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1、管壳式换热器毕业设计说明书（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑 欢迎下载）四川理工学院毕业设计（论文） 年产10万吨氢氧化钠溶液的列管式换热器设计与分析学 生： 学 号：专 业：过程装备与控制工程班 级：20212指导教师： 四川理工学院机械工程学院二O一三年六月四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 年产10万吨氢氧化钠溶液列管式换热器的设计与分析 学院：机械工程学院 专业：过程装备与控制工程 班级：2021.2 学号 学生： 指导教师： 接受任务时间1 系主任 （签名）院长 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 壳程 管程 设计压
2、力（MPa）： 0.8 0.6工作压力（MPa）： 0.7 0.5设计温度（ oC ）： 150 90工作温度（ oC ）： 130（进）110（出） 80（进）90（出）介 质： 水 氢氧化钠溶液 (质量分数40%)腐蚀裕度： 1.0 0焊缝接头系数：0.85 设计寿命：10年2指定查阅的主要参考文献及说明（1）机械设计手册，机械工业出版社；（2）化工设备丁作明等编；（3）机械制图，清华大学出版社； （4）GB1502021压力容器； （5）化工原理，天津大学出版社； （6）GB1511999管壳式换热器； 期刊主要有：化工机械、 流体机械3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1资料
3、收集，阅读文献，完成开题报告3月 1 日至3月24日2完成所有结构设计和设计计算工作3月25日至4月21日3完成所有图纸绘制4月22日至5月22日4完成说明书的撰写5月23日至6月7日5完成图纸和说明书的修改，答辩的准备与毕业答辩6月 8 日至6月14日摘要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。本次是设计列管式换热器的设计，介质为水和氢氧化钠溶液。目的是为了掌握列管式换热器的结构，以及设计思路。首先根据物料介质的特点选取换热器的类型，此次选用的是固定管板式换热器。根据选择的类型进行工艺结构设计。此次设计主要包括以下几个部分：工艺设计（主要包括换热器的选型，换热面积计算，压
4、强降、传热系数的核算）、结构设计（换热器主要件的材料选用，结构尺寸设计）、强度校核等。关键词： 固定管板式换热器 工艺设计 结构设计ABSTRACTThe heat exchanger is a equipment that transmit a part energy of the heat fluid to the cold fluid. This is the design of shell and tube heat exchanger, the medium is water and Sodium hydroxide solution. The design is in order
5、to learn the structure of the shell and tube heat exchanger, and the design train of thought. First of all, according to the Medium characteristics to choose type heat exchanger. We choose the fixed tube plate heat exchanger about this design. We make structural design on the type. This design mainl
6、y includes the following several parts: process design that including selection of heat exchanger, heat exchange area computation, the pressure drop and heat transfer coefficient of the calculation), structural design that including main parts material selection of the heat exchanger and the structu
7、re size design, Strength check, etc.Keywords: Fixed tube plate heat exchanger; Process design; The structure design.目录摘要2ABSTRACT3第一章 绪论211.1 概述211.2 换热器的发展历史211.3 换热器的分类及其特点22按作用原理或传热方式分类22按用途分类231.4 管壳式换热器24基本类型25设计方法28主要控制参数28管壳式换热器腐蚀分析29管壳式换热器防腐保护291.5换热器的技术发展动向29第二章 工艺设计332.1 设计方案33选择换热器的类型33流向
8、选择332.2 初选换热器的规格33物性的确定33计算热负荷和氢氧化钠溶液的流量33两流体的平均温差。34换热器的初选342.3 压强降的核算362.4 总传热系数的核算382.5设计参数及计算结果表41第三章 换热器的结构设计423.1设计条件423.2封头设计42封头的设计42封头与筒体的连接433.3 管箱短节433.4 分程隔板443.5 筒体443.6 换热管44换热管的排列方式44排管与分程45换热管与管板的连接453.7 管板的设计46管板的结构尺寸选取。46管孔外径与允许偏差47管板与壳体的连接473.8 接管的设计47壳程接管473.9 折流板51折流板的结构与尺寸51折流板
9、上的管孔523.10拉杆、定距管52拉杆的形式52拉杆的结构尺寸533.11防冲板53管程设置防冲板的条件53壳程设置防冲板的条件533.12膨胀节543.13 管箱55管箱结构55管箱法兰563.14 支座56支座的布置56支座的结构尺寸57第四章 换热器的强度计算584.1前端管箱筒体计算584.2前端管箱封头计算594.3后端管箱筒体计算604.4后端管箱封头计算614.5壳程圆筒计算614.6延长部分兼作法兰固定式管板624.7换热管内压计算704.8换热管外压计算714.9管箱法兰计算724.10 鞍座校核73鞍座承受载荷73鞍座强度校核744.11接管开孔补强74第五章 换热器的制
10、造与检验765.1 总体制造工艺765.2 换热器质量检验765.3 管箱、壳体、头盖的制造与检验765.4 换热管的制造与检验775.5 管板与折流板的制造与检验775.6 换热管与管板的连接775.7 管束的组装775.8 管箱、浮头盖的热处理78第六章 结论79参 考 文 献80致谢81第一章 绪论1.1 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。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，常常用作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。随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器
11、发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。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。换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备，根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。1.2 换热器的发展历史二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形
12、式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究
13、和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。在完成同样传热量的条件下，采用逆流可使平均温差增大，换热器的传热面积减小；若传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。当冷、热流体两者或其中一种有物相变化(沸腾或冷凝)时，由于相变时只放出或吸收汽化潜热，流体本身的温度并无变化，因此流体的进出口温度相等，这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。除顺流和逆流这两种流向外，还有错流和折流等流向。在传热过程中，降低间壁式换热器中的热阻，以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层)，和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。增加流体的流速和扰动性，可减薄边界层，降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会使能量消耗增加，故
