【正文】 熱器的維護(hù)改造提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。王武超，趙競(jìng)?cè)凇独淠鲃?dòng)態(tài)性能仿真研究》[16]一文中應(yīng)用移動(dòng)邊界法（MB)對(duì)冷凝器建立了動(dòng)態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型，模型體現(xiàn)了冷凝器內(nèi)各個(gè)相區(qū)長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化，模型最終可以化為常微分線性方程組的形式，在求解上更為方便且兼顧了仿真的效率和精度，模型可提供冷凝器詳細(xì)的性能參數(shù)；研究了在系統(tǒng)不同的控制參數(shù)階躍情況下冷凝器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，獲得了冷凝器的動(dòng)態(tài)特性，冷凝器的動(dòng)態(tài)特性是冷凝器動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)和編制系統(tǒng)控制規(guī)律的基礎(chǔ)。而且整個(gè)分析過(guò)程簡(jiǎn)便，為其他一般化工設(shè)計(jì)方案優(yōu)選提供了一種實(shí)用的方法。周蕾在《固定管板式換熱器的研究與優(yōu)化》[13]中，對(duì)固定管板式熱交換器的固定管板厚度隨工作壓力(殼程與管程壓力)改變的變化情況和不同熱交換器公稱直徑條件下的管板布管情況進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，采用線性加權(quán)法對(duì)固定管板式熱交換器的整體進(jìn)行了優(yōu)化。劉執(zhí)彬、徐勇在《固定管板換熱器傳熱效率影響因素分析》[12]一文中，總結(jié)固定管板換熱器傳熱效率的影響因素有：流動(dòng)路線及防短路設(shè)置、折流板間距、管束在殼程接管進(jìn)口或出口處的流通面積。祁飛，劉國(guó)振，賈曉艷在《固定管板式換熱器熱處理有關(guān)問(wèn)題的探討》[11]一文中分析道，設(shè)備是否進(jìn)行焊后熱處理選用哪種熱處理，應(yīng)首先分析其熱處理的目的，充分理解標(biāo)準(zhǔn)中含義，再做出正確的選擇，從而才能設(shè)計(jì)且制造出合格產(chǎn)品。而且我國(guó)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(jìn)口，并能有效的減少國(guó)內(nèi)大多數(shù)需要用到熱交換器公司的開(kāi)支，同時(shí)也能促進(jìn)我國(guó)熱交換器的大發(fā)展?？傊?，在這個(gè)能源緊缺的時(shí)代，對(duì)熱量的充分利用顯得尤為重要。目前還普遍用槽管、翅片管、螺紋管、波紋管等新型管子來(lái)擴(kuò)展表面以達(dá)到強(qiáng)化傳熱。其中，傳熱強(qiáng)化和節(jié)能技術(shù)是熱交換技術(shù)研究的主體方向。在這樣的世界大環(huán)境下，各國(guó)都加快了先進(jìn)熱交換技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。上述基本設(shè)計(jì)主要在工程設(shè)計(jì)中用到的為主，當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)不斷發(fā)展和進(jìn)步的社會(huì)，能源和資源的緊缺讓人們不得不努力開(kāi)發(fā)新型的熱交換器，研究新型的高效的熱交換器元件，各工業(yè)部門(mén)都在努力發(fā)展大容量、高性能的設(shè)備，減少設(shè)備的投資和使用費(fèi)用。折流板一般采用拉桿和定距管連接在一起[9]。折流板一般是等間距布置，管束兩端的折流板應(yīng)放置在靠近殼程進(jìn)出口接管。折流板的設(shè)置是為了提高殼程流體的流速并增加湍動(dòng)，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。在殼程結(jié)構(gòu)中主要由殼體、折流板或折流桿、拉桿、防沖擋板、縱向隔板、防短路結(jié)構(gòu)等元件組成。管板與換熱管的連接是管殼式熱交換器的設(shè)計(jì)、制造中最關(guān)鍵的技術(shù)之一，也是熱交換器出事故率最高的部位，所以，熱交換器中管板和換熱管的連接質(zhì)量的好壞直接影響了熱交換器的使用效果和使用壽命。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，需要增加換熱面積的時(shí)候，可采用增加換熱管的長(zhǎng)度或管數(shù)的方法。在多管程熱交換器里，管箱還能起到改變流體流向的作用。總體下來(lái)，管板的計(jì)算非常復(fù)雜，手算的工作量很大，目前我國(guó)已開(kāi)發(fā)出過(guò)程設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的軟件，比如SW6，在實(shí)際工程計(jì)算中運(yùn)用軟件計(jì)算便會(huì)大大縮短設(shè)計(jì)計(jì)算的工作量[7]。同時(shí)也在這個(gè)基礎(chǔ)上考慮管束對(duì)于管板的撓度有約束作用，但忽略對(duì)于管板的轉(zhuǎn)角具有約束作用；管板周邊沒(méi)有布管區(qū)域?qū)馨逵袘?yīng)力影響，把管板劃分成為兩個(gè)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(jié)構(gòu)形式的熱交換器，管板邊緣處具有不同形式的連接結(jié)構(gòu)，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(duì)管板邊緣轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的約束作用；管板兼做法蘭時(shí)，法蘭力矩對(duì)管板應(yīng)力的影響。因此，在滿足強(qiáng)度的要求下，應(yīng)盡量減少管板的厚度。增大管板的厚度，管板便可以承受更大的壓力，但是當(dāng)管板兩側(cè)的溫差較大的時(shí)候，沿管板內(nèi)部厚度方向的熱應(yīng)力會(huì)增大；若減小管板的厚度，可以適當(dāng)?shù)慕档退臒釕?yīng)力，但是承壓能力會(huì)下降一些。