导教师:张玲张亚男秦敏系别:机械工程系专业:热能与动力工程日期:2009.11宁夏理工学院前言换热器是非常重要的换热设备。

在国民生产的各个领域得到了广泛的应用。

本设计说明书主要介绍浮头式换热器的原理和设计思路及整个设计过程。

在浮头式换热器中,浮头式换热器的两端的管板,一端不与壳体相连,该端亦称浮头。

管子受热时,管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩,完全消除了温差应力。

浮头式换热器主要有如下特点:浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间,另一端管板可以在壳体内自由移动,这个特点在现场就能清楚地看出来。

这种换热器的壳体和管束的热膨胀是自由的,管束可以抽出,便于清洗管间和管内。

其缺点是结构复杂造价高,一般比固定管板高20%左右,在运行中浮头处发生泄漏不易检查处理。

浮头式换热器适应于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的工作条件下。

本书内容系统、完整,理论与实际并重。

书中对浮头式换热器设计中所需的各学科知识均有简要的介绍和解释。

同时该书对换热器在编写时注重介绍的方法简明扼要,条理清楚,深入浅出,紧密结合工程实际。

期间得秦敏、张春兰、张亚男、张玲等老师的悉心指导。

在此表示真挚的感谢!由于编者水平有限,其中难免不妥之处,恳请各位读者批评指正。

编者:徐凯2009-11-26目录第一章绪论第二章设计任务和设计条件 (1)第三章确定设计方案 (3)3.1 换热器类型的确定 (3)3.2 管程及壳程的流体安排 (3)第四章确定物性数据 (4)4.1定性温度的确定 (4)4.2列表 (6)第五章传热面积的估算 (7)第六章工艺结构尺寸的确定 (9)6.1 管径和管内流速的确定 (9)6.2 管程数和传热管数的确定 (9)6.3 平均传热温差的校正 (10)6.4 传热管排列和分程方法确定 (10)6.5 壳体内径的确定 (11)6.6 折流板的确定 (11)6.7 其它附件的确定 (12)第七章所设计换热器的校核算 (13)7.1 传热热流量的核算 (13)7.2 壁温的校核计算 (15)7.3 换热器内流体的流动阻力的核算 (17)参考文献 (19)换热器原理课程设计心得体会 (21)第一章绪论1.1换热器课程设计的目的和要求课程设计是《换热器原理》课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。

浮头式换热器设计【毕业作品】

浮头式换热器设计【毕业作品】

浮头式换热器设计摘要:本次设计的题目是浮头式换热器。

浮头式换热器是管壳式换热器的换热器系列中的一种,它的特点是两端管板只是一端与外壳固定,另一端可相对壳体滑移,称为浮头式。

浮头由浮动管板钩圈和浮头端盖组成。

它不会因为管束之间的差胀而产生温差热效应,同时还具有拆卸方便、易清洗的优点,另外与其他类型的管壳式换热器一样,能在高温、高压下工作,所以在化工工业方面应用广泛。

本设计中的浮头式换热器主要参照GB151在给定的设计条件下进行工艺设计,然后对筒体、管束、浮头端进行详细的机械结构设计、计算和校核,对于换热器的一些零部件则根据设计参数查找标准。

对于具体的设计步骤与准则在设计说明书中有详细的说明。

关键字:换热器;浮头;管板;钩圈The design of floating-head heat exchangerAbstract:The topic of my study is the design of 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. The floating head floating tube sheet hook and loop and floating head cover. It is not because of the differential expansion between the tubes and the temperature difference between the thermal effects, but also has to facilitate the demolition, the advantages of easy to clean, but in addition it can work in high temperature and high pressure same as the other tube and shell heat exchanger, so widely used in the chemical industry. The design of the floating head heat exchanger major reference GB151,first make process design in a given design conditions, and then on the cylinder, tube, floating head end, a detailed mechanical structural design, calculation and check, for some of the heat exchanger components according to the design parameters. The specific design steps and design criterion is described in design specification.Keywords:heat exchanger; floating head; tube plate; hook and loop前言换热器是实现热量传递的一种设备,在工业生产中起着重要的作用,在各个化工相关领域得到了广泛的应用。

浮头式换热器设计文献综述

浮头式换热器设计文献综述

浮头式换热器设计文献综述摘要在工业生产中,凡用来实现冷热流体热量交换的设备,统称为换热器。

它在化工、炼油、原子能、建筑、机械、交通等许多技术领域中均有广泛的应用。

如化工生产中的加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器、再沸器等;又如热力发电厂中的空气预热器、蒸汽过热器、凝汽器和冷水塔等,为了满足不同生产条件的需要,各工业部门采用多种多样的换热器。

浮头式换热器是石油化工行业广泛使用的热交换设备,其质量的好坏直接影响到石油化工企业的安全和经济效益。

换热器是重要的化工单元操作设备,浮头式换热器是换热器的一种重要类型。

关键词换热器浮头式设计换热器的分类由传热学理论可知道,热交换是一种复杂的过程,它是由系统内两部分的温度差异而引起的,热量总是自动地从温度较高的部分传给温度较低的部分。

传热的基本方式有热传导、对流和辐射3种,因此在换热器中,热量总是从热流体传给冷流体,起加热作用的热流体又称加热介质如水蒸汽、烟道气、导热油或其他高温流体等;起冷却作用的冷流体又称冷却介质如空气、冷冻水、冷冻盐水等。

