机械5

流量为110t／h的U型管式换热器的设计（含全套cad图纸+说明书） 摘要 换热器又被叫热量交换器，是一种把热流体的热量传递给冷流体的设备，并且实现化工生产过程中热量的交换和传递不可缺少的设备，在工厂中具有重要的意义。管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛的应用。U型管式换热器就是管壳式换热器的一种，属石油化工设备，由管箱、壳体及管束等主要部件组成，因其换热管成U形而得名。折流板顾名思义是用来改变流体流向的板，常用于管壳式换热器设计壳程介质流道，根据介质性质和流量以及换热器大小确定折流板的多少。管板，就是在圆形钢板上钻出比管子外径一样略大一些的孔，是换热器中起到固定管子以及密封介质作用的圆钢。固定管板换热器中常用的是U型膨胀节，它具有结构紧凑简单，补偿性好，价格便宜等优点。已知条件为：设计压力为管程2.0MPa，壳程1.9MPa，工作温度管程90℃，壳程180℃ ，设计温度管程100 ℃，壳程200℃ ，管程介为水，壳程介质为高温油。依据给定条件，查GB15 11999书第138页，通过试算法获得总传热系数，所得传热面积为73m 。考虑到介质特性、其他因素，采用Φ25×2.5的不锈钢的无缝钢管作换热管，本设计采用240根换热管可满足换热量。设定拉杆数量为12 ，计算得到筒体直径为DN=700mm 。完成了压降计算、管壁温度、传热系数计算等。强度设计中，依据GB150进行筒体、封头强度设计及校核，依据流量进行入口接管、出口接管等管口直径的选择，依据等面积补强法进行开口补强计算。本设计选择管板延长兼做法兰，依据GB151中的弹性支撑假设对管板进行设计和校核，管板与换热管的连接方式为焊接，拉杆与管板为螺纹连接结构。同时，进行了卧式容器鞍座校核。我设计的U型管换热器每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。 目录 第一章综述 换热器的发展及用途........................................................................ 1 换热器结构形式................................................................................1 换热器的零部件名称................................................................. 1 换热器的主要组合部件............................................................. 3 间壁式换热器的类型........................................................................ 夹套换热器.................................................................................4 沉浸式蛇管换热器..................................................................... 4 喷淋式换热器............................................................................. 5 套管式换热器............................................................................. 6 列管式换热器............................................................................. 6 新型高效换热器......................................................................... 8 换热器的腐蚀原因及防腐措施......................................................11 结论......................................................................................... 第二章换热器传热工艺计算................................................................. 14 2.1据......................................................................................... 14 2.2定性温度及确定其物性参数.......................................................... 14 2.3热量守恒与油流量的计算.............................................................. 15 2.4管程换热系数计算.......................................................................... 15 2.5结构的初步设计：.......................................................................... 17 2.6壳程换热系数计算.......................................................................... 17 2.7传热系数计算..................................................................................18 管壁温度计算..................................................................................19 管程压降计算..................................................................................20 第三章U型换热器结构设计计算........................................................ 21 3.1换热管材料及规格的选择和根数确定........................................... 21 3.2管子的排列方式.............................................................................. 21 3.3确定筒体直径..................................................................................21 3.4筒体壁厚的确定.............................................................................. 22 3.5筒体水压试验..................................................................................23 3.6管程标准椭圆形封头厚度的计算.................................................. 23 3.7容器法兰的选择.............................................................................. 24 3.7.1设备法兰的选择....................................................................... 24 3.7.2接管法兰的选择....................................................................... 25 3.8管板的设计.....................................................................................26 3.9管箱短节壁厚的计算..................................................................... 27 3.10拉杆和定距管的确定................................................................... 28 3.11折流板的选择............................................................................... 29 3.11.1选型.........................................................................................29 3.11.2折流板尺寸............................................................................. 29 3.11.3换热管无支撑跨距或折流板间距.......................................... 29 3.11.4折流板厚度............................................................................. 29 3.11.5折流板直径............................................................................. 29 3.12接管及开孔补强........................................................................... 30 3.13分程隔板厚度选取....................................................................... 32 3.14支座的选择及应力校核............................................................... 32 3.14.1支座的选择................................................... 32 鞍座的应力校核..................................................................... 33 第四章结论................................................................ 37 参考文献............................................................... 38 致谢......................................................................