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1、xx理工大学毕业设计本科毕业设计说明书石油树脂反应器进料冷却器设计 PETROLEUM RESIN REACTOR CHARGING COOLER DESIGN 学院（部）： 机械工程学院 专业班级： 过控11-3 学生姓名： 指导教师： 2015年 5月 12 日1石油树脂反应器进料冷却器设计摘要浮头式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。这类换热器具有结构坚固、易于制造、可靠性高、适应性广、处理能力大的特点,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。合成石油树脂工业中，对进料进行冷却是工艺中的一个重要环节，因而换热器是该工业中必备的设备。换热
2、器是实现化工生产过程中热量交换与传递不可缺少的设备。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，因而均可通过换热器来完成。本次设计就是利用相关知识，设计出达到工艺所规定的要求，同时强度、结构可靠，便于制造、安装和检修，以及经济上合理的浮头式换热器，满足生产要求。本设计以循环水和石油树脂为介质，按实际设计步骤进行计算、核算以及开孔补强等结构设计，并画出换热器的CAD装配图。关键词：浮头式换热器，设计计算，结构，强度I PETROLEUM RESIN REACTOR CHARGIN C
3、OOLER DESIGNABSTRACT floating heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure, compact, high reliability and wide adaptability , and low cost of the production, wi
4、de choice of used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface. Synthesis of acetylene industry. The charge of cooling is important link in the process which makes cooler be the necessary equipment in this industry. Heat exchanger is the realization of heat exchange and transfer
5、 during the process of chemical production indispensable equipment.In petroleum,chemical industry,light industry,pharmaceuticals,energy and other industrial production,often needs the fluid heating at low temperature or the high temperature cooling fluid,the liquid turns into vapor or steam condense
6、 into liquid. These processes and heat transfer are closely linked, and therefore can be through the heat exchanger to complete. This topic design is the use of related knowledge, designed to reach the required process requirements, at the same time, strength, reliable structure, easy to manufacture
7、, installation and maintenance, as well as the floating-head type heat exchanger, meet the production requirements. The design of the circulating water and Petroleum resin as the medium, calculated according to the actual design steps ,and calculation and structural design, such as opening reinforce
8、ment .and draw the assembly drawing CAD heat exchanger.KEYWORDS: floating-head type heat exchanger,design calculationstructure; intensity II1 目录摘要IABSTRACTII第一章 压力容器设计概述11.1 换热器的用途11.2 管壳式换热器1 1.2.1管壳式换热器的分类 1.2.2管壳式换热器的结构21.3换热器相关技术发展动向22 设计方案的确定32.1选择换热器的类型32.2流动空间及流速的确定32.3 流向的选择33 浮头式换热器的工艺设计43.
9、1 确定物性数据43.2工艺尺寸计算43.2.1管子排列方式43.2.2换热管中心距53.2.3管径和换热管数63.2.4折流板74 强度计算94.1 筒体壁厚计算94.2 前端管箱筒体计算104.3前端管箱封头的设计计算114.4 外头盖筒体计算124.5 后端管箱封头计算144.6 开孔补强144.6.1 管箱短节开孔补强的校核15 4.6.2 壳体接管开孔补强的校核164.7浮头设计计算17 4.8壳程外压作用下浮头盖的计算195接管最小位置195.1 壳程接管位置的最小距离205.2 管箱接管尺寸的最小位置206管箱设计21 6.1管箱结构形式及应用21 6.2管箱结构尺寸确定227其
10、他附件设计237.1拉杆237.1.1拉杆的结构和尺寸237.1.2 拉杆的位置257.2鞍座的选取和设计257.3 管板287.3.1 管板结构287.3.2 管板最小厚度297.3.3 管板尺寸297.4 法兰的选取308 耐压试验和气密性试验319 安装3110 总结32主要参考文献33致谢34第一章 引言1.1 压力容器设计概述换热器是一种在不同温度的流体间传递热能的装置。在换热器中至少要有两种不同温度的流体：一种温度较高的流体，放出热量；另一种则是温度较低的流体，吸收热量。在实际生活帮生产中有时也会有两种以上流体参与换热的换热器，但它们的基本原理并没有本质上的差别。换热器是将热流体的
11、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一。换热器在节能技术改革中具有的作用表现在两个方面：一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；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著提高设备的热效率。1.2管壳式换热器管壳式换热器又被称作列管式换热器，该换热器是间壁式换热器应用中的典范。在圆筒形壳体中放置许多管子组成管束，管子的两端固定
12、在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行，为了增加流体在管外空间的流速并支撑管子，改善传热性能，在筒体内间隔安装多块折流板，用拉杆和定距管将其与管子组装在一起。同比其他换热器列管式换热器的单位体积设备提供的传热面积较大，传热效果较好，结构坚固，可选用的结构材料范围广泛，操作弹性大，在大型装置中普遍被采用。1.2.1管壳式换热器的分类按照热补偿方式的不同，和管板的形式不同，列管式换热器可分为以下几类：固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式换热器以及釜式重沸器；以浮头式换热器为例简要说明以下列管式换热器的结构特点以及应用。下面主要介绍固定管板式换热器和浮头式换热器。（1） 固定管板式换热器固定管板式换
13、热器是管壳式换热器的基本形式之一，结构如图所示。它是由许多管子组成的管束，通过焊接或胀接使管束固定在管板上，管板与筒体采用焊接连接在一起。其特点是：同样壳体直径内，管子分布最多；结构简单、紧凑、能承受较高的压力，制造费用低，适用于耐泄露的场合；由于管束不能拉出，壳程、管程清洗不方便，管间不能机械清理。 固定管板式换热器结构图2）浮头式换热器如下图所示为浮头式换热器的典型结构。两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称浮头。其特点如下：浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力。浮头换热器的特点是管间与管内清
14、洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗大，且浮头端小盖在操作中无法检验，制造时对密封要求较高。适用于壳体与管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头式换热器结构图1.2.2 管壳式换热器结构组成 流体流经换热管内的通道及与其相贯通部分称为管程，流体流经换热管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程，主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，还应包括膨胀节。(1)管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同时将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，一般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造。(2)管箱：其作用是把管道中来的流体均匀分布到各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换热器。(3)折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组壳间流道，使流体以适当的流速冲刷管束，提高传热系数，改善传热效果，以达到一定的传热强度。1.3换热器相关技术发展动向（1） 物性模拟研究 对流体流动和传热计算精度的物理模拟研究，精度取决于物理模拟。因此，物理模拟一直是研究传热的边界，特别是两相流动特性的数值模拟。物性模拟的重要性