在热交换过程中,热冷流体的温度是因整个流程而不断变化的,即热流体的温度由于放热而下降,冷流体的温度由于吸热而上升。

适应于各种换热条件,换热器有多种形式。

每种结构形式都有其特点和适用范围,只有熟悉和掌握这些特点,并根据生产工艺具体情况,才能进行合理选型和正确的设计。

适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器,结构类型也不同,换热器的具体分类如下:一、换热器按传热原理分类1、表面式换热器表面式换热器是温度不同的两种流体在壁面分开的空间里流动,通过壁面的导热和流体在壁表面对流,两种流体在之间进行换热。

表面式换热器有管壳式、套管式和其他形式的换热器。

2、蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体,把热量从高温流体传递给低温流体,热介质先通过固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,使之达到热量传递的目的。

蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

浮头式换热器课程设计说明书

浮头式换热器课程设计说明书

1•方案确定选择换热器的类型浮头式换热器:主要特点是可以从壳体中抽出便于清洗管间和管内。

管束可以在管内自由伸缩不会产生热应力1.1换热面积的确定根据《化工设备设计手册》选择传热面积为40(m21.2换热管数N的确定我国管壳式换热器常用碳素钢、低合金钢钢管,其规格为u 19X、2 u 25X 2、5 u 32X、3 u 38 X3、u 57 X 3等,不锈钢钢管规格为u 19 X 2u 25 X 2u 32 X、2u 38 X 2.5u 57 X 2.5 换热管长度规格为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0m等。

换热器换热管长度与公称直径之比,一般在4〜25之间,常用的为6〜10。

管子的材料选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。

选用32X3mm的无缝钢管,材质为0Cr18Ni9,管长为6000mmn=A/ n d L 3-5式3-5: n—换热管数A—换热面积m2 d0—换热管外径mm L—换热管长度mm400=613 根33.14 32 " 6000 10表 1.1拉杆直径/mm换热管外径d 10Wd 1515< d < 2525v d < 27拉杆直径nd101216表1.2拉杆数量 换热器公称直径DN/mm400v d 400 Wd 700700 Wd 900900 Wd 260044810拉杆需10根。

1.3换热管的排布与连接方式的确定换热管排列形式如图3.1所示。

换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和 转正三角形、转三角形。

正三角形排列形式可以在同样的管板面积上排列最多的管数,故用 的最为广泛,但管外不易清洗。

为便于管外便于清洗可以采用正方形或转正方形的管束。

换热管中心距要保证管子与管板连接时,管桥有足够的强度和宽度。

管间需要清洗时还要留有进行清洗的通道。

换热管中心距宜不小于 1.25倍的换热管的外径。

换热管排列形式 如图1.1所示:转角正方形 图1.1换热管排列形式正三角形 转角三角形正方形图1.2管子成三角形排列本换热器采用正三角形排列,由表1.3,取管间距a=40mm。

浮头式换热器

浮头式换热器

浮头式换热器浮头式换热器是一种常见的热交换设备,被广泛应用于化工、石油、电力、制药等工业领域。

它具有结构简单、换热效果好、运行稳定等特点,在工业生产中发挥着重要的作用。

浮头式换热器的设计原理是利用两种不同介质之间的传热,以实现能量的转移。

它由壳体、束管板、浮头和传热管等组成。

其中,壳体是外部的固定壳体,束管板分隔开了两种介质,传热管是主要传热介质,而浮头则可以随着流体的膨胀和收缩而自由移动。

浮头式换热器的工作过程如下:首先,将需要传热的介质注入传热管中,同时通过固定壳体的入口和出口进行连通。

然后,热能从传热管中传到固定壳体中的冷介质上,由冷介质通过出口流出,实现了热量的传递。

在整个过程中,浮头会根据传热管内外温度的差异而产生膨胀和收缩,以保持壳体内部的良好密封性能。

浮头式换热器的设计和选型,需要考虑多个因素。

首先是流体的性质和流量。

不同的流体有不同的传热特性,所以在选择传热器时需要考虑流体的温度、压力、粘度等参数。

其次是传热器的传热效率。

传热效率是评价换热器性能的重要指标,因此在设计过程中需要合理选择传热面积、传热管的材质和数量等。

最后是换热器的安装和维护。

浮头式换热器通常较大,所以在安装时需要考虑到空间和结构的限制。

而维护方面,需要定期检查传热管内壁的结垢情况,及时清洗和维修。

浮头式换热器在工业生产中具有广泛的应用。

它能够实现不同介质之间的热量传递,有效利用能源,提高生产效率。

同时,由于浮头的作用,它还能够适应介质的膨胀和收缩,减少了由于温度变化引起的应力和振动,保证了设备的安全稳定运行。

总的来说,浮头式换热器是一种重要的热交换设备,在工业生产中起着关键的作用。

它采用简单的结构设计,具有良好的传热效果和稳定的运行性能,能够满足不同介质之间的热量传递需求。

随着工业技术的发展,浮头式换热器的设计和制造技术也在不断改进和创新,为工业生产提供更加可靠和高效的换热解决方案。

浮头式换热器的设计

浮头式换热器的设计

一.设计内容(1)设计计算列管式换热器的热负荷,传热面积,换热管,壳体,管板,隔板及等。

(2)绘制列管式换热器的装配图。

(3)编写课程设计说明书确定设计方案1.选择换热器类型两流体温度变化情况:热流体(混合物料)进口温度170.25℃,出口温度85℃;冷流体(冷水)进口温度35℃,出口温度43℃,该换热器用循环冷却水冷却,因两流体的温度之差较大,(>50℃)因此初步确定选用浮头式换热器。