對(duì)于厚度較大的管板，為達(dá)到降低造價(jià)，工程上常采用鈦+鋼、不銹鋼+鋼、鈦+鋼等復(fù)合板，或堆焊襯里。當(dāng)流體腐蝕較低或者基本沒(méi)有腐蝕性的時(shí)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(lái)制造。將管程和殼程的流體分開(kāi)，避免冷熱流體的混合，同時(shí)受到管程、殼程的壓力和溫度的作用。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。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。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。但小管徑的流體有較大阻力，且不方便清洗，容易結(jié)垢堵塞。在設(shè)計(jì)熱交換器的時(shí)候，采用小管徑的換熱管時(shí)，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。當(dāng)管內(nèi)外兩側(cè)的給熱系數(shù)較大的時(shí)候，翅片管的翅片布置應(yīng)在給熱系數(shù)較低的一側(cè)。整個(gè)熱交換器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于熱交換器是壓力容器的一種，則GB1502011[3]《鋼制壓力容器》也是一個(gè)運(yùn)用較多的標(biāo)準(zhǔn)，其他對(duì)法蘭、墊片的標(biāo)準(zhǔn)則選用新的能源部發(fā)布的HG/T206152009[4]《鋼制管法蘭》，螺紋的選擇用到了GB/T1962003[5]《螺紋規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)》，~[6]《容器支座》，在整體的設(shè)計(jì)中，熟練運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)非常重要的技能。熱交換器的各零部件的設(shè)計(jì)和選擇依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB1512014[2]《熱交換器》。在設(shè)計(jì)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)。一般情況下已知冷流體和熱流體的物性和處理量。設(shè)計(jì)主要包括了管子排列、管子支承結(jié)構(gòu)、管程數(shù)、管長(zhǎng)、殼體形式、熱交換器類型、冷熱流體流動(dòng)通道等工藝計(jì)算和殼體、封頭、管板等零部件的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。在管殼式熱交換器的基本設(shè)計(jì)方法中，要在滿足工藝過(guò)程要求的前提下，達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。固定管板式熱交換器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，并可以承受較高的壓力，造價(jià)低，管程的清洗方便，管子損壞的時(shí)候易于堵管或者更換；缺點(diǎn)是當(dāng)管束和殼體的壁溫或者材料的線膨脹系數(shù)差別較大時(shí)，殼體和管束中的熱應(yīng)力較大。在本設(shè)計(jì)論文中是對(duì)固定管板式熱交換器的設(shè)計(jì)計(jì)算，則著重介紹固定管板式熱交換器。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(duì)優(yōu)勢(shì)，是目前使用最廣泛的一類換熱器。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(jìn)出口，也有根據(jù)要求在其上裝設(shè)檢查孔，為安置測(cè)量?jī)x表用的接口管、排氣孔和排液空等。它的基本結(jié)構(gòu)是在一個(gè)或多個(gè)圓筒形的殼程（殼體）中放置管束（由多個(gè)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。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(kāi)，互不接觸，熱量從熱流體通過(guò)間壁傳遞給冷流體的一種熱交換器。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(jié)構(gòu)的換熱設(shè)備。工業(yè)生產(chǎn)中，熱交換設(shè)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(dá)到工藝過(guò)程中規(guī)定的指標(biāo)，從而滿足工藝過(guò)程的需要。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?yán)镄枰玫降难b置幾乎全部是由熱交換設(shè)備組成的。第四章進(jìn)行了對(duì)整個(gè)熱交換器的主要零部件的匯總，得出了設(shè)計(jì)結(jié)論第1章文獻(xiàn)綜述換熱設(shè)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。最后進(jìn)行了熱交換器的傳熱和阻力計(jì)算完成了整個(gè)熱交換器的熱力計(jì)算。然后便開(kāi)始了工藝計(jì)算，對(duì)原油的流量、平均傳熱溫度和傳熱面積進(jìn)行計(jì)算。2設(shè)計(jì)主要流程本設(shè)計(jì)首先搜集資料，查閱了相關(guān)的二十多篇文獻(xiàn)，了解了熱交換器詳細(xì)結(jié)以及作用原理，全面考慮設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)方案，同時(shí)詳細(xì)介紹了本設(shè)計(jì)的主體——固定管板式熱交換器的結(jié)構(gòu)，對(duì)管程、殼程的各個(gè)主要部件作用做了介紹，最后介紹了本設(shè)計(jì)要用到的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，完成了第一章的文獻(xiàn)綜述。