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1、本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目：DN1000二分加热器机械设计学生：辉学 号：0964134133专 业：过程装备与控制工程班 级：装备09-1班指导教师：孟智慧摘要本文是一篇关于固定管板式换热器的结构设计，主要用于尿液的冷却。对固定管板式换热器进行了深入的研究，首先，在换热器总体结构方面，对其筒体、封头进行了厚度计算和强度校核，得到了在工称直径DN1000，特定的公称压力下合理的筒体和封头的厚度，并对筒体和管箱的接管进行了选型与开孔补强校核。其次，在换热器部结构方面进行了换热管的计算和管子的布置，按照正确的布管计算方法对换热器公称直径为1000mm的管板实施了单管程，单壳程条件下的
2、人工计算布管并画出了相应的CAD布管图。同时用BS法对管板厚度进行了计算和校核。在整个设计过程中，还包括一些其他零部件的设计和选型，也对整体制造和安装进行了分析。最后得到一套完整的固定管板式换热器的结构设计方案，包括CAD图纸。关键词： 换热器；固定管板式换热器；结构设计；强度校核；制造工艺 AbstractThis paper is fixed on a plate heat exchanger of the structural design, mainly used for cooling the urine. On the fixed plate heat exchanger for
3、an in-depth study, first of all, in the heat exchanger overall structure, its cylinder, head for calculating the thickness and intensity of the check, has been in the diameter DN1000, nominal pressure specific reasonable under the cylinder head and the thickness of the box and tube and a receiver fo
4、r the selection and opening reinforcement check. Secondly, in the heat exchanger aspects of the internal structure of the calculation of the Tube and pipe layout, the cloth in accordance with the correct method of calculating the heat exchanger for the 1000mm diameter of the tube plate implementatio
5、n of the single-tube process, single-shell calculation under the conditions of the cloth and draw the corresponding CAD map of the cloth. At the same time with BS Law on the thickness of the plate and check the calculation. Throughout the design process, but also includes some other parts of the des
6、ign and selection, but also to the overall manufacture and installation of an analysis. Finally get a complete set of fixed plate heat exchanger of the structural design of programmes, including CAD drawings.Key words：The heat exchanger; Fixed tube plate type heat interchanger ; Structural design ;
7、Intensity examination; Manufacturing Technology / 目 录摘要IAbstractII第一章概述11.1换热器在工业中的应用11.2换热器的分类21.3换热器的结构和使用特点41.3.1 管壳式换热器41.3.2板式换热器51.3.3板翅式换热器51.3.4热管式换热器61.4换热器研究现状与发展动向6第二章换热器结构设计计算102.1 设计条件：102.2 壳程圆筒设计102.2.1 圆柱型筒体102.2.2设计计算142.3 管箱设计152.3.1 封头计算152.3.2 管箱法兰的选择与校核172.3.3 垫片272.3.4 等头双头螺栓28
8、2.4 接管292.4.1 接管的选择292.4.2 开孔补强校核29第三章换热器部结构设计333.1 管子的选择英语布置333.1.1 管子数n的确定333.1.2 管子的布置333.2 管板的结构343.2.1 管板的介绍343.2.2 管板设计计算363.3 管子拉脱力的计算393.4 计算是否必须安装膨胀节403.5 其他零部件设计413.5.1 防冲板413.5.2折流板413.5.3 拉杆433.5.4 支座44第四章制造工艺464.1 筒体464.2 椭圆形封头474.3 管板474.4 管子484.5 管箱组装494.6 整体组装504.7 涂漆工艺504.8 焊接工艺51参考
9、文献52第一章 概 述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。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。 随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求： （1） 合理地实现所规定的工艺条件； （2） 结构安全可靠； （3） 便于制造、安装、操作和维修； （4） 经济上合理。能源是当
10、前人类面临的重要问题之一,能源开发与转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,几乎一切工业领域都要使用,化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。近几年由于新技术发展和新能源开发利用,各种类型的换热器越来越受到工业界的重视,而换热器又是节能措施中较为关键的设备,因此,无论是从工业的发展,还是从能源的有效利用,换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。 1.1换热器在工业中的应用换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可或缺的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府与研究机构的高度重视，在世界第一次能
11、源危机爆发以来，各国都在下大力量寻找新的能源与在节约能源上研究新的途径。在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一些具有代表性的高效换热器和强化传热元件诞生。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成就，得到了大量的回报，大大缓解了能源的紧状况。换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总数的40%左右。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。管壳式换热器按用途分为无相变传热的换热器和有相变传热的
12、冷凝器和重沸器。随着环境保护要求的提高，近年来加氢装置的需求越来越多，所需的高温、高压换热器数量随之增大。螺纹锁紧环换热器、金属垫圈式换热器、密封盖板式换热器技术发展越来越快，不仅在承温、承压上满足装置运行要求，而且在传热与动力消耗上发展较快，同时亦适用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然气等场合，可满足承压高达35Mpa，承温达700度的使用要求。在这些场合，换热器占有的投资占50%以上。近年来国在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。流程优化软件技术的发展带来了换热器应用的增多。换热器的大量使用有效地提高了能源的利
13、用率，使企业成本降低，效益提高。1.2换热器的分类换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能用量十分大的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。适用于不同介质、不同工况，不同温度、不同压力的换热器，结构和型式亦不同，换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。一、换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。（1）混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须与时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而
14、上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫与水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以与时分离。（2）蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面，从而进行热量交换的换热器，如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。 （3）间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。 间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换
15、热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。图2 蛇管的形状二、按传热种类分类1.无相变传热 一般分为加热器和冷却器。2.有相变传热 一般分为冷凝器和重沸器。三、按结构分类分为浮头式换热器、固定管板式换热器、填料函式换热器、U形管式换热器、蛇管式换热器、双壳程换热器、单套管换热器、多套管换热器、外导流筒换热器、折流杆式换热器、热管式换热器、插管式换热器、滑动管板式换热器。四、按折流板分布分类分为单弓形换热器、双弓形换热器、三弓形换热器、螺旋弓形换热器。五、按板状分类分为螺旋板换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器、板式蒸发器、板式冷凝器、印刷电路板换热器、穿孔换热器。六、按密封形式分此类换热器多用于高温、高压装置中，具体分为：螺旋锁紧环换热器、薄膜密封换热器、钢垫圈换热器、密封盖板式换热器。七、非金属材料换热器分类分为石墨换热器、瓷纤维复合材料换
