固定管板式列管换热器课程设计

银川能源学院化工原理课程设计说明书题目：26136吨/年乙苯冷却列管式换热器的设计院系石油化工学院专业班级过控（本）1301学生姓名徐仁元学号1310140144指导教师刘荣杰设计时间2015年6月10日化学工程教研室制成绩银川能源学院化工原理设计-2-目录第一章设计任务书................................................-3-一、设计题目...................................................-3-二、设计原始数据...............................................-3-三、设计内容....................................................-4-四、设计时间....................................................-4-第二章、课程设计概述............................................-5-一、设计目的....................................................-5-二、换热器设备的在生产中作用及应用..............................-5-三、工艺流程示意图..............................................-5-四列管式换热器的特点...........................................-6-1、应用特点...................................................-6-2、设备的结构特点.............................................-6-五、设计方案的确定..............................................-6-第三章、换热过程工艺计算.......................................-10-一、工艺计算及主要设备设计.....................................-10-1.选择换热器的类型...........................................-10-2.管程安排...................................................-10-二、确定物性数据...............................................-10-三、计算总传热系数.............................................-11-四、工艺结构尺寸...............................................-12-1.选管子规格.................................................-12-2.总管数和管程数.............................................-12-3.传热管排列和分程方法.......................................-13-4.壳体内径...................................................-13-5.折流板.....................................................-13-6.接管.......................................................-14-五、换热器核算.................................................-14-1.热流量核算.................................................-14-2.换热器内流体的压力降.......................................-16-第五章、主要零部件.............................................-18-1.封头.........................................................-18-2.支座.........................................................-19-3.垫片.........................................................-19-4.管板.........................................................-19-第六章、设计评述与体会.........................................-20-第七章、参考文献...............................................-21-致谢..........................................................-21-银川能源学院化工原理设计-3-摘要换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要的地位。所以，本次课程设计我们设计列管式换热器。设计内容有设计任务书、课程设计概述、换热工艺计算等。设计过程主要通过设计任务书和国标准则，计算两流体的定性温度，查资料确定物性数据，计算总传热系数、工艺结构尺寸和确定主要零部件。设计结果为单壳程和单管程的固定管板式换热器。其优点结构简单、紧凑，制造成本低；管内不易积垢，即使产生污垢也便于清洗。关键词：换热器；设计计算；固定管板式AbstractHeatexchangerisachemical,oil,foodandmanyotherindustrialdepartmentsofgeneralequipment,occupiesanimportantpositionintheproduction.So,thecoursedesignofourdesignofshellandtubeheatexchanger.Designcontenthasthedesignspecification,summaryofcurriculumdesign,sotheheatexchangeprocesscalculation,etc.Mainlythroughthedesignplandescriptionsofthedesignprocessandgbstandards,calculatedtwofluidtemperature,checkinformationtodeterminephysicalpropertiesdata,calculatingthetotalheattransfercoefficient,processstructuresizeanddeterminethemaincomponents.Designresultsforsingleshellsideandtubesideoffixedtubeplateheatexchanger.Theadvantagesofsimplestructure,compact,lowmanufacturingcost.Tubeisnoteasytofouling,evencausefoulingalsofacilitateclean.Keywords:heatexchanger;Designcalculation;Fixedtube-sheet第一章设计任务书一、设计题目：处理量26136吨/年乙苯冷却列管式换热器的设计。二、设计原始数据1.处理能力：3300Kg/h乙苯冷却银川能源学院化工原理设计-4-2.设备型式:列管式换热器3.操作条件（1）管程进口温度为136℃,出口温度为60℃允许压力降：不大于0.1MPa（2）壳程进口温度为30℃，出口温度50℃允许压力降：不大于0.1MPa（3）每年按330天计,每天24小时连续运行三、设计内容：1.工艺设计：确定设备的主要工艺尺寸，如：管径、管长、管子数目、管程数目等，计算K0。2.结构设计：确定管板、壳体、封头的结构和尺寸；确定链接方式、管板的列管的排列方式、管法兰、接管法兰、接管等组件的结构。3.绘制列管式换热器的装配图（A1图纸）及编写课程设计说明书。四、设计时间：2015年06月08日------2015年06月18日设计学生：徐仁元指导教师：刘荣杰银川能源学院化工原理设计-5-第二章、课程设计概述一、设计目的课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使我们体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过课程设计使我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的主要程序和方法，进而提高我们分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以培养我们树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。二、换热器设备的在生产中作用及应用换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。三、工艺流程示意图冷却水从换热器壳程下方进入，从换热器上方排出，乙苯从换热器左侧的入口进入，乙苯从右侧出口排出。（见图1）银川能源学院化工原理设计-6-图1四列管式换热器的特点1、应用特点列管换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多。管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由于两管板之间有管子相互持撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中他的管板最薄，其造价比较低，因此得到了广泛应用。2、设备的结构特点列管式换热器的结构特点是管束以焊接或胀接在两块管板上，管板分别焊接在外壳的两端并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体上装有流体进出口接管。与其他形式的换热器相比，结构简单，制造成本较低。管内不易积累污垢，即使产生了污垢也便于清洗，但无法对管子的外表面进行检查和机械清洗，因而不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。由于管子和管板与壳体的连接都是刚性的，当管子和壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，在壳体和管子中将产生很大的温差应力，以至管子扭弯或从管板上松脱，甚至损坏整个换热器。当管子和壳体的壁温差大于50℃时，应在壳体上设置温差补偿——膨胀节，依靠膨胀节的弹性变形可以减少温差应力，膨胀节的形式较多，常见的有Ｕ形、平板形和Ω形等几种。由于Ｕ形膨胀节的挠性与强度都比较好，所以使用得最为普遍。当要求较大的补偿量时，宜采用多波形膨胀节。当管子和壳体的壁温差大于60℃和壳程压强超过0.6MPa时，由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。五、设计方案的确定1.对于列管式换热器，首先根据换热流体的腐蚀性或其它特性选项定其结构银川能源学院化工原理设计-7-材料，然后再根据所选项材料的加工性能，流体的压强和温度、换热的温度差、换热器的热负荷、安装检修和维护清洗的要求以及经济合理性等因素来选项定其型式。设计所选用的列管换热器的类型为固定管板式。列管换热器是较典型的换热设备，在工