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1、双管板换热器毕业设计说明书多晶硅尾气回收系统放空气冷却器设计（双管板式）摘 要 本文根据多晶硅项目尾气回收工艺，按照设计任务和设计条件，进行了冷却器的工艺设计，并在工艺设计基础上，设计了多晶硅尾气回收系统放空气冷却器双管板换热器.在搜索、分析相关文献资料的基础上，根据、以及其它相关专业标准，从工艺、结构、机械等方面对双管板换热器进行了常规设计，绘制了装配图及相关部件图。通过校核,本设计的双管板换热器结构合理，能够满足工艺要求和机械强度要求.关键词： 多晶硅尾气双管板换热器 The design of gas cooler in polysilicon project tail gas reco
2、very system (double tube plate heat exchanger)ABSTRACTThe article based on the process of polysilicon project tail gas recovery, combined with the design task and condition， completed the process design of the cooler. It also designed a double tube plate heat exchanger the gas cooler in polysilicon
3、project tail gas recovery system based on the process design. On the basis of the search and analysis of the existing literature， in accordance with、and other relevant professional standards，it completed the conventional design of double tube plate heat exchanger from the process, structural， mechan
4、ical and other respect, figure equipment and Parts pictures。 By checking the design，the structure of the double tube plate heat exchanger meet the technological requirements and mechanical requirements。KEY WORDS： polysilicon project tail gas / double tube plate / heat exchanger 43目 录中文摘要英文摘要绪论11工艺设计
5、11。1设计任务和设计条件11.2确定设计方案11。2.1 被冷却物料成分11.2。2 选择换热器的类型11.2。3 流程安排21。2.4 物性的确定21。3估算传热面积21。3。1 热负荷的计算21.3。2 冷却水流量21.3.3 平均温度差（严格逆流)21.3。4 传热面积21。4 工艺结构尺寸31。4.1 初估管子数n31.4.2 管子的排列方式31.4.3 换热器壳体直径31。4。4 换热管长度31.4。5 换热管换热面积41。4.6 接管内径41。5 换热器核算41.5。1核算压强降41。5。2 核算总传热系数62 双管板换热器的设计72.1 换热器机械结构设计72.1.1 壳程筒体
6、设计82。1.2 管箱设计82.1。3 管箱法兰及垫片92.1。4 外管板结构尺寸102。1。5 管板与壳体及管箱的连接102。1.6 换热管与管板的连接122。6 换热器零、部件的工艺结构设计132.6.1 折流板132。6。2 拉杆142。6.3 防冲板142。6.4 接管、接管法兰及垫片152。6.5 膨胀节173强度计算193.1 接管开孔补强计算193.1。1 管程进、出口接管开孔补强193。1。2 壳程进、出口接管开孔补强213。2 法兰强度计算223.2.1 法兰垫片强度223.2.2 垫片预紧力223。2。3 法兰螺栓强度计算233.2.4 法兰强度校核243。3 水压试验校核
7、263.3。1 壳程压力试验273。3。2管程压力试验274管板设计274。1 外管板设计274。1.1 管板结构尺寸274。1。2 管板计算厚度的确定274.1.3 管板厚度的确定364。2 内管板设计364.2。1 管板计算厚度的确定364.2。2 厚度的确定364.3 双管板间隙的确定375鞍座和吊耳375。1 鞍座设计375。1.1 鞍座工作载荷的确定375.1。2 鞍座选型375。2 吊耳设计386。 制造要点396。1 壳体396。2内、外管板加工396.3 折流板加工396.4内外管板预组装406.5 管束组装406.6 内管板的液压胀接406。7 外管板焊接和贴胀406.8 压
