浮头式换热器毕业设计
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摘要
换热器是化工、动力、冶金、能源、航天等各种工程领域中普遍使用的基 本设备，虽然使用历史已久，但是仍然处于不断改进和发展之中。本换热器是用 来实现焦化厂中的贫油和富油之间的热交换器，从而实现贫油的热能再利用。考 虑到工艺需求以及价格，采用了浮头式换热器。换热器的设计可以分为工艺计算 和机械设计两个部分，在工艺设计部分，根据给定的设计参数假设传热系数，计 算换热器的换热面积以及初步确定换热器型号、换热管、管程和壳程数、折流板 间距和数目以及内径等工艺尺寸，然后进行热力核算和压力降核算，确定面积裕 度和换热器压力降均在合理范围之内，否则，要重新设定传热系数，重复上述过 程，直至通过核算。机械设计部分分为两步，第一步：根据第一部分已设计出的 工艺尺寸设计筒体、管箱、接管、折流板以及各部分之间的连接等结构和尺寸； 第二步：依据 GB150、GB151 的规定进行强度校核，其中主要包括对管板、壳体 与换热管进行的强度校核，校核通过后根据所设计结构参数绘制图纸。通过复算 与校核，使所设计的换热器能够满足生产工艺的要求。
1 换热器......................................................................................................................92 1.1 概述...............................................................................................................92 1.2 工作流体特性...............................................................................................92 1.3 传热的一般概念...........................................................................................92 1.4 换热器的分类..............................................................................................93 1.4.1 根据传热方式分类..........................................................................93 1.4.2 根据生产中的使用目的分类...........................................................94 1.4.3 详细分类...........................................................................................94 1.5 几种换热器的特点及使用...........................................................................95 1.5.1 管壳式换热器...................................................................................95 1.5.2 板式换热器......................................................................................96 1.6 换热器在化学工业中的应用.......................................................................96 1.7 选择换热器类型...........................................................................................98
3.3 换热管.........................................................................................................126 3.3.1 换热管的排列方式........................................................................126 3.3.2 布管限定圆.....................................................................................127 3.3.3 分程隔板形式选定.........................................................................128 3.3.4 排管.................................................................................................128 3.3.5 换热管束的分程...............................................................................130 3.3.6 换热管与管板的连接.....................................................................130
3.2 开孔补强计算.............................................................................................118 3.2.1 壳体上的开孔补强.........................................................................118 3.2.2 前端管箱开孔补强计算.................................................................121 3.2.3 外头盖开孔补强计算.....................................................................124
关键词：浮头式换热器 工艺计算 机械设计 强度校核
目录
绪 论..........................................................................................................................89 1 我国焦化厂粗苯生产技术生产现状..............................................................89 2 我国焦化厂粗苯生产技术发展趋势..............................................................90
2 焦化厂贫富油换热装置工艺计算..........................................................................99 2.1 主要设计参数及技术指标...........................................................................99 2.2 热力计算.......................................................................................................99 2.2.1 确定物性参数...................................................................................99 2.2.2 初步选定换热器类型以及尺寸.....................................................100 2.2.3 估算换热面积.................................................................................100 2.2.4 初选换热器的型号.........................................................................101 2.3 热力核算.....................................................................................................103 2.3.1 传热系数的计算...............................................................................103 2.3.2 管外给热系数.................................................................................105 2.3.3 传热面积核算.................................................................................106 2.4 换热器的内压降核算.................................................................................108 2.5 换热器壁温计算......................................................................................... 111 2.5.1 换热管壁温计算............................................................................ 111 2.5.2 圆筒壁温的计算............................................................................112
3.1 壳体与管箱厚度的确定.............................................................................114 3.1.1 壳体和管箱材料的选择.................................................................114 3.1.2 圆筒壳体厚度的计算以及校核.....................................................114 3.1.3 管箱厚度计算.................................................................................115
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2.6 换热器主要结构尺寸和计算结果.............................................................113 3 换热器结构设计与强度设计................................................................................114
