【正文】 在常溫時許用應(yīng)力為 150MPa，在設(shè)計溫度 220℃ 時的許用應(yīng)力為 ，屈服限為 。 按 GB15120xx[2]計算殼程圓筒厚度為 。 鞍式支座的結(jié)構(gòu)特征： 1．鞍式支座標準分輕型（代號 A）和重型（代號 B）兩種。 表 帶頸對焊剛制管法蘭（ WN）尺寸 Table steel pipe flanges (WN) size 工稱尺寸 鋼管外徑（法蘭焊端外徑） A 連接尺寸 DN DPS 法蘭外徑 D 螺栓孔中心圓直徑K 螺栓孔直徑 L 螺栓Th 螺栓孔數(shù)量n(個 ) 法蘭厚度（ C） 法蘭頸大端（ N） 法蘭內(nèi)徑 法蘭高度（ H） 20 3/4 100 16 M14 4 38 21 51 40 11/2 125 16 M14 4 65 41 60 50 2 150 120.7 18 M16 4 78 52 62 80 3 190 18 M16 4 108 68 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 23 圖 帶頸對焊剛制管法蘭（ WN） Fig steel pipe flanges（ WN） 接管 尺寸設(shè)計以其中管箱法蘭 T1（ DN50）處接管為例： 根據(jù)表 ,鋼管外徑 1d =A=。 熱交換器內(nèi)流體的流速，不僅與對流傳熱系數(shù)有直接影響，而且與污垢熱阻有關(guān)，從而會影響到總傳熱系數(shù)。r? ——熱交換器管板上的布管區(qū)周圍位置的徑向擁有的應(yīng)力系數(shù)； t? ——熱交換器的換熱管上的軸向應(yīng)力， MPa； p? ——熱交換器管板的布管區(qū)周圍位置的剪切應(yīng)力， MPa； p? ——熱交換器管板的布管區(qū)周邊位置的剪切應(yīng)力系數(shù)； ? ——熱交換器殼程圓筒的裝配環(huán)向焊縫系數(shù)； 39。fE ——換熱器殼體法蘭使用的材料擁有的彈性模量， MPa； 39?！?)) λ（ W/（ m該文中的冷凝器建模方法適合于系統(tǒng)級仿真研究。 熱交換器 的優(yōu)化主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作工藝、熱處理、新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用等方面出發(fā)，用以提高換熱效率、延長使用壽命、升級控制方案。傳熱強化是改善傳熱性能的技術(shù)，可以通過提高和改善傳熱速率，來達到使用最經(jīng)濟的傳熱設(shè)備來傳遞一定熱量的目的，也可以通過提高傳熱系數(shù)、增加平均傳熱溫差、擴大換熱面積等來實現(xiàn)。折流板上的管孔和換熱管之間的間隙、折流板和殼體內(nèi)壁之間的間隙應(yīng)該符合要求，間隙過大會泄漏嚴重，對傳熱不利，還會引起振動；間隙過小，會使安裝困難。過于加長 換熱管的長度會受到加工、運輸、安裝及維修等多方面的限制，因此經(jīng)常用增加管數(shù)的方法來實現(xiàn)換熱面積的增加。管板設(shè)計時的基本考慮是：把實際復(fù)雜的管板簡化為承受均 勻分布的載荷，置于彈性的基礎(chǔ)上并且受到在管孔有平均削弱作用的當量圓板。管板在選材的時候不僅要考慮力學(xué)性能，還要考慮管程和殼程流體的腐蝕性，以及管板和換熱器之間存在的電位差對腐蝕的影響。通常情況下，大直徑的管子用于黏性較大或污濁的流體，小管徑的管子則用于相對較清潔的流體。熱交換器分為管程和殼程，流經(jīng)換熱管的內(nèi)通道以及其相貫通的部分稱之為管程，流經(jīng)換熱管外通道以及與其相貫通的部分稱為殼程。熱交換器的設(shè)計中的主要任務(wù)有參數(shù)選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳熱計算和壓降計算等。 管殼式熱交換器雖然在傳熱效率、結(jié)構(gòu)的緊湊性和單位傳熱面積金屬消耗量等方面比不上一些新型高效的緊湊式換熱器，但它也有明顯的優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)堅固、可靠性高、易于制造、適應(yīng)性廣、生產(chǎn)成本低、處理能力大、選用的材料范圍廣、能承受較高的操作壓力和溫度、換熱表面的清潔比較方便等。熱交換設(shè)備也是回收余熱、廢熱以及低品位熱能的有效裝置。接下來通過工藝結(jié)構(gòu)尺寸計算確定了管長、管程數(shù)殼程數(shù)、傳熱管根數(shù)、殼體內(nèi)徑、折流板數(shù)以及接管內(nèi)徑等。 隨著 熱交換器 的地位和作用的提高，為了適應(yīng)多種工作環(huán)境和工作要求， 熱交換器 也開發(fā)出了越來越多的類型，不同類型的 熱交換器 有不同的性能，也具有各自的優(yōu)缺點。 