【正文】 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)的列管式換熱器為四管程固定管板式換熱器。固定管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換。本文主要進(jìn)行了換熱器的工藝計(jì)算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的第一部分是工藝計(jì)算部分，主要是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)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(jì)算出實(shí)際的換熱面積，最后進(jìn)行壓力降和壁溫的計(jì)算。管殼程壓力降經(jīng)計(jì)算滿足工藝要求。設(shè)計(jì)的第二部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，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、管箱等）的設(shè)計(jì)，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(jì)算、鞍座應(yīng)力計(jì)算、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等。結(jié)論表明各承壓原件處的強(qiáng)度設(shè)計(jì)均滿足強(qiáng)度要求，最后設(shè)計(jì)結(jié)果可通過(guò)八張圖表現(xiàn)出來(lái)。關(guān)鍵詞：固定管板式換熱器；工藝計(jì)算；結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度；管板；鞍座Design of the Reactor CoolerAbstractThis design is about fixed tube sheet heat exchanger. The advantages of the fixed tube sheet heat exchanger: The exchanger can bear high press；The price of making is low；Structure is simple and pacted；We can wash the tubes easily；We can change the broken tubes easily.The design is mainly chemical containersthe integrity of the reactor design, which include the technology calculate of heat exchanger, the structure and intensity of heat 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 pressure drop is calculated must meet the technical requirement. The second part 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, 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 stress calculation of saddle, the opening reinforcement calculation etc. The results show that the pressbearing ponents can meet the intensity requirements. In the end, the final design results through eight drawings to display.Key words: fixed tube sheet heat exchanger；technology calculate； structure； intensity； tube sheet；saddle目 錄引 言 1第1章 緒論 2 換熱器的應(yīng)用 2 換熱器的分類 2 換熱器的選型 2 列管式換熱器 3 換熱器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4第2章 換熱器的工藝設(shè)計(jì) 6 設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù) 6 設(shè)計(jì)方案 6 估算換熱面積 7 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 7 換熱器核算 10第3章 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 16 16 管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算 17 筒體接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核 19 管箱接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核 20 管箱法蘭和接管法蘭的選取 21 管箱法蘭與管板連接之間的墊片 23 換熱管與管板的連接 24 管板的設(shè)計(jì)的及校核 25 接管的布置及管箱的設(shè)計(jì) 42 折流板的布置 43 換熱器相關(guān)的連接結(jié)構(gòu) 44 其他零部件的設(shè)計(jì) 45第4章 冷卻器鞍座應(yīng)力校核 48 各部件質(zhì)量及總質(zhì)量 48 鞍座校核 48 筒體校核 49結(jié)論與展望 54致 謝 55參考文獻(xiàn) 56附錄A：主要參考文獻(xiàn)摘要及題錄 57附錄B：英文原文及翻譯 59插圖清單圖21 折流板…………………………………………………………………………………9圖31 封頭的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………………………..18圖32 管箱法蘭的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………..22圖33 凸面法蘭的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………..22圖34 板式平焊法蘭的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………..23圖35 墊片的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………..24圖36 換熱管與管板的連接結(jié)構(gòu)型式……………………………………………………..25圖37 折流板布置圖………………………………………………………………………..33圖38 管板的結(jié)構(gòu)尺寸……………………………………………………………………..41圖39 筒體接管位置………………………………………………………………………..42圖310 管箱接管位置………………………………………………………………………42圖311 管箱尺寸……………………………………………………………………………43圖312 管箱法蘭與管箱的連接……………………………………………………………44圖313 管板與筒體的連接…………………………………………………………………45圖314 管箱與管板的連接…………………………………………………………………45圖315 拉桿的尺寸…………………………………………………………………………46圖316 定距管的結(jié)構(gòu)尺寸…………………………………………………………………46圖317 分程隔板的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………46圖318 鞍式支座的安裝……………………………………………………………………47圖41 筒體受力分析………………………………………………………………………..50表格清單表21 