【正文】 增加流體的流速和擾動(dòng)性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱系數(shù)。 在傳熱過(guò)程中，降低間壁式換熱器中的熱阻，以提高傳熱系數(shù)是一個(gè)重要的問(wèn)題。 當(dāng)冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時(shí)，由于相變時(shí)只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無(wú)變化，因此流體的進(jìn)出口溫度相等，這時(shí)兩流體的溫差就與流體的流向選擇無(wú)關(guān)了。 在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減?。蝗魝鳠崦娣e不變，采用逆流時(shí)可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。逆流時(shí)，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。 換熱器中流體的相對(duì)流向一般有順流和逆流兩種。此外，自60年代開(kāi)始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。而釜式再沸器就是管殼式換熱器的一種。大量使用換熱器提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。目前在換熱設(shè)備中，用量最多的是管殼式換熱器?；ぱb置中換熱器比例占設(shè)備總數(shù)的40%左右，占總投資的30%——45%。同時(shí)為以后計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)能更加方便。背景及概述部分主要包括換熱器的定義；強(qiáng)度校核、結(jié)構(gòu)計(jì)算部分主要是根據(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、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等；零件設(shè)計(jì)部分則重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了法蘭、墊片、拉桿、鞍式支座等的選取。釜式再沸器就是換熱器分類中很重要的一種。MDEA貧液再沸器設(shè)計(jì)摘要：換熱器是化工、煉油工業(yè)中普遍應(yīng)用的典型的工藝設(shè)備。因此設(shè)計(jì)和選擇適用、高效的換熱器對(duì)降低設(shè)備的造價(jià)和操作費(fèi)用具有十分重要的作用。 本文主要包含了對(duì)釜式再沸器及換熱器的設(shè)計(jì)背景及概述和再沸器的強(qiáng)度校核、結(jié)構(gòu)計(jì)算以及零件設(shè)計(jì)這四部分。關(guān)于釜式再沸器設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中都有詳細(xì)的說(shuō)明。關(guān)鍵詞：再沸器；換熱管；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；管板MDEA barren solution design of reboilerAbstract: the heat exchanger is an important technics device in chemical bination and oil refining industry. So it is very important to design and choose the appropriate and efficient exchangingheat machine for decreasing the cost of manufacturing and operation. Kettle reboiler is one of the most important classifications of the heat exchanger. There are 4 parts in my thesis which includes the background of the kettle reboiler and the heat exchanger, the proofread of the intensity, structure calculations and part design. The background includes the major concepts. the proofread of the intensity and structure calculations are just on the selected type of heat exchanger to design the heat exchanger’s ponents and parts. This part of design mainly include：the choice of materials，identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the opening reinforcement calculation etc. Parts design includes the choice and verification of the flanges, the gaskets, the rods and saddle each aspects of the kettle reboiler has detailed instructions in the design manual. At the same time it can provide convenient for puter graphics.Key words: kettle reboiler；heat transfer tube；structure design；the tube plate 目 錄 1 1 2 32 再沸器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 4 4 5 5 7 83再沸器殼體強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核 10 10 12 13 16 17 17 18 19 204主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 21 21 21 22 24 245標(biāo)準(zhǔn)零部件的選型 26 26 26 27 27 2定距管 2螺栓和螺母 29 29 30 30 30 30 33 35 36 36 37 406 主要焊接接頭結(jié)構(gòu)及要求 43 43 設(shè)備中的對(duì)接接頭 43 44計(jì)算結(jié)果表 45符號(hào)說(shuō)明表 46設(shè)計(jì)總結(jié) 47謝辭 48參考文獻(xiàn) 49IV 寧夏大學(xué)新華學(xué)院2014屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 換熱器是是一種實(shí)現(xiàn)物料之間能量傳遞的節(jié)能設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于石油、化工及冶金等領(lǐng)域。近幾年來(lái)，因換熱器進(jìn)行高低溫間熱能回收帶來(lái)了顯著地經(jīng)濟(jì)效益。在近年來(lái)國(guó)內(nèi)在節(jié)能、增效等方面研究效果顯著。雖然在換熱效率、設(shè)備體積及金屬材料的耗量等方面管殼式換熱器不如其他換熱設(shè)備，但是他卻具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、操作彈性大、可靠度較高等方面的優(yōu)點(diǎn)，故仍受到普遍應(yīng)用。 二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。 60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。