设计简介
摘要
本次设计使我认真的认识到了自己在本专业应学习的主要内容以及短板，换热器的设计工作主要有换热器综述，换热器的工艺计算以及结构强度计算。其中换热器工艺计算中需要根据初始数据计算其处理量以及工艺参数，换热器的结构强度计算主要集中在折流板，筒体以及开口上。
换热器是化学工艺生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间的传递热量的设备，他们的使用条件和要求差别很大，如容量，温度，压力和工作介质的性质等，涉及的种类很多，因此换热器的结构形式也多种多样。U形管换热器仅有一个管板，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，而且结构简单，造价便宜。U形管换热器主要结构包括筒体，封头，换热管，接管，折流板，防冲板，导流筒，防短路结构，支座和管壳层的其他设备等。
本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因此设计要求就很高。换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计及零部件的选型和工艺设计。
关键词： U形管换热器； 结构； 强度； 设计计算
Abstract
Heat is one of the important chemical processes in production equipment, which is an apparatus for transferring heat between the hot and cold fluids, their conditions and requirements vary widely, such as the nature of capacity, temperature, pressure and working medium, etc. involving many different types, so the formal structure of the heat exchange are also diverse. U-tube heat exchange is only one tube sheet bundle can be withdrawn from the housing for easy maintenance and cleaning, simple cut structure, cheap cost. U-tube heat exchange comprises a main structure of the cylinder, head, heat transfer tubes, receivership, baffles, anti-red plate, draft tube, short-circuit proof structure, the shell bearings and other equipment tube and so on.
The design for the second category pressure vessel, design temperature and design pressure are high, so the design requirements is high. Double tube heat exchange, heat transfer tubes of stainless steel manufacturing. Design mainly for the design, selection and process design and strength design of heat exchange components.
KEYWOEDS:U-tube heat exchange; frame;intensity; design and calculation
目 录
第一章 换热器综述 1
引言 1
1.1 管式换热器 1
1.1.1 U型换热器 2
1.1.2填料式换热器 2
1.1.3 套管式换热器 3
1.1.4 管壳式换热器 3
1.1.5 螺旋槽管换热器 4
1.1.6 横纹管换热器 4
1.1.7 螺旋扁管换热器 4
1.1.8 螺旋扭曲管换热器 5
1.1.9 波纹管换热器 5
1.2 板式换热器 6
1.2.1.可拆式板式换热器 6
1.2.2 焊接式板式换热器 6
1.2.3 板壳式换热器 6
1.2.4 螺旋板式换热器 6
1.2.5 板翅式换热器 7
1.3 国内外开发研究的发展方向 7
1.3.1 非金属材料应用 7
1.3.2 计算流体力学和模型化设计在换热器中的应用 7
1.3.3 加强实验和理论研究 8
结语 8
参考文献 8
第二章 换热器传热工艺计算 9
2.1 起始数据 9
2.2 定性温度及确定其物性参数 9
2.3 热量守恒与油流量的计算 10
2.4 有效平均温度的公式计算 10
2.5 管程换热系数的计算 10
2.6 结构的初步设计 11
2.7 壳程换热系数计算 12
2.8 传热系数计算 13
2.9 管壁温度计算 13
2.10 壳程压力降计算 13
2.11 管程压力降计算 14
第三章 换热器强度计算 16
3.1 换热管材料及规格选择和根数的确定 16
3.2 管子的排列方式 16
3.3 筒体内径的确定 17
3.4 筒体厚壁的确定 17
3.5 液压试验 18
3.6 壳程标准椭圆形封头厚度的计算 18
3.7 管程标准椭圆形封头厚度的计算 19
3.8 容器法兰的选择 20
3.8.1 接管法兰的选择 21
3.9 管板的设计 22
3.10 管相短节壁厚的计算 24
3.11 拉杆和定距管的确定 25
3.12 折流板的选择 26
3.12.1 选型 26
3.12.2 折流板尺寸 26
3.12.3 换热管无支撑跨距或折流板间距 26
3.12.4 折流板厚度 26
3.12.5 折流板直径 26
3.12.6 折流板管孔直径 26
3.13 防冲板尺寸的确定 27
3.14 接管及开孔补强 27
3.14.1 管箱接管开孔补强计算 27
3.14.2 壳体接管开孔补强计算 29
3.15 分程隔板厚度选取 30
第四章 支座的设计及选择 31
4.1 支座的选择 31
参考文献 36
