流量为200th双管程固定管板式换热器设计.docx
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1、课题名称流量为200t/h双管程固定管板式换热器设计者宋雅诗图号GK3122020118-01设计参数管口表容器类别符号公称尺寸用途或名称参数名称壳程管程a450进油管工作压力MPa1.62b450出油管设计压力MPa1.652.5c200热水出口工作温度2590d设计温度15095e20放气口介质油水f20放气口介质特性h200冷水进口推荐材料Q34520钢g20排液口腐蚀余量mm20.3m20排液口焊接接头系数0.850.85程数12传热面积465465换热管推荐尺寸管子与管板连接方式强度焊接强度焊接设计参数: 壳程:壳程介质为热油,由25加热到70; 管程: 管程为水,入口温度为160,
2、出口温度为90;流量为200t/h 结构为固定管板式换热器内容摘要本设计为固定管板式换热器,由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成。其结构较紧凑,排管较多,在相同直径情况下面积较大制造较简单。本设计采用单壳程,双管程。管程工作压力2MPa,工作温度90摄氏度,介质为水。壳程工作压力1.6MPa,工作温度70摄氏度,介质为油。固定管板式换热器的设计包括:管子的规格和排列方式、圆筒、封头、管板的材料选择及厚度设计,拆流板、防冲板的选择等。首先管子的选择是以清洗方面及合理使用管材为原则。管子在管板上的排列方式为三角形排列。因为三角形排列时,管板的强度高、流体短路机会少,且相同管程内可排列更多的管子。壳
3、体厚度计算式是由圆筒薄膜应力准则推导出的。其最小壁厚应不小于封头内径的0.15%。管板是管壳式换热器中最重要的部件之一,在选材时除力学性能外,还应考虑流体的腐蚀性的影响。在计算厚度时,要在满足强度要求的前提下,尽量减少管板的厚度。拆流板最常用的为圆缺型挡板,切去的弓形高度一般取外壳内径的20%25%。关键字: 换热器 管板Abstract Change a hot machine, is hot parts of calorieses of the fluid deliver to the equipments of cold fluid, and then call a heat excha
4、nger.Changing the hot machine is the in general use equipments of chemical engineering, petroleum, power and food and other many industrial sections, occupy an important position in the production.Produce in the chemical engineering in change hot machine as heating apparatus, water cooler, congealed
5、 machine, evaporate a machine and again Fei machine etc., apply more extensively. This design topic floats a type to change for the 105 ts/h vapor-water for the discharge hot machine, float a type to change hot machine of a carry to take care of plank and hull body fix, but another one the tube plan
6、k carrying can float in the hull freedom inside the body, hull body and control free to inflation, past be two difference in temperatures that lie quality more big, control to produce a difference in temperature in response to the dint with of hull bodies not.Float a head to carry to design can dism
7、antle structure, making to control can easily insert or draw out a hull body.(Can also design can not dismantle of).Fix, cleaned to provide convenience for check like this.But should change hot machine structure more complicated, and float to carry a small cover can not know to reveal a circumstance
8、 while operating, consequently need to specially notice it to seal completely while installing.The floating the advantage that a type changes a hot machine can draw out for controling and clean a tube, hull distance by convenience;Lie a quality difference in temperature to be free from restriction;C
9、an under the heat, high pressure work, the general temperature is smaller than to equal 450 degrees, the pressure is smaller than to equal 6,400,000,000,000 Pas;Can used for knotting the dirt more serious situation;Can used for taking care of a distance to easily decay situation.The weakness leaks f
10、or being small to float inside easy occurrence;Metal material consumes to have great capacity, the cost is 20% in height;The structure is complicated.Compute in the traditional craft in include to transmit heat an area calculation, spread a calories calculation and transmit heat coefficient to reall
11、y settle and change hot path inside the tube and change hot tube model number of choice, and transmit heat coefficient, press to decline and checking of wall calculate etc. problem.In strength compute win main discussion of is a tube body, tube box and head, take care of plank thickness calculation
