【正文】 校核計算則是對已經(jīng)有的熱交換器進行一些運行參數(shù)的核定，校核它是否滿足預定的要求。進出口壓力和溫度由工藝方面的要求來確定。熱交換器的工藝設計計算依據(jù)設計任務的不同可以分為設計計算和校核計算，包括換熱面積的計算與選型兩方面。熱交換器的設計中的主要任務有參數(shù)選擇、結構設計、傳熱計算和壓降計算等。這種熱交換器適用于殼側(cè)介質(zhì)比較清潔而且不容易結構并能進行清洗，管、殼程兩側(cè)的溫差較小或溫差較大但是殼側(cè)的壓力不高的場合。固定管板式熱交換器由管板、管箱、殼程、管子等零部件組成，管束連接在管板上，管板和殼體之間焊接，管束兩端用脹接或焊接的方法將管子固定在管板上，殼體進出口管直接焊接在筒體上，管板外圓周和封頭法蘭直接用螺栓緊固，管程的進出口管直接焊接在管箱上，管束內(nèi)根據(jù)換熱管長度設置多塊折流板，這類換熱器的管程可以用隔板分程多個程數(shù)。根據(jù)管殼式換熱器的結構特點，分為固定管板式熱交換器、浮頭式熱交換器、U形管式熱交換器、填料函式熱交換器和釜式重沸器五類。管殼式熱交換器雖然在傳熱效率、結構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，如結構堅固、可靠性高、易于制造、適應性廣、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。是為了增加流體在殼程的流速并支承管子，改善傳熱的性能，在筒體內(nèi)間隔安裝多塊折流板（也可以是其他新型的折流元件），用拉桿和定距管將折流板和管子組裝在一起。這類熱交換器是目前使用最為廣泛的一種換熱設備。在此，主要研究了管殼式固定管板熱交換器。熱交換設備也是回收余熱、廢熱以及低品位熱能的有效裝置。近20年來，熱交換設備在能量的轉(zhuǎn)化、儲藏、回收以及新能源的利用和污染物的治理中有著普遍的應用。它是化工、煉油、食品、輕工、能源、機械以及其他許多工業(yè)部門被廣泛使用的一種通用設備。一般換熱器的設計程序如下：（1）根據(jù)生產(chǎn)任務和有關要求確定設計方案；（2）確定換熱器類型和主要結構；（3）根據(jù)換熱量要求，計算換熱面積，確定換熱管與殼體尺寸；（4）核算換熱器的傳熱能力及流動阻力；（5）確定換熱器的工藝結構，形成工藝簡圖。第三章進行了對技術條件的編制，第四章進行了總結，第五章感謝，最后列舉了所用到的參考文獻。隨著工業(yè)中經(jīng)濟效益與社會環(huán)境保護的要求，制造水平的不斷提高，新能源的逐漸開發(fā)，研究手段的日益發(fā)展，各種新思路的與新結構的涌現(xiàn)，換熱器將朝著更高效、經(jīng)濟、環(huán)保的方向發(fā)展本設計首先搜集資料，查閱了相關的二十多篇文獻，了解了汽油改質(zhì)裝置重沸器詳細結以及作用原理，全面考慮設計過程中需要注意的因素，并總結了一些現(xiàn)代化的創(chuàng)新型設計方案，同時詳細介紹了本設計的主體——固定管板式熱交換器的結構，對管程、殼程的各個主要部件作用做了介紹，最后介紹了本設計要用到的各個標準，完成了第一章的前言。因此對固定管板式熱交換器的研究和設計具有很大的意義，也是為了實現(xiàn)以下目的：減小設計傳熱面積的熱交換器來減小質(zhì)量和體積；提高現(xiàn)有熱交換器的換熱效率；使熱交換器能夠工作在溫差較低的環(huán)境中；減小熱交換器的流體阻力來減少換熱器的動力消耗。在高溫、高壓和大型換熱器中，管殼式熱交換器仍具有絕對優(yōu)勢。隨著熱交換器的地位和作用的提高，為了適應多種工作環(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。熱交換器也是國民經(jīng)濟和工業(yè)生產(chǎn)中應用極其廣泛的熱交換設備，隨著現(xiàn)代化的新工藝、新材料、新技術的開發(fā)和能源危機的來臨，世界各國都把石油化工的深度加工和綜合高效利用能源放在了首要的位置，由此可見熱交換器面臨著巨大的挑戰(zhàn)。