【正文】 ................................................................................................... 149 浮頭蓋計算 ............................................................................................... 149 管程壓力 作用下（內(nèi)壓）浮頭蓋的計算 ............................. 151 殼程壓力 作用下（外壓）浮頭蓋的計算 ............................ 154 鉤圈 ........................................................................................................... 155 鞍式支座選擇 ........................................................................................... 156 總 結 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。機械設計部分分為兩步，第一步： 根據(jù)第一部分已設計出的工藝尺寸設計筒體、管箱、接管、折流板以及各部分之間的連接等結構和尺寸；第二步：依據(jù) GB150、 GB151 的規(guī)定進行強度校核， 其中主要包括對管板、殼體與換熱管進行的強度校核 ，校核通過后根據(jù)所設計結構參數(shù)繪制圖紙?？紤]到工藝需求以及價格，采用了浮頭式換熱器。 摘 要 換熱器是化工、動力、冶金、能源、航天等各種工程領域中普遍使用的基本設備，雖然使用歷史已久，但是仍然處于不斷改進和發(fā)展之中。本換熱器是用來實現(xiàn)焦化廠中的貧油和富油之間的熱交換器，從而實現(xiàn)貧油的熱能再利用。換熱器的設計可以分為工藝計算和機械設計兩個部分， 在工藝設計部分，根據(jù)給定的設計參數(shù)假設傳熱系數(shù)，計算換熱器的換熱面積以及初步確定換熱器型號、換熱管、管程和殼程數(shù)、折流板間距和數(shù)目以及內(nèi)徑等工藝尺寸 ，然后進行熱力核算和壓力降核算，確定面積裕度和換熱器壓力降均在合理范圍之內(nèi)，否則，要重新設定傳熱系數(shù)，重復上述過程，直至通過核算。通 過 復算與校核，使所設計 的換熱器能夠滿足生產(chǎn)工藝的要求。 參考文獻 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 翻譯部分 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 中文翻譯 ................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 tpsp 緒 論 本設計所涉及到的換熱器是以焦化廠中粗苯工段的貧油和富油的熱交換為目的的 ，工藝背景是煉焦煤氣中苯族烴的回收工段 。煉焦化學工業(yè)就是實現(xiàn)煤的綜合利用的一種途徑，是一種非常重要的煤化工項目 ，對煉焦煤氣中的芳香烴加以 提取再利用，而芳香烴是一種重要的化工原料。 良好的換熱設備對提高粗苯工段效益有著非常重要的影響，故選擇合適的換熱器 至關重要。從 1993 年起，中國的焦炭產(chǎn)量已連續(xù)居世界第一位。中國也是世界焦炭出口大國， 2021 年中國出口焦炭 1520 萬t，占世界焦炭出口總量 2510 萬 t的 60％ 以上。隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，焦炭生產(chǎn)也突飛猛進地快速發(fā)展。我國 焦炭產(chǎn)量 的大幅增長為粗苯生產(chǎn)的發(fā)展提供了可靠的先決條件。焦化廠的規(guī)模、所建化工產(chǎn)品回收裝置技術水平的差異，致使各廠家在煉焦中的粗苯回收率有所不同?？傮w來看，大型焦化廠的粗苯收率在 ％ ％ 。但由于我國小型焦化廠眾多，焦炭年產(chǎn)量 20 萬噸以下的小型焦化廠大多數(shù)沒有化工產(chǎn)品回收裝置，致使應該在焦爐氣中回收的粗苯白白 放空燒掉。 2021 年、 2021 年我國粗苯產(chǎn)量同比增長都在 26%以上，和焦炭生產(chǎn)同步增長。 由于粗苯是苯系家族的混合物，不能單獨使用，需要深加工才能為客戶最終消費。目前國內(nèi)對粗苯進行深加工制成純苯的生產(chǎn)廠家主要分為兩大類。酸洗法生產(chǎn)投資少、見效快，生產(chǎn)裝置易建設，國內(nèi)大多數(shù)精苯生產(chǎn)裝 置采用該生產(chǎn)工藝。