1 課題研究背景及目的 在工業(yè)生產(chǎn)中，熱交換器的主要作用是使熱量（或焓）由溫度相對較高的流體傳到溫度相對較低的流體，使流體的溫度指標達到工藝過程的規(guī)定，以滿足工藝過程的需求。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 關(guān)鍵詞 ：熱交換器；固定管板式；標準 ABSTRACT II The Design of Fixedplate heat exchanger tube ABSTRACT Fixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. By the given data ,first of all ,carrying out thermodynamic calculation ,to choice the heat exchanger tubes number and diameter to meet the demand of heat use GB15120xx and GB15020xx on the shell tube, tube sheet of structure design and strength calculation includes material selection, determine the concrete size, the calculation to the opening reinforcement and some standard parts of the the calculation to meet the requirements before determining the data. Finally use the AUTOCAD take the assembly drawing and parts drawing, a formal drawings after the teacher approvaled. Key words:heat exchanger。 隨著熱交換器節(jié)能技術(shù)的高速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也擴大了很多，利用熱交換器對多余的熱量進行回收利用給公司帶來了較為顯著的經(jīng)濟效益。 2 設(shè)計主要流程 本設(shè)計首先搜集資料，查閱了相關(guān)的二十多篇文獻，了解了熱交換器詳細結(jié)以及作用原理，全面考慮設(shè)計過程中需要注意的因素，并總結(jié)了一些現(xiàn)代化的創(chuàng)新型設(shè)計方案，同時詳細介紹了本設(shè)計的主體 ——固定管板式熱交換器的結(jié)構(gòu)，對管程、殼程的各個主要部件作用做了介紹，最后介紹了本設(shè)計要用到的各個標準，完成了第一章的文獻綜述。在化工廠的設(shè)備里，熱交換器的投資占 總投資的 10% 到 20%；在煉油廠中，約占設(shè)備總投資的 35% 到 40%；海水淡化工藝里需要用到的裝置幾乎全部是由熱交換設(shè)備組成的。它的基本結(jié)構(gòu)是在一個或多個圓筒形的殼程（殼體）中放置管束（由多個管子組成），該管子的兩端或者一端要固定于管板上面，其中管子上的軸線要和殼體上的軸線相平行。 固定管板式熱交換器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，并可以承受較高的壓力，造價低，管程的清洗方便，管子損壞的時候易于堵管或者更換；缺點是當管束和殼體的壁溫或者材料的線膨脹系數(shù)差別較大時，殼體和管束中的熱應(yīng)力較大。在設(shè)計中需要選擇或確定 的有三大類數(shù)據(jù)：結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、物性數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)。在設(shè)計熱交換器的時候，采用小管徑的換熱管時，可使傳熱系數(shù)提高、單位面積的傳熱面 積增大、金屬耗量減少、結(jié)構(gòu)緊湊。為便于管外清洗，可采用正方形或轉(zhuǎn)角正方形排列的管束。增大管板的厚度，管板便可以承受更大的壓力，但是當管板兩側(cè)的溫差較大的時候，沿管板內(nèi)部厚度方向的熱應(yīng)力會增大；若減小管板的厚度，可以適當?shù)慕档退臒釕?yīng)力，但是承壓能力會下降一些。在多管程熱交換器里，管箱還能起到改變流體流向的作用。 折流板的設(shè)置是為了提 高殼程流體的流速并增加湍動，使殼程流體垂直地沖刷管束，改善傳熱，增加殼程流體的傳熱系數(shù)，減少結(jié)垢。 