設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)…………………………………………………………………………6表22 換熱器常用的流速范圍………………………………………………………………8表23 常用換熱管管心距……………………………………………………………………8表24 換熱管最大無(wú)支承長(zhǎng)度………………………………………………………………9表25 合理壓力降的選取…………………………………………………………………..14表26 換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果一覽表……………………………………..15表31 不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度………………………………………………………..19表32 法蘭參數(shù)……………………………………………………………………………..22表33 筒體法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………………………………..23表34 管箱法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………………………………..23表35 鞍座尺寸表…………………………………………………………………………..47表41 各部件質(zhì)量表………………………………………………………………………..48表42 原始數(shù)據(jù)表…………………………………………………………………………..49VII劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計(jì)引 言在化工生產(chǎn)中，反應(yīng)釜中的化學(xué)反應(yīng)都是在一定溫度下進(jìn)行的，物料進(jìn)入到反應(yīng)釜中受到溫度的限制，因此在物料進(jìn)入反應(yīng)釜之前進(jìn)行換熱以達(dá)到所要求的溫度，這就是反應(yīng)釜冷卻器產(chǎn)生的背景。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)合適的列管式換熱器，列管式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備，列管式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗。為了滿足不同的工藝要求，產(chǎn)生了許多種列管式換熱器，有固定管板式換熱器、填料函式換熱器、浮頭式換熱器和U型管式換熱器。傳統(tǒng)的列管式換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致設(shè)備被水垢堵塞，將會(huì)使效率降低、功耗增加、壽命縮短。如果水垢不能被及時(shí)地清除，就會(huì)面臨設(shè)備維修、停機(jī)或者報(bào)廢更換的危險(xiǎn)。而且傳統(tǒng)的列管式換熱器大部分是碳鋼材料，容易引起腐蝕，現(xiàn)在很多換熱器換上了新材料，比如高分子復(fù)合材料和陶瓷,特別是陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發(fā)展，因?yàn)樗^好地解決了耐腐蝕、耐高溫等課題，成為了回收余熱最佳換熱器，目前，陶瓷換熱器可以用于冶金、有色、耐材、化工、建材等行業(yè)主要熱工窯爐，正在為世界節(jié)能減排事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。本文首先要根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)選擇選擇合適的列管式換熱器，再對(duì)換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)。現(xiàn)在列管式換熱器的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)很成熟，對(duì)于工藝設(shè)計(jì)，可以根據(jù)《化工原理》上面的方法進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，可以根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)手冊(cè)和換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB1511999進(jìn)行計(jì)算和校核。傳統(tǒng)的手工校核不僅計(jì)算量大，而且稍不注意可能影響校核結(jié)果，所以現(xiàn)在我們的設(shè)計(jì)單位和工廠都采用SW6軟件進(jìn)行校核，這也大大減少了工程設(shè)計(jì)人員的工作量。隨著科技的不斷發(fā)展，各種新技術(shù)在列管式換熱器上的應(yīng)用，列管式換熱器在我們化工生產(chǎn)中的地位也越來(lái)越重要，因而列管式換熱器的推廣應(yīng)用前景十分可觀。53第1章 緒論 換熱器的應(yīng)用 換熱裝置是以傳遞熱量為主要功能的通用機(jī)械，通常稱為熱交換器，簡(jiǎn)稱換熱器。換熱器在化工、石油、制冷、動(dòng)力、食品等部門中均有廣泛的應(yīng)用。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的10%~20%；在煉油廠中，約占總投資的35%~40%。近二十年來(lái)，換熱設(shè)備在能量?jī)?chǔ)存、轉(zhuǎn)化、回收，以及新能源利用和污染治理中得到了廣泛的應(yīng)用。 在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝過(guò)程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過(guò)程的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱特別是低品位熱能的有效裝置。 換熱器隨使用目的的不同，可分為：熱交換器、加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。在換熱設(shè)備中，應(yīng)用最為廣泛的是管殼式換熱器。目前這種換熱器被當(dāng)作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱器，在許多工業(yè)部門中被大量的使用。 換熱器的分類 根據(jù)換熱的目的和工藝要求不同，換熱器的結(jié)構(gòu)型式必然是五花八門，其分類也是多種多樣。 ：直接接觸式、蓄熱式和間壁式三種類型。 ：加熱器、冷卻器、再沸器、冷凝器，蒸發(fā)器、涼水塔、廢熱鍋爐等。：緊湊式換熱器（換熱面積密度）和非緊湊式換熱器(換熱面積密度﹚。：?jiǎn)纬绦蛽Q熱器和多程型換熱器。：管式換熱器（主要有管殼式、套管式、螺旋盤(pán)管式或蛇管式換熱器）；熱管式換熱器（主要有吸液芯熱管、重力熱管、旋轉(zhuǎn)式熱管換熱器）；板式換熱器（主要有板式、螺旋板式、傘板式、板殼式換熱器）；擴(kuò)展表面式換熱器（主要有板翅式和管翅式換熱器）；蓄熱式換熱器（主要有回轉(zhuǎn)式和固定格室式換熱器）；其他（孔塊式換熱器、空冷器及薄膜式換熱器等）。 換熱器的選型傳熱設(shè)備選型時(shí)需要考慮的因素是多方面的，主要有：；：、壓力及允許的壓降范圍；、維修的要求；、尺寸、重量；、使用安全性和壽命等。流體的性質(zhì)對(duì)換熱器類型的選擇往往會(huì)產(chǎn)生重大的影響，如流體的物理性質(zhì)（如比熱容、熱導(dǎo)率、粘度）、化學(xué)性質(zhì)（如腐蝕性、熱敏性）、結(jié)垢情況以及是否有腐蝕性顆粒等因素。如用于硝酸的加熱器，流體的強(qiáng)腐蝕性決定了設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，限制了可能采用的結(jié)構(gòu)范圍。又如對(duì)于熱敏性大的液體，能否精確控制它在加熱過(guò)程中的溫度和停留時(shí)間，往往就成為選型的主要前提。流體的清凈程度和易否結(jié)構(gòu)，有時(shí)在選型上也起決定性的作用，如對(duì)于需要的經(jīng)常清洗換熱面的物