机械5

摘要 换热器又被叫热量交换器，是一种进行冷热流体之间的热量传送的设备，它是完成化工等生产过程中交换热量必须用到的设备，在工厂中意义非凡。换热器可以是一种独立的设备，例如加热器、冷却器和凝汽器等等。换热器是两种温度不同的物料在一个设备内相互交换热量，最终达到将物料冷却，或者将冷物料加热为目的的设备。换热器是化工生产中最最常用的一种机器，它的主要作用是进行几种介质之间的热量传递。常见的换热器有：浮头式换热器、固定管板式换热器、填料函式换热器、U型管式换热器、蛇管式换热器、双壳程换热器、单套管换热器、多套管换热器、外导流筒换热器、折流杆式换热器、热管式换热器、插管式换热器、滑动管板式换热器等[1]。本换热器是蒸汽换热器在成产中是非常常见的设备，该换热器有耐高压的优点、价格低廉、清洗方便不宜结垢的优点。 设计任务说明书中所给定的条件是壳程介质为二甲胺，温度从一开始的49.96℃、0.9MPa进行冷凝冷凝，它的流量是2500kg/h。管程中的介质是水，冷却水温度从一开始的33℃升高到了43℃、压力保持在0.6MPa。完成了压降计算、强度计算、开孔补强、管箱短节壁厚计算等。在强度设计中，依据进行筒体、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。 本设计充分的利用材料，适用比较多的场合。在同样的换热器中此换热器十分的廉价、安全。所以该换热器在工厂中占有重要位置。 目录 第一章固定管板式换热器设计方案的选择1 1.1换热器类型的选定1 1.2换热器换热方式的选择2 1.3流体进出口温度的确定3 1.4换热器材料的选择3 第二章工艺计算4 2.1设计条件4 2.2换热器的工艺参数4 2.3换热器的物性参数4 2.4换热器的设计温度5 2.5换热器的类型与流动空间的确定5 2.5.2选工艺尺寸计算6 2.5.3换热器核算10 第三章结构设计17 3.1壳体、管箱壳体和封头的设计17 3.1.1壁厚的确定17 3.1.2管箱壳体壁厚的确定18 3.1.3标准椭圆封头的设计18 3.2管板与换热管设计19 3.2.1管板19 3.2.2换热管20 3.3进出口设计21 3.3.1接管的设计21 3.3.2接管外伸长度21 3.3.3排气、排液管21 3.3.4接管最小位置22 3.4折流板或支持板23 3.4.1折流板尺寸23 3.4.2折流板和折流板孔径23 3.4.2折流板直径及允许偏差23 3.4.3折流板的布置24 3.4.4折流板质量计算24 3.5防冲挡板24 3.6拉杆与定距管25 3.6.1拉杆的结构和尺寸25 3.6.2拉杆的位置26 3.6.3定距管尺寸26 3.7鞍座选用及安装位置确定26 第四章强度计算31 4.1壳体、管箱壳体和封头校核27 4.1.1壳体校核27 4.1.2管箱壳体校核27 4.1.3椭圆封头校核28 4.2接管开孔补强28 4.2.1蒸汽进出口开孔补强28 4.2.2管箱冷却水接管补强的校核30 4.3膨胀节31 4.3.1膨胀节31 4.3.2膨胀节计算31 4.4管板校核33 4.4.1结构尺寸参数33 4.4.2各元件材料及其设计数据34 4.4.3管子许用应力35 4.4.4结构参数计算35 4.4.5法兰力矩36 4.4.6换热管与壳体圆筒的热膨胀应变形差37 4.4.7管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数37 4.4.6管子加强系数37 4.4.7旋转刚度无量纲参数37 4.4.8设计条件不同危险组合土况的应力计算38 4.4.9四种危险工况的各种应力计算与校核: 39 4.5设计值总汇41 第五章安装使用及维修42 5.1安装42 5.2维护和检修43 第六章结论45 参考文献46 致谢47