畢業(yè)論文列管式煤油換熱器設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目：列管式煤油換熱器設(shè)計設(shè)計人：專業(yè)班級：學(xué)號：指導(dǎo)老師：二〇年月日設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計條件：

1．煤油：入口溫度：150℃，出口溫度：50℃；

2．冷卻介質(zhì)，循環(huán)水(P為0.3MPa，進(jìn)口溫度15℃，出口溫度40℃）

3．允許壓強(qiáng)降：不超過1.5*105Pa

4．每年按330天計；每天24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

5．處理能力：100000t/年

煤油

6．設(shè)備型式：列管式換熱器

（二）設(shè)計內(nèi)容及要求

1．根據(jù)換熱任務(wù)和相關(guān)要求確定設(shè)計方案

2.初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸

3.核算換熱器的傳熱面積和流體阻力

4．確定換熱器的工藝結(jié)構(gòu)，繪制總裝圖

5.完成設(shè)計說明書1份（不少于8000字），設(shè)計思路明確，層次分明，內(nèi)容詳盡嚴(yán)謹(jǐn)求實，書寫規(guī)范

（三）參考書目

[1]譚天恩?化工原理(第二版)下冊?北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998

[2]柴誠敬,劉國維?化工原理課程設(shè)計?天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1994

[3]賈紹義,柴敬誠?化工原理課程設(shè)計?天津：天津大學(xué)出版社，2002[4]夏清，姚玉英,陳常貴,等.化工原理[M].天津：天津大學(xué)出版社，2001[5]華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，1996[6]刁玉瑋,王立業(yè).化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第五版）[M].大連：大連理工大學(xué)出版社,2000[7]大連理工大學(xué)化工原理教研室．化工原理課程設(shè)計[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，1996[8]魏崇光，鄭曉梅.化工工程制圖[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1998[9]婁愛娟,吳志泉.化工設(shè)計[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2002[10]華東理工大學(xué)機(jī)械制圖教研組.化工制圖[M].北京：高等教育出版社，1993[11]王靜康.化工設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版，1998[12]傅啟民.化工設(shè)計[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2000[13]董大勤.化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1999（四）進(jìn)度計劃（時間自己確定）

