流量為140t每小時水_油浮頭式換熱器設(shè)計（含全套CAD圖紙）【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 本設(shè)計說明書是關(guān)于浮頭式換熱器的設(shè)計，主要是進行了換熱器的工藝計算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強度設(shè)計。 換熱器是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。進二三十年來，化工、石油、輕工等過程工業(yè)得到了迅猛發(fā)展。因此，要求提供尺寸小，重量輕。換熱能力大的換熱設(shè)備。在設(shè)計過程中，我盡量采用較新的國家標(biāo)準(zhǔn)，做到既滿足設(shè)計要求，又使結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低成本，以提高經(jīng)濟效益為主，力爭使產(chǎn)品符合生產(chǎn)實際要求需要。適合市場激烈競爭。同時為了使本次設(shè)計能夠進行順利，我再設(shè)計前參閱了 許多有關(guān)書籍和英文文獻，并做了一定量的外文翻譯工作。 已知條件為： 設(shè)計壓力為管程 程 作溫度管程 1350 ，殼程 95 ，設(shè)計溫度管程 ，殼程 ，管程介質(zhì)為 油 ，殼程介質(zhì)為 水。依據(jù)給定條件，查 1999書第138頁，通過試算法獲得總傳熱系數(shù)，所得 傳熱面積為 慮到介質(zhì)特性、其他因素， 采用 25 不銹鋼的 無縫鋼管 作換熱管 ， 本設(shè)計采用 300根換熱管可 滿足換熱量。設(shè)定拉桿數(shù)量為 6，計算得到筒體直徑為 00完成了壓降計算、管壁溫度 、傳熱系數(shù)計算等。強度設(shè)計中，依據(jù) 頭強度設(shè)計及校核，依據(jù)流量進行入口接管、出口接管等管口直徑的選擇，依據(jù)等面積補強法進行開口補強計算。本設(shè)計選擇 管板延長兼做法蘭， 依據(jù)性支撐假設(shè)對管板進行設(shè)計和校核 ， 管板與換熱管的連接方式為焊接 ，拉桿與管板為螺紋連接結(jié)構(gòu)。同時，進行了臥式容器鞍座校核。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 設(shè)計的前半部分主要是對換熱器的原理、結(jié)構(gòu)進行的詳細的描述，從而進行換熱器的選型，結(jié)構(gòu)設(shè)計分析。設(shè)計的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)的強度的設(shè)計，主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進行設(shè)備內(nèi)各零部 件的設(shè)計，如管板、折流板、定距管、鉤圈、管廂等。包括：設(shè)計計算、材料的選擇、具體尺寸確定、確定具體位置、管板厚度的計算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計算等。最后繪制一張裝配圖，三張零部件圖。 關(guān)鍵詞 ： 浮頭式換熱器；設(shè)計；校核 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 he is of of in In or to a In I to a do to to in At in to be I to a of do a of 350 5 12.5 7.5 is of to 1999 38th by 5 x 2.5 as 00 of , of N=700of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 In to of on of to an of to do on on At is of of so as to of of is of is to of as of At an 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 第一章 綜述 . 1 引言 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 . 2 . 2 . 2 形管換熱器 . 3 . 3 . 3 語 . 4 參考文獻 . 5 第二章 傳熱工藝計算 . 6 . 6 . 6 . 7 . 7 . 8 . 9 . 9 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 . 10 . 10 . 11 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度運算 . 12 . 12 . 12 . 13 . 14 . 15 . 15 . 17 . 18 . 18 . 19 . 20 . 22 壓）作用下浮頭蓋的計算 . 23 壓）作用下浮頭蓋的計算 . 23 . 24 . 26 . 28 . 28 . 29 . 29 . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 . 29 . 30 . 30 . 31 . 32 . 33 . 33 . 33 參考文獻 . 34 致謝 . 35 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第一章 綜述 引 言 換熱器在石油、化工、動力、能源、輕工、核能、食品等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，其中管殼式換熱器最為廣泛。在化工生產(chǎn)的工藝過程中，各種傳熱單元，如：加熱、蒸發(fā)、冷凝等。換熱器是一種將熱量從高溫流體傳遞到低溫流體的工藝設(shè)備。在化工廠中換熱設(shè)備的投資約占總的投資的 10%20%，在煉油廠中約占總投資的 35%40%。 根據(jù)用途、工作條件和物料特性的不同，設(shè)計了不同形式和結(jié)構(gòu)的換熱器。