近20年來，換熱設備在能量的轉(zhuǎn)化、儲藏、回收以及新能源的利用和污染物的治理中有著普遍的應用。這些過程與熱量的傳遞有著非常密切的聯(lián)系，都要用熱交換設備來完成這些過程。汽油改質(zhì)裝置重沸器的機械設計項目設計方案在工業(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。石油、化工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)，需要經(jīng)常加熱低溫流體或冷卻高溫流體。在化工廠的設備里，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備組成的。隨著熱交換器節(jié)能技術的高速發(fā)展，應用領域也擴大了很多，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。熱交換器的性能對能源的利用率、產(chǎn)品的質(zhì)量以及整套設備或者系統(tǒng)運行的可靠性、經(jīng)濟性起著至關重要的作用，有時候甚至起著決定性作用。管殼式熱交換器是屬于表面式換熱器的一類，是熱交換器中使用最廣的一種，雖然在傳熱效率、結構的緊湊性和單位傳熱面積金屬消耗量等方面不如一些新型的高效緊湊式熱交換器，但它結構堅固、可靠性高、易于制造、適應性廣、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。管殼式熱交換器主要又分為：固定管板式熱交換器、U型管式熱交換器、浮頭式熱交換器等，而固定管板式又是管殼式熱交換器是使用最為廣泛的一種，具有結構簡單，管程清洗方便等特點。換熱器相關技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾發(fā)面：防腐技術，大型化與小型化并重，強化技術，抗振技術，防結垢技術，制造技術，研究手段。在第二章，通過給定的設計要求，首先確定了設計方案，即初步選定熱交換器的容器類型、流體的通道、流速、管束的排布方式以及管徑，塔底油的流量、平均傳熱溫度和傳熱面積等進行結構設計，接下來確定了接管法蘭、接管以及支座的尺寸，然后就分別開始了對殼程圓筒、封頭、管箱法蘭、管板等的選材和強度校核，最后進行是否需要膨脹節(jié)和接管補強的判斷，完成了熱交換器的整個強度計算及校核。本章節(jié)主要對固定管板式換熱器進行熱工設計的計算，它的設計程序或步驟隨著設計任務數(shù)和原始數(shù)據(jù)的不同而不同，要盡可能的使已知數(shù)據(jù)和要設計計算的項目順次編排，但由于許多項目之間互相關聯(lián)，無法排定順序，故往往先根據(jù)經(jīng)驗選定一個數(shù)據(jù)使計算進行下去，通過計算得到結果后再與初始假定的數(shù)據(jù)進行比較，知道達到規(guī)定的偏差要求，試算才告結束。3換熱設備是用于兩種及其以上的流體之間、一種流體和一種固體之間、固體粒子之間或有熱接觸且具有不同溫度的同種流體間的熱量（或焓）傳遞的裝置。在化工廠的設備里，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備組成的。工業(yè)生產(chǎn)中，熱交換設備的主要作用是讓熱量（或焓）由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體的溫度達到工藝過程中規(guī)定的指標，從而滿足工藝過程的需要。工業(yè)生產(chǎn)中，由于工作條件、用途、物料特性等不同，出現(xiàn)了各種不同形式和結構的換熱設備。管殼式熱交換器屬于間壁式熱交換器（又稱表面式熱交換器），它是利用間壁將需要交換的冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量從熱流體通過間壁傳遞給冷流體的一種熱交換器。它的基本結構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。