【正文】 液泛的發(fā)生。管束下端延伸到管板外，并切成的傾角，以便于排液。蒸汽經(jīng)由徑向接管注入其底部。這種冷凝器通常是直接安裝在蒸餾塔的頂部，以利于利用冷凝液回流來汽提少量低沸點(diǎn)組分。傳熱管管徑多為 19~25mm，在低壓時(shí)，為減少壓降，也有用 50mm 直徑的管子。蒸汽是通過徑向接管注入頂部，在管內(nèi)向下流動(dòng)，在管壁上以環(huán)狀薄膜的形式冷凝，冷凝液在底部排出，為使出口排氣中攜帶的冷凝液量最少，下面的分離端蓋可設(shè)計(jì)成擋板式或漏斗式。 圖 12 立式殼程冷凝器和水分配器 管內(nèi)向下流動(dòng)的立式管程冷凝器 這種管內(nèi) 蒸汽及其冷凝液均向下流動(dòng)的立式管程冷凝器，是一帶有外部封頭和分離端蓋的管殼式換熱器。殼程設(shè)置折流板或支承板，蒸汽流過防沖板后自上而下流動(dòng)，冷凝液由下端排出冷卻水。此外，由于冷凝液只是局部地注滿管道，因此過冷度較低。管程采用雙程時(shí)，冷凝液可以在管程之間引出，這樣可以減少液相的覆蓋面積也可以減小壓降，同時(shí)，用減少第二程管數(shù)的方法使其保持質(zhì)量流速 不變。 圖 11 臥式殼程冷凝器 臥式管程冷凝器 這種冷凝器的管程多是單程或雙程。若要使冷凝液過冷，可以采用阻液形折流板。折流板間距應(yīng)隨蒸汽冷凝而減小，以增強(qiáng)傳 熱效果。對(duì)于垂直安裝的折流板，為了便于排出冷凝液，應(yīng)切去的圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 50%，且左右排列。為了便于排出冷凝液，折流板的下緣開有槽口。殼 程中的橫向弓形折流板或支承板圓缺面可以水平或垂直安裝，如圖 11 所示。但防沖板周圍應(yīng)留有足夠的孔隙，以減小阻力。殼程上初設(shè)有物流進(jìn)出口接管外，還設(shè)有冷凝液排出口和不凝氣排出口。其中臥式殼程冷凝和立式管程冷凝是最常用的形式 [9]。 本次 畢業(yè)設(shè)計(jì)特針對(duì)這類冷凝器中的臥式殼程冷凝器的工藝設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。 列管式冷凝器的應(yīng)用已經(jīng)有悠久的歷史，而且列管式冷凝器被當(dāng)作一中傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門中大量使用。這主要是因?yàn)榱泄苁嚼淠饔幸韵聨追矫娴膬?yōu)點(diǎn)。間接式冷凝器也叫表面式冷凝器，包括列管式冷凝器 ,盤管式冷凝器及板式冷凝器。在化 工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的 10%～ 20%35%～ 40%[5]；在冷凍廠中用冷凝器來冷凝氨和氟利昂之類的致冷蒸氣 [6]。 Flange. 目錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 冷凝器概述 1 冷凝器類型 1 1 臥式管程冷凝器 2 立式殼程冷凝器 2 管內(nèi)向下流動(dòng)的立式管程冷凝器 3 向上流動(dòng) 的立式管程冷凝器 3 第 2 章 工藝計(jì)算 5 設(shè)計(jì)條件 5 確定物性數(shù)據(jù) 5 冷凝器的類型與流動(dòng)空間的確定 5 未考慮冬季因素 5 5 選工藝尺寸計(jì)算 7 冷凝器核算 10 冬季因素考慮 17 綜合考慮 18 19 選工藝尺寸計(jì)算 19 冷凝器核算 20 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 25 26 殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計(jì) 26 壁厚的確定 26 27 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的設(shè)計(jì) 27 管板與換熱管設(shè)計(jì) 28 1 管板 28 換熱管 29 進(jìn)出口設(shè)計(jì) 30 30 接管外伸長(zhǎng)度 30 排氣、排液管 30 接管最小位置 31 折流板或支持板 32 折流板尺寸 32 32 折流板的布置 33 防沖擋板 34 拉桿與定距管 34 拉桿的結(jié)構(gòu)和尺寸 34 拉桿的位置 35 定距管尺寸 35 鞍座選用及安裝位置確定 35 36 殼體、管箱殼體和封頭校核 36 36 管箱殼體校核 36 橢圓封頭校核 37 接管開孔補(bǔ)強(qiáng) 37 37 管箱冷卻水接管補(bǔ)強(qiáng)的校核 39 膨脹節(jié) 40 膨脹節(jié) 40 膨脹節(jié)計(jì)算 41 管板校核 42 42 各元件材料及其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 43 管子許用應(yīng)力 44 結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 45 法蘭力矩 46 換熱管與殼體圓筒的熱膨脹應(yīng)變形差 46 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) 46 管子加強(qiáng)系數(shù) 47 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 47 設(shè)計(jì)條 件不同危險(xiǎn)組合工況的應(yīng)力計(jì)算 48 四種危險(xiǎn)工況的各種應(yīng)力計(jì)算與校核： 50 設(shè)計(jì)值總匯 52 53 安裝 53 維護(hù)和檢修 53 56 參考文獻(xiàn) 57 第 1 章 緒論 冷凝器概述 在蒸餾過程中，把蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)的裝置稱為冷凝器 [1]。 Horizontal shell condenser。 關(guān)于臥式殼程冷凝器設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)說明書中都有詳細(xì)的說明。結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)已經(jīng)選定的冷凝器型式進(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(jì)，包括：材料的選擇、具體尺寸確定、確定具體位置、管板的計(jì)算、法蘭的計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì) 算等。