本片論文中主要描述了浮頭式換熱器的工作流程以及設(shè)計過程。包括工藝計算和結(jié)構(gòu)強度計算。 熱器 按作用原理或傳熱方式分類 直接接觸式換熱器又名混合式換熱器，它是的工作原理是讓冷、熱流體直接接觸，冷熱流體之間混合進行換熱。在換熱器中放置填料和柵板，通常采用塔的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)增大單位容積提供的傳熱面積，傳熱效率高。此外，直接接觸式換熱其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。 蓄熱式換熱器也稱回?zé)崾綋Q熱器，它的換熱原理是：借助固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，熱流體的熱量傳給冷流體，達到換熱的目的。兩種流體會有少量混合，所以這種換熱器不適用于兩種不可以混合的流體。這種換熱器的 結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，單位傳熱面積大，所以較適用于兩種氣體的熱交換。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 間壁式換熱器又叫表面式換熱器。它的工作原理是冷熱流體的熱量通過間壁面?zhèn)鬟f，冷熱流體互不接觸。這種換熱器的形式多種多樣，我們所熟悉的管殼式換熱器和板式換熱器都是間壁式換熱器。 熱管式換熱器就是這種換熱器的典型代表，它是把兩個間壁式換熱器在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器。 殼式換熱器的分類 固定管板式換熱器 圖 9 6展示了其結(jié)構(gòu)，主要 由折流擋板、管束、殼體、封頭、接管、管板等組成。這種換熱器的兩塊管板分別焊接在殼體的兩端，管束的兩端固定在管板上，這種構(gòu)造使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。因為管內(nèi)的清洗方便， 管束不能抽出，殼程不能進行機械清洗，所以這種換熱器適用于殼程不結(jié)垢的流體。但是這種結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生溫差應(yīng)力，當(dāng)管程和殼程的溫差大于 50，就會產(chǎn)生溫差應(yīng)力（又叫熱應(yīng)力），溫差應(yīng)力具有破壞性。這就需要在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，當(dāng)這種補償圈發(fā)生發(fā)生彈性變形，來適應(yīng)殼體與管束間的不同熱膨脹。 這種補償結(jié)構(gòu)一般適用于殼體與管束間的溫度差低于 50，殼程壓力小于 6種換熱器具有結(jié)構(gòu)比較簡單、造價低廉的優(yōu)點。 浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)，包括殼蓋、固定管板、隔板、浮頭勾圈法蘭、浮動管板、浮頭蓋等，這種換熱器只有一端的管板與殼體固定連接，而另外一端的管板可以在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，這端叫浮頭端。就是因為斧頭這種結(jié)構(gòu)，在浮頭端管束和殼體無關(guān)，互不約束，所以，當(dāng)換熱管和殼體之間有溫差的時候也不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力，從而解決了熱補償問題。另外，由于 固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，所以管束買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 可以從殼體抽出，這就使管程和殼程清洗很方便，對流體的 限制就較少。但是因為設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬量較多，所以制造成本高。 形管換熱器 其他換熱器不同的是 封面少，運行可靠，并且其 每根管子都彎成 管子兩端固定在同一管板上。 因此管子可以自由伸縮， 當(dāng)殼體與管子有溫差時，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力 從而解決熱補償問題，管間的清洗較方便，管內(nèi)的清洗較困難， 管束最內(nèi)層管間距大，殼程易短路。所以，程溫差較大或殼程介質(zhì)是易結(jié)垢而管程介質(zhì)不易結(jié)垢的場合。 填料函式換熱器的結(jié) 構(gòu)。主要有活動管板、填料壓蓋、填料、填料函、縱向隔板等，這種換熱器的管板只有一端與殼體固定，而另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，這樣就不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力，同樣省去了熱不強，但是它的結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器和 造成本較低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管、殼程均能進行清洗。所以對流體沒有限制。其缺點是填料耐壓不高，一般小于 程介質(zhì)可能通過填料函外漏。填料函式換熱器適用于管、殼程溫差較大或介質(zhì)結(jié)垢需經(jīng)常清洗且殼程壓力不高的場合。 換熱器的制造首先是通過給 定的相關(guān)參數(shù)，比如管板、傳熱管按壓差及溫差、材料要求、工作介質(zhì)、焊縫要求、熱處理要求等等。 設(shè)計換熱器最終計算出流體的出口溫度，核算我們所選用的換熱管材料、數(shù)量及換熱片數(shù)量，是否完全能夠滿足設(shè)計要求。換熱器制造過程中的焊接過程：外殼體的焊接、筒殼與端蓋的焊接和管箱的焊接。在換熱器生產(chǎn)過程中存在著不能立即反映出來的問題。