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1、xx理工学院毕业设计（论文）卧式列管冷凝器设计摘 要换热器是在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。它是化工、冶金、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。近年来，人们日益重视能源危机和环境保护，而换热器特别是高效换热器又是节能措施和环保中关键的设备。因此，无论是从上述各种工业的发展，还是从能源的有效利用和环境的保护，换热器的选型、合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。本设计主要是围绕固定管板式换热器的设计，熟悉石油化工行业中换热装置及其工艺流程，熟悉工作原理。通过对冷凝器的工艺设计（型号的选择、总传热系数、总传热面积、冷凝器面积裕量
2、等计算）、结构设计（筒体内径、管板尺寸、接管内径等设计）、强度计算（筒体壁厚计算、管壳程开孔补强及校核等的计算）深刻了解了换热器的传热原理，提高实践环节的能力。关键词：换热器，传热，结构，强度Horizontal pipe bundle condenser designABSTRACTHeat exchanger is a transfer heat equipment transfer heat with differenttemperature between in two or more fluid. It is a general-purpose equipment widelyuse
3、d in the chemical, metallurgical, oil refining, power, food, light industry, atomicenergy, pharmacy, machinery and many other industrial departments. In recent years,people pay more attention to the energy crisis and environmental protection, and heatexchanger especially effective measures for energ
4、y conservation and environmentalprotection heat exchanger is the key equipment. Therefore, whether from the above allkinds of industrial development, or from efficient energy use and environmentalprotection, heat exchanger type selection, reasonable design, manufacturing andoperation has the extreme
5、ly vital significance.This design is mainly around the fixed tube heat exchanger design, familiar withheat exchangers and process of the petrochemical industry, familiar with the workprocess. Through the condenser process design (type selection, the total heat transfercoefficient, total heat exchang
6、er area, condenser area allowance calculation, etc),structural design (the cylinder body size, tube plate size, takeover such as the diameterof design), strength calculation (calculation of tube wall thickness, pipe openingreinforcement shell calculation and checking, etc.) heat transfer theory, imp
7、rove thepractice ability.KEY WORDS: Heat exchanger，Heat transfer，structure，strengthII目录前言1第1章 绪论21.1 冷凝器概述21.2冷凝器分类及特点21.2.1 直接接触式换热器21.2.2 蓄热式换热器21.2.3 间壁式换热器31.3 间壁式换热器31.3.1 管式换热器31.3.2 板面式换热器31.3.3 其他形式换热器31.4 管壳式换热器31.4.1 固定管板式换热器41.4.2 浮头式换热器41.4.3 U形管式换热器4第2章 工艺设计52.1 设计基本条件52.2 确定设计方案52.2.1
8、选择冷凝器的类型52.2.2 流程安排52.3 确定物性数据52.4 估算传热面积62.4.1 计算热负荷62.4.2 冷却水用量62.4.3 计算有效平均温度差62.4.4 选取经验传热系数K值62.4.5 估算换热面积72.5 工艺结构尺寸72.5.1 管径和管内流速72.5.2 管程数和传热管数72.5.3 平均传热温差校正及壳程数72.5.4 管子排列82.5.5 管心距92.5.6 壳体内径92.5.7折流板102.5.8 其他附件102.5.9 接管102.6 换热器核算112.6.1 传热系数112.6.2 传热面积裕度112.7 换热器内流体的阻力122.7.1 管程流体阻力1
9、22.7.2 壳程阻力132.8 工艺结构尺寸和计算结果一览表13第3章 结构设计153.1 筒体内径确定153.2 固定管板兼作法兰的尺寸确定153.2.1 管板结构153.2.2 管板最小厚度153.2.3 管板尺寸163.3 换热管与管板连接163.4 法兰与垫片173.5 折流板173.5.1 折流板型式173.5.2 折流板尺寸183.5.3 折流板的布置183.5.4 支持板183.6 拉杆与定距管193.6.1 拉杆的结构和尺寸193.6.2 拉杆的位置203.6.3 定距管尺寸203.7 鞍座选用及安装位置确定20第4章 强度计算214.1 筒体与管箱的设计214.1.1 壳体
10、与管箱厚度的确定214.1.2 壳体和管箱材料的选择224.1.3 圆筒壳体和管箱壳体厚度的计算224.1.4 水压试验224.2 封头厚度计算及校核234.2.1 封头厚度计算234.2.2 水压试验234.3 管箱短节开孔补强的校核244.4 壳体接管开孔补强校核244.4.1 壳体物料入口接管开孔补强校核244.4.2 壳程物料出口接管开孔补强校核254.5 膨胀节254.5.1 膨胀节形式254.5 固定管板校核计算274.5.1 换热管材料（304）274.5.1 管板材料（304）274.5.2 换热管许用应力274.5.3 面积284.5.6 管子加强系数284.5.7 管板周边
11、不布管区无量纲宽度294.6 冷凝器的设计值汇总29第5章 安装使用及维修305.1 安装305.2 维护和检修31结论33谢 辞34参考文献35外文资料翻译36前言能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及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，是化工、冶金、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。无论是从上述各种工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的选型、合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展，设计人员已
12、经开发了多种新型的换热器，以满足各行各业的要求。在国外，美国传热研究公司HTRI在传热机理、两相流及测试技术方面取得进展。该公司所开发的网络优化软件、各种换热器工艺设计软件计算精度准确。国内，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、螺旋槽管、波纹管、纵横管等；天津大学在流路分析法、振动等方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入的研究；西安交大在板翅式换热器研究方面已取得初步成果等。 本课题通过对饱和蒸汽卧式列管冷凝器的设计，了解换热器的结构特点及设计过程，掌握换热器的常规设计方法，并能根据工艺要求选择适当的冷凝器类型，还能根据传热的基本原理，选择流程，确定冷凝器的基本尺寸，计
13、算传热面积以及计算流体阻力，同时还学会查阅和熟练使用参考文献，为以后的工作学习积累经验。 第1章 绪论1.1 冷凝器概述随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,而且能大大节约投资成本。换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。据统计,在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的30 % ,在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40 %左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。上个世纪70年代初发生的世界
14、性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。因此，研究换热设备有着相当重要的意义。 1.2冷凝器分类及特点 按换热器传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式。 1.2.1 直接接触式换热器 这类换热器又称混合式换热器。它是利用冷流体、热流体直接接触，彼此混合进行换热的换热器。直接接触式换热器具有传热效率高、单位容积提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。1.2.2 蓄热式换热器这类换热器又称回热式换热器。它是借助于固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。蓄式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面积
15、大，固较适合用于气-气热交换的场合。1.2.3 间壁式换热器这类换热器又称表面式换热器。它是利用间壁（固体表面）将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量有热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样，如常见的管壳式和板式换热器都属于间壁式换热器。1.3 间壁式换热器1.3.1 管式换热器这类换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式不同大致分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕式换热器和管壳式换热器。1.3.2 板面式换热器这类换热器都是通过板面进行传热的换热器。板面式换热器按传热板面的结构形式可分为以下五种：螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板式换热器。