致谢 37
本次设计使我认真的认识到了自己在本专业应学习的主要内容以及短板，换热器的设计工作主要有换热器综述，换热器的工艺计算以及结构强度计算。其中换热器工艺计算中需要根据初始数据计算其处理量以及工艺参数，换热器的结构强度计算主要集中在折流板，筒体以及开口上。
换热器是化学工艺生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间的传递热量的设备，他们的使用条件和要求差别很大，如容量，温度，压力和工作介质的性质等，涉及的种类很多，因此换热器的结构形式也多种多样。U形管换热器仅有一个管板，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，而且结构简单，造价便宜。U形管换热器主要结构包括筒体，封头，换热管，接管，折流板，防冲板，导流筒，防短路结构，支座和管壳层的其他设备等。
本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因此设计要求就很高。换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计及零部件的选型和工艺设计。
关键词： U形管换热器； 结构； 强度； 设计计算
Abstract
Heat is one of the important chemical processes in production equipment, which is an apparatus for transferring heat between the hot and cold fluids, their conditions and requirements vary widely, such as the nature of capacity, temperature, pressure and working medium, etc. involving many different types, so the formal structure of the heat exchange are also diverse. U-tube heat exchange is only one tube sheet bundle can be withdrawn from the housing for easy maintenance and cleaning, simple cut structure, cheap cost. U-tube heat exchange comprises a main structure of the cylinder, head, heat transfer tubes, receivership, baffles, anti-red plate, draft tube, short-circuit proof structure, the shell bearings and other equipment tube and so on.
The design for the second category pressure vessel, design temperature and design pressure are high, so the design requirements is high. Double tube heat exchange, heat transfer tubes of stainless steel manufacturing. Design mainly for the design, selection and process design and strength design of heat exchange components.
KEYWOEDS:U-tube heat exchange; frame;intensity; design and calculation
目 录
第一章 换热器综述 1
引言 1
1.1 管式换热器 1
1.1.1 U型换热器 2
1.1.2填料式换热器 2
1.1.3 套管式换热器 3
1.1.4 管壳式换热器 3
1.1.5 螺旋槽管换热器 4
1.1.6 横纹管换热器 4
1.1.7 螺旋扁管换热器 4
1.1.8 螺旋扭曲管换热器 5
1.1.9 波纹管换热器 5
1.2 板式换热器 6
1.2.1.可拆式板式换热器 6
1.2.2 焊接式板式换热器 6
1.2.3 板壳式换热器 6
1.2.4 螺旋板式换热器 6
1.2.5 板翅式换热器 7
1.3 国内外开发研究的发展方向 7
1.3.1 非金属材料应用 7
1.3.2 计算流体力学和模型化设计在换热器中的应用 7
1.3.3 加强实验和理论研究 8
结语 8
参考文献 8
第二章 换热器传热工艺计算 9
2.1 起始数据 9
2.2 定性温度及确定其物性参数 9
2.3 热量守恒与油流量的计算 10
2.4 有效平均温度的公式计算 10
2.5 管程换热系数的计算 10
2.6 结构的初步设计 11
2.7 壳程换热系数计算 12
2.8 传热系数计算 13
2.9 管壁温度计算 13
2.10 壳程压力降计算 13
2.11 管程压力降计算 14
第三章 换热器强度计算 16
3.1 换热管材料及规格选择和根数的确定 16
3.2 管子的排列方式 16
3.3 筒体内径的确定 17
3.4 筒体厚壁的确定 17
3.5 液压试验 18
3.6 壳程标准椭圆形封头厚度的计算 18
3.7 管程标准椭圆形封头厚度的计算 19
3.8 容器法兰的选择 20
3.8.1 接管法兰的选择 21
3.9 管板的设计 22
3.10 管相短节壁厚的计算 24
3.11 拉杆和定距管的确定 25
3.12 折流板的选择 26
3.12.1 选型 26
3.12.2 折流板尺寸 26
3.12.3 换热管无支撑跨距或折流板间距 26
3.12.4 折流板厚度 26
3.12.5 折流板直径 26
3.12.6 折流板管孔直径 26
3.13 防冲板尺寸的确定 27
3.14 接管及开孔补强 27
3.14.1 管箱接管开孔补强计算 27
3.14.2 壳体接管开孔补强计算 29
3.15 分程隔板厚度选取 30
第四章 支座的设计及选择 31
4.1 支座的选择 31
参考文献 36
致谢 37
