《浮头式煤气冷却换热器毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浮头式煤气冷却换热器毕业设计（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，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或缺的设备。 本设计是以传热学为基础，根据热交换器原理与设计进行热力计算，参照GB 1511999标准选型设计出了一个有效换热面积为61.8，管外一程、管内二程（型）的浮头式煤气冷却换热器。 本毕业设计首先是热力计算，主要根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。然后是关于结构和强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如折流板、拉杆、钩圈、浮头盖等）的设计。
2、最后设计结果可通过表3-9和2张CAD图表现出来。 关键词：管壳式换热器 浮头式换热器 热力计算 浮头盖 浮头法兰AbstractThe heat exchanger is part of the thermal fluid heat transfer equipment to the cold fluid, in order to achieve different temperature heat transfer fluid, also known as heat exchangers. The heat exchanger is the heat exchange process of
3、 the realization of the chemical production and delivery of essential equipment.This design is based on the heat transfer based on thermodynamic calculation based on the heat exchanger principle and design, reference GB of 151-1999 standard selection to design an effective heat transfer area is 61.8
4、, outside the one-way pipe tube two of shell ( type) floating head gas cooling heat exchanger.This graduation project is first of all the thermodynamic calculation, according to the given design conditions to estimate the heat transfer area, thus the selection of the heat exchanger, check the heat t
5、ransfer coefficient, to calculate the actual heat transfer area, and finally the pressure drop and wall temperature calculations. And then on the structure and strength of design, mainly based on the type of heat exchanger has been selected the design of the device components (such as baffles, rod,
6、hook ring, floating head cover, etc.). The final design results shown in Table 3-9 and two CAD drawings.Key word: Shell-Tube heat exchanger, floating head heat exchanger, tube sheet, floating head planting, floating head flange.目 录摘 要I前 言11 换热器概述21.1 换热器的应用21.2 换热器的主要分类21.2.1 换热器的分类及特点21.2.2 管壳式换热器的
7、分类及特点31.3 管壳式换热器特殊结构91.4 换热管简介91.5本章小结102 热力计算112.1 设计条件112.2 核算换热器传热面积112.2.1 流动空间的确定112.2.2 初算换热器传热面积122.2.3 总传热系数K的校验132.2.4 校核平均温差162.2.5 校核换热面积172.3 压力降的计算172.3.1 管程压力降172.3.2 壳程的压力降192.4 换热器壁温计算202.4.1 换热管壁温计算202.4.2 圆筒壁温的计算212.5 本章小结213 换热器结构设计与强度计算233.1 壳体与管箱厚度的确定233.1.1 壳体和管箱材料的选择233.1.2 圆筒
8、壳体厚度的计算233.1.3 管箱厚度计算243.2 开孔补强计算263.3 水压试验263.4 换热管263.4.1 换热管的排列方式263.4.2 布管限定圆273.4.3 排管273.4.4 换热管束的分程283.4.5 换热管与管板的连接293.5 管板设计293.5.1 管板与壳体的连接293.5.2 管板计算293.5.3 管板重量计算363.6 折流板373.6.1 折流板的型式和尺寸373.6.2 折流板排列373.6.3 折流板的布置383.6.4 折流板重量计算383.7 拉杆与定距管393.7.1 拉杆的结构形式393.7.2 拉杆的直径、数量及布置403.7.4 定距管
9、403.8 防冲板403.9 保温层413.10法兰与垫片413.10.1固定端的法兰与垫片413.10.2外头盖法兰与浮头垫片433.10.3 接管法兰型式与尺寸453.11 钩圈式浮头463.12 管箱接管位置的最小尺寸493.13 本章小结514 换热器的腐蚀、制造与检验534.1 换热器的腐蚀534.1.1 换热管腐蚀534.1.2 管子与管板、折流板连接处的腐蚀534.1.3 壳体腐蚀534.2 换热器的制造与检验534.2.1 总体制造工艺534.2.2 换热器质量检验544.2.3 管箱、壳体、头盖的制造与检验544.2.4 换热管的制造与检验554.2.5 管板与折流板的制造与
10、检验554.2.6 换热管与管板的连接564.2.7 管束的组装564.2.8 管箱、浮头盖的热处理574.2.9 换热器水压试验574.3 本章小结57总 结59致 谢60参考文献61前 言 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高,放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在化工和石油化工厂中，传热既是最重要也是应用最多的过程。在换热器中，应用最多的是管壳式换热器，它是工业过程热量传递中应用最广泛的一种换热器。虽然管壳式换热器在结构紧凑型、传热强度和单位传热面积的金属消耗量方面无法与板式或板翅式等紧凑式换热器相比，但
11、管壳式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠。鉴于本人所设计的煤气冷却换热器的热、冷流体的温度、压力以及处理能力，设计为浮头式换热器。 本设计根据给定参数的浮头式换热器的要求，查阅相关的设计手册，完成了浮头式换热器的热力计算和各个零部件的结构尺寸设计，并对壳体、支撑部件进行强度的校核。通过CAD制图软件，设计出了本换热器的二维机械工程图。使结构设计的表达更加直观，整个过程中可以边设计边优化，克服了传统浮头式换热器结构设计效率不高的缺点。1 换热器概述 过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程
12、等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%20%；在炼油厂，约占总投资的35%40%。1.1 换热器的应用 在工业生产中，换热器的主要作用是将能量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，是流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上的需要。此外，换热器也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。例如，高炉炉气（约1500）的余热，通过余热锅炉可生产压力蒸汽，作为供汽、供热等的辅助能源，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗，提高工业生产经济效益。 随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器
13、的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热极力的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继面世。1.2 换热器的主要分类 在工业生产中，由于用途、工作条件和物料特性的不同，出现了不同形式和结构的换热器。 1.2.1 换热器的分类及特点 按照传热方式的不同，换热器可分为三类： （1）直接接触式换热器 又称混合式换热器，它是利用冷、热流体直接接触与混合的作用进行热量的交换。这类换热器的结构简单、价格便宜，常做成塔状，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。 （2）蓄热式换热器 在这类换热器中，热量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成的。首先让热流体通过，把热量积蓄在蓄热体中，然后再让冷流体通过
14、，把热量带走。由于两种流体交变转换输入，因此不可避免地存在着一小部分流体相互掺和的现象，造成流体的“污染”。 蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面比较大，故较适合用于气-气热交换的场合。 （3）间壁式换热器 这是工业中最为广泛使用的一类换热器。冷、热流体被一固体壁面隔开，通过壁面进行传热。按照传热面的形状与结构特点它又可分为：1）管式换热器：如套管式、螺旋管式、管壳式、热管式等；2）板面式换热器：如板式、螺旋板式、板壳式等；3）扩展表面式换热器：如板翅式、管翅式、强化的传热管等。1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 由于设计题目是浮头式换热器的设计，而浮头式又属于管壳式换热器，故特此
15、介绍管壳式换热器的主要类型以及结构特点。 管壳式换热器是目前用得最为广泛的一种换热器，主要是由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等部件组成，其具体结构如下图所示。壳体多为圆筒形，内部放置了由许多管子组成的管束，管子的两端固定在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为了增加壳程流体的速度以改善传热，在壳体内安装了折流板。折流板可以提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。 流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次就称为一个壳程，最简单的单壳程单管程换热器。为提高管内流体速度，可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分为若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程；同样。为提高管外流速，也可以在壳体内安装纵向挡板，迫
