【正文】 方形排列。 siu ? 。 （ 2）估算傳熱面積 m39。 估算換熱面積 計算熱負(fù)荷和冷卻水用量 ????1mq 有機(jī)液的質(zhì)量流量 kgh ； ????1pC 有機(jī)液的比熱容 KJ kg C?? ； ????2mq 冷卻水的質(zhì)量 流量 kgh ； ????2pC 冷卻水的比熱容 KJ kg C?? ； ????Q 熱負(fù)荷 。在低 Re 值下達(dá)到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)； ，對于固定管板式換熱器，應(yīng)使對流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，這樣可使管壁與殼體的溫度接近，減小熱應(yīng)力； 劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計 7 實(shí)際工作中，以上 各項往往難以兼顧，需要根據(jù)具體情況滿足最重要的幾個方面。 并且兩流體的溫差小于 50℃ ，可以不設(shè)置溫度補(bǔ)償。 (1)選定換熱器類型 兩流體溫度變化情況：熱流體（有機(jī)液）入口溫度為 65℃ ，出口溫度為 60℃ ；冷流體（冷卻水）入口溫度為 25℃ ，出口溫度為 ℃ 。 本設(shè)計的主要內(nèi)容 設(shè)計一臺合適 的列管式換熱器，其中包括： 1)畢業(yè)設(shè)計開題報告和外文期刊翻譯； 2)換熱器的工藝設(shè)計； 劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計 5 3)換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 和強(qiáng)度校核 ； 4)通過設(shè)計計算 盡可能 提高換熱器的傳熱效率和減少能源消耗，達(dá)到更高效，更節(jié)能的目的 ； 5)列管式換熱器總裝配圖和零件圖。 (3)用于整體裝置設(shè)計的數(shù)據(jù)庫技術(shù) : 最近發(fā)展起來用于整體裝置設(shè)計的數(shù)據(jù)庫技術(shù) ,可以使這種繁重的任務(wù)變得簡單起來。將專家系統(tǒng)用于管殼式換熱器設(shè)計和選型 ,可以輔助設(shè)計者對流體流徑、殼體及浮頭類型、換熱器結(jié)構(gòu)尺寸、折流板類型和換熱器整體布置等問題進(jìn)行決策。換熱器的設(shè)計中有許多實(shí)驗(yàn)代價很高 ,而且很耗時間 ,有些甚至不可能實(shí)現(xiàn)，計算流體力學(xué)的發(fā)展方便了這些實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。 發(fā)展趨勢 換熱器經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)日臻成熟?；静淮嬖谡饎优c傳熱死區(qū)不易結(jié)垢。相對于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混現(xiàn) 象、卡門渦街從而提高有效傳熱溫差防止流動誘導(dǎo)振動 。每個折流板與殼程流體的流動方向成一定的角度使殼程流體做螺旋運(yùn)動能減少管板與殼體之間易結(jié)垢的死角從而提高了換熱效率。其基本原理為 :將圓截面的特制板安裝在 “ 擬螺旋折流系統(tǒng) ”中每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一 ， 其傾角朝向換熱器的軸線即與換熱器軸線保持一定傾斜度。而換熱器在結(jié)構(gòu)方面也有不少新的發(fā)展。雖然各種板式換熱器的競爭力在上升，但管殼式換熱器仍將占主導(dǎo)地位。我國對列管式換熱器的研究多借鑒于國外的一些研究成果，還存在以下不足： (1)強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究有待深化； (2)流體誘導(dǎo)的振動難以控制； (3)防垢和除垢有待更好的處理。 (2)高效節(jié)能的列管式換熱器：近年來，能源緊缺，材料費(fèi)用上漲，為此，對高效節(jié)能的列管式換熱器的研究成為換熱器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來，我國在發(fā)展不銹鋼銅合金復(fù)合材料、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進(jìn)展，其中尤以鈦材發(fā)展較快。 此種換熱器 與浮頭式、 U形管式換熱器一樣，清洗維修方便，可處理不清潔、易結(jié)圖 11 帶膨脹 節(jié)溫差補(bǔ)償型固定管板式換熱器 圖 13 U形管式換熱器 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 構(gòu)的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。在結(jié)構(gòu)上與其他換熱器不同之處在于殼體上部設(shè)置一個蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸汽品質(zhì)所決定。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外泄的可能，殼程中不宜處理 易揮發(fā)、易燃、 易 爆和有毒介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。 需要說 明的是為克服裝配與檢修時抽裝管束 的困難，避免損壞折流板和支撐板 ,當(dāng)換熱器直徑較大或管束較長時，需在管束下方安裝滑道。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不受殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱介質(zhì)的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。一般殼程壓力超過 時，由于 補(bǔ)償圈過厚難以伸縮，會失去溫差補(bǔ)償作用，此時就應(yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。 