1、查找資料，初步確定設(shè)計方案和設(shè)計內(nèi)容

2、根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行設(shè)計，確定設(shè)計說明書初稿

3、撰寫設(shè)計說明書

4、繪制總裝圖摘要在生產(chǎn)中的許多行業(yè)中廣泛使用各類換熱器，是眾多行業(yè)的通用型設(shè)備，對實踐生產(chǎn)非常重要。無論在哪種類型的設(shè)備中，必需要有兩種或者以上的溫度不同的物料，其中一種傳出熱量的高溫物料，降低自身的溫度；另一種流體則溫度相對較低，需要吸收熱量，升高溫度。本設(shè)計的目的是設(shè)計年處理能力為10萬噸煤油的列管式換熱器，達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、成本低，傳熱效率高、流體阻力小、制造、安裝、檢修方便、節(jié)省物力和財力的效果。關(guān)鍵詞列管式換熱器，煤油，CAD電腦輔助設(shè)計目錄1．緒論 ——各程中最?。ɑ蜃畲螅┕軘?shù)?？偣軘?shù)：188管程數(shù)：4計算的平均每程換熱器的管數(shù)：Ncp=47各程管數(shù)：=51（3程），=60（1程）中心一行的管數(shù)Nr采用正三角形排列，層數(shù)為8層2.15殼體與管板、管板與法蘭及換熱管的連接對不可拆式的換熱器來說，管殼板的焊接式連接。由于殼壁的厚度，類型，直徑，和管板（如管板法蘭），所以必須焊接方法和焊接接頭在不同的地方。殼體與管板的連接結(jié)構(gòu)因為溫度的差異，壓力和材料的性質(zhì)，因此固定管板與殼體的類型的要求是不一樣的。對于非固定管板換熱器的可拆卸的，從結(jié)構(gòu)上看有兩種類型，一是管板法蘭（見圖（a）），另一個是一個夾式固定管板。此種列管式換熱器使用碳鋼為其所有材質(zhì)，適宜采用同時兼作法蘭的管板，換熱器圓筒與它所用的連接結(jié)構(gòu)形式為：圖管板圓筒（可以兼做法蘭）的構(gòu)造管板與法蘭的連接連接管板，法蘭，當(dāng)管板法蘭，法蘭連接管箱和一般固定管板換熱器。固定管板換熱裝置的管板本身就能夠當(dāng)做一個法蘭的連接類型，這相對要簡單一些，不光是應(yīng)該滿足生產(chǎn)操作的工藝條件，對于選一些密封型，其還應(yīng)該要依據(jù)操作的壓力和溫度選擇。結(jié)構(gòu)式法蘭的選擇。如圖所示的2.14.圖管板的連接構(gòu)造（固定管板式換熱器）（a）用在管側(cè)和殼側(cè)壓力為0.3MPa的結(jié)構(gòu)，而不是在氣密性要求。管子與管板的連接換熱管子與換熱設(shè)備管板間的構(gòu)造樣式主要包括這幾類：（1）脹接；（2）脹焊結(jié)合；（3）焊接。根據(jù)前面的考慮可以知道，此種設(shè)計的煤油換熱器管子與管板之間的連接僅能夠適用焊接的技術(shù)去實現(xiàn)。強(qiáng)度焊接的參數(shù)，參照國標(biāo)GB151．1999，如下所示?！D強(qiáng)度焊結(jié)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)表換熱器換熱管的延伸長度換熱管規(guī)格外徑×壁厚19×225×238×345×3換熱管最小伸出長度l10.51.31.81.23.43.2l21.62.12.62.02.53.0坡深的最小值l31.22.12.6如若在設(shè)計中選擇上面的參數(shù)，那么有些問題需要特別在意：若換熱器部件的所需加工參數(shù)不大于如上列出的參數(shù)值時，能夠在一定范圍內(nèi)增加換熱器管板上面的坡口深度。如若換熱管子的直徑和換熱器的壁厚不在上面所列的參數(shù)范圍內(nèi)，那么可以對l1、l2、l3的值做適宜的調(diào)整。圖（c）所示的情況，適宜于壓力比較高的工作情況；圖（a）所示的構(gòu)造，適宜于碳鋼、整體不銹鋼管板以及低合金鋼材質(zhì)的換熱裝置；圖（b）的構(gòu)造，適宜于堆焊不銹鋼鋼板材質(zhì)的換熱裝置。2.16折流板或支持板關(guān)于換熱器中折流板或支持板的構(gòu)造規(guī)劃，重點考慮的關(guān)鍵因素是生產(chǎn)過程中的工藝及生產(chǎn)要素。折流板型式折流板有很多的造型，比如弓形的以及矩形形狀的折流板。其中弓形折流板是最常用、最實用、最好用的折流板。此設(shè)計裝置所最終使用的是弓形的折流板。而單、雙、三弓形的折流板是弓形折流板的三種主要形式，并且生產(chǎn)中換熱器基本上采用的是單弓形的折流板構(gòu)造。折流板尺寸1）弓形折流板的缺口高度弧形板擋板間隙高度應(yīng)允許流體通過的間隙，在管束流動接近。通過降低氣缸直徑弓高的比例確定單弓形折流板間隙對氣隙的大小。氣缸間隙高度也可以0.20~0.45倍的內(nèi)直徑。擋板切割切口在下面的行中心線根據(jù)權(quán)利，或剪兩排管孔橋。2）折流板或支持板最小厚度表折流板最小厚度公稱直徑DN換熱管無支撐跨距l(xiāng)≤300>300~600>600~900>900~1200>1200~15001500折流板或支持板最小厚度400~≤7004561010123）折流板或支持板外直徑及允許偏差表公稱直徑DN<400400~<500500~ <900900~<13001300~<17001700~<20002000~<23002300~≤2600折流板名義直徑DN-7DN-9DN-11DN-13DN-15折流板外直徑允許偏差00000折流板的布置1）折流板的布置一般的折流板按等距離布置，需要注意的是對于換熱器管束端頭的折流板要適當(dāng)?shù)呐帕性趽Q熱器殼程的端口接管位置，位于管板附近的折流板和其之間的遠(yuǎn)近值如圖所示，折流板的大小能夠照公式來計算：公式內(nèi)符號L1表示的是殼程接管地方的尺寸的最小值；公式內(nèi)符號B2表示的是換熱器內(nèi)防沖板的長度值，而若沒有防沖板的情況下，其值B2=di。