机械5

摘要 冷凝器是使用范围很广的一种化工设备，属于换热器的一种。本设计任务主要是根据已知条件选择采用固定管板式换热器的设计,固定管板式换热器的优点是锻造用量少，成本低;传热面积比浮头热交换器小20％至30％小，旁通流大。 本台换热器主要完成的是煤油-水之间的热量交换,首先根据给出的设计温度和设计压力来确定设备的结构形式以及壳程和管程的材料，然后根据物料性质和传热面积来确定换热管的材料，尺寸，本次设计的主要设计参数为：管程介质为水，温度由30℃加热到42℃ ，工作压力，流量为，壳程介质为煤油，入口温度1380C，出口温度40℃、压力为，流量为。，传热面积为22.38，采用Φ25×2.5×4500的无缝钢管换热，则可计算出58根换热管，D=325mm的圆筒根据换热管的根数确定换热管的排列，并根据换热管的排列和长度来确定筒体直径以及折流板的选择。通过对容器的内径和内外压的计算来确定壳体和封头的厚度并进行强度校核。然后是对换热器各部件的零部件的强度设计，有法兰的选择和设计计算与校核，钩圈及法兰的设计计算与校核和管子拉脱力的计算。还包括管板的结构设计、防冲挡板、支座设计。结构设计中的标准件可以参照国家标准根据设计条件直接选取；非标准件，设计完结构后必须进行相应的应力校核。 管板与换热管的连接方式为焊接，因管板上的应力较多，且内外温度有一定的差值，因此，对管板强度的校核是一个重点，也是一个难点。 关键词：冷凝器；强度设计；结构设计 目录 第一章绪论1 1.1换热器的重要性及意义1 1.2换热器的研究现状及其发展趋势1 1.2.1国内的研究现状1 1.2.2国外的研究现状2 1.3换热器的发展趋势3 1.3.1换热器强化传热技术的发展3 1.3.2大型化及能耗研究3 1.3.3材料的研究3 1.3.4腐蚀的研究3 1.4换热器的种类4 1.5工艺流程5 第二章传统工艺计算6 2.1设计任务与条件6 2.2换热器类型的确定7 2.3计算换热器的热负荷Q 7 2.4冷却水用量7 2.5平均温差的计算8 2.6初算传热面积8 2.7管子选择和管数的确定9 2.8平均传热温差校正及壳程数10 2.9管子排列方式和管间距的确定10 2.9.1管子排列方式10 2.9.2换热管中心距的确定11 2.10壳程内径的确定12 2.11折流板的选择及间距确定12 2.12确定总传热系数K 12 2.12.1管程换热热系数的确定13 2.12.2壳程侧换热系数的确定13 2.12.3计算传热面积14 2.13流体压降的计算15 2.13.1管程压降的计算15 2.13.2壳程压降的计算16 2.13.3壁温核算16 第三章结构设计及强度校核18 3.1换热器的整体结构18 3.2筒体的结构设计及校核18 3 .2.1筒体内径的确定18 3.2.2筒体厚度的确定19 3.2.3筒体水压试验19 3.3封头形式的选择20 3.3.1封头厚度的确定20 3.3.2封头的水压试验21 3.4管箱的设计及校核21 3.4.1管箱简介21 3.4.2短节的设计及校核21 3.4.3管箱水压试验22 3.5管箱法兰的选择23 3.5.1各管孔接管及其法兰的选择23 3.6管板的结构图26 3.7连接设计27 3.7.1连接简介27 3.7.2管板与壳体和管箱的连接结构27 3.7.3管板与壳体和管箱的连接结构图27 3.7.4管板与换热管的连接的结构确定27 3.8换热器的热补偿29 3.8.1管程和壳程的压应力29 3.8.2壳体和管子截面积29 3.8.3管程和课程的压应力30 3.8.4管程和壳程的温差应力及补偿措施30 3.8.5拉脱应力32 3.8.6判断是否需要热补偿33 3.9接管的设计34 3.9.1接管材料的选择34 3.9.2管程接管直径34 3.9.3管程接管厚度35 3.9.4壳程接管直径35 3.9.5壳程接管厚度35 3.10开孔的判定36 第四章附件的选择38 4.1鞍座的选择38 4.1.1换热器总质量的计算38 4.1.2鞍座的尺寸及结构选择41 4.2分程隔板选择41 4.3折流板42 4.4拉杆42 4.4.1拉杆的选择42 4.4.2拉杆的形式43 4.5定距管43 4.6法兰螺栓规格43 4.7设计结果表汇44 参考文献45 致谢46