釜式再沸器设计说明书

釜式再沸器设计说明书 Prepared on 24 November 2020

浙江大学

毕业设计题目：釜式换热器的设计

学院：

系别：

专业：过程装备与控制工程

学号：

目录

1概述 (3)

2设计计算 (5)

主要技术参数的确定 (5)

釜式换热器的结构设计 (5)

(5)

(7)

换热器壳程设计 (8)

元件的强度设计 (9)

筒体 (9)

开孔补强设计计算 (11)

3标准零部件的选用及主要零部件的设计 (15)

法兰的选用 (15)

(15)

(16)

封头 (17)

管板 (18)

堰板 (19)

4鞍座的设计 (19)

鞍座的选取 (19)

鞍座位置的设置 (19)

(19)

(20)

4.2.3A值的确定 (20)

力的计算 (20)

(20)

(21)

(24)

(26)

总合力计算 (27)

应力校核 (29)

(30)

(31)

(31)

结论 (32)

5三维实体造型设计 (32)

软件介绍 (32)

主要零部件的造型设计 (32)

管箱封头的设计 (32)

鞍座的设计 (34)

螺母的设计 (35)

装配体的设计 (35)

工程图的生成 (38)

设计总结 (41)

注释 (43)

参考文献 (44)

谢辞 (45)

附件 (46)

1概述

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,是在化工、石油、石油化工、冶金等领域普遍应用的一种工艺设备，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%～45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显着的经济效益。目前在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。在近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显着成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。管壳式换热器虽然在换热效率、设备体积和金属材料的耗量等方面不如其他新型换热设备，但他又结构坚固、操作弹性大、可靠程度高、适用范围广等优点，所以在各种工程中得到普遍使

用。而本次毕业设计的题目就是有相变传热的釜式换热器，它也是管壳式换热器的一种，广泛应用于石油及化工领域，又称釜式再沸器。

换热器作为节能设备之一，在国名经济中起到非常重要的作用。换热器的结构决定了换热器的性能，一种性能能否发挥其作用取决用设计着如何选择合理的结构，任何一个场合都有适应于这个特点的换热结构。要是传热效率提高、能耗下降、就必须了解换热器的机构特点，在这次设计中结构设计也就作为重点之一。

设计题目在毕业实习之前就已确定，任务涵盖了两部分内容，一是设备设计部分；二是在设备设计的基础上进行三维实体辅助造型设计。设备设计包括总体结构设计和各个组成的结构设计以及强度设计，主要零部件的设计和选型以及校核。三维实体辅助造型设计是利用软件SolidWorks来完成的，包括各个零部件的造型设计、装配体的设计和工程图的生成。工作任务是比较繁重的，在实习过程中，见到最多的是固定管板式换热器，却未见到釜式设备，对于釜式换热器的局部结构始终无法想象，关于釜式换热器的介绍资料在图书馆的资料库里，找到的不多。在经过多次考虑和导师的探讨，才对它的总体结构确定了下来，然而解决后新的问题又摆在面前，在过去的学习中，并未对SolidWorks做深入的学习和应用，当要系统的完成一个完全有自己设计的设备建模时遇到了太多的问题，每个功能的应用和实现过程有时需要摸索很多次，而且往往会在建模时会发现设计的合理性出问题，对前面的设计计算进行反复的修改，直到最后完成工程图的生成，才完成了设备的全部设计，可以说，每一步都紧密联系在一起，相互制约着。但同时也让我体会到设计者和制造者之间的矛盾和联系，设计者有时是无法注意到制造问题的，而SolidWorks可以让设计者先对自己的设计做一个检验。

通过本次设计使我对所学的专业知识有了更深刻地认识，并从中学到了很多课本上无法得到的东西，通过自身的努力和学习，通过导师的细心指导，使我不仅在知识水平

上和解决实际问题的能力上有了很大的提高，而且深刻体会到要把所学的知识理论变成可实际应用的设备时，所面对的种种难题，认识到提高运用知识，解决实际问题的能力的重要性，由于时间仓促和经验不足，难免存在很多问题，敬请各位老师指导！

2 设计计算

主要工艺参数的确定

壳程管程

介质水、水蒸气再生气

MP

设计压力

a

设计温度℃ 210 340

m 260

换热面积2

接管规格：

再生气进口DN300；再生气出口 DN300

水进口 DN300；水出口 DN300

蒸汽出口 DN400

釜式换热器的结构设计

选择了比较带蒸发空间的传统的结构形式，由管箱、小端壳体，斜锥壳体，大端壳体、管板、法兰、换热管等零部件组成。如图2—1所示

图2—1

1)换热管

a)换热管的形式换热管形式有光管、各种翅片管、螺纹管、异形管等。光管是

作为管壳式换热器的传统形式，当前应用非常普遍，廉价，易于制造、安装、

检修、清洗方便。随着节约材料，节约能源的强化传热技术研究的发展，光管

不断受到冲击，但是依据本设计的技术参数和考虑制造成本，依然选用光管。

b) 管径 采用标准管径的换热管。小管径可使单位体积的传热面积增大，结构紧

凑，金属耗量减少，传热系数提高。将同直径换热器的换热管有25φ改为19φ使换热面积可增加40%左右，节约金属20%以上，但小管径流体阻力大，不便清

洗，易结垢，堵塞。一般大直径管子用于粘性大或污浊的流体，而再生气成分

未定，选用25φ㎜×㎜的无缝钢管。

c) 管长 管子过长清洗安装均不方便。一般取6m 以下，对于卧式设备，管长与

壳径之比应在6-10范围内，本设计采用标准管长6m 。

d) 管材 选用20号钢。

e) 管束确定 估算单根换热管面积A []4

A — 单根换热管的面积㎡

d — 无缝钢管直径㎜

t δ — 无缝钢管壁厚㎜

所需的换热管数n=F A

F — 要求工艺换热面积㎡，F=260㎡

25φ㎜×㎜的换热管的拉杆至少需要6根，故所需换热管管数至多608根。

2) 管板

管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管、将管程与壳程的流体分开，避免冷热流体混合，并同时受管程压力、壳程压力和温度的作用。