主要包括：生產(chǎn)換熱器時造成其密封槽的底平面高于外圄平面，而管箱的隔板低于外圄密封面，這樣造成配合時出現(xiàn)隔板墊片壓實不緊甚至出現(xiàn)密封間隙；折流板的不規(guī)范；進行管子的截取時操作中誤差太大 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 語 換熱器的所有種類中，管殼式換熱器是一個量大而品種繁多的產(chǎn)品，由于國防工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，換熱器操作條件日趨苛刻迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強度材料。近年來，我國在發(fā)展不銹鋼銅合金復(fù)合材料鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進展，其中尤以鈦材發(fā)展較快。鈦對海水氯堿醋酸等有較好的抗腐蝕能力，如再強化傳熱，效果將更好，目前一些制造單位已較好的掌握了鈦材的加工制造技術(shù)。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導(dǎo)熱性，價格比鈦材便宜。近年來國內(nèi)在節(jié)能增效等方面改進換熱器性能，提高傳熱效率， 減少傳熱面積降低壓降，提高裝置熱強度等方面的研究取得了顯著成績。 我們的發(fā)展前景還是在換熱效率上做出更大的提高，提高裝置的熱強度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 參考文獻 1 過程設(shè)備機械設(shè)計 潘紅良，郝俊文主編 華東理工大學(xué)出版社出版 2 管殼式換熱器的原理與設(shè)計金志浩主編 龔斌 金文 陳東初副主編 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 3 馬曉馳 .國內(nèi)外新型高效換熱器 J2001(1):494 李安軍 ,邢桂菊 ,周麗雯 .換熱器強化技術(shù)的研究進展 J2008,27(1):505 朱躍釗 ,廖傳華 ,史勇春 .傳熱過程與設(shè)備 M中國石化出版社 ,2008:51買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 第二章 傳熱工藝計算 質(zhì)原始數(shù)據(jù) 出入換熱器流體的溫度及流量如表 1所示： 表 2介質(zhì)的溫度及流量 機油（管程） 冷水（殼程） 流量（ /h） 40000 溫度數(shù)據(jù) 進口溫度 口溫度 口溫度 口溫度 位（） 135 90 20 95 工作壓力（ 2=質(zhì)定性溫度及確定 其物性數(shù)據(jù) 流體的平均溫度 1 1 2 . 52 093512 21 m 7 . 552 95202 21 按介質(zhì)的定性溫度，查有關(guān)設(shè)計手冊確定介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)。介質(zhì)的定性溫度及物性數(shù)據(jù)見 表 2質(zhì)的定性溫度及物性數(shù)據(jù) 公 式 符號 單位 2)/2 t1+2 介質(zhì) 機油 冷水 定性溫度 性數(shù)據(jù) 3kg/m ) 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 W/(m. ) 體的普朗特數(shù)： 管程機油： 116 殼程機油： 效平均溫 差計算 逆流平均溫度差可按1212ln = 參數(shù) S： 參數(shù) R： 換熱器按照單殼程兩管程設(shè)計，查化工工藝設(shè)計手冊圖 8a)得 溫差修正系數(shù)： 效平均溫差： 熱量及物料衡算 設(shè)計傳熱量 (換熱 效率為 73020893600 0001210 水流量由熱量衡算得 1 0 4 9 6 0 2 0 8 93600100036002122 管程換熱計算 參照化工原理 6 8，初選傳熱系數(shù) 300W/m. 則初選傳熱面積 0 07 3 0 2 0 8 9000 m 換熱器選用 的無縫鋼管做換熱器管， 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 管子外徑 管子內(nèi)徑 初選換熱管長度 l=3m 所需換熱管根數(shù) 則取換熱管根數(shù) 00根 管程流通面積 221 管程流速為： 0 0 0 0360011 11 管程雷諾準(zhǔn)數(shù) : 331111 6 ie 2 程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計 布管方式：采用正三角形排列 查 以管間距 s=程隔板兩側(cè)相鄰管中心距 于該換熱器用于蒸汽冷凝，為減少液膜在列管上的包角及液膜厚度，應(yīng)偏轉(zhuǎn)一定角度 管束中心排管數(shù)： c=20 故殼體內(nèi)徑： 0 取 徑比 弓形折流板弓高： h=流板間距： i 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 折流板數(shù)量 : 1 程換熱系數(shù)計算 殼程流通面積 202 殼程當(dāng)量直徑 20202 殼程流速 4 0 0 2222 殼程質(zhì)量流速 殼程雷諾準(zhǔn)數(shù)452222 ee 2515， 1 5 w 1131221 熱系 數(shù)計算 查 138頁可知， 管程機油垢熱阻 . /w,殼程機油污垢熱阻 . /w, 管壁熱阻忽略。 101022 合理 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 壁溫度計算 管壁外壁熱流密度計算2001 3 4 3 6 外壁溫度 誤差校核： 15 = 誤差不大，合適。 