2.流程的安排为使混合物料通过壳壁面向空气散热,提高冷却效果,应使冷却水走管程,混合物料走壳程。

确定物性数据定性温度:对于水等低粘度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

故管程冷水的定性温度为T=(T1+T2)/2=(35+43)/2=39(℃)混合物料的定性温度T=(T1+T2)/2=(85.00+170.35)/2=127.68(℃)壳程混合物料在127.68℃下的有关物性数据如下密度ρo=847.25㎏/m3定压比热容c po=2.13K J/(㎏·℃)热导率 k o=0.108W/(m·℃)黏度μo=0.301×10-3Pa·s估算换热面积1.热流量依据公式Q=Wh*Cph(T1-T2)计算可得:Wh=23.3943*(92.14*0.0457+106.17*0.0256+0.380+0.157+0.256)+1 04.14*0.106)=2390㎏/hQ=2390/3600*2.13*1000*(170.35-85.00)=1.207*10^5W2.平均传热温差先按纯逆流计算,依据下式得:△t m’=△t1-△t2ln(△t1/△t2)=(127.35-50)/ln(127.35/50)=82.73℃3.计算R与PR=(T1-T2)/(t2-t1)=(170.35-85)/(43-35)=10.67P=(t2-t1)/(T1-t1)=(43-35)/(170.35-35)=0.059查表¢△t=0.83△t m=¢△t△t m’=0.83×82.73=68.67(℃)由于平均传热温差校正系数大于0.8,同时壳程流体流量较大,故取单壳程合适。

《浮头式换热器》课件

《浮头式换热器》课件
研究和发展新型高效传热材料和 工艺,提高换热器的传热效率, 降低能耗。
智能化控制技术
利用物联网、大数据和人工智能 等技术手段,实现换热器的智能 化控制和远程监控,提高设备的 运行效率和安全性。
环保节能技术
推广和应用环保节能技术,降低 换热器的能耗和排放,满足日益 严格的环保要求。
市场前景
市场需求
随着工业生产和能源利用的不断发展,对高 效、环保、节能的换热设备需求不断增加, 浮头式换热器作为常用的换热设备之一,具 有广泛的市场需求。
市场前景
随着技术的不断进步和应用领域的拓展,浮 头式换热器市场将保持稳定增长,未来市场 前景广阔。同时,市场竞争也将日益激烈, 企业需要加强技术创新和品质管理,提高产 品竞争力。
THANKS.
浮头式换热器的设
03
计与选型
设计要点
结构稳定性
浮头式换热器应具备足够的结构稳定性,能 够承受内部压力和外部载荷。
高效传热
设计时应考虑采用高效的传热元件和结构, 以提高换热效率。
流体动力学性能
应优化流道设计,减少流体阻力,提高流体 的流动性。
材料选择
根据使用条件选择合适的材料,确保设备的 耐腐蚀、耐高温和长期稳定性。
工作原理
总结词
浮头式换热器的工作原理及传热过程
详细描述
浮头式换热器通过加热或冷却管束内的流体,使管束内的流体与外部的流体进行热量交换。热量通过管壁传递给 外部的流体,从而实现热量的传递。浮头式换热器的设计使得其能够适应不同的操作条件和流体特性,具有较高 的传热效率和较小的体积。
结构组成
总结词
浮头式换热器的结构组成及各部分的作用
《浮头式换热器》PPT 课件
contents

浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)

浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)

目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度(伸出长度)确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节,封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目:浮头式换热器工艺参数:管口表:符号公称直径(mm)管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因:浮头式换热器的结构较复杂,金属材料耗量较大,浮头端出现内泄露不易检查出来,由于管束与壳体间隙较大,影响传热效果。

六管程浮头式换热器设计

六管程浮头式换热器设计

六管程浮头式换热器设计摘要换热器是化工、炼油等生产中最常见的过程设备之一,是用于物料之间进行热量传递的过程设备,使热量从热流体传递到冷流体的设备。

在目前大型化工及石油化工装置中,采用各种换热的组合,就能充分合理地利用各种等级的能量,使产品的单位能耗降低,从而降低产品的成本已获得好的经济效益。

在化工厂中,换热器所占比例也有了明显提高,成为最重要的单元设备之一。

本设计说明书是关于浮头式换热器的设计,主要进行了换热器的工艺计算,换热器的结构和强度设计。

并且阐述了换热器的特点、换热器设备及其发展现状、国内发展趋势和研究热点以及换热器的分类,同时说明了浮头式换热器的优点,介绍了换热器的结构设计,换热器主要零部件结构的设计及压力容器常用材料等。

计算部分主要对浮头换热器的筒体、封头和法兰进行了详细的计算,并对其进行了水压试验的校核;还对换热管、管板、折流板、鞍座和钩圈等各个受压元件按照GB-150和GB-151的标准进行简单的结构设计,使其屈服应力在许用应力范围内。

