换热器的设计(9页).doc

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1、-换热器的设计-第 7 页武汉工程大学化工机械专业毕业设计列管式换热器设计专业班级 学 号 指导教师 成 绩 列管式换热器设计摘 要化工设备课程设计是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去完成某一设备设计任务的一次训练。本次的设计的内容是水CO2列管式固定管板换热器的设计。这方面的知识虽然我们在大三上学期进行了理论课的学习，但是了解和掌握的东西仍然很有限。在这次的课程设计，通过热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作，我们基本上完成了设计任务，也让我明白了怎么应用所学的化工设备知识，结合我们所掌握的其他相关学科的知识、计算机技术、参照相关的书籍文献等去解决实际的设计问题。并且

2、通过在设计过程中，不断的发现问题解决问题，使我们能够更加熟练的运用这些知识与技能。这些经验的积累是对课堂学习的巩固和拓展，也是一次宝贵的经验积累。 当然在整个设计过程种，也离不开老师的悉心指导和同组各位组员的同心协力。在我们的实践过程中，通过小组各位组员的分工合作和相互配合，我们才能比较顺利的完成各个时段的工作，在遇到问题时，我们能够一起参与讨论，通过查阅资料、咨询老师等来解决。虽然在这个过程中，我们有发生过计算失误而重头开始计算，有过发现画图过程中的设计缺陷而重新设计等等问题，但这不但没有让我们知难而退，反而让我们更加深刻的认识到科学设计中所应该持有的严谨务实的态度的重要性。这些宝贵经验的积

3、累，对我们今后的学习工作也一定会有很大的帮助。关键词:结构设计,工艺计算目录第一章 设计条件3第二章 换热器结构设计32.1管子数计算3排列方式确定32.3壳体直径确定42.4壳体壁厚计算52.5管板尺寸确定52.6封头尺寸确定62.7容器法兰选择62.8管子拉脱力计算 62.9折流板计算8支座确定9第三章 换热器主要结构尺寸和计算结果列表9参考文献11致谢 12第一章 设计条件1.1已知条件：（1）气体工作压力：管程：CO2 压力1.5MPa，进口温度100 , 出口温度60 壳程：冷却水 ， 压力MPa， 进口温度20 , 出口温度50(2)经查得壳、管壁温差 40，。（3）由工艺计算求得

4、换热面积为40。第二章 结构设计2.管子数n：选的无缝钢管，材质号钢，管长Sn=126根其中因安排拉杆需增加根，实际空数120个。2.2管子排列方式，管间距确定 管子的排列方法常用的有正三角形直列，正三角形错列，正方形直列和正方形错列。 .正三角形错列 .正方形直列 .正方形列列 正三角形排列比较紧凑，在一定的壳径内可排列较多的管子，且传热效果好，但管外清洗较为困难。而正方形排列，管外清洗方便，适用于壳程中的流体易结垢的情况，其传热效果较正三角形差些。以上排列方式中最常用的是正三角形错 列，用于壳侧流体清洁，不易结垢，后者壳侧污垢可以用化学处理掉的场合。本设计采用正三角形排列，经查得层数为13

5、层。取管间距a=32mm，如图1-1图1-1 排管图2.3换热器壳体直径的确定壳体内径为式中换热器内径；b正六角形对角线上的管子数，查得b=13l最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取l=2.取壳体内径。2.4换热器壳体壁厚的计算材料选用Q235，计算壁厚为+C式中P设计压力，取MPa;=500mm圆整后实取 =7mm. 2.5管板尺寸确定选用固定式换热器管板，并兼作法兰。由钢制列管式固定管板换热器结构设计手册节，查得（1.6MPa）(取管板的公称压力为16 kgf/)的碳钢管板尺寸。2.6换热器封头选择上下封头均选用标准椭圆形封头，根据JB1154-73标准，封头为，曲面高度，直边高度材料选用

6、20钢2.7容器法兰的选择材料：16MnR根据JB1160-82标准，选用,的突面密封面甲型平焊法兰。法兰尺寸如图1-3所示。图1-3 法兰2.8管子拉脱力计算管子壳体材质20钢Q235（1/）E(MPa) 尺寸管子数120根管间距32 mm管壳壁温差管子与管板连接方式胀接胀接长度30mm在操作压力下，每平方胀接周边所产生的力qp式中=2- =396mm2 =m2 P=30mm2温差力导致的每平方米胀接周边上的拉脱力 =m2=21800mm2=2由已知条件可知：与的作用方向相同，合拉脱力 =3.42拉脱力在范围之内2.9折流板设计折流板为弓形，,经查得折流板最小厚度为4mm; 折流板外径为mm

7、，材料为Q235A钢，。拉杆选用，共6根，材料为Q235折流板数量 取整的NB=7块实际折流板间距为：折流板开孔直径由参考文献3表4-23查得为2.10支座设计 采用鞍座查文献二 314 ，315页取DN500A I M200型鞍式支座第三章 换热器主要结构尺寸和计算结果列表 项目 结果 单位 换热器公称直径D 500 换热器管程数p 1 - 换热器管子总数Nt 120 根 换热器单管长度L 换热器管子规格 换热器管子排列方式 正三角形 - 管心距 32 管板厚度T 30 折流板间距B 550 折流板个数NB 7 根 折流板外径 折流板厚度 4 壳体厚度d 7 壳程流体进口接管规格 壳程流体出

8、口接管规格 管程流体进出口接管规格 封头厚度d 8 封头内径 500 封头曲面高度 125 封头直径高度 25 参考文献1.国家质量技术监督局GB151-1999管壳式换热器北京：中国标准出版社，19992. 化工设备机械基础3中华人民共和国机械工业部，石油工业部，化学工业部钢制管壳式换热器设计规定1983年，化学工业出版社4. 化工原理5. 化工机械工程手册6. 化工设备设计手册7. 化工设备与维修8. 化工设备制造技术9. 常用化工单元设备设计10.化工设备设计全书编辑委员会化工设备设计全书换热器北京：化学工业出版社，200311JB1154-73北京：中国标准出版社，12.JB1160-82北京：中国标准出版社，致谢 在本次论文设计过程中，老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。