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1、毕业设计4卧式蒸馏冷凝器4 square meters of horizontal distillation condenser班 级 学生姓名 学号 指导教师 职称 导师单位 机电工程技术学院 论文提交日期 摘要 换热设备是石油、化工生产中普遍应用的典型工艺设备，也是应用最为广泛的单元操作设备之一。在其他领域，如动力、核能、食品、交通等工业部门换热设备也有广泛的应用。随着石油、化工装置大型化，换热设备正朝着强化传热、高效紧凑、降低热阻以及防止流体诱导振动等方向发展。化工设备种类繁多，而且新型结构也不断出现。其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对
2、国民经济有着十分重要的影响。换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。 卧式蒸馏冷凝器是固定管板式换热器的一种， 固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力，这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。 关键词：卧式蒸馏冷凝器 管壳式换热器 压力容器
3、AbstractHorizontal distillation condenser is a kind of fixed tube plate heat exchanger,Heat exchanger is a typical process equipment widely used in petroleum, chemical production, is one of the most widely used unit operation equipment. In other areas, such as power, nuclear energy, food, transporta
4、tion and other industrial sectors of heat transfer equipment has a wide application. As the oil, chemical device, heat transfer equipment is toward enhanced heat transfer, high efficiency, reducing the thermal resistance and prevent the flow induced vibration direction. Chemical equipment of various
5、 kinds, and the new structure also appear continuously. The correct setting, performance improved relations departments about the rationality of the process, economy and energy efficiency and conservation, has an important impact on the national economy. Heat exchanger type is various, the use of di
6、fferent occasions using different purposes. The common structure of shell and tube type, because of its simple structure, low cost, wide material selection, convenient cleaning, strong adaptability, application in the industrial sector is the most widely used.Fixed tube plate heat exchanger tube con
7、nect in the plate, tube plate and shell welding. Its advantages are simple, compact, the structure can withstand high pressure, low cost, convenient cleaning tube, pipe damage is easy to block the pipe or replacement; disadvantage is the linear expansion coefficient when the tube bundle and shell wa
8、ll temperature or materials is larger, the larger thermal stress of shell and tube heat exchanger will, the the shell side cleaning device is suitable for the medium and not easy to scale, and cleaning of tube side and shell side, temperature difference or temperature difference but the shell pressu
9、re is not high.Keywords: shell and tube type heat exchanger pressure vessel horizontal distillation condenser第一章 绪论化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分。然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准
10、对其进行规范，如：中国TSGTR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程、GB1502011压力容器、GB1511999管壳式换热器等。在其中能根据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等。 换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产过程中，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以满足生产过程的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热能的有效装置。在换热设备中，应用最广范的是管壳式换热器。这种换热器具有选材广泛、适应性强、处理能力大、能承受高温
11、高压、维修方便等特点，因此，被广泛使用。如制氢裂解装置中，虽然工作条件较为苛刻，温度高达427455，压力高达24.5MPa，工作介质中含有90%的氢，其换热亦大多采用管壳式换热器，管壳式换热器占整个投资的50%70%。在烯氢生产装置中，通常以热裂解法来制取，裂解的温度很高，可达800900，工艺上要求裂化气进行冷却，然后进行深冷分离，其中所用的高温高压气体冷却器，大都采用管壳式的结构。 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
12、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。1.1设计目的 为满足徐州工业职业技术学院化工学院化工实训教学要求，现设计一套中式反应装置。此反应装置以生产苯基苯酚甲醛树脂为最终产物。其工艺分为两个部分，第一部分为邻苯基苯酚和甲醛进行催化缩合成树脂。第二部分为蒸馏脱水及溶剂制的产品。而本部分设计的是卧式蒸馏冷凝器，是此中式反应装置中的一部分，可以提高产品的生产
13、效率，具有实际价值！1.2 什么是管壳式换热器管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。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。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按
14、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。图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。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。1.3设备分类本次设计的冷凝器是管式换热器的一种，换
15、热器分类如下：按用途：加热器，预热器，过热器，蒸发器，再沸器，冷却器，冷凝器。按结构形状：管式换热器，板式换热器，特殊形式换热器。第二章 总体结构设计本次流体输送与传热工段换热器的设计，所选用的换热器为卧式蒸馏冷凝器，如图2-1所示。其基本结构特点是两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。图2-12.1 固定管板式换热器结构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。其缺点是壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温度差较大（大于50）时产生温差应力，需要在壳体上设置膨胀节，因而壳体承压能力受膨胀节强度的限制不能太高。固定式管板换热器适用于壳体流体洁净且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。 固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，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