除此之外,还参阅相关的设计手册及大量的文献,完成了各个零件图的绘制,还对一篇外文进行了翻译等工作。

关键词:浮头式换热器;换热管;校核Six tube heat exchangers designAbstractHeat exchanger is widely used in chemical,oilrefining ect.It is used in materials to carry on the thermal transmission the process. At present, in large-scale chemical industry and in the petroleum chemical industry installment, each kind of heat transfer the combination can reasonably use each rank fully the energy, cause the production the unit energy consumption to reduce, thus reduce the production the cost to obtain the high economic efficiency. Thus, in the large-scale chemical industry and in the petroleum chemical industry production process, the heat exchanger obtains the more and more widespread application. In the chemical plant, the heat exchanger accounted for the proportion also to have the distinct enhancement, became one of most important unit equipment.The design manual is about floating head heat exachanger, which included technology, calculate of heat exchanger, the structure and intensity of heat exchanger. And described the characteristics of heat exchanger, heat exchanger equipment and the development of the status quo, development trend of domestic and research hot spots and the classification of heat exchanger, floating head at the same time illustrates the advantages of heat exchanger. Introduced the structural design of heat exchangers, heat exchanger design of the structure of the main components and pressure vessels commonly used materials. The main part of the calculation of the cylinder, head and flange of the calculation in detail, and its verification of hydraulic test; also heat exchanger, tube sheet,baffle,circle hooks,such as saddles and all by pressure components in accordance withthe GB-150 and GB-151 standard for strength calculation, checking water pressure test intensity to yield stress in the range of allowable stress. In addition, see the related design manuals and a lot of literature, completed the mapping of various parts, but also a translation of a foreign languages and so on.Keywords :Floating Head Heat Exchanger; Heat Exchanger Tube;Check目录1 换热器概述 (1)1.1换热器的历史 (1)1.2换热器的概念及工作原理 (4)1.3换热器的分类 (4)1.4浮头式换热器的简介 (10)2浮头式换热器的设计 (11)2.1设备材料选择 (12)2.2设计参数的确定 (13)2.2.1设计压力 (13)2.2.2设计温度 (13)2.2.3厚度及厚度附加量 (14)2.2.4焊接接头系数 (14)2.2.5许用应力 (15)2.3结构的选择与论证 (16)2.3.1换热管 (16)2.3.2管板 (16)2.3.3管束分程 (17)2.3.4封头 (18)2.3.5折流板 (18)2.3.6开孔和开孔补强设计 (20)2.3.7法兰 (21)2.4各部件连接方式及结构 (22)3计算部分 (24)3.1后端管箱筒体计算 (24)3.1.1厚度计算 (24)3.1.2压力试验时应力校核 (25)3.1.3压力及应力计算 (25)3.2前端管箱封头计算 (26)3.2.1厚度计算 (26)3.2.2压力试验时应力校核 (27)3.2.3压力计算 (27)3.3前端管箱筒体计算 (27)3.3.1厚度计算 (28)3.3.2压力试验时应力校核 (28)3.3.3压力及应力计算 (29)3.4外头盖封头的计算 (29)3.4.1厚度计算 (30)3.4.2压力试验时应力校核 (30)3.4.3压力计算 (31)3.5浮头盖的设计计算 (31)3.5.1球冠形封头厚度计算 (31)3.5.2浮头法兰厚度计算 (33)3.6壳体圆筒计算 (41)3.6.1厚度计算 (41)3.6.2压力试验时应力校核 (42)3.6.3压力及应力计算 (42)3.7管板设计 (43)3.7.1符号说明 (43)3.7.2管板厚度计算 (44)3.7.3换热管的轴向应力校核 (47)3.7.4换热管与管板连接的拉脱力校核 (48)3.8开孔补强 (49)结论 (53)谢辞 (54)参考文献 (55)1 换热器概述换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,又称热交换器。

浮头式换热器毕业设计

浮头式换热器毕业设计

浮头式换热器毕业设计浮头式换热器毕业设计近年来,随着工业的快速发展和能源的日益紧缺,节能减排成为了各行各业的共同追求。

在众多的节能技术中,换热器作为一种重要的设备,扮演着至关重要的角色。

而浮头式换热器作为一种常用的换热设备,其设计和优化也成为了研究的热点之一。

浮头式换热器是一种常用于化工、石油、制药等领域的换热设备。

它由固定在壳体内的管束和可以上下浮动的浮头组成。

在换热过程中,热媒在管束内流动,而被换热介质则在壳体内流动,通过管壳两侧的传热界面进行热量的传递。

浮头式换热器的设计和优化旨在提高换热效率、降低能耗和减少设备的占地面积。

在浮头式换热器的设计中,流体力学和传热学是两个重要的研究方向。

流体力学研究主要关注流体在管束和壳体内的流动规律,以及流体的压降和速度分布等参数。

传热学研究则关注热媒和被换热介质之间的热量传递过程,包括传热系数、传热面积和传热效率等指标。

通过对流体力学和传热学的研究,可以优化换热器的结构和参数,提高其性能和效率。

在浮头式换热器的设计过程中,需要考虑多个因素。

首先是换热器的尺寸和形状。

尺寸和形状的选择直接影响到换热器的传热和流体力学性能。

一般来说,较大的尺寸和复杂的形状可以增加传热面积,提高传热效率,但也会增加设备的成本和能耗。

因此,在设计过程中需要综合考虑各种因素,找到最佳的尺寸和形状。

其次是换热器的材料选择。

换热器的材料需要具有良好的传热性能和耐腐蚀性能。

常用的材料包括不锈钢、铜、铝等。

不同的材料有不同的特点和适用范围,需要根据具体的工艺要求和工作环境选择合适的材料。

此外,还需要考虑材料的成本和可持续性,以及对环境的影响。

最后是换热器的操作和维护。

换热器的操作和维护对于其性能和寿命都有重要影响。

在操作过程中,需要合理控制流体的流量和温度,以及维持换热器的清洁和正常运行。

在维护过程中,需要定期清洗和检查换热器的管束和壳体,以防止堵塞和腐蚀等问题。

总之,浮头式换热器作为一种重要的换热设备,在工业生产中发挥着重要作用。

浮头式换热器设计说明书

浮头式换热器设计说明书

1 绪论1.1 换热设备在工业中的应用在炼油、化工生产中,绝大多数的工艺过程都有加热、冷却和冷凝的过程,这些过程总称为换热过程。

传热过程的进行需要一定的设备来完成,这些使传热过程得以实现的设备就称之为换热设备。

据统计,在炼油厂中换热设备的投资占全部工艺设备总投资的35%~40%,因为绝大部分的化学反应或传质传热过程都与热量的变化密切相关,如反应过程中:有的要放热、有的要吸热、要维持反应的连续进行,就必须排除多余的热量或补充所需的热量。