70年代中期，為了強(qiáng)化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。順流時(shí)，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。在冷、熱流體的進(jìn)出口溫度一定的條件下，當(dāng)兩種流體都無(wú)相變時(shí)，以逆流的平均溫差最大順流最小。前者可節(jié)省設(shè)備費(fèi)，后者可節(jié)省操作費(fèi)，故在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)使用中應(yīng)盡量采用逆流換熱。除順流和逆流這兩種流向外，還有錯(cuò)流和折流等流向。熱阻主要來(lái)源于間壁兩側(cè)粘滯于傳熱面上的流體薄層(稱為邊界層)，和換熱器使用中在壁兩側(cè)形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對(duì)較小。但增加流體流速會(huì)使能量消耗增加，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協(xié)調(diào)。 一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開(kāi)始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。近年來(lái)，我國(guó)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。對(duì)材料的噴涂，我國(guó)已從國(guó)外引進(jìn)生產(chǎn)線。近年來(lái)國(guó)內(nèi)在節(jié)能增效等方面改進(jìn)換熱器性能，提高傳熱效率，減少傳熱面積降低壓降，提高裝置熱強(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績(jī)。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要，“十一五”％的速度。這些行業(yè)的發(fā)展都將為換熱器行業(yè)提供更加廣闊的發(fā)展空間。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一般石油化工企業(yè)中，換熱器的投資占全部投資的40﹪50﹪；在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中約占30﹪40﹪；在熱電廠中，如果把鍋爐也作為換熱設(shè)備，換熱器的投資約占整個(gè)電廠總投資的70﹪；在制冷機(jī)中，蒸發(fā)器的質(zhì)量要占制冷機(jī)總質(zhì)量的30﹪40﹪，其動(dòng)力消耗約占總值的20﹪30﹪。提高換熱器傳熱性能并減小其體積，在能源日趨短缺的今天更是具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。雖然各種板式換熱器的競(jìng)爭(zhēng)力在上升，但管殼式換熱器仍將占主導(dǎo)地位。而換熱器在結(jié)構(gòu)方面也有不少新的發(fā)展。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。每個(gè)折流板與殼程流體的流動(dòng)方向成一定的角度使殼程流體做螺旋運(yùn)動(dòng)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。相對(duì)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(mén)渦街從而提高有效傳熱溫差防止流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)?；静淮嬖谡饎?dòng)與傳熱死區(qū)不易結(jié)垢。（1）對(duì)MDEA貧液再沸器做參數(shù)設(shè)計(jì)使其成為一個(gè)合理可用的設(shè)備；（2）設(shè)計(jì)畫(huà)出的二維圖可以對(duì)MDEA貧液再沸器的結(jié)構(gòu)有更加充分的認(rèn)識(shí)；（3）達(dá)到實(shí)踐和理論相結(jié)合的目標(biāo)。更加認(rèn)識(shí)到運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力的重要性。完成之后按照相關(guān)文件要求編寫(xiě)論文并翻譯外文專業(yè)技術(shù)文章。表21主要技術(shù)參數(shù) 殼程管程介質(zhì)MDEA貧液工藝氣設(shè)計(jì)壓力（MPa）設(shè)計(jì)溫度（℃）125364換熱面積（m2）262蒸汽體積流量（m3/s）接管規(guī)格MDEA貧液進(jìn)口 DN300MDEA貧液出口 DN300工藝氣進(jìn)口 DN300工藝氣出口 DN3001 DN400 再沸器是精餾工藝中的核心裝備之一，屬于換熱器的范疇，但是由于在其中發(fā)生了相變，其設(shè)計(jì)、施工、維修和管理方面也與日常的無(wú)相變換熱器有所不同。在交叉流類型中，相變過(guò)程全部發(fā)生在殼程。在軸向流類型中，沸騰流體沿軸向流動(dòng)，在管程完成汽化過(guò)程。當(dāng)熱虹吸再沸器的循環(huán)量不夠時(shí)，則使用泵來(lái)增加循環(huán)量，這時(shí)，稱之為強(qiáng)制流動(dòng)再沸器。通常釜式再沸器非常適合應(yīng)用在汽化量大，沸點(diǎn)范圍寬的場(chǎng)合。其優(yōu)點(diǎn)是：(1)對(duì)操作條件的變化不敏感，可達(dá)到很高的汽化率，很低的溫差。(3)無(wú)熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)可靠，清洗方便。產(chǎn)氣量大，蒸汽品質(zhì)要求高的蒸發(fā)空間大，否則可以小些。如圖21所示。光管是作為管殼式換熱器的傳統(tǒng)形式，當(dāng)前應(yīng)用非常普遍，廉價(jià)，易于制造、安裝、檢修、清洗方便。(2)換熱管尺寸 采用標(biāo)準(zhǔn)管徑的換熱管。將同直徑換熱器的換熱管由Φ25改為Φ19使換熱面積可增加40%左右，節(jié)約金屬20%以上，但小管徑流體阻力大，不便清洗，易結(jié)垢，堵塞。(3)管長(zhǎng) 在選取管長(zhǎng)時(shí)應(yīng)注意合理利用材料，還要使換熱器具有適宜的長(zhǎng)徑比，管子過(guò)長(zhǎng)清洗安裝均不方便。(4)管材 選用20號(hào)鋼。 為便于布管，查表22[1]得可取管子根數(shù)為613根。 則換熱面積滿足要求。管心距的大小主要與傳熱管和管板的連接方式有關(guān)，此外還要考慮到管板強(qiáng)度和管外表面所需要的空間。表23常用管心距管外徑/㎜管心距/㎜各程相鄰管的關(guān)心距/㎜253244（7）管束直徑 管板上的換熱管按正三角形排列。 （a）正三角形排列 (b)正四邊形排列 圖22換熱管排列方式則管束的直徑Db為 (23) (24) 式中：t管心距㎜； NT換熱管數(shù)目； b六角形對(duì)角線上的管數(shù)。對(duì)于多管程換熱器，其殼體內(nèi)徑還和管程數(shù)有關(guān)，可用下式近似計(jì)算； (25)式中：η管板利用率； NT換熱管總數(shù)目； t管心距 ㎜。為了防止過(guò)多的霧沫夾帶和過(guò)高的壓降，規(guī)定了堰上空間允許蒸汽的最大水平流速μmax為 （26）式中：蒸汽密度，kg/m3；設(shè)計(jì)溫度為364℃，取370℃下的飽和水蒸氣，=則： =由μmax值可以計(jì)算堰上空間允許的最小流通面積 （27）式中：qvs蒸汽體積流量，m3/s；由已知條件知=則： =由管束直徑Db和（A堰）查表24[1]得出殼體直徑。3再沸器殼體強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核 設(shè)計(jì)溫度為125℃，設(shè)計(jì)壓力pc=。通過(guò)表D1[2]查得125℃下材料的許用應(yīng)力[σ]=189MPa焊接方式為雙面對(duì)焊，100％無(wú)損檢測(cè)