苯加氫工藝則不同，裝置投資大、建設周期長，但是生產(chǎn)技術先進，生產(chǎn)的苯純度高，與石油苯產(chǎn)品性能基本沒有差異，能實現(xiàn)與甲苯、二甲苯等的有效分離，代表了粗苯加工精制的發(fā)展方向。 2021 年我國酸洗工藝生產(chǎn)純苯產(chǎn)量為 55 萬噸，消費粗苯 70 萬噸左右。 近年來，由于國際石油市場價格價格不斷上漲，導致以石油為原料的石油苯與苯加氫生產(chǎn)的焦化苯原料成本差距加大 ， 2021 年苯加氫生產(chǎn)的焦化純苯比石油苯的生產(chǎn)成本至少低 1500 元 /噸，高額利潤吸引了市場對粗苯資源的重視，外商從 2021 年起加大了對我國粗苯資源的戰(zhàn)略性收購，造成我國粗 苯出口數(shù)量的不斷增大。 2 我 國焦化廠粗苯生產(chǎn)技術 發(fā)展趨勢 產(chǎn)需逐年增長。目前，國家對焦化行業(yè)的宏觀控制措施是：堅決關停小煉焦、土煉焦， 4m 以下的煉焦爐限期停產(chǎn)關閉；鼓勵采用先進的煉焦工藝，建設大型焦化廠；強制焦化企業(yè)必須配套建設化工產(chǎn)品回收裝置，不能只焦不化，實現(xiàn)環(huán)保達標排放，在限期內(nèi)不達標的予以關停；提高焦化生產(chǎn)的準入門檻，達不到規(guī)?；a(chǎn)、工藝落后的生產(chǎn)裝置一律不準建設。這一批大型焦化廠全部配套建設化工產(chǎn)品回收裝置，而且粗苯收率相對較高。隨著大型焦化廠的陸續(xù)建成投產(chǎn)、粗苯收率的提高以及全國焦化行業(yè)粗苯回收率的提高，估計2021 年焦化企業(yè)中粗苯回收比例會提高到 70％ 以上。 粗苯深加工將向大型精苯生產(chǎn)裝置逐轉移。大型精苯裝置采用苯加氫生產(chǎn)工藝，能耗低、成本低、產(chǎn)品質量好、銷售價格高、競爭能力強，代表了當今粗苯深加工的發(fā)展 方向。隨著這些大型裝置的建成投產(chǎn)，粗苯深加工將向大型先 進生產(chǎn)企業(yè)集中，小型酸洗法的精苯裝置將會逐步被淘汰 。在換熱器中，至少有兩種溫度不同的流體參與傳熱。另一種流體溫度較低，吸收熱量。 換熱器作為一種利用能源與節(jié)約能源的有效設備，在余熱利用、太陽能利用和地熱能利用等方面起著重要的作用。雖然有很多場合，工作流體的種類和參數(shù)已為工藝條件所確定，但是也有許多場合是可有設計者進行選擇和確定的。一般而言，對工作流體的基本要求是： 來源充足，輸送方便，價格便宜，能就近解決。因而所用的流體應該是：密度、比熱、導熱系數(shù)大；在高溫工作時的工作壓力低；在沸騰或冷凝過程中汽化潛熱大。熱力學第二定律指出，凡是有溫差存在的地方，就必然有熱量傳遞，故在幾乎所有的工業(yè)部門，如化工、能源、冶金、機械、建筑等都設計傳熱問題。 通?；どa(chǎn)中對傳熱過程的要求主要有一下兩種情況：其一是強化傳熱過程，比如各種換熱設備中的傳熱；其二是削弱傳熱過程，如對設備或管道的保溫，以減少熱損失。對于前者，傳熱系統(tǒng)中能量不發(fā)生積累，稱為穩(wěn)態(tài)傳熱，穩(wěn)態(tài)傳熱的特點是傳熱速率在任何時刻都為常數(shù)，并且系統(tǒng)中個點的溫度僅隨位置變化而與時間無關；對于后者，傳熱系統(tǒng)中的各點溫度既隨位置又隨時間而變化，稱為非穩(wěn)態(tài)傳熱。 本次設計根據(jù)對流傳熱機理所設計，即對流傳熱是指流體流過固體壁面（流體溫度和壁面溫度不同）時的傳熱過程稱為對流傳熱。后來，由于制造工藝的發(fā)展，提出了一種管殼式的換熱器。它成為長期以來在化工生產(chǎn)中所使用的典型的換熱設備。三十年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。 上述 這些新型的高效式換熱器還存在一定的問題，六十年代左右，由于制造工藝 上 得到進一步的完善，這些類型的換熱器重新又獲得發(fā)展，在化工生產(chǎn)中應用也愈加廣泛。雖然如此，所有的換熱器仍然可以按照它們的一些共同特征來加以區(qū)分。 按照制造換熱器的材料來分：有金屬的、陶瓷的 、塑料的、石墨的、玻璃的等等。 按照熱流體和冷流體的流動方向來分，有： 順流式（或并流式）：兩種流體平行的向著同一方向流動。 錯流式（或叉流式）：兩種流體的流動方向互相垂直交叉，當交叉次數(shù)在四次以上時，可以根據(jù)兩種流體流向的總趨勢將其看成逆流或順流。 根據(jù)傳熱方式分類 在化工生產(chǎn)中，由于用途、工作條件和載熱體的特性等的不同，對換熱器提出了不同的要求，出現(xiàn)了各種不同形式和結構的換熱器。這種換熱方式的優(yōu)點是設備結構簡單，傳熱效率高。 