工艺过程中某些废热或余热也需要加以回收利用,以降低成本。

综上所述,换热设备是炼油、化工生产中不可缺少的重要设备。

换热设备在动力、原子能、冶金及食品等其他工业部门也有着广泛的应用。

1.2 换热设备的分类1.2.1按作用原理或传热方式可分为:直接接触式、蓄热式、间壁式。

1.2.1.1直接接触式换热器,如下图所示热流体图1.1其传热的效果好,但不能用于发生反应或有影响的流体之间。

蓄热式换热器,如下图所示图1.2其适用于温度较高的场合,但有交叉污染,温度被动大。

1.2.1.3 间壁式换热器,又称表面式换热器利用间壁进行热交换。

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。

1.2.2 按其工艺用途可分为:冷却器(cooler)、冷凝器(condenser)、加热器(一般不发生相变)(heater)、蒸发器(发生相变)(evaporator)、再沸器(reboiler)、废热锅炉(waste heat boiler)。

1.2.3 按材料分类:分为金属材料和非金属材料换热器。

1.3 国内外的研究现状上个世纪70年代初发生世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。

为了节能降耗,提高工业生产的经济效益,要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备。

因此,几十年来,高效换热器的开发与研究始终是人们关注的课题,国内外先后推出了一系列新型高效换热器。

近年来,国内已经进行了大量的强化传热技术的研究,但在新型高效换热器的开发方面与国外差距仍然较大,并且新型高效换热器的实际推广和应用仍非常有限。

浮头式换热器设计简介

浮头式换热器设计简介

浮头式换热器设计(PN 1.4/1.2;W=45T/h)过程装备与控制工程 10150324 李扬王文江、吴健工程师摘要列管式换热器在化工、石油等行业中广泛应用。

本设计是关于浮头式换热器的设计,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35张图纸表现出来。

关键词:浮头式换热器;工艺设计;结构设计;AbstractTube type heat exchanger is widely used in chemical industy petrochemical industy and so on.This design work is floating head 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 calculationprocess .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 selecttype 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 35 maps to display.Key Words: floating head heat exchanger; total design; structural design. floating head planting一、浮头式换热器基本理论(一)工作原理浮头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。

浮头式换热器

浮头式换热器

浮头式冷却器E-1401设计摘要该毕业设计题目为浮头式冷却器(即浮头式换热器)E-1401设计,源于工程实际。

浮头式换热器是管壳式换热器中的一类,其管板一端固定在壳体与前端管箱之间,另一端(即浮头)可以在壳体中自由移动。

由于管束的热膨胀不受壳体的约束,因此浮头式换热器不会产生较大的温差热应力,这样便避免了对换热器结构的损害。

此外,浮头式换热器还便于拆卸、易于清洗,适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的场合。

因此在石油化工以及其他相关行业中得到了广泛的应用。

该设计主要进行了换热器结构的研究和各处强度的校核。

根据所提供的设计条件,以及GB150-2011《压力容器》、GB151-1999《管壳式换热器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》等标准确定出换热器各个零部件(管箱、封头、法兰、开孔接管、折流板、钩圈等)的具体方案,包括各处材料的选择,各零部件的基本结构,壁厚计算及强度校核,开孔补强计算,管板、法兰以及浮头钩圈的强度计算等。

本设计历时3个月,共完成说明书一份,A1图纸5张,外文翻译一份。

关键词:换热器浮头设计Floating cooler E-1401 designSummaryThe graduation project titled Floating cooler ( ie, floating head heat exchanger ) E-1401 design , from engineering practice . Floating head heat exchanger shell and tube heat exchanger is in a class of its tube plate fixed at one end between the housing and the front tube box , the other end ( ie, floating head ) can move freely in the housing. Due to thermal expansion of the bundle is not bound by the housing , the floating head heat exchanger and therefore no large temperature difference between the thermal stress , thus avoiding damage to the structure of the heat exchanger . In addition, floating head heat exchanger is also easy to disassemble , easy to clean , suitable for large temperature difference between the shell and tube bundle or medium shell easy to scale the occasion. So it has been widely used in the petrochemical and other related industries.The design is mainly studied the intensity of the heat exchanger and around the structure checked. Determine the various components of the heat exchanger according to the design conditions provided and GB150-2011 " pressure vessel ", GB151-1999 " shell and tube heat exchangers ", " Safety Technology Supervision Stationary Pressure Vessels " and other standards ( tube box , head, flange , opening over, baffles, circle hooks , etc. ) of the specific program , including the selection of materials throughout , the basic structure of the various parts , wall thickness calculation and strength check , opening reinforcement calculations, tube sheets , flanges and strength calculation Floating circle hook .Keywords : Heat exchanger floating head design1.前言随着时代的发展、科技的进步,石油化工及相关产业在人类的生活中扮演的角色越来越不可替代。

毕业设计:浮头式换热器设计

毕业设计:浮头式换热器设计

摘要随着石油化工行业的迅速发展,换热器在石化行业设备中占据着重要的部分和地位。

换热器是一种实现物料之间能量传递的设备,本设计主要是针对的浮头式换热器,浮头式换热器属于管壳式换热器的一种,是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。

在设计的整个过程中,严格按照GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》等标准进行设计和计算。

以及对换热器的强度,刚度和稳定性的校核。

本设计包括四个部分:说明部分;计算部分;绘图部分和翻译部分。

说明部分主要阐述了浮头式换热器的工艺流程及其在炼油化工生产中的地位,换热器设备及其发展现状和国内外换热器的最新发展趋势,同时介绍了换热器的结构设计,换热器主要零部件结构的设计及压力容器常用材料等。

