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1、毕业设计碳四预热器设计 Caborn four preheater design班 级 过程装备092 学生姓名 戴睿 学号 930413007 指导教师 王敏/王月娥 职称 副教授/工程师 导师单位 机电工程学院 论文提交日期 徐州工业职业技术学院 工艺参数工作介质壳程管程名称碳四原料热水特性易燃易爆无毒、非易燃设计压力Mpa工作压力MPA设计温度工作温度2.61.052.320.9515020038/103160/130一选题意义及背景本课题来源于工程实际，为用户企业设计化工设备，真题真做，能够训练学生所学专业知识的能力。二毕业设计（论文）主要内容：针对碳四预热器工艺条件进行设备材料选择、
2、结构选型以及进行设备的机械强度设计计算，并对主要零部件进行设计选型。完成设备装配图纸和零件图的电子图绘制和设计说明书的编写，并进行专题研究。三计划进度：1，课题介绍，安排任务。（第8周）2，强度计算和考虑结构设计（第9周）3，完成施工图一套（第10第11周）4，完成毕业设计说明书编写（第12周）5，完成专题研究工作（第13周）6，设计答辩7.电子稿四毕业设计（论文）结束应提交的材料：1，毕业设计说明书一份2，图纸一套指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实
3、可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 摘要本文扼要介绍了换热器的特点及在工业中的应用和发展前景，详细的阐述了管壳式式换热器的结构及强度设
4、计计算及制造、检修和维护。参照GB151-1999及换热器设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；而强度计算的内容包括换热器的材料，确定主要结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，使换热器有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。主要研究内容：（1） 对换热器的分类、发展、材料和应用进行阐述（2） 换热器外部设计包括壳体、封头、换热器支座的设计（3） 换热器内部设计包括换热管的尺寸、固定管板、折流板的设计（4） 强度校核（5） 法兰的选择、开孔和补强 设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保
5、要求均合格。关键词：换热器、结构设计、强度设计ABSTRACTThis paper briefly introduces the characteristics of the heat exchanger and its application in industry and development foreground, detail of the shell and tube type heat exchanger structure and strength design and manufacture, repair and maintenance.Refer to GB151-199
6、9 and heat exchanger design manual, a comprehensive consideration of various factors, structure design to choose reasonable, economic structure, at the same time to meet the manufacturing, maintenance, assembly, transport and repair requirements; and the strength calculation includes heat exchanger
7、material, determine the main structure dimensions, meets the strength, stiffness and stability requirements according to the design pressure, determine the wall thickness, so that the heat exchanger has sufficient corrosion margin, so that the design results of optimized combination.The main researc
8、h contents:( 1) of the heat exchanger, classification, development and application of materials( 2) heat exchanger including the design of the external shell, head, heat exchanger bearing design( 3) the internal heat exchanger design includes heat exchange tube size, fixed tube plate, baffle design(
9、 4) strength check( 5) flange selection, opening and reinforcementThe design results meet the user requirements, safety and economy and environmental protection requirements are eligible.Key words: heat exchanger, structure design, strength design目录摘要6ABSTRACT7第一章 选题意义及背景9第二章 固定管板式换热器的特点10第三章 结构设计12
10、3.1筒体设计123.2封头设计123.3管箱设计133.4管板设计133.5拉杆和定距管的确定143.6折流板的设计153.7 容器法兰的设计153.8支座15重型（D300-450)120包角鞍式支座其结构形式，见下图，截自过程备16第四章 强度校核174.1壳程筒体计算174.2管程筒体计算184.3开孔补强计算19第五章 换热器的制造、检验、安装与维修245.1 换热器的制造、检验与验收245.1.1筒体245.1.2 换热管245.1.3管板255.1.4 折流板、支持板255.1.5 管束的组装255.1.6换热器的组装255.1.7 压力试验265.2 换热器的安装与维护265.
11、2.1安装265.2.3 维护26参考文献27结束语27第一章 选题意义及背景换热器是实现化工生产过程中热量交换和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，因而均可以通过换热器来完成。本课题就是利用相关知识，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，以及经济上合理的换热器，满足生产需要。 换热设备是使热量从热流体传递到冷流体的设备，使化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中
12、，换热设备的投资约占总投资的10%20%；在炼油厂中，约占总投资的35%40%。目前国内使用的换热器多为列管换热器和螺旋板换热器。它的主要特点是管内外换热面积相等。这样当交换系数相差较大的交换介质在管内外进行热量交换时，由于其不平恒性而达不到理想的交换目的，换热效率相对较低。管壳式换热器主要由换热管束、壳体、管箱、分程隔板、支座等组成。换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱
13、有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。分程隔板可将管程及壳程介质分成多程，以满足工艺需要。新型换热设备结构及材料研究及过程装备CAD/CAE/CAM技术研究方向以工程流体力学、传热学、应用力学为理论基础，集过程、工艺、结构于一系统之中，进行了优化与综合研究，推出了传统挡板管壳式换热器的换代产品。首次系统地研究和论述了“纵流壳程换热器”的流体力学、传热性能及强化机理，组合结构的设计强度分析，强化换热管及管束制造，结构性能的模糊优化，管束的动力和计算机辅助设计及仿真模拟技术。从理论上为新型“纵流壳程换热器”技术的发展与工程应用奠定坚实基础。第二章 固定管板式换热器的特点固定管板式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、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设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。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。固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。