12、and fold to flow plank, method orchid and mat a slice and connector and, box off the design of zero partses like plank,etcs, also need to carry on some strength pit in the school.Have to consider floating path Do outside a tube knothole while designing.Its outside paths turn to should be smaller tha
13、n path Di inside the hull body, generally recommend float mural the cleft inside a tube plank and hull body b 1=35 mms.Like this, after being the hook turn of floating a to tore down, can immediately will control from the hull body inside draw out.In order to in carry on check to fix, clean.Float th
14、e cranium just can carry on assemble after controling to pack into, so should consider promising to float necessary space for cranium to assemble in the design.This design is according to the GB151 tube hull the type change hot machine and the GB150 the steel system pressure container design.Change
15、the hot machine is in each realm of work, agriculture should carry very extensively, in the daily life transmit heat an equipments also everywhere it is thus clear that, is one of indispensable craft equipmentses.Key word:Change a hot machine;Float to take care of plank;Transmitheat a calculation;Th
16、e strength school checks 目 录第一章 综述 11.1 引言 11.2结构 21.3类型 31.4非金属材料换热器 3 1.4.1流道的选择 3 1.4.2操作强化 41.5近期国内外开发研究的发展方向 4第二章 工艺计算说明书 921原始数据 922定性温度及物性参数 923传热量与油流量1024有效平均温差1025管程换热系数1026结构的初步设计1127壳程换热系数计算1128传热系数计算1229管壁温度计算12第三章 结构设计说明书1231换热管材料及规格的选择和根数的确定1232布管方式的选择1333筒体内径的确定1335封头形式的确定1436管箱短节壁厚计算
17、1537容器法兰的选择15第四章 管板尺寸的确定及强度计算1741筒的计算1742对于延长部分兼作法兰的管板的计算1843假定管板的厚度计算2144 G2值的取得2445法兰厚度的计算2446法兰力矩的的危险组合25 461只有壳程设计压力Ps,而管程设计压力Pt=0,不计膨胀节变形差(即r=0)。25 4.6.2只有壳程设计压力,而管程设计压力Pt=0,并且计入膨胀变形差。26 4.6.3只有管程设计压力Pt,而壳程设计压力Ps=0,不计膨胀节变形差时:28 4.6.4只有管程设计压力Pt,而壳程设计压力Ps=0,同时计入膨胀变形差时29 4.6.5由管板计算厚度来确定管板的实际厚度304.
18、7是否安装膨胀节的判定314.8折流板尺寸的确定314.9各管孔接管及其法兰的选择314.10设备法兰的选择334.11拉杆和定距管的确定354.12开孔补强计算:364.13筒体管箱耐压试验的应力校核计算384.14支座的选择及应力校核39 4.14.1支座的选择39 4.14.2鞍座的应力校核40参 考 文 献44致谢45第一章 综述1.1 引言换热器的发展已经有近百年的历史,被广泛应用在石油、化 、冶金、电力、船舶、集中供热、制冷空调、机械、食品、制药等领域。进入80 年代以来,由于制造技术、材料科学技术的不断进步和传热理论研究的不断完善,有关换热器的节能设计和应用越来越引起关注。按照用
19、途来分:预热器(或加热器)、冷却器、冷凝器、蒸发器等。按照制造热交换器的材料来分:金属的、陶瓷的、塑料的、石墨的、玻璃的等。按照温度状况来分:温度工况稳定的热交换器,热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变;温度工况不稳定的热交换器,传热面上的热流和温度都随时间改变。按照热流体与冷流体的流动方向来分:顺流式、逆流式、错流式、混流式。按照传送热量的方法来分:间壁式、混合式、蓄热式等三大类。其中间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换的换热器,因此又称表面式换热器,这类换热器应用最广。目前在发达的工业国家热回收率已达96 % ,换热设备在石油炼厂中约占全部工艺设备投资
20、的35 %40 %。其中管壳式换热器仍然占绝对的优势, 约70 %。其余30 %为各类高效紧凑式换热器、新型热管和蓄热器等设备, 其中板式、板翅式、热管及各类高效传热元件的发展十分迅速。随着工业装置的大型化和高效率化, 换热器也趋于大型化, 并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。当今换热器的发展以CFD (Computational Fluid Dynamics) 、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。 换热器是是传热流体与冷流体设备,换热器,也被称为热交换器的一部分各类类型的热交换器作为一个过程中必不可少的设备,广泛应用于化工,制药,电力,冶金,交通,制冷,轻
21、工等行业。这取决于如何生产工艺和生产规模,设计投资,能耗低,传热效率高的过程中,维护热交换器,旨在提高技术水平的容易具有十分重要的意义。热交换器的分类 由于制造工艺和科学水平,早期的热量只有一个简单的结构,并且一个小的传热面积,体积庞大和笨重,如蛇管式换热器的限制。随着制造工艺的发展,逐渐形成一个管壳式换热器,它不仅具有较大的单位体积的传热面积和传热效果也不错,很长一段时间,成为在工业生产中的热的典型变化。 20世纪20年代出现板式换热器,并在食品工业中使用。与代管制成,结构紧凑,传热效果好,从而逐渐发展成为各种形式的板式换热器。 30年代初,瑞典首次成螺旋板式换热器。那么英国的法律体系营造钎
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