最后对压力容器的制造,检验和验收等问题也作了简单的介绍。

计算部分主要针对筒体,封头,和法兰进行了详细计算,并对其进行了水压试验校核,还对换热器的管板,折流板,鞍座等进行了相关的设计计算。

除此之外,还参阅相关的设计手册及大量的文献,完成了各个零件图的绘制,还对两万字符的外文进行了翻译等工作。

因此,这是份比较具有创新性的毕业设计。

关键词:浮头式换热器;筒体;压力试验;校核AbstractWith the oil of the rapid development of the chemical industry, heat exchanger equipment in the petrochemical industry occupies an important part and status. Is a heat exchanger to achieve energy transfer between the materials of the equipment, mainly for the design of the floating head heat exchanger, floating head heat exchangers are shell and tube heat exchanger type is the use ofpartitions so that high-temperature fluid and low-temperature fluid for convective heat transfer in order to achieve the heat transfer between materials.In the design of the whole process, in strict accordance with GB150-1998 "Steel Pressure Vessels" and GB151-1999 "shell and tube heat exchanger" and other standards for the design and calculation. As well as the heat exchanger strength, stiffness and stability of the check.The design includes four parts: that part of it; calculation part; mapping and translation of some parts. Note on some of the main floating head heat exchanger and its application in the process of refining the position of chemical production, heat exchanger and the development of equipment and heat exchangers at home and abroad the latest development trends, at the same time introduced the structure of heat exchanger design, heat exchanger design of the structure of the main components and pressure vessels commonly used materials. Finally, pressure vessel manufacturing, testing and acceptance of other issues also made a brief introduction. Calculated for some of the main cylinder, head, and carried out a detailed calculation of the flange, and its hydraulic test checking, but also on the heat exchanger tube sheet, baffle, such as a saddle-related design calculation. In addition, see the related design manuals and a lot of literature, completed the mapping of various parts, but also on the20,000 foreign-language characters for the translation work. Therefore, it is a comparison of graduates with innovative design.Key words:Floating head heat exchanger; cylinder; pressure test; check目录1前言 (1)1.1管壳式换热器的分类 (1)1.2管壳式换热器的结构 (2)1.2.1管束 (2)1.2.2壳程 (3)1.2.3管子的排列方式 (3)1.2.4管板 (3)1.2.5折流板与折流杆 (3)1.3管壳式换热器相关分析 (4)1.3.1传热系数 (4)1.3.2平均温差 (4)1.3.3流体流速 (4)1.3.4流体压降 (4)1.3.5振动 (4)1.3.6其他 (4)1.4提高管壳式换热器传热能力的措施 (5)1.5管壳式换热器工作原理 (6)1.6管壳式换热器的发展 (7)1.6.1板式支承结构的发展 (7)1.6.2杆式支承结构的发展 (7)1.6.3空心环支承结构 (8)1.6.4管式自支承 (9)1.7管壳式换热器特点 (10)1.8管壳式与其他换热器的比较 (11)1.9腐蚀与防护 (14)1.9.1换热器腐蚀的原因 (14)1.9.2管壳式换热器的防腐蚀措施 (16)1.10换热器设计软件简介 (19)1.10.1HTFS (20)1.10.2 HTRI (21)1.10.3 ASPEN PLUS B—JAC (22)1.11结语 (23)2设计部分 (24)2.1浮头式换热器筒体的计算: (24)2.1.1计算条件 (24)2.1.2厚度的计算 (24)2.2前后端管箱封头的计算 (25)2.2.1设计条件 (25)2.2.2厚度计算 (25)2.2.3压力试验应力校核 (26)2.2.4压力试验应力校核 (27)2.3带法兰无折边球形封头及法兰计算 (27)2.3.1设计条件 (27)2.3.2厚度计算 (28)2.4管子排列方式的设计 (31)2.5开孔补强的计算 (31)2.5.1筒体开孔所需的补强面积要求 (32)2.5.2在有效补强范围内作为补强的截面积 (32)2.5.3选择补强圈补强 (33)2.6外头盖法兰厚度计算 (33)2.6.1设计条件 (33)2.6.2厚度计算 (34)2.7管板的厚度计算 (38)2.7.1设计条件 (38)2.7.2计算各参数 (39)2.7.3厚度计算 (41)2.7.4校核换热管轴向力 (42)3 致谢 (45)4 参考文献 (46)1 前言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。

浮头式换热器设计说明书

浮头式换热器设计说明书
(4)缠绕管式换热器
这类换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成,相邻两层螺旋状传热管的方向相反,并采用一定形状的定距件使之保持一定的间距。它适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大量且管内介质操作压力较高的场合。
1.
在换热器向高参数、大型化发展的今天,管壳式换热器仍占主导地位。它的基本结构是在壳体内放置了许多管子组成的管束,管子的两端(或一端)固定在管板上,管子的轴线与壳体的轴线平行。为了增加流体在管外空间的流速并支撑管子,改善传热性能,在筒体内间隔安装多块折流板,用拉杆和定距管将其与管子组装在一起。换热器的壳体上和两册的端盖上装有流体的进出口。
(1)实现所规定的工艺条件
(2)强度足够及结构可靠
(3)便于制造、操作与维修
(4)经济上合理
1.3
在进行换热器设计时,对换热器各种零,部件的材料,应根据设备操作压力,操作温度,流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。当然,最后还要考虑材料的经济合理性。一般为了满足设备操作压力和操作温度,即从设备的强度和刚度的角度来考虑,是比较容易达到的,但对于材料的耐腐蚀性能,有时往往成为一个复杂的问题。如在这方面考虑不周,选材不妥,不仅会影响换热器的使用寿命,而且也大大提高设备的成本。至于材料的制造工艺性能,是与换热器的具体结构有着密切关系。
管壳式换热器虽然在换热效率,设备结构的紧凑性和单位面积的金属消耗量等方面都不如其它新型换热器,但它具有结构坚固、可靠性高、适应性广、易于制造、处理能力大、生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便、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,管壳式换热器仍占绝对优势,是目前使用最广泛的一类换热器。根据热补偿方法的不同,管壳式换热器有下面几种形式