如若單一成分的清潔流體作為臥式換熱器的殼程，擋板間隙應(yīng)水平的安排下，如果少量液體中含有氣體，應(yīng)在獲得了最低的孔的液體出口擋板；如若在流動物料中夾雜有一小部分的氣態(tài)物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)在設(shè)備擋板端口的最高。臥式熱交換器，冷凝器和再沸器殼含有氣體的固體材料中，液相或液，擋板間隙應(yīng)垂直布局，與擋板打開出液最低。2）折流板間距折流板之間間隔距離最低也要達(dá)到圓柱殼的1/5直徑的大小，而且要求不能夠低于50mm的大小；在特殊情況下的距離也較小。擋板最大間距應(yīng)無支撐長度的變化對熱管（包括邊緣方向相同的折流板間距和其他支撐管長度的兩個相鄰塊缺乏）應(yīng)不超過表指定的，作為一個擋板，其值應(yīng)小于殼體內(nèi)徑。支持板本換熱器設(shè)置了折流板，因此可以不使用支持板。折流板質(zhì)量計算按下式進(jìn)行折流板質(zhì)量計算：式中：Q——折流板質(zhì)量，kg；Da——折流板外圓直徑，mm；Af——去掉一部分的折流板的弓形面積，Af=Da2×C，mm表示；C[1]——一種關(guān)系系數(shù)，可以根據(jù)ha/Da由表來查閱。ha——折流板所去除掉的弓形的高度，mm表示；d1——管孔直徑，mm；d2——拉桿孔直徑，mm；n1——管孔數(shù)量；n2——拉桿空數(shù)量；δ——折流板或支持板厚度，mm。2.17膨脹節(jié)固定管板換熱器裝置在工作中，裝置的管束與殼體間有一些的不同，換熱管束和換熱殼體剛性地結(jié)合，如若溫度變?yōu)橐欢ǖ南薅龋捎诖蟮臏夭顟?yīng)力可能造成損害或者造成管彎曲。如若兩者的溫差超過一定限度，那么便可以考慮浮頭式、U型管等換熱裝置。但換熱器成本較高，如果不清洗管，也可以使用一個固定管板換熱器，但需要設(shè)置溫度補(bǔ)償裝置，如膨脹接頭。膨脹節(jié)膨脹柔性件時裝節(jié)的固定管板換熱器殼，依靠彈性元件的變形，以補(bǔ)償管束與殼體之間的變形差異，以消除殼體和管束因溫度應(yīng)力引起的溫度。理論上來說，多層的膨脹節(jié)在結(jié)構(gòu)上比單膨脹就擁有了許多讓人稱贊的優(yōu)點，多層的膨脹接頭的彈性比較好，較高的操作靈敏度，較強(qiáng)的補(bǔ)償能力、生產(chǎn)承載能力和生產(chǎn)強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)緊湊等。膨脹節(jié)計算管子拉脫力計算根據(jù)前面所做的設(shè)計，此換熱器的換熱管和其管板使用的焊接技術(shù)，所以，此種不用再計算換熱管所受的拉脫力。2）膨脹節(jié)設(shè)置計算設(shè)計中必須設(shè)計膨脹節(jié)的條件：對固定管板式的換熱器來說，適宜使用下列公式計算換熱器的殼體和換熱管中的力：若滿足下述條件之一者，必須設(shè)置膨脹節(jié)：公式內(nèi)符號F1表示的是換熱器殼體和換熱管間的溫差所導(dǎo)致的軸向應(yīng)力，單位為N；公式內(nèi)符號F2表示的是換熱器殼程和換熱器管程的壓力對換熱器的殼體形成影響而產(chǎn)生的軸向作用力，單位為N；其中公式內(nèi)符號F3表示的是換熱器的殼程和換熱器的管程壓力對換熱器管子形成影響而產(chǎn)生的軸向作用力，單位為N；公式內(nèi)符號At,As依次表示的是換熱器的管程和換熱器的殼程所對應(yīng)的橫截面的面積，單位為mm2；。公式內(nèi)符號依次表示的是換熱管子和換熱殼體所用材料的溫度膨脹參數(shù)，單位為；公式內(nèi)符號t0表示的是安裝時的測量溫度；公式內(nèi)符號tt,ts依次表示的是換熱器在實際操作的情況中，換熱管的壁溫度和換熱殼的壁溫度，單位為oC；殼體和管子的材質(zhì)都為碳素鋼，其物性常數(shù)如下：c通過查閱換熱管子和換熱殼厚度、外壓圓管參數(shù)圖得：B=110MPa。[σ]st=113MPa，[σ]tt=112MPa，Φ=0.85。2[σ]st2[σ]tt=224MPa<σt根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)，可以判斷出此設(shè)計的換熱器設(shè)置膨脹節(jié)。致謝大學(xué)這些青春歲月給我留下了美好的回憶，也讓我學(xué)會了很多知識和道理，非常謝謝每一個曾經(jīng)對我有過幫助和指導(dǎo)的人，讓我能夠快速的進(jìn)步。在本次畢業(yè)設(shè)計中得到了指導(dǎo)老師和同學(xué)的大力支持，感謝大家為我做的一切，這會成為我今后進(jìn)一步成長的精神動力。希望，在設(shè)計中學(xué)到的東西可以更多的學(xué)以致用，抑或把畢業(yè)設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)精神運(yùn)用到今后的工作和學(xué)習(xí)中去，為國家和社會做貢獻(xiàn)。附錄1.煤油換熱工藝流程圖說明：管程通循環(huán)水，殼程則通煤油。電泵把熱的煤油吸取上來，由管道從接管C處流進(jìn)換熱設(shè)備的殼程內(nèi)；而電泵把循環(huán)水吸上后，水由接管A處流進(jìn)列管式換熱器的管程之內(nèi)。換熱器是冷熱兩種物料熱量交換的地方，高溫的煤油從150℃降溫至50℃后從接管D處出去；低溫的循環(huán)冷卻水卻由15℃升溫到40℃后，從接管B位置流出。2.主要符號說明英文字母t—冷流體溫度，℃；A—流通面積，m2；t—管心距，m；b—厚