程壓降計算 管內(nèi)壁溫度 iw 壁溫下水的黏度 62 1014850黏度修正系數(shù) w 查得管程摩擦系數(shù) 管程數(shù) n=2 管內(nèi)沿程壓降 0 1 3222222 回彎壓降 2 622222 取進出口處質(zhì)量流速n 22 907進出口管處壓降 22222 于 25 2鋼管可取 d 管程壓降 8 1 022 管程允許壓降 =50000 2 即管程壓降符合要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 程壓降計算 殼程當(dāng)量直徑 20202 m 殼程雷諾數(shù)45111 109 3 2 6 1 1 ee 管束壓降 111211 取進出口質(zhì)量流速n 21 1 1進出口管壓 181 取導(dǎo)流板阻力系數(shù) 5d ， 殼程結(jié)構(gòu)修正系 數(shù) 05.1d殼程壓降 6 6 5102 殼程允許壓降 =50000 12 殼程壓降符合要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度運算 熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源及計算公式 數(shù)值 1 換熱管材料 20# 2 換熱管規(guī)格 253000 3 傳熱面積 A 2m 0 07 3 0 2 0 8 9000 70 4 換熱管根數(shù) N 根 300 5 拉桿直徑 殼式換熱器表 43 16 6 拉桿數(shù)量 根 殼式換熱器表 44 6 管方式的選擇 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計算 數(shù)值 1 正三角形 1 2 換熱管中心距 S 2 32 3 隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距 2 44 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 體內(nèi)徑的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 換熱管中心距 S 2 32 2 換熱管根數(shù) 300 3 管束中心排管根數(shù) N 21 4 換熱管外徑 0D 55 5 筒體內(nèi)徑 0 708 6 實取筒體公稱直徑 473700 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 體壁厚的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 計算壓力 aP c 筒體內(nèi)徑 見三 00 3 筒體材料 4 設(shè)計溫度下筒體材料的許用應(yīng)力 t 13 5 焊接接頭系數(shù) 筒體計算厚度 32 7 0 腐蝕裕量 2C 1 8 負偏差 1C 設(shè)計厚度 d 0 名義厚度 n 取 8 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 11 有效厚度 e 2 設(shè)計厚度下圓筒 t P 3 校核 9 6 . 0 5 P a 合格 14 設(shè)計溫度下圓筒的最大許用工作壓力 體水壓試驗 序號 項目 符號 單位 根據(jù)來源及計算公式 數(shù)值 1 實驗壓力 圓筒薄膜應(yīng)力 2 校核 M p T 合格 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 箱側(cè)封頭厚度的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 封頭內(nèi)徑 700 2 計算壓力 焊接接頭系數(shù) 封 頭材料 165 設(shè)計溫度下許用壓力 t 170 6 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計算厚度 腐蝕裕量 2 1 8 負偏差 1 設(shè)計厚度 d 0 名義厚度 n 8 11 設(shè)計 壓力下筒體的計算應(yīng)力 t P2 校核 0 合格 管箱側(cè)封頭尺寸：公稱直徑 700面高度 175表面積 質(zhì)量 邊高度 40 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 頭側(cè)封頭厚度的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計 算公式 數(shù)值 1 封頭內(nèi)徑 800 2 計算壓力 焊接接頭系數(shù) 封頭材料 165 設(shè)計溫度下許用壓力 t 113 6 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計算厚度 328 0 腐蝕裕量 2 1 8 負偏差 1 設(shè)計厚度 d 0 名義厚度 n 8 11 有效厚度 e mm 2 設(shè)計壓力下筒體的計算應(yīng)力 13 校核 M 3 t 合格 14 設(shè)計溫度下筒體的最大許用工作壓力 D 校核合格 浮頭側(cè)封頭尺寸：公稱直徑 800深度 175邊高度 40量 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 備法蘭的選擇 選用 47004707力容器法蘭中的法蘭可免除 箱側(cè)法蘭的選擇 按尺寸條件 00計壓力 量 壓力容器法蘭選擇長頸對焊法蘭，相關(guān)參數(shù)見表 7：單位（ 管箱側(cè)法蘭參數(shù) D 3 H h 1 2 R d 螺柱規(guī)格 螺柱數(shù)量 860 815 776 763 50 120 35 16 32 12 27 8 由壓力容器法蘭選擇相關(guān)墊片：選用非金屬軟墊片 其相關(guān)尺寸為： D=765d=715 =3 頭側(cè)法蘭的選擇 按尺寸條件 i+100=800計壓力 計溫度 180，重量力容器法蘭選擇長頸對焊法蘭，相關(guān)參數(shù)見表 8：單位（ 浮頭側(cè)法蘭參數(shù) D 2 H 1 a d 格 數(shù)量 800 915 876 866 48 115 16 21 27 18 4 由壓力容器法蘭選擇相關(guān)墊片：選用非金屬軟墊片 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985