浮头式换热器设计

浮头式换热器设计

第1章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,即壳侧两程,管侧四程。

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,设计的前半部分是工艺计算部分,主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算;设计的后半部分则是关于结构和强度的设计。

主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件(如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈)的设计。

换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。

随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重,世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。

换热器因而面临着新的挑战。

换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用,有时甚至是决定性的作用。

目前在发达的工业国家热回收率已达96%。

换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右,其中管壳式换热器仍然占绝对的优势,约70%。

其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。

其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。

在继续提高设备热效率的同时,促进换热设备的结构紧凑性,产品系列化、标准化和专业化,并朝大型化的方向发展。

浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。

换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。

换热管可为普通光管,也可为带翅片的翅片管,翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等,材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。

列管式换热器的设计---浮头式换热器

列管式换热器的设计---浮头式换热器

列管式换热器的设计---浮头式换热器浮头式换热器是一种常见的列管式换热器,它由壳体、管束、浮头、支撑件、密封件、进出口管道等组成。

浮头式换热器的特点是浮头可以随着管束的膨胀和收缩自由移动,从而保证管束间的间隙与浮头间隙都处于有效状态,不仅可以避免管束的卡塞和挤压,同时也可以保证了热交换效果。

浮头式换热器的设计,需要考虑以下几个因素:1. 热力计算换热器的热力计算是设计的首要考虑因素,它主要是通过计算换热器的传热面积、传热系数、温度差、流量等参数,来确定热量传递的效率,并选定合适的管径和间距。

在浮头式换热器设计中,还需要考虑管束结构的变化和浮头活动范围,以满足热传递的要求。

2. 浮头设计浮头是浮头式换热器的核心,它需要具备一定的自由度,以应对管束的变化和热胀冷缩所带来的影响。

在浮头设计时,需要考虑到流体的入口角度、出口角度、流速、压降等因素,同时尽量减小反向流的影响,确保热传递效率。

3. 管束结构设计管束是浮头式换热器中的传热元件,它的结构设计直接影响到换热器的传热效率。

在设计时需要考虑管径、材料、管道密度、孔网大小等因素,同时还需要考虑管束的抗震性和伸缩性,以保证安全稳定运行。

4. 流体动力学设计流体动力学设计主要关注流体的流动形态、速度分布、压力分布等参数,这些参数在浮头式换热器设计中十分重要。

通过计算流体的速度、方向和压降,可以选择合适的管径和间距,以提高热传递效率。

同时还需要考虑到流体的物理特性,如密度、黏度、比热等。

浮头式换热器的设计需要考虑多方面的因素,如热力计算、浮头设计、管束结构设计和流体动力学设计等,而且还需要充分考虑到安全稳定运行的要求。

当然,具体的设计方案还要根据具体的使用情况和客户需求,进行个性化设计和调整。

浮头式换热器的设计PNDN600

浮头式换热器的设计PNDN600

浮头式换热器的设计PNDN600摘要 (1)Abstract (2)前言 (3)第一章换热器概述 (4)1.1 换热器的应用 (4)1.2 换热器的要紧分类 (4)1.3 管壳式换热器专门结构 (10)1.4 换热管简介 (11)第二章工艺运算 (12)2.1 设计条件 (12)2.2 核算换热器传热面积 (12)2.3 压力降的运算 (18)2.4 换热器壁温运算 (20)第三章换热器结构设计与强度运算 (23)3.1 壳体与管箱厚度的确定 (23)3.2 开孔补强运算 (25)3.3 水压试验 (31)3.4 换热管 (32)3.5 管板设计 (34)3.6 折流板 (40)3.7 拉杆与定距管 (42)3.8 防冲板 (43)3.9 保温层 (43)3.10法兰与垫片 (44)3.11 钩圈式浮头 (47)3.12 分程隔板 (53)3.13 鞍座 (54)3.14 接管的最小位置 (55)第四章换热器的腐蚀、制造与检验 (57)4.1 换热器的腐蚀 (57)4.2 换热器的制造与检验 (58)第五章焊接工艺评定 (61)5.1 壳体焊接工艺 (61)5.2 换热管与管板的焊接 (62)5.3 法兰与筒体的焊接 (62)第六章换热器的安装、试车与爱护 (63)6.1 安装 (63)6.2 试车 (64)6.3 爱护 (64)总结 (65)致谢 ...................................... 错误!未定义书签。

参考文献 (67)附录Ⅰ浮头法兰厚度运算程序 (68)附录Ⅱ相关文献 (72)摘要本设计说明书是关于PN2.5DN600浮头式换热器的设计,要紧是进行了换热器的工艺运算、换热器的结构和强度设计。

设计的前半部分是工艺运算部分,要紧是依照给定的设计条件估算换热面积,从而进行换热器的选型,校核传热系数,运算出实际的换热面积,最后进行压力降和壁温的运算。

设计的后半部分则是关于结构和强度的设计,要紧是依照差不多选定的换热器型式进行设备内各零部件(如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等)的设计,包括:材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的运算、浮头盖和浮头法兰厚度的运算、开孔补强运算等。