8、力试验417无损检测41 绪论换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛 ，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可缺少的工艺设备之一，2 0世纪80年代以来，各种新型、高效换热器的相继开发与应用使能源的利用效率普遍提高，从而带来了巨大的经济效益。双管板换热器是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的换热器。在实际操作中,双管板换热器一般用于以下两种场合：一种是绝对防止管壳程间介质混串的场合，例如，对壳程走水、管程走氯气或氯化物的换热器，若壳程中的水与管程中的氯气或氯化物接触，就会产生具有强腐蚀性的盐酸或次氯酸，并对管程材质造成严重的腐蚀。采用双管板结构，能有效防止两种物料混
9、合，从而杜绝上述事故的发生；另一种是管壳程间介质压差很大的场合,此时通常在内外管板之间的空腔中加入一种介质,以减小管壳程间介质的压差。双管板换热器一般型式为:双管板固定管板换热器、双管板 U形管式换热器。固定管板换热器在传热过程中，管内外介质的流动方向为逆流，传热系数较高.U形管式换热器在传热过程中，一半管束内介质的流动方向为逆流，另一半为顺流，因此其传热系数较低.但相比固定管板换热器，U形管式换热器由2块管板组成，减少了泄漏点.在多晶硅行业中，压力、温度等工况要求是并不很高,但是管壳程介质是严格要求隔离的，较多的是采用固定管板式型式得的换热器，因其传热效果较高，并能很好的隔离两种介质。 1工
10、艺设计1。1设计任务和设计条件多晶硅项目尾气回收系统中的混合气用冷却水将其从200冷却至38，进入下一工序进行分离.已知混合气体的流量为14140/h,压力为0.35MPa，冷却水的压力为0.4MPa，水的入口温度为33，出口温度为39，试设计一台管壳式换热器，完成该生产任务.1.2确定设计方案1。2。1 被冷却物料成分根据相关资料知多晶硅尾气氯化烃的组分为：:64。2% ：30：5。4% ：0。41.2。2 选择换热器的类型 混合气中的气体极易溶于水，影响生产进行,故禁止管壳程间介质混合,初步确定选用双管板换热器(固定管板式）。1.2.3 流程安排 混合气具有腐蚀性,宜走管内,冷却水走壳程。
11、1。2.4 物性的确定管程混合气体的定性温度为：T=119（）壳程冷却水的定性温度为：t=330.6+390。4=35。4(）混合气体在119下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）:密度：=3.8287/m 定压比热容:c=1。4631kJ/(kg）黏度:=1.60510Pa*s 导热系数：=0.0762W/（*)冷却水在35.4下的物性数据：密度：=993。38/m 定压比热容：c=4。18kJ/(kg*）黏度：=7。3510Pas 导热系数：=0。6218W/(m）1。3估算传热面积1.3。1 热负荷的计算 = 930994。76 W1。3。2 冷却水流量 W= =133635。6/h
12、1.3.3 平均温度差（严格逆流）=44.931。3.4 传热面积 由化工原理课本附录22知操作条件下总传热系数范围为12280W/(*K),初取K=160W/（），故=129.5025 1。4 工艺结构尺寸1。4.1 初估管子数n选用252.5的无缝钢管，材质20号钢,管内流速8m/s =408根1.4。2 管子的排列方式管间距的确定：采用正三角形排列，查表知b=23,管间距a=32mm1.4.3 换热器壳体直径=766。5取壳体内径 =800mm用CAD软件排管最多排管数为499根，减去拉杆数优化排布得管数为467根，即n=467图1 换热管排布1。4.4 换热管长度 所需的换热管长度为：
13、根据换热管长度标准,取换热管长度 L=4。5m1.4.5 换热管换热面积 =139。3061换热管长度与筒体公称直径之比为=5.625 (一般取46） 使用该换热器完成生产任务，则总传热系数为=148.74W/（)1.4。6 接管内径热流体进出口温差较大，介质密度差别较大，需分别对接管进行设计计算。取管程进口接管内混合气体流速为18m/s，则管程进口接管内径为=302.9mm取管程出口接管内混合气体流速为17m/s，管程出口接管内径为： =252。2mm壳程冷却水进出口接管：取接管内水流速为2m/s，则接管内径为 =154。3mm1.5 换热器核算1。5。1核算压强降1。5.1.1管程压强降 其中N=1 , F=1。4 （注： F在管子为25时取1。4，在19时取1。5)管程流通面积为：=0。1466=7。00m/s Re=33377.2 (湍流) 取=0.1mm，则 =0。005，由Re关系图查得=0.0336,所以 =708。348Pa =281。09Pa 则P=（708.348+281。09)1。41=1385。21Pa 管程介质为气体，由1kPa Pi10kPa知，管程压强降满足要求。1。5。1。2壳程压强降 其中Ns=1,Fs=1.15 （注：结垢校正因数,液体取1.15，气体取1.0）管子为正三角形排列，F=0.5 ，所以
