氨冷却器

氨冷凝器毕业论文 构如下图所示。壳体多为圆筒形，内部放置了由许多管子组成的管 束，管子的两端固定在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行。进 行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种 在管外流动，称为壳程流体。管束的壁面即为传热面。为了增加壳 程流体的速度以改善传热，在壳体内安装了折流板。折流板可以提 高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流 体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边 三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形 排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。 流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个 壳程为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均 分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多 次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵 向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳 程可配合应用。 这种换热器的结构不算复杂，造价不高，可选用多种结构材料， 管内清洗方便，适应性强，处理量较大，高温高压条件下也能应用， 但传热效率、结构的紧凑性、单位传热面的金属消耗量等方面尚有 待改善。 由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度 也不同。如果两流体温度相差较大，换热器内将产生很大的热应力， 导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差 超过 50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。根据所 采用的补偿措施，管壳式换热器可以分为以下几种主要类型：
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前言
毕业设计是完成教学计划实现专业培养目标的一个重要的教学 环节；是教学计划中综合性最强的实践性教学环节。它对提高学生 综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力以及培养学生的工作 作风、工作态度和处理问题等方面具有很重要的意义。 本次毕业设计的题目是氨冷凝器的结构设计与优化。氨的冷凝 是现在大多数化工厂面对的问题，其中或多或少都存在缺陷，所以 本次设计就是想找出其中的不合理之处并加以改进。 这次设计中的主要内容为换热器的工艺计算、换热器的结构与 强度设计。其中，工艺计算主要是确定换热器的换热面积、换热器 的选型、压降计算、壁温计算等；而结构与强度设计则主要包括： 管板厚度计算、换热管的分布、折流板的选型、开孔补强计算以及 各种零部件的材料选择等。在设计过程中，我尽量采用较新的国家 标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经 济效益为主，力争使产品符合生产实际需要，适合市场激烈的竞争。 同时为了使本次设计能够进行顺利，我在设计前参阅了许多有关书 籍和英文文献，并做了一定的摘要。 因为换热器设计是属于压力容器设计范畴，与我所学的课程有 紧密的联系，所以这次设计对我的设计能力有了很大的提高。它不 仅使我贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识，还培养 和提高我们群体合作、相互配合的工作能力。换热器在设计过程中 为技术分析与产品开发可以为设计者提供一个广阔的思维想象空 间，还能激发设计者的创新意识。在设计过程中，我们可以很好地 将所学的知识加以应用，在自己的脑海中巩固，这是我选择这个课 题的初衷，而事实上我也达到了预期的目的。 由于水平有限，在设计过程中一定存在许多疏漏和不够合理之处， 恳请各位老师和同学批评指正。特此致谢！
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管壳式换热器 （1） 固定管板式换热器：其结构如图 1 所示。固定管板式换热器 由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较 多，在相同直径下面积较大，制造较简单。管束两端用焊接或胀接 的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳 程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固， 管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设 置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。与 其它型式的管壳式换热器相比，结构简单，当壳体直径相同时，可 安排更多的管子，也便于分程，同时制造成本较低。由于不存在弯 管部分，管内不易积聚污垢，即使产生污垢也便于清洗。如果管子 发生泄漏或损坏，也便于进行堵管或换管，但无法在管子的外表面 进行机械清洗，且难以检查，不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。 更主要的缺点是当壳体与管子的壁温或材料的线膨胀系数相差较大 时，在壳体与管中将产生较大的温差应力，因此为了减少温差应力， 通常需在壳体上设置膨胀节，利用膨胀节在外力作用下产生较大变 形的能力来降低管束与壳体中的温差应力
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图 2 浮头式换热器 （3） U 型管式换热器：其结构可参见图 3。一束管子被弯制成不
同曲率半径的 U 型管，其两端固定在同一块管板上，组成管束，从 而省去了一块管板与一个管箱。 因为管束与壳体是分离的， 在受热膨 胀时， 彼此间不受约束， 故消除了温差应力。 其结构简单， 造价便宜， 管束可以在壳体中抽出，管外清洗方便，但管内清洗困难，故最好让 不易结垢的物料从管内通过。 由于弯管的外侧管壁较薄以及管束的中 央部分存在较大的空隙，故 U 型管换热器具有承压能力差、传热能 力不佳的缺点
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。 在工业生产中，换热器的主要作用是将能量由温度较高的流 体传递给温度较低的流体，是流体温度达到工艺流程规定的指标， 以满足工艺流程上的需要。此外，换热器也是回收余热、废热特别 是低位热能的有效装置。例如催化裂化分留塔采用多个中段回流， 通过换热设备增加热能的回收、降低燃料和冷却水的消耗，提高工 业生产经济效益，实现清洁能源生产。 随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求 不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。为了适应发展的需要， 我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换 热器在设计或选型时应满足以下基本要求： (1) 合理地实现所规定的工艺条件； (2) 结构安全可靠； (3) 便于制造、安装、操作和维修； (4) 经济上合理。
