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【毕业论文】乙烯冷却设备设计-固定管板式换热器毕业设计说明书

用钎焊法制造出种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器,用于飞机发动机的散热。年代末,瑞典又制造出第台板壳式换热器,用于纸浆工厂。在此期间,为了解决强腐蚀性介质的换热问题,人们对新型材料制成的换热器开始注意。年代左右,由于空间技术和尖端科学的迅速发展,迫切需要各种高效能紧凑型的换热器,再加上冲压钎焊和密封等技术的发展,换热器制造工艺得到进步完善,从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外,自年代开始,为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要,典型的管壳式换热器也得到了进步的发展。年代中期,为了强化传热,在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。当前换热器发展的基本趋势是继续提高设备的传热效率,促进设备结构的紧凑性,加强生产制造成本的标准系列化,并在广泛的范围内继续向大型化发展,并模型化技术强化传热技术及新型换热器开发等形成个高技术体系。板翅式换热器冷箱主要用于乙烯裂解,空气分离和天然气液化等。我国杭州制氧机集团有限公司杭氧在引进美国公司技术和关键加工设备大型真空钎焊炉基础上,生产制造出的乙烯冷箱,设计水平和制造能力已基本达到国际先进水平,并在燕山,扬子,上海,天津,广州及齐鲁等乙烯改造项目中得到应用。板翅式换热器流道多达股,单体外形尺寸达,最高设计压力达。管壳式换热器具有结构坚固弹性大和使用范围广等独特优点,直被广泛应用。尤其在高温高压和大型化的场合下,以及制造工艺上的进步自动化和机械化,管壳式换热器今后将在广泛的领域内得到继续发展。第章固定管板式换热器的工艺计算估算换热面积选择换热器的类型两流体温度变化情况热流体进口温度,出口温度冷流体进口温度,出口温度,因此初步确定选用固定管板式换热器。流程安排从两物流的操作压力来看,应使温度低的走管程,温度高的走壳程。确定物性数据定性温度对于般气体和水等低粘度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程流体的定性温度为管程流体的定性温度为根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。在下的有关物性数据如下密度定压比热容热导率粘度在下的物性数据密度定压比热容热导率粘度估算传热面积热流量平均传热温差传热面积由于壳程的压力较高,故可以选取较大的值。假设则估算的面积为工艺结构尺寸管径和管内流速换热管的规格包括管径和管长,换热管直径越小,换热器单位体积的换热面积越大。因此,对于洁净的流体管径可取小些,但对于不洁净或易结垢的流体,管径应取得大些,以免堵塞。本设计选用较高级冷拔传热管碳钢,取管内流速管程数和传热管数根据传热管内径和流速确定单程传热管数根按单程管计算,所需的传热管长度为按单程管设计传热管过长,宜采用多管程结构。我国生产的钢管系列标准中管长有和,根据选定的管径和流速,现取传热管长。则该换热器的管程数为管程传热管总根数根平均温差校正系数按单壳程,两管程结构,查得平均传热温差逆由于平均温差校正系数大于,同时壳程流体流量较大,故取单壳程合适。传热管排列和分程方法管子的排列方式有等边三角形,正方形,转角正方形三种。与正方形相比,等边三角形排列比较仅凑,管外流体湍动程度高,表面传热系数大。正方形排列虽然比较松散,传热效果也较差,但管外清洗比较方便,对易结垢流体更为适用。若将正方形排列的管束斜转安装,可在定程度上提高对流传热系数。图换热管排列方式综合本设计结构和工艺结构考虑采用正三角形排列方法。取管心距焊接时,则隔板中心到力气最近排管中心距离壳体内径采用多管程结构,取管板利用率,则壳体内径为按卷制壳体的进级档,可取。折流板安装折流挡板的目的是为了提高管外对流传热系数,为取得良好效果,挡板的形状和间距必须适当,本设计采用弓形折流板,弓形缺口太大或太小都会产生死区,太大不利于传热,太小又增加流体阻力。取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的,则切去的圆缺高度为故可取取折流板间距,则浙江大学本科生毕业设计论文壳体法兰应力按查得表浙江大学本科生毕业设计论文管子应力壳程圆筒轴向应力拉脱应力连接形式选用焊接计算结果表明进行的管板设计合格。浙江大学本科生毕业设计论文第章结构设计折流挡板安装折流挡板的目的是为提高管外对流传热系数,为取得良好效果,挡板的形状和间距必须适当。对常用的圆缺型挡板,弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。