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 7 在這樣的世界大環(huán)境下，各國都加快了先進 熱交換 技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。而且我國的化工、煉油、輕工業(yè)等正處于快速發(fā)展的階段，提高熱交換器的本土效率和產(chǎn)量便可以減少大量的熱交換器進口，并能有效的減少國內(nèi)大多數(shù)需要用到熱交換器公司的開支，同時也能促進我國熱交換器的大發(fā)展。而且整個分析過程簡便，為其他一般化工設(shè)計方案優(yōu)選提供 了一種實用的方法。 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 9 第 2 章 熱力計算 原始數(shù)據(jù)和基本符號 原始數(shù)據(jù)表 表 原始數(shù)據(jù)表 Table Raw data table 管程 殼程 工作介質(zhì) 流體名稱 回流液 原油 氣相密度 流體密度（ kg/） 701 798k 污垢熱阻值 (C ——系數(shù)，按 hiD? 和 39。f? ——管箱法蘭厚度， mm； h? ——熱交換器管箱圓筒的厚度， mm； s? ——熱交換器殼程圓筒材料的厚度， mm； t? ——熱交換器里換熱管的壁厚， mm； ?——管板上的剛度方面削弱系數(shù)，一般可以取 ? 值； ? ——系數(shù)； ? ——管板上的強度方面削弱系數(shù)，一般可以取 ?? ； c? ——熱交換器殼程圓筒上的軸向應(yīng)力， MPa； 39。39。 第 2 章 熱力計算 14 （ 3）設(shè)備的材料選擇和保溫 初選 ?192mm的碳鋼管，需要的熱補償根據(jù)計算結(jié)果再具體確定 工藝計算 121 2 2 11212232( ) ( ) 701. 5 kg/ s3600 5 ( 194 101 .8 ) ( 122 .1 ) 7 kg/ s360 0 119 .4 m / h798PpmmmvmmvQ qqc c t tTTqqqqq?? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ? ? 1211 ( ) 1 4 . 9 5 2 . 8 9 ( 1 9 4 1 0 1 . 8 ) 3 9 8 3 . 5 5 k WpmQcq TT? ? ? ? ? ? ? ? 1212( 1 9 4 1 2 2 . 1 ) ( 1 0 1 . 8 5 3 . 7 ) 5 9 . 21 9 4 1 2 2 . 1lnln1 0 1 . 8 5 3 . 7mttttt? ? ? ? ? ?? ? ? ????? ℃ 根據(jù)流體情況，假設(shè) 22 5 0 W / ( )mK ??℃ 23983550 26 m25 0 59 .2gumQA K t? ? ?? ? ? 中國石油大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計 15 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑管內(nèi)流速及管長 選用 ?19 2mm的碳鋼管，管長選為 6m 管內(nèi)徑 1 0 .0 1 9 0 .0 0 2 2 0 .0 1 5 md ? ? ? ? 取管內(nèi)流速 1 ? 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 1 2211 3600 121 vSqNdu?? ? ??? 安單程換熱計算，管束長度 L 為 02 6 9 . 2 3 7 . 3 m3 . 1 4 0 . 0 1 9 1 2 1guSAL dN?? ? ??? 按單程管設(shè)計管長太長，一般采用多程管，選 pN 管程，每管程為 6m 66p LlN ? ? ? 所以選 6 管程，每管程為 6m 傳熱管總根數(shù)為 12 1 6 72 6tN ? ? ? 根 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 1221211 11 9 4 1 0 1 .8 1 .3 51 2 2 .1 5 3 .71 2 2 .1 5 3 .7 0 .4 91 9 4 5 3 .7TTRttttPtT??? ? ???? ? ? 查 GB15120xx[2]圖 得到 ?? 第 2 章 熱力計算 16 則平均傳熱溫度為： 0 . 9 4 5 9 . 2 5 5 . 6 5mt t?? ? ?? ? ? ? ℃ 由于 ?? ，故取單殼程合適 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每層