間壁傳熱式換熱器 在化工生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的是冷、熱流體不允許混合的換熱問題，此時常常將 冷、熱流體用固體壁面隔開，使二者互不接觸 ，熱量由熱流體通過壁面?zhèn)鹘o冷流體， 冷、熱流體通過管子、板等壁面進行熱量交換的傳熱操作過程的換熱器 ,是最普通的也最常用的換熱器 ,冷、熱 流體都 是流體 ,可以是空氣、煙氣、蒸汽、水。 如 圖 ： 圖 蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器是在蓄熱器中實現(xiàn)熱交換的一種換熱方式。通常在生產(chǎn)中采用兩個并聯(lián)的蓄熱器交替使用。它屬于 間歇傳熱 ,在廢熱再生器中是切實可行有效的回收廢熱的方式 ,常被用于回收燃燒氣體的廢熱以及蒸汽等用量不均時作為調(diào)節(jié)手段。 詳細分類 按結構分類：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、雙殼程換熱器、單套管式換熱器、多套管式換熱器、外導流筒式換熱器、折流桿式換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動管板式換熱器。 按密封形式分類：此類換熱器多用于高溫、高壓的裝置中，主要類型有螺旋鎖緊環(huán)式換熱器、薄膜密封型換熱器、鋼墊圈型換熱器、密封蓋板式 換熱器。 空冷式換熱器分類：干式換熱器、濕式換熱器、干濕聯(lián)合式換熱器、電站換熱器、表面蒸發(fā)式換熱器、板式換熱器、能量回收換熱器、自然對流換熱器、高壓空冷器。 外導流筒換熱器結構 與浮頭式換熱器基本相同，所不同的是殼程進出口接管與導流筒不同。 幾種換熱器的特點及使用 在實際設計選型中 ,往往是已知高溫流體與低溫流體的兩側進出口溫度 ,在做工藝設計選型時 ,需要考慮的是在盡可能小的換熱面積下 ,有盡可能大的換熱速率 ,以及較低的設備造價及施工費。 管殼式換熱器 管殼式換熱器是最常用的普通結構 ,它包括 :固定管板式換熱器、 U 型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。 U型管殼式換熱器就是克服此缺點將管子做成 “U” 型 ,一端固定，另一端活動 ,使得換熱器不受膨脹的影響 ,結構較簡單 ,重量輕 ,其缺點是不能機械清洗、管子不便拆換、單位容量及單位質量的傳熱量低 ,適用于溫差大、管內(nèi)流體介質比較干凈的場合。 浮頭式管殼換熱器 ,其浮頭不與外殼相連 ,可自由伸縮 ,這樣既解決了熱膨脹的問題 ,也方便清洗 ,檢修時可將管芯抽出即可。時 ,其傳熱面積約為 3040 ㎡。時 ,其傳熱面積為 70 ㎡左右。 h 由于板式換熱器的結構緊湊、空隙小、因而單位體積的傳熱面積增大 ,其安裝面積約為管殼式的 1/21/3,可節(jié)省占地面積與施工費用 ,每一外殼容積為 1m179。 板式換熱器在運行維護方面的特點之一就是裝拆比較方便 ,甚至可以不必完全拆開 ,僅把壓緊螺栓松開就可抽出板片清洗、更換墊圈 ,以至更換板片。 允許用的溫度和壓力方面 :用于板式換熱器靠每兩板片之間的墊圈 ,來防止物料泄漏 ,因而它的密封周邊的總長非常長 ,防止墊圈泄漏是板式換熱器的一個重要環(huán)節(jié) ,墊圈能承受。它是化工、煉油、動力、原子能和其它許多工業(yè)部門廣泛應用的一種通用工藝設備。通常在化工生產(chǎn)的建設中，換熱器約占總投資的 10～ 20%。換熱器就是用來進行這些傳遞過程的設備，通過這種設備，以便使熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝上的需要。由于使用的條件不同，換熱設備又有各樣的形式和結構。其它如回收排放出去的高溫氣體中的廢熱所用的廢熱鍋爐，有時在生產(chǎn)中也是不可缺少的。 在換熱設備中，應用最廣泛的是管殼式換熱器。尤其在化工生產(chǎn)中，無論是國內(nèi)還是國外，它在所有的換熱設備中，仍占主導地位。如高壓聚乙烯要求操作壓力高 達 250MPa左右，新“德士古”制氫法要求操作溫 度在 750～1500 范圍。而管殼式結構，它具有選材范圍廣，換熱表面清洗較方便，適應性強，處理能力大，能承受高溫和高壓等特點。由于現(xiàn)代化工廠的生產(chǎn)規(guī)模日益增大，換熱設備也相應向大型化方向發(fā)展，以降低動力消耗，減少占地面積和金屬消耗。 近十余年來，另一種高效、緊湊式的新型換熱設備之一，即板式換熱器，已發(fā)展成為一種重要的化工設備。它適用的介質相當廣泛，從水到高粘度的非牛頓型液體，從含有小直徑固體顆粒的物料到含有纖維的物料，均可處理。 近年來，由于鋁及鋁合金釬焊技術的發(fā)展和不斷完善，促使另一種高效、緊湊式的新型換熱器，即板翅式換熱器得到廣泛的應用?，F(xiàn)在，板翅式換熱器又成功地應用于天然氣加工過程中，如進料氣冷卻器、部分冷凝器、底部蒸發(fā)器和壓縮機的中間冷卻器等。 目前螺旋板換熱器在化工生產(chǎn)中的應用也日趨