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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管程清洗方便等特點(diǎn)。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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)堅(jiān)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。熱交換器的性能對(duì)能源的利用率、產(chǎn)品的質(zhì)量以及整套設(shè)備或者系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性起著至關(guān)重要的作用，有時(shí)候甚至起著決定性作用。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(kuò)大了很多，利用熱交換器對(duì)多余的熱量進(jìn)行回收利用給公司帶來(lái)了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。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?yán)镄枰玫降难b置幾乎全部是由熱交換設(shè)備組成的。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。 Standard 1前言用于大于等于兩種流體之間、固體和流體之間、固體粒子之間，或有熱接觸但溫度不同的同種流體之間的熱量（或焓）傳遞的裝置，叫做換熱設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程中熱量傳遞和交換的設(shè)備。 use the AUTOCAD take the assembly drawing and parts drawing, a formal drawings after the teacher approvaled.Key words:heat exchanger。calculationto the opening reinforcementandstructure design andstrengthcalculation includesmaterialselection, determine the concrete size,關(guān)鍵詞：熱交換器；固定管板式；標(biāo)準(zhǔn) IAbstractThe Design of Fixedplate heat exchanger tubeABSTRACTFixed 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 diameterto meet the demand of heat use GB1512014 and GB1502011 on the shell tube,tubesheet再根據(jù)GB1512014和GB1502011對(duì)殼程、管程、管板等零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，包括了材料的選擇、具體尺寸的確定、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算和一些標(biāo)準(zhǔn)件的選用等，在校核計(jì)算符合要求之后才確定各項(xiàng)數(shù)據(jù)。固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)摘要固定管板式熱交換器是管殼式熱交換器的一種典型結(jié)構(gòu)，也是目前應(yīng)用比較廣泛的一種熱交換器。由已經(jīng)給出的數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行熱力計(jì)算，對(duì)換熱管根數(shù)和管徑等進(jìn)行選擇，使熱交換器能滿足換熱需求。最后用AUTO CAD進(jìn)行裝配圖和各個(gè)零件圖的繪制，在陳老師的多次審圖之后出正式圖紙。ofthe calculationsome standard parts of the theto meet the requirementsbeforedetermining the Fixed tube plate。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(duì)較高的流體傳到溫度相對(duì)較低的流體，使流體的溫度指標(biāo)達(dá)到工藝過(guò)程的規(guī)定，以滿足工藝過(guò)程的需求。這些過(guò)程與熱量的傳遞有著非常密切的聯(lián)系，都要用熱交換設(shè)備來(lái)完成這些過(guò)程。近20年來(lái)，換熱設(shè)備在能量的轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)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(yīng)用[1]。熱交換器也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極其廣泛的熱交換設(shè)備，隨著現(xiàn)代化的新工藝、新材料、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和能源危機(jī)的來(lái)臨，世界各國(guó)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(jiàn)熱交換器面臨著巨大的挑戰(zhàn)。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(kāi)發(fā)出了越來(lái)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(diǎn)。在高溫、高壓和大型換熱器中，管殼式熱交換器仍具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。因此對(duì)固定管板式熱交換器的研究和設(shè)計(jì)具有很大的意義，也是為了實(shí)現(xiàn)以下目的：減小設(shè)計(jì)傳熱面積的熱交換器來(lái)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(lái)減少換熱器的動(dòng)力消耗。在第二章，通過(guò)給定的設(shè)計(jì)要求，首