固定管板式换热器冷却设备设计㊣精品文档值得下载

固定管板式换热器冷却设备设计

,并且生产成本低选用的材料范围广换热表面的清洗比较方便。固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。本次设计的题目是乙二醇塔底进料换热器的设计，课题预期达到的目标为换热器面积的计算实际换热面积.，管程壳程压力降的计算小于等于.，工艺结构尺寸的计算管程数管程，换热管的确定内径数量根，壳体内径，壳程数壳程的计算，折流板的选型形式弓形折流板，数量等。换热器的强度计算对筒体管箱厚度的计算和校核，对壳体及管箱各处开孔补强，对延长部分兼做法兰的计算及强度核算。经水压试验压力校核后显示结果全部合格。换热器的结构设计折流板法兰甲型平焊法兰换热管支座鞍式支座垫片石棉橡胶板垫片的规格及选型。完善设计图纸及设计说明书。关键词换热器摘要第章引言.换热器的用途.换热器的分类.换热器的发展趋势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流程安排确定物性数据估算传热面积.工艺结构尺寸管径和管内流速管程数和传热管数传热管排列和分程方法壳体内径折流板其他附件接管.换热器核算热流量核算壁温核算换热器内流体的流动阻力.换热器的主要结构尺寸和计算结果第章强度计算.筒体壁厚计算.管箱短节封头厚度的计算管箱短节厚度的计算封头厚度的计算.管箱短节开孔补强的校核.壳体接管开孔补强校核.管板设计及校核管板计算的有关参数的确定计算法兰力矩管板的计算的相关参数确定和对于其延长部分兼作法兰的管板计算设计条件不同的组合工况第章结构设计.折流挡板.法兰.换热管.支座.压力容器选材原则.垫片第章结论参考文献致谢第章引言.换热器的用途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。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工石油动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之。换热器在节能技术改革中具有的作用表现在两个方面是在生产工艺流程中使用着大量的换热器的效率显然可以减少能源的消耗另方面，用换热器来回收工业余热，可以显著提高设备的热效率。.换热器的分类换热器的种类划分方法很多，方法也各不相同。按其用途可将换热器分为加热器冷却器冷凝器蒸发器再沸器。按其传热方式和作用原理可分为混合式换热器蓄热式换热器间壁式换热器等。其中间壁式换热器为工业应用最为广泛的种换热器。它按传热面形状可分为管式换热器板面式换热器扩展表面换热器等。这其中又以管壳式换热器应用最为广泛，它通过换热管的管壁进行传热。具有结构简单牢固制造简便使用材料范围广可靠程度高等优点，是目前应用最为广泛的种换热器。管壳式换热器的形式管壳式换热器根据其结构的不同，可以分为固定管板式换热器浮头式换热器形管式换热器填料函式换热器釜式重沸器等。.换热器的发展趋势二十世纪年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国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传热管总根数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，则故可取折流板数其他附件根据本换热器壳体的内径，故按标准取拉杆直径为，拉杆数量根。壳程入口处应设防冲挡板。如下表所得表拉杆直径表换热管外径拉杆直径接管壳程流体进出口接管取接管内流速为，则接管内径为圆整后可取内径为。管程流体进出口接管取接管内液体流速，则接管内径为圆整后取管内径为。.换热器核算热流量核算壳程表面传热系数用克恩法计算，当量直径壳程流通截面积壳体流体流速及雷诺数分别为普朗特数粘度校正则管内表面传热系数管程流体流通截面积管程流体流速普朗特数污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻管内侧污垢热阻碳钢在该条件下的热导率为管壁热阻为传热系数传热面积裕度计算的传热面积为该换热器的实际传热面积为该换热器的面积裕度为传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。壁温核算由于换热管内侧污垢热阻较大，会使传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，减低了传热管和壳体的壁温之差。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中应按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。式中液体的平均温度和为传热管平均壁温壳体壁温可近似取为壳程流体的平均温度，即。壳体壁温和传热管壁温之差为由于换热器壳程流体的温差不大，壳程压力不高，因此，选用固定管板式换热器较为适宜。换热器内流体的流动阻力管程流体阻力传热管对粗糙度，查图得流速，管程流体阻力在允许范围之内。壳程阻力.流体流过折流板缺口的阻力,总阻力由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。.换热器的主要结构尺寸和计算结果表物性参数表参数管程壳程流率进出温度压力定性温度密度定压比热容.粘度热导率.普朗特数.设备结构参数壳体内径，壳程数，管径，材质碳钢，管心距，管数目根，折流板数个，传热面积，折流板间距，管程数。表计算结果表主要计算结果管程壳程流速.表面传热系数.污垢热阻阻力传热温差.面积裕度.第章强度计算.筒体壁厚计算由工艺设计给定的设计温度，设计压力，选低合金结构钢板卷制.材料时的许用应力假设厚度为时取焊缝系数.,腐蚀裕度.则计算厚度设计厚度对于，钢板负偏差，因而可取名义厚度。有效厚度水压试验压力所选材料的屈服应力水压试验应力校核水压强度满足要求.气密试验压力.管箱短节封头厚度的计算管箱短节厚度的计算由工艺设计给定设计参数为设计温度,设计压力,选用钢板,材料许用应力,屈服强度,取焊缝系数计算厚度设计厚度名义厚度综合考虑结构,补强,焊接的需要,取有效厚度封头厚度的计算壳体封头选用标准椭圆封头计算厚度名义厚度为了便于选材壳体封头厚度取与短节厚度相同.有效厚度压力试验应力校核水压试验压力.管箱短节开孔补强的校核开孔补强采用等面积补强法,由工艺设计给定的接管尺寸为考虑实际情况选号热轧碳素钢管腐蚀裕度接管计算壁厚接管有效壁厚开孔直径接管有效补强宽度接管外侧有效补强高度需要补强面积可以作为补强的面积为该接管补强的强度足够，不需另设补强结构。.壳体接管开孔补强校核开孔补强采用等面积补强。选取号热轧碳素钢管，钢管的许用应力，接管计算壁厚接管有效壁厚开孔直径接管有效补强宽度接管外侧有效补强高度需要补强面积可以作为补强的面积为无需另设补强结构。.管板设计及校核管板计算的有关参数的确定计算壳程圆筒内直径横截面积圆筒壳壁金属的横截面积根换热管管壁金属的横截面积两管板间换热管有效长度估计管板厚度为管束模数根据查得换热管材料为管子回转半径管子受压失稳当量长度由,确定取管子稳