冷凝器的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘要 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，依據(jù) GB151 和 GB150 及相關(guān)規(guī)范，對(duì)臥式殼程冷凝器進(jìn)行了工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算。 工藝計(jì)算部分主要是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件估算換熱面積，從而進(jìn)行冷凝器的選型，校核傳熱系數(shù)，計(jì)算出實(shí)際的換熱面積，最后進(jìn)行壓力降和壁溫的計(jì)算。最后設(shè)計(jì)結(jié)果再通過裝配圖零件圖等表現(xiàn)出來。 關(guān)鍵詞：管殼式換熱器 臥式殼程冷凝器 管板 法蘭 Abstract According to the design condition, GB151 and GB150 and related norms, design a horizontal shell condenser, which included technology calculate of condenser, the structure and intensity of condenser. 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 condenser 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 design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of condenser to design the condenser’ 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 thickness calculation of flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through assembly drawing and parts drawing to display. The each aspects of the horizontal shell condenser has detailed instructions in the design manual. Key word: ShellTube heat exchanger。 Tube sheet。所有的冷凝器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運(yùn)轉(zhuǎn)過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，是在化工、煉油、輕工、交通、食品、制藥、冶金、紡織、城建、海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備，而換熱設(shè)備則是廣泛使用的一種通用的過程設(shè)備。 蒸發(fā)設(shè)備中的冷凝器利用冷卻水將二次蒸汽冷卻，它可分為兩類 ,一類是間接式冷凝器一類是直接式冷凝器。目前國(guó)內(nèi)外的蒸發(fā)設(shè)備采用列管式冷凝器越來越多。冷卻水不受二次蒸汽污染可以循環(huán)利用；由于水在冷凝器內(nèi)是閉式循環(huán)沒有水的沖擊聲，不象水力噴射器所使用的冷卻水暴露在外面有水的沖 擊聲；不受空間高度的約束限制，可立式安裝也可臥式安裝，不象大氣式冷凝器受空間高度的限制 大氣式冷凝器安裝高度在 以上 ，冷卻效果也不比直接式冷凝器差，并便于自控，因此在蒸發(fā)設(shè)備中被廣泛采用 [78]。尤其在化工、石油、能源設(shè)備等部門所使用的換熱設(shè)備中，列管式冷凝器仍處于主導(dǎo)地位，列管式冷凝器中所用的換熱表面可以是簡(jiǎn)單的光管、帶肋片的擴(kuò)展表面或經(jīng)開槽、波紋或其他特殊方式處理過的強(qiáng)化表面。 冷凝器類型 列管式冷凝器有臥式與立式兩種類型，被冷凝的工藝蒸汽可以走殼程，也可以走管程。 臥式殼程冷凝器 如圖 11 所示為臥式殼程冷凝器。殼程蒸汽入口處裝有防沖板，以減少蒸汽對(duì)管束的直接沖擊。通常，其流通截面積應(yīng)與蒸汽入口管截面積相同，而且其動(dòng)壓應(yīng)不大于。對(duì)于水平安裝的折流板，為了防止流體短路，切去的圓缺高度不宜大于殼體內(nèi)徑 35%，折流板間最小間距為殼體內(nèi)徑的 35%，最大間距不宜大于殼體內(nèi)徑的 2 倍。這種水平安裝方式可以造成流體的強(qiáng)烈擾動(dòng)，傳熱效果好。不論弓形折流板的圓缺面是水平還是垂直安裝，當(dāng)被冷凝工藝蒸汽中含有不凝氣時(shí)。當(dāng)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小時(shí)，在管外可以使用低翅管，翅高 12mm。臥式殼程冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是壓降小，冷凝冷卻劑走管程便于清洗；缺點(diǎn)是蒸汽與凝液產(chǎn)生分離，難于全凝寬沸程范圍的混合物。其中傳熱管長(zhǎng)度和直徑的大小，以及傳熱管的排列方式取決于管程和殼程傳熱的需要。在這種冷凝器中，蒸汽與冷凝液的接觸不好，因此對(duì)寬沸程蒸汽的完全冷凝是不適宜的。 立式殼程冷凝器 如圖 12 所示為一立式殼程冷凝器。以降膜的形式在管內(nèi)向下流動(dòng)，因而冷卻水側(cè)要求的壓力低；由于水的傳熱系數(shù)大，故耗水量少，但水的分配不易均勻，可在管口安裝一水分配器，如圖 12 所示。若殼程不需要清洗或可用化學(xué)方法清洗，則可用固定管板式結(jié)構(gòu)。冷凝液液位應(yīng)低于擋板或漏斗。 向上流動(dòng)的立式管程冷凝器 如圖 13 所示為一管程蒸汽和殼程冷凝介質(zhì)均向上流動(dòng)的立式管程 冷凝器。為了確保有熱的冷凝液或防止低沸點(diǎn)組分被冷凝，可采用冷凝介質(zhì)向上流動(dòng)的流程。冷凝器的傳熱管長(zhǎng)度為 2~3mm，其直徑多大于 。當(dāng)蒸汽向上流動(dòng)的流速阻礙冷凝自由回流時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生液泛，將冷凝液從冷凝器頂部吹出。 圖 13 向上流動(dòng)的立式管程冷凝器 冷凝器發(fā) 展前景 冷凝器的發(fā)展首先應(yīng)注意理論的創(chuàng)新和完善 ,尋求新理論的突破。在管型改進(jìn)方面美國(guó)益美