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浮头式换热器设计(PN 1.4/1.2;W=45T/h)过程装备与控制工程 10150324 李扬王文江、吴健工程师
摘要
列管式换热器在化工、石油等行业中广泛应用。

本设计是关于浮头式换热器的设计,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35张图纸表现出来。

关键词:浮头式换热器;工艺设计;结构设计;
Abstract
Tube type heat exchanger is widely used in chemical industy petrochemical industy and so on.This design work is floating head 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 35 maps to display.
Key Words: floating head heat exchanger; total design; structural design. floating head planting 一、浮头式换热器基本理论
(一)工作原理
浮头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)主要特性:
浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间,另一端管板可以在壳体内自由移动,这个特点在现场能看出来。

这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的,管束可以抽出,便于清洗管间和管内。

其缺点是结构复杂,造价高(比固定管板高20%),在运行中浮头处发生泄漏,不易检查处理。

浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。

(三)构成
浮头式换热器由管箱、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
二、换热器设计条件
浮头式换热器的设计条件见表2-1,表2-2:
表2-2
三、换热器设计过程
(一)工艺设计
根据所给的设计数据计算(热流体柴油走管程,冷流体原油走壳程),确定换热器的公称直径DN=600mm,实际排管数n=192根(不包括4根拉杆),换热管长l=6m,规格为Φ25×2.5mm 的无缝钢管,实际换热面积A实=88.925㎡,单管程,换热管排列方式为正方形转45°角排列,管心距s=32mm,设有折流板38个,其中内折流板5个,异形折流板2个,单弓形折流板31个,管程和壳程阻力损失均小于100kpa而大于10kpa,满足设计要求。

2.换热器核算结果见表3-1:
(二)浮头式换热器零部件的工艺结构设计
1.浮头式换热器的主要零部件有分程隔板、折流板、拉杆、定距管、滑道、法兰、管板、垫片、鞍座、导流筒及接管等,主要受力元件有:封头、管箱、壳体、外头盖、换热管等。

各零部件工艺结构设计结果见表3-2:
表3-2
2.本台浮头式换热器浮头端采用B型钩圈式浮头,其详细结构如图3-1所示,而浮头盖采用了球冠形封头。

1—外头盖侧法兰;2—外头盖垫片;3—外头盖法兰;4—钩圈;5—短节;
6—排气口或放液口;7—浮头法兰;8—双头螺柱;9—螺母;10—封头;
11—球冠形封头;12—分程隔板;13—垫片;14—浮动管板;15—挡管;16—换热管
图3-1 钩圈式浮头
(三)浮头式换热器的结构设计
根据GB151-1999的规定对管箱、壳程圆筒、管板、折流板、分程隔板的结构尺寸进行设计,选定换热管、拉杆、定距管的结构和规格尺寸,确定管板与壳程圆筒、管箱圆筒和换热管与管板的连接形式如下:
1.管板与壳体、管箱、浮头盖的连接
浮头式换热器中管板与壳体、管箱、外头盖的连接均为可拆连接。

固定管板连接形式是用管箱法兰和管箱侧法兰将其夹持固定,为防止管板周向移动,选用两个防松支耳与带肩双头螺柱在管板直径方向对称安装,二者配合固定管板。

浮动管板连接形式是用浮动法兰和钩圈将其夹持固定,用螺栓连接。

壳体与外头盖用法兰连接。

2.换热管与管板的连接
换热管与管板采用强度焊加贴胀的连接形式,焊接提供拉脱力,胀接保证密封,防止间隙腐蚀。

采用先焊后胀的工艺,防止胀接留下的油污影响焊接质量。

胀接与焊接接头要有一定的距离,本设计中为15mm,防止胀接破坏焊缝。

(四)强度计算
根据GB150-2011的强度计算及校核要求对壳程筒体、管箱筒体的壁厚、开孔补强和水压试验进行计算;对封头的规格、厚度以及水压试验校核进行了计算;在考虑到开孔削弱的前提下对管板的厚度进行了计算;同时也对换热管与管板连接时的拉脱应力(强度焊加贴胀)进行了核算。

四、总结
本次设计任务是管壳式换热器设计,从前期计算到其他零部件的选取,我们不再像以往一样依靠老师的教授,而更多的是通过自己查阅资料文献,以及大家交流讨论,最后确定方案进而得到设计成果。

在查阅过程中,我认识到往往生产实际情况是很复杂的而不像是理论上的环境因素那样简单,因此往往我们要考虑很多因素的综合作用,然后选择数据和公式进行计算。

其次是工程上的可行性是很重要的,就像对于相同条件,可能几种材料都符合生产要求,但是我们要考虑到设备的经济性,在满足要求的条件下,权衡利弊用最少的消耗获得最大的成果。

在这通过此次设计任务我们对工业设计有了初次的感性认识,对以后的工作实践有着很重要的作用。

参考文献
[1] GB150-2011 钢制压力容器.国家质量技术监督局发布,2011.
[2] GB151-1999 管壳式换热器.国家质量技术监督局发布,1999.
[3] 压力容器安全技术监察规程,1999年;
[4] JB/T4700~4707-2000 压力容器法兰.
[5] JB/T4718-92 管壳式换热器用金属包垫片.
[6] JB/T4721-92 外头盖侧法兰.
[7] JB/T4712-2007 鞍式支座.
[8] HG20592~20635-97 钢制管法兰、垫片、紧固件.
[9] JB/T4746-2002 钢制压力容器用封头.
[10] JB/T4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件.
[11] 谭天恩,化工原理.北京:化学工业出版社,2006.4
[12] 王志文,化工容器设计. 北京:化学工业出版社,2005.4
[13] 匡国柱,化工单元过程及设备课程设计(第二版). 北京:化学工业出版社,2007.10。

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