換熱器的殼體和兩側(cè)的端蓋上（偶數(shù)管程則是一側(cè)）裝有流體的進出口，也有根據(jù)要求在其上裝設檢查孔，為安置測量儀表用的接口管、排氣孔和排液空等。在高溫、高壓和大型熱交換器中，管殼式熱交換器仍具有絕對優(yōu)勢，是目前使用最廣泛的一類換熱器。在本設計論文中是對固定管板式熱交換器的設計計算，則著重介紹固定管板式熱交換器。固定管板式熱交換器的優(yōu)點是結構簡單、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力較大。在管殼式熱交換器的基本設計方法中，要在滿足工藝過程要求的前提下，達到安全和經(jīng)濟的目標。設計主要包括了管子排列、管子支承結構、管程數(shù)、管長、殼體形式、熱交換器類型、冷熱流體流動通道等工藝計算和殼體、封頭、管板等零部件的結構、強度設計計算。一般情況下已知冷流體和熱流體的物性和處理量。在設計中需要選擇或確定的有三大類數(shù)據(jù)：結構數(shù)據(jù)、物性數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)。熱交換器的各零部件的設計和選擇依據(jù)的標準是GB1512014《熱交換器》。整個熱交換器的設計過程中，由于熱交換器是壓力容器的一種，則GB1502011《鋼制壓力容器》也是一個運用較多的標準，其他對法蘭、墊片的標準則選用新的能源部發(fā)布的HG/T206152009《鋼制管法蘭》，螺紋的選擇用到了GB/T1962003《螺紋規(guī)格標準》，~《容器支座》，在整體的設計中，熟練運用標準是一項非常重要的技能。當管內(nèi)外兩側(cè)的給熱系數(shù)較大的時候，翅片管的翅片布置應在給熱系數(shù)較低的一側(cè)。在設計熱交換器的時候，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、結構緊湊。但小管徑的流體有較大阻力，且不方便清洗，容易結垢堵塞。換熱管常用的材料通常有碳素鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金、低合金鋼、不銹鋼、鈦等。換熱管的排列方式主要有正方形、轉(zhuǎn)角正三角形、正三角形、轉(zhuǎn)角正方形等。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。將管程和殼程的流體分開，避免冷熱流體的混合，同時受到管程、殼程的壓力和溫度的作用。當流體腐蝕較低或者基本沒有腐蝕性的時候，管板一般采用壓力容器用的碳素鋼或者鍛件或低合金鋼板來制造。對于厚度較大的管板，為達到降低造價，工程上常采用鈦+鋼、不銹鋼+鋼、鈦+鋼等復合板，或堆焊襯里。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)部厚度方向的熱應力會增大；若減小管板的厚度，可以適當?shù)慕档退臒釕Γ浅袎耗芰陆狄恍?。因此，在滿足強度的要求下，應盡量減少管板的厚度。同時也在這個基礎上考慮管束對于管板的撓度有約束作用，但忽略對于管板的轉(zhuǎn)角具有約束作用；管板周邊沒有布管區(qū)域?qū)馨逵袘τ绊懀压馨鍎澐殖蔀閮蓚€區(qū)，即靠近中央的布管區(qū)和靠近周邊較窄的不布管區(qū)；不同結構形式的熱交換器，管板邊緣處具有不同形式的連接結構，根據(jù)具體的情況，考慮了殼體、法蘭、管箱、封頭、墊片等元件對管板邊緣轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的約束作用；管板兼做法蘭時，法蘭力矩對管板應力的影響?？傮w下來，管板的計算非常復雜，手算的工作量很大，目前我國已開發(fā)出過程設備強度計算的軟件，比如SW6，在實際工程計算中運用軟件計算便會大大縮短設計計算的工作量。在多管程熱交換器里，管箱還能起到改變流體流向的作用。根據(jù)工藝設計要求，需要增加換熱面積的時候，可采用增加換熱管的長度或管數(shù)的方法。管板與換熱管的連接是管殼式熱交換器的