流量为110t/h-U形管式换热器的设计(含CAD零件装配图)

流量为110t/h-U形管式换热器的设计(含CAD零件装配图)(设计说明书15000字,CAD图纸9张)
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℃，管程介质为水，壳程介质为高温油。依据给定条件，查 GB151—1999 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。
关键字:换热器; U 形管 ; 折流板 ；管板

 

目 录
第一章综述.............................................................................................. 1

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.1 换热器的发展及用途........................................................................1
.2 换热器结构形式................................................................................1
.2.1 换热器的零部件名称.................................................................1
.2.2 换热器的主要组合部件............................................................. 3
.3 间壁式换热器的类型........................................................................4
.3.1 夹套换热器.................................................................................4
.3.2 沉浸式蛇管换热器.....................................................................4
.3.3 喷淋式换热器.............................................................................5
.3.4 套管式换热器.............................................................................6
.3.5 列管式换热器.............................................................................6
.3.6 新型高效换热器.........................................................................8
.4 换热器的腐蚀原因及防腐措施......................................................11
.5 结论................................................................................................ 12
参考文献............................................................................................... 12
第二章换热器传热工艺计算.................................................................14
.1 起始数据......................................................................................... 14
.2 定性温度及确定其物性参数.......................................................... 14
.3 热量守恒与油流量的计算.............................................................. 15
.4 管程换热系数计算..........................................................................15
.5 结构的初步设计：..........................................................................17
.6 壳程换热系数计算..........................................................................17

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.7 传热系数计算..................................................................................18
.8 管壁温度计算..................................................................................19
.9 管程压降计算..................................................................................20
第三章 U 型换热器结构设计计算........................................................ 21
.1 换热管材料及规格的选择和根数确定...........................................21
.2 管子的排列方式..............................................................................21
.3 确定筒体直径..................................................................................21
.4 筒体壁厚的确定..............................................................................22
.5 筒体水压试验..................................................................................23
.6 管程标准椭圆形封头厚度的计算.................................................. 23
.7 容器法兰的选择..............................................................................24

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.7.1 设备法兰的选择.......................................................................24
.7.2 接管法兰的选择.......................................................................25
.8 管板的设计.....................................................................................26
.9 管箱短节壁厚的计算..................................................................... 27
.10 拉杆和定距管的确定................................................................... 28
.11 折流板的选择...............................................................................29
.11.1 选型.........................................................................................29
.11.2 折流板尺寸.............................................................................29
.11.3 换热管无支撑跨距或折流板间距..........................................29
.11.4 折流板厚度.............................................................................29
.11.5 折流板直径.............................................................................29
.12 接管及开孔补强...........................................................................30
.13 分程隔板厚度选取.......................................................................32
.14 支座的选择及应力校核............................................................... 32
.14.1 支座的选择.............................................................................32
.14.2 鞍座的应力校核.....................................................................33
第四章结论.......................................................................................... 37
参考文献.............................................................................................. 38
致谢......................................................................................................40

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