换热器是化工、动力、冶金、能源、航天等各种工程领域中普遍使用的基 本设备，虽然使用历史已久，但是仍然处于不断改进和发展之中。本换热器是用 来实现焦化厂中的贫油和富油之间的热交换器，从而实现贫油的热能再利用。考 虑到工艺需求以及价格，采用了浮头式换热器。换热器的设计可以分为工艺计算 和机械设计两个部分，在工艺设计部分，根据给定的设计参数假设传热系数，计 算换热器的换热面积以及初步确定换热器型号、换热管、管程和壳程数、折流板 间距和数目以及内径等工艺尺寸，然后进行热力核算和压力降核算，确定面积裕 度和换热器压力降均在合理范围之内，否则，要重新设定传热系数，重复上述过 程，直至通过核算。机械设计部分分为两步，第一步：根据第一部分已设计出的 工艺尺寸设计筒体、管箱、接管、折流板以及各部分之间的连接等结构和尺寸； 第二步：依据 GB150、GB151 的规定进行强度校核，其中主要包括对管板、壳体 与换热管进行的强度校核，校核通过后根据所设计结构参数绘制图纸。通过复算 与校核，使所设计的换热器能够满足生产工艺的要求。
1 换热器......................................................................................................................92 1.1 概述...............................................................................................................92 1.2 工作流体特性...............................................................................................92 1.3 传热的一般概念...........................................................................................92 1.4 换热器的分类..............................................................................................93 1.4.1 根据传热方式分类..........................................................................93 1.4.2 根据生产中的使用目的分类...........................................................94 1.4.3 详细分类...........................................................................................94 1.5 几种换热器的特点及使用...........................................................................95 1.5.1 管壳式换热器...................................................................................95 1.5.2 板式换热器......................................................................................96 1.6 换热器在化学工业中的应用.......................................................................96 1.7 选择换热器类型...........................................................................................98
3.3 换热管.........................................................................................................126 3.3.1 换热管的排列方式........................................................................126 3.3.2 布管限定圆.....................................................................................127 3.3.3 分程隔板形式选定.........................................................................128 3.3.4 排管.................................................................................................128 3.3.5 换热管束的分程...............................................................................130 3.3.6 换热管与管板的连接.....................................................................130
3.2 开孔补强计算.............................................................................................118 3.2.1 壳体上的开孔补强.........................................................................118 3.2.2 前端管箱开孔补强计算.................................................................121 3.2.3 外头盖开孔补强计算.....................................................................124
关键词：浮头式换热器 工艺计算 机械设计 强度校核
目录
绪 论..........................................................................................................................89 1 我国焦化厂粗苯生产技术生产现状..............................................................89 2 我国焦化厂粗苯生产技术发展趋势..............................................................90
2 焦化厂贫富油换热装置工艺计算..........................................................................99 2.1 主要设计参数及技术指标...........................................................................99 2.2 热力计算.......................................................................................................99 2.2.1 确定物性参数...................................................................................99 2.2.2 初步选定换热器类型以及尺寸.....................................................100 2.2.3 估算换热面积.................................................................................100 2.2.4 初选换热器的型号.........................................................................101 2.3 热力核算.....................................................................................................103 2.3.1 传热系数的计算...............................................................................103 2.3.2 管外给热系数.................................................................................105 2.3.3 传热面积核算.................................................................................106 2.4 换热器的内压降核算.................................................................................108 2.5 换热器壁温计算......................................................................................... 111 2.5.1 换热管壁温计算............................................................................ 111 2.5.2 圆筒壁温的计算............................................................................112
3.1 壳体与管箱厚度的确定.............................................................................114 3.1.1 壳体和管箱材料的选择.................................................................114 3.1.2 圆筒壳体厚度的计算以及校核.....................................................114 3.1.3 管箱厚度计算.................................................................................115
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2.6 换热器主要结构尺寸和计算结果.............................................................113 3 换热器结构设计与强度设计................................................................................114