為了克服溫差 應(yīng)力必須設(shè)有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差 50℃ 以上時，為安全起見，換熱器應(yīng)有相應(yīng)的溫差補(bǔ)償裝置。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。此種 換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩段，并在其上連接有頂蓋 ，頂蓋和殼體沒有流體進(jìn)出口接管。 (1)固定管板式換 換熱器 。在換熱器向高參數(shù)、大型化發(fā)展的今天，列管式換熱器仍占主導(dǎo)地位。 列管式換熱器具有可靠性能高、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，在各工業(yè)領(lǐng)域中得到最為廣泛的應(yīng)用。 列管式換熱器 列管式換熱器是一種廣泛使用的換熱設(shè)備。 同樣，換熱介質(zhì)的流量、工作溫度、壓力等參數(shù)在選型時也很重要，例如板式換熱器雖然高效緊湊、性能好，但是由于受結(jié)構(gòu)和墊片性能的限制，當(dāng)壓力或溫度稍高，或者流量很大時就不適用了。又如對于熱敏性大的液體，能否精確控制它在加熱過程中的溫度和停留時間，往往就成為選型的主要前提。 流體的性質(zhì)對換熱器類型的選擇 往往會產(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。 為：管式換熱器（主要有管殼式、套管式、螺 旋盤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）。 ：緊湊式換熱器（換熱面積密度 23700m /m? ）和非緊湊式換熱器 (換熱面積密度 23700m /m? ﹚ 。 ：直接接觸式、蓄熱式和間壁式三種類型。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 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)到工藝過程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足 工藝過程的需要。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%。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 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，簡稱換熱器。傳統(tǒng)的手工校核不僅計算量大，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)計人員的工作量?，F(xiàn)在列管式換熱器的設(shè)計方法已經(jīng)很成熟，對于工藝設(shè)計，可以根據(jù)《化工原理》上面的方法進(jìn)行計算。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)。 傳統(tǒng)的列管式換熱器 長期運(yùn)行會導(dǎo)致設(shè)備被水垢堵塞，將會使效率降低、功耗增加、壽命縮短。 本設(shè)計要求設(shè)計一臺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)比較簡單、緊湊、造價便宜，但管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗。 結(jié)論表明各承壓原件處的強(qiáng)度設(shè)計均滿足強(qiáng)度要求， 最后設(shè)計結(jié)果可通過 八 張圖表現(xiàn)出來。 管殼程壓力降經(jīng)計算滿足工藝要求。 本文 主要 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。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計 摘 要 本文設(shè)計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)簡單、緊湊，能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。 設(shè)計的第一部分 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(shí)際的換熱面積，最后進(jìn)行壓力降和壁溫的計算。 設(shè)計的第二 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、 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、鞍座 應(yīng)力 計算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計算等。 關(guān)鍵詞： 固定管板式換熱器； 工藝計算； 結(jié)構(gòu)； 強(qiáng)度；管板；鞍座 劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計 II Design of the Reactor Cooler Abstract This 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 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） III 目 錄 引 言 .................................................................................................................................... 1 第 1 章 緒論 ...............................................................