【正文】 1 目 錄 摘要 ................................................................. 1 Abstract .............................................................. 2 前言 ................................................................. 3 第一章 換熱器概述 .................................................... 4 換熱器的應(yīng)用 .................................................. 4 換熱器的主要分類 .............................................. 4 管 殼式換熱器特殊結(jié)構(gòu) .......................................... 9 換熱管簡介 ................................................... 10 第二章 工藝計算 ..................................................... 10 設(shè)計條件 ..................................................... 11 核算換熱器傳熱面積 ........................................... 11 壓力降的計算 ................................................. 16 換熱器壁溫計算 ............................................... 19 第三章 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度計算 .................................... 21 殼體與管箱厚度的確定 ......................................... 22 開孔補(bǔ)強(qiáng)計算 ................................................. 24 水壓試驗 ..................................................... 30 換熱管 ....................................................... 30 管板設(shè)計 ..................................................... 32 折流板 ....................................................... 38 拉桿與定距管 ................................................. 40 防沖板 ....................................................... 41 保溫層 ....................................................... 41 法蘭與墊片 .................................................. 42 鉤圈式浮頭 .................................................. 45 分程隔板 .................................................... 51 鞍座 ........................................................ 51 接管的最小位置 .............................................. 53 2 第四章 換熱器的腐蝕、制造與檢驗 ..................................... 55 換熱器的腐蝕 ................................................. 55 換熱器的制造與檢驗 ........................................... 56 第五章 焊接工藝評定 ................................................. 59 殼體焊接工藝 ................................................. 59 換熱管與管板的焊接 ........................................... 59 法蘭與筒體的焊接 ............................................. 60 第六章 換熱器的安裝、試車與維護(hù) ..................................... 61 安裝 ......................................................... 61 試車 ......................................................... 61 維護(hù) ......................................................... 62 總結(jié) ................................................................ 62 致謝 ................................................................ 64 參考文獻(xiàn) ............................................................ 65 附錄Ⅰ浮頭法蘭厚度計算程序 .......................................... 66 附錄Ⅱ 相關(guān)文獻(xiàn) ..................................................... 71 1 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(jìn)行了換熱器的工藝計算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計。 設(shè)計的前半部分是工藝計算部分，主要是根據(jù)給定的設(shè)計條件估算換熱面積，從而進(jìn)行換熱器的選型，校核傳熱系數(shù)，計算出實際的換熱面積，最后進(jìn)行壓力降和壁溫的計算。設(shè)計的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè) 計 ，主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進(jìn)行設(shè)備內(nèi)各零部件（如接管、 折 流板、定距管、 鉤圈、 管箱等）的設(shè)計，包括：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、開孔補(bǔ)強(qiáng)計算等。最后設(shè)計結(jié)果可通過 6張圖表現(xiàn)出來。 關(guān)于浮頭式換熱器設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，設(shè)計說明書中都有詳細(xì)的說明。 關(guān)鍵詞：管殼式換熱器 浮頭 式換熱器 管板 浮頭 蓋 浮頭法蘭 2 Abstract The design manual is about the floating head heat exchanger, which included technology calculate of heat exchanger, the structure and intensity of heat exchanger. The first part of design is the technology calculation process. Mainly, the process of technology calculate is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area, and then, select a suitable heat exchanger to check heat transfer coefficient ,just for the actual heat transfer area .Meanwhile the process above still include the pressure drop and wall temperature calculation . The second half of the design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of heat exchanger to design the heat exchanger’s ponents and parts ,such as vesting ,baffled plates, the distance control tube, circle hook, tube boxes. This part of design mainly include： the choice of materials， identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of floating head planting and floating head flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through six maps to display. The each aspects of the floating head heat exchanger has detailed instructions in the design manual. Key word: ShellTube heat exchanger, floating head heat exchanger, tube sheet, floating head planting, floating head flange. 3 前 言 畢業(yè)設(shè)計 是完成教學(xué)計劃實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)；是教學(xué)計劃中綜合性最強(qiáng)的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它對提高學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生的工作作風(fēng)、工作態(tài)度和處理問題等方面具有很重要的意義。 本次 畢業(yè)設(shè)計 的題目是 浮頭式換熱器設(shè)計。 浮頭式換熱器是長嶺煉油廠的典型設(shè)備，主要用于原油和油品等的換熱，并且設(shè)計的原始資料及數(shù)據(jù)均來源于工廠中正在運(yùn)行的設(shè)備。 這次設(shè)計中的主要內(nèi)容為換熱器的工藝計算、換熱器的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計。其中，工藝計算主要是確定換熱器的換熱面積、換熱器的選型、 壓降計算、壁溫計算等；而結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計則主要包括：管板厚度計算、換熱管的分布、折流板的選型、浮頭蓋及浮頭法蘭的計算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計算以及各種零部件的材料選擇等。 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(jì)效益為主，力爭使產(chǎn)品符合生產(chǎn)實際需要，適合市場激烈的競爭。 同時 為了使本次設(shè)計能夠進(jìn)行順利，我在設(shè)計前參閱了許多有關(guān)書籍和英文文獻(xiàn)，并做了一定的摘要。 因為換熱器設(shè)計是屬于壓力容器設(shè)計范疇，與我所學(xué)的課程有緊密的聯(lián)系，所以這次設(shè)計對我的設(shè)計能力有了很大的提 高。它不僅使我貫通幾年里所學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)理 論知識，還培養(yǎng)和提高我們?nèi)后w合作、相互配合的工作能力。換熱器在設(shè)計過程中為技術(shù)分析與產(chǎn)品開發(fā)可以為設(shè)計者提供一個廣闊的思維想象空間，還能激發(fā)設(shè)計者的創(chuàng)新意識。在設(shè)計過程中，我們可以很好地將所學(xué)的知識加以應(yīng)用，在自己的腦海中鞏固，這是我選擇這個課題的初衷，而事實上我也達(dá)到了預(yù)期的目的。 由于水平有限，在設(shè)計過程中一定存在許多疏漏和不夠合理之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正。特此致謝！ 4 第一章 換熱器 概述 過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，是 在化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、紡織、城建、海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備，而換熱設(shè)備則是廣泛使用的一種通用的過程設(shè)備。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的 10%～ 20%；在煉油廠，約占總投資的 35%～ 40%。 換熱器的應(yīng)用 在工業(yè)生產(chǎn)中 ， 換熱器的主要作用是將能量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，是流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝流程上的需要。此外，換熱器也是回收余熱、廢熱 特別是低位熱能的有效裝置。例如，高爐爐氣（約 1500℃）的余熱，通過余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽， 作為供汽、供熱等的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。 隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱極力的研究十分活躍，一