机械5

F60填料函式空气预热器机械设计 摘要 换热器是现代工业中不可或缺的重要部件，在飞速发展的化工行业以及石化行业里扮演的角色更为重要。本课题所设计的换热器用于空气预热。针对该换热器的性能，本文根据理论计算方法和结构分析，对其进行了设计。 本文首先了解填料函式换热器的基本原理，性能及其应用，在化工生产中的地位及作用。其次对于填料函式换热器进行热流量计算，传热系数计算，确定传热系数，壳程阻力和压力计算。此外还计算壳，管程的设计压力并校核螺栓、垫片、管板厚度的计算。 最后编写换热器的加工工艺程序，及装配过程安全性能及防腐措施。根据种种因素，选择结构形式最为合理的一种，自行绘制满足设计结构要求的工程图纸。图纸的技术要求需要明确的在图纸上标示出来 在本次课程设计的主要过程中，一定要按照国家制定的相关规定进行设计，目的是在于保证整个生产过程的安全进行。 关键词：换热器；管程设计压力；热流量；结构 ABSTRACT Heat excha
nger is o
ne of i
ndispe
nsable importa
nt compo
ne
nt i
n moder
n i
ndustry, the rapid developme
nt of chemical i
ndustry, petrochemical i
ndustry, heat excha
nger is particularly importa
nt. This topic by the desig
n of heat excha
nger used i
n air preheati
ng. For the heat excha
nger performa
nce, based o
n the theoretical calculatio
n method a
nd the structure a
nalysis, o
n the desig
n. This article first u
ndersta
nd the basic pri
nciples of stuffi
ng box type heat excha
nger, properties a
nd applicatio
n, the status a
nd role i
n the chemical productio
n. Seco
nd heat flow calculatio
n for packi
ng heat excha
nger, heat tra
nsfer coefficie
nt calculatio
n, heat tra
nsfer coefficie
nt is determi
ned, the shell side resista
nce a
nd pressure calculatio
n. Also calculate shell a
nd tube side desig
n pressure a
nd check the bolts, gaskets, the calculatio
n of the thick
ness of the tube plate. Fi
nallywrite the processi
ng tech
nology of heat excha
nger a
nd assembly process safety performa
nce a
nd the a
nti-corrosio
n measures. Comprehe
nsive co
nsideratio
n ofvarious factors, choose the most reaso
nable structure form. Accordi
ng to the structure of the desig
n drawi
ng at the same time meet the requireme
nts of the stuffi
ng box type heat excha
nger of drawi
ngs, drawi
ngs to i
nclude the releva
nt tech
nical requireme
nts. I
n the process of the stuffi
ng box type heat excha
nger structure desig
n, desig
n should, i
n accorda
ncewith releva
nt provisio
ns, such as pressure co
ntai
ner tube a
nd shell heat excha
nger for the fi
nal desig
n results meet the regulatio
ns. Should also co
nsider the structure of the desig
ned co
nform to the requireme
nts of the productio
n, i
n order to realize safe productio
n. Keywords heat?excha
nger;Shell?side?desig
n?pressure;Heat?flow;structure 目录 符号说明1 1绪论2 1.1选题的背景和意义2 1.2换热器的类型2 1.2.1按作用原理和实现传热的方式分类2 1.2.2按使用目的分类2 1.2.3按传热面的形状和材料分类3 1.3填料函式换热器简介3 1.4设计任务、思想3 1.4.1设计任务3 1.4.2设计思想3 2填料函式换热器的主要部件与结构设计4 2.1填料函式换热器的工艺条件4 2.2估算设备尺寸4 2.2.1初选结构4 2.2.2计算传热管数5 2.2.3计算壳程直径D 5 2.3管子与管板的连接5 2.3.1胀接5 2.3.2焊接6 2.3.3胀焊结合6 2.4管板与壳体的连接6 2.5管板与管箱的连接7 2.6双壳程结构8 3填料函式换热器的材料选择及零部件结构设计9 3.1换热管9 3.1.1换热管的形式和尺寸9 3.1.2换热管的材料10 3.1.3换热管的排列形式及管心距10 3.2折流板11 3.2.1折流板的主要几何参数13 3.2.2折流板与壳体间隙13 3.2.3折流板厚度13 3.2.4折流板的管孔13 3.2.5材料的选取14 3.3拉杆与定距管14 3.3.1拉杆的结构形式14 3.3.2拉杆直径、数量和尺寸14 3.3.3拉杆的布置15 3.4防冲板15 3.5进、出口的设计16 3.5.1接管外伸长度16 3.5.2壳程接管位置最小尺寸16 3.5.3管箱接管位置最小尺寸17 3.5.4排气、排液管18 3.5.5接管与筒体、管箱壳体的连接18 3.6管箱18 3.6.1管箱结构形式18 3.6.2管箱材料的选择19 3.7管板19 3.7.1管板结构19 3.7.2管板最小厚度与尺寸19 3.7.3管板孔直径和允许公差20 3.7.4管板材料20 3.8封头、法兰与垫片的选择21 3.8.1封头的选用21 3.8.2烟道气进、出口处的封头21 3.8.3法兰结构类型22 3.8.4垫片的分类22 3.9鞍座的选取22 4填料函式换热器的强度设计及校核24 4.1壳体24 4.1.2管箱25 4.2法兰的强度校核25 4.2.1垫片25 4.2.2螺栓26 4.2.3法兰27 4.2.4法兰设计力矩28 4.3管板厚度计算28 4.3.1管板参数计算28 4.3.2结构尺寸28 4.3.3管板应力计算29 4.3.4操作力力矩30 4.3.5法兰预紧力31 4.3.6计算径向应力31 4.3.7计算设计力矩M和管板延长部分的法兰应力31 4.3.8应力校核32 4.4管子与管板连接拉脱力的校核33 4.4.1换热管轴向应力33 4.4.2换热管与管板连接拉脱力34 4.5开孔补强的计算34 4.5.1概述34 4.5.2壳体开孔补强34 4.6鞍座的设计校核35 4.6.1计算鞍座的支承反力35 4.6.2计算筒体的轴向弯矩35 4.6.3圆筒向应力36 4.6.4计算圆筒的切向剪应力37 4.6.5计算圆筒周向应力38 4.6.6鞍座的应力校核38 4.7压力试验39 4.7.1管程圆筒39 4.7.2壳程圆筒39 5填料函式换热器的制造、安装、检验、清洗和维修41 5.1概述41 5.2材料验收41 5.3填料函式换热器的制造41 5.3.1壳体圆筒41 5.3.2管箱41 5.3.3管板42 5.3.4管孔加工42 5.3.5管束的组装42 5.4安装42 5.5清洗43 5.6填料函式换热器的日常维护和故障处理43 5.7容器的铭牌要求43 5.8压力容器的油漆、包装、运输44 结论44 参考文献46 致谢47