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Abstract
The design specification is about handling hypoxia heat exchanger cooler ammonia evaporation of structural design and optimization design. Handling hypoxia heat exchanger tube heat exchanger is one of the series, due to the expansion of the vascular bundles from the constraints of the shell is, therefore, not for over the difference between from bilge temperature distribution, and the advantages of handling hypoxia heat exchanger is also remove the convenient, easy to clean. In the chemical industry is used widely. According to the design requirements, design of the first half is mainly according to the given heat transfer area, and select the specifications and the length of heat exchange tube, and then calculating tank diameter. Half of the main structure and strength design is. Mainly based on the selected heat exchanger form within the equipment parts design, including the cylinder body, the head of heat exchange tube and tube plate,
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பைடு நூலகம்
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第一章 换热器的概述
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。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产技术领域中得 到广泛应用。 在化工厂中， 换热设备的投资约占总投资的 10%~20%， 在炼油厂，约占总投资的 35%~40%。
▪1.1
换热器的应用
换热设备在现代装置中约占设备总量的 30%左右， 其中管壳式
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图 1 固定管板式换热器 （2） 浮头式换热器：其结构如图 2 所示。浮头式换热器的一端管 板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，壳体和管束 对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时，管束和壳体之间不 产生温差应力。浮头部分是由浮头管板，钩圈与浮头端盖组成的可 拆联接，因此可以容易抽出管束，故管内管外都能进行清洗，也便 于检修。由上述特点可知，浮头式换热器多用于温度波动和温差大 的场合，尽管与固定管板式换热器相比其结构更复杂、造价更高。
▪1.2 换热器的主要分类
随着节能技术的飞速发展，在工业生产中,换热器的种类越来 越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器， 第 页
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扬州工业职业技术学院毕业设计 结构型式也不同。
1.2.1 换热器的分类及特点 按照传热方式的不同，换热器可分为三类： 1．直接接触式换热器 又称混合式换热器，它是利用冷、热流体直接接触与混合 的作用进行热量的交换。这类换热器的结构简单、价格便宜，常做 成塔状，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。在直接接触 的过程中完成其热量的传递。 例如：冷水塔、气流干燥装置、流化床等。 2.蓄热式换热器 在这类换热器中，热量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成 的。首先让热流体通过，把热量积蓄在蓄热体中，然后再让冷流体 通过，把热量带走。由于两种流体交变转换输入，因此不可避免地 存在着一小部分流体相互掺和的现象，造成流体的“污染”。 蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面比较大， 故较适合用于气——气热交换的场合。 3.间壁式换热器 这是工业中最为广泛使用的一类换热器。冷、热流体被一固体壁 面隔开，通过壁面进行传热。按照传热面的形状与结构特点它又可 分为： （1） 管式换热器：如套管式、螺旋管式、管壳式、热管式等； （2） 板面式换热器：如板式、螺旋板式、板壳式等； （3） 扩展表面式换热器： 如板翅式、 管翅式、 强化的传热管等。 1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 由于本设计题目是浮头式换热器蒸氨冷却器的结构设计与优化 设计，而浮头式又属于管壳式换热器，故特此介绍管壳式换热器的 主要类型以及结构特点。 管壳式（又称列管式） 目前用得最为广泛的一种换热器，主要 是由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等部件组成，其具体结 第 页
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摘要
本设计说明书是关于浮头式换热器蒸氨冷却器的结构设计与优 化的设计。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，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 业中应用广泛。按照设计要求，设计的前半部分主要是根据给定的 换热面积，从而选择换热管的规格和长度，进而计算筒体直径。后 半部分主要是结构和强度设计。主要根据已选定的换热器形式进行 设备内各零部件的设计，包括筒体、封头、换热管及管板强度设计、 温差应力计算及校核、设置膨胀节计算及选型、开孔补强设计计算 等。 关键词:管壳式换热器；浮头式换热器；