弓形缺口太大或太小都会产生死区,太大不利于传热,太小又增加流体阻力。挡板的间距对壳程的流动亦有重要的影响。间距太大,不能保证流体垂直流过管束,使管外对流传热系数下降间距太小,不便于制造和检修,不便于制造和检修,阻力损失亦大。般取挡板间距为壳体内径的倍。我国系列标准中采用的挡板间距为固定管板式有种浮头式有或种。法兰换热器设备常用的法兰分为设备法兰和管法兰两类。设备法兰标准有甲型平焊法兰选用压力范围为乙形平焊法兰选用压力范围为长颈对焊法兰选用压力范围为本设计选用甲型平焊法兰选用压力范围为。甲型平焊法兰只有法兰环。般采用钢板制作,必要时也可以采用锻件轧制,与圆筒体或封头角焊连接。由于法兰环与筒体或封头连接的整体性差,即该法兰的连接强度和刚度较小,因此只适用于温度压力较低的场合。在现行的行业标准中,甲型平焊法兰只有四个压力等级,公称直径的适用范围也较小,所用工作温度范围为。浙江大学本科生毕业设计论文换热管换热管的规格包括管径和管长。换热管的直径越小,换热器单位体积的传热面积越大。因此,对于洁净的流体管径可取小些,但对于不洁净或亦结垢的流体,管径应该取得大些,以免堵塞。目前我国试行的系列标准规定采用和两种规格,对于般流体是适用的。此外还有的无缝钢管。本设计选用规格的换热管。我国生产的钢管系列标准中管长有,按选定的管径和流速确定管子数目,再根据所需传热面积,求得管长合理截取。同时管长又应与壳径相适应,般管长与壳径之比,即为。本设计选用的管长。管子的排列方式有等边三角形和正方形两种。与正方形相比,等边三角形排列比较紧凑管外流体湍流程度高,表面传热系数大。正方形排列虽比较松散,传热效果也较差,但管外清洗方便,对亦结垢流体更为适用。本设计选用等边三角形的排列方式。支座化工压力容器及设备都是通过支座固定在工艺流程中的位置上的。支座的形式主要分三大类立式容器支座卧式容器支座球式容器支座。卧式容器支座又可分为鞍式支座圈式支座和支腿式支座,尤以鞍式支座使用最为广泛。鞍式支座的结构特征鞍式支座标准分轻型代号和重型代号两种。轻型用于满足般卧式容器使用要求重型用以满足卧式换热器盛装液体重度大和大的卧式容器使用要求。根据安装形式,鞍式支座分固定式代号和滑动式代号两种。鞍式支座适用于卧式容器直径用无缝管件筒体用卷制筒体的范围内。本设计选用鞍式支座浙江大学本科生毕业设计论文图鞍式支座压力容器选材原则选用压力容器材料时,必须考虑容器的工作条件,如温度压力和介质特征材料的使用性能,如机械性能物理性能和化学性能加工性能,如材料的焊接性能和冷热加工性能经济合理性能,如材料的价格制造费用和使用寿命。刚制压力容器用钢材应按照国家标准钢制压力容器中所列材料选用,标准中规定设计压力不大于,对于超出规定的,应进行具体分析,并进行试验,经过研究以后决定。钢材的使用温度不超过各钢号许用应力中所对应的上限温度。但要注意的是,碳素钢和碳锰钢在高于温度下长期使用时,应考虑钢中碳化物的石墨化倾向。奥氏体刚的使用温度高于时,钢中的含碳量不应小于,对于的低温容器材料用钢,还应进行夏比型缺口冲击试验。压力容器非受压元件用钢必须有良好的可焊性。在考虑压力容器受压元件有足够强度的情况下,必须考虑他的韧性,以防止外加载荷作用下发生脆性破坏。浙江大学本科生毕业设计论文垫片设备垫片标准主要有非金属软垫片缠绕垫片金属包垫片般情况下,非金属软垫片适用于甲型平焊法兰乙型平焊法兰长颈对焊法兰。法兰密封面形式为光滑密封面或凹凸密封面。缠绕垫片适用于乙型平焊法兰长颈对焊法兰。非金属软垫片厚度般根据容器直径选取容器直径时,厚度容器直径时,厚度。金属平垫片厚度般为。垫片的选择要综合考虑操作介质的性质操作压力操作温度以及需要密封的程度对垫片本身要考虑垫片性能,压紧用的次数。对高温高压的情况般多采用金属垫片中温中压可采用金属和非金属组合式或非金属垫片中低压情况多采用非金属垫片高真空或深冷温度下以采用金属垫片为宜。根据本设计要求选用石棉橡胶板垫片,确定垫片系数,比压力,垫片尺寸,。浙江大学本科生毕业设计论文第章结论半学期的毕业设计即将结束,我完成了石脑油冷凝器的工艺设计结构设计强度设计的计算,确定了设备结构,完善了设计图纸。通过这次的毕业设计,使我系统全面地了解了化工设备的设计过程,对化工设备有了更深刻全面地认识,拓宽了知识领域,为今后的工作打下了坚实的基础。本设计主要进行了换热面积估算,实际换热面积为,面积裕度为,工艺结构尺寸的确定,壳体内径为,换热管规格为流动阻力计算零部件选型,选用甲型平焊法兰,垫片选用石棉橡胶板垫片,鞍式支座,折流板选用弓形折流板,螺栓规格设备强度计算,经计算及校核后,所得的数据均符合要求。浙江大学本科生毕业设计论文参考文献郑津洋,董其伍,桑芝富过程设备设计化工工业出版社罗光华,冯莉超限型换热器的制造石油化工设备秦叔经,叶文邦,等。化工设备设计全书北京化学工业出版社,压力容器标

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