乙炔反应器出料冷却器设计

本科毕业设计说明书乙炔反应器出料冷却器设计ACETYLENEREACTORDISCHARGINGCOOLERDESIGN学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：2012年06月05安徽理工大学毕业设计I乙炔反应器出料冷却器设计摘要合成乙炔工业中，对出料进行冷却是工艺中的一个重要环节，因而冷却器是该工业中的必备设备。本设计从生产实际出发，根据生产环境及生产能力的需求，选择合适的换热器类型，然后根据具体生产工况，按相关设计规范，进行基于整体结构的工艺设计，再对相关辅助部件进行机械设计，最终设计出一台满足要求的换热器。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗。设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数.压强校核.壳程压降.管程压降的计算。设计的后半部分则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（如壳体.折流板.分程隔板.拉杆.进出口管.浮头箱.浮头.支座.法兰.）的设计关键词:工艺设计，机械设计，开孔补强安徽理工大学毕业设计IIACETYLENEREACTORDISCHARGINGCOOLERDESIGNABSTRACTSynthesisofethyleneindustry,thedischargeofcoolingisanimportantlinkintheprocesswhichmakescoolerbethenecessaryequipmentinthisindustry.Thedesigncomesfromtheactualproduction.wewillchoosethepropertypeofheatexchangeraccordingtotheproductionenvironmentandproductionneeds.Thencompletetheprocessdesignandrelatedauxiliarypartsofmachinerydesign,accordingtotherelevantspecificationsanddesignaccordingtothedesignspecification.Finally,tocompletethetaskofdesigningtheheatexchanger,Floatingheadtypeheatexchangerisashellandtubeheatexchangerintheseries,itischaracterizedbybothendsofthetubeplateandshellisfixedonlyatoneend,theotherendcanberelativetothecasingslip,knownasthefloatinghead.Floatingheadtypeheatexchangertubebundlefromtheshellduetoexpansionoftheconstraints,thusnotduetodifferentialexpansionbetweentubebundlesarisingfromthermalstress,Thefirstistheprocessdesigncalculationsection,establishedaccordingtothedesignoftheheattransfercoefficient.Shell-sidepressuredropcalculationofpressuredropoftube.Thelatterpartofthedesignisthedesignofthestructureandstrength,aremainlybasedontheheatexchangertypehasbeenselectedforequipmentparts(suchasacasing.Pipeboxfixedtubeplate.Passpartition.Pullrod.Thefloatingheadflange.)KEYWARDS：Processdesign,mechanicaldesign,openingreinforcement安徽理工大学毕业设计i目录摘要................................................................IABSTRACT...........................................................II1绪论..............................................................11.1换热器概述......................................................11.2浮头式换热器....................................................22换热器设计........................................................32.1换热器计算方法依据..............................................32.2换热器工艺设计计算..............................................32.2.1确定设计方案................................................32.2.2定性温度和物性参数计算......................................32.3初选结构........................................................42.3.1管排列方式..................................................42.3.2管子外径....................................................52.3.3折流板的选择................................................72.3.4校核总换热系数..............................................73、换热器的机械设计计算............................................103.1换热流程设计...................................................103.1.1管子和传热面积.............................................103.1.2壳体.......................................................103.2.前端管箱筒体计算...............................................113.2.2前端管箱封头的设计计算.....................................133.2.3外头盖筒体计算.............................................143.2.4外头盖封头计算.............................................153.2.5浮头设计计算...............................................163.2.6壳程外压作用下浮头盖的计算.................................183.2.7管板的设计计算.............................................193.2.8接管及开孔补强计算.........................................254其他结构选择.....................................................274.1.1换热器支座选择和设计.........................................27安徽理工大学毕业设计ii4.1.2法兰选择.....................................................304.1.3拉杆的选取...................................................314.1.4防冲与导流...................................................324.1.5安装与拆卸...................................................33总结...............................................................34主要参考文献.......................................................35致谢...............................................................40安徽理工大学毕业设计11绪论1.1换热器概述换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%。换热设备在现代装置中约占设备总重的30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70%。其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备，其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。[1]在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。分程隔板可将管程及壳程介质分成多程，以满足工艺需要。管壳式换热器主要有固定管板式，U型管式和浮头式换热器。针对固定管板式与U型管式的缺陷，浮头式作了结构上的改进，两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力。浮头式换热器的优点还在于方便拆卸，清洗方便，对于管子和壳体间温差大、壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况很能适应。其缺点在于结构复杂、填塞式滑动面处在高压时易泄露，这使其应用受到限制，适用压力为：1.0Mpa～6.4Mpa。换热器（热交换器）是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，换热器按传热方式的不同可分为混合式（混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器）、蓄热式（蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体（填料）表面，从而进行热