煤油冷却器的设计(处理量为5500kg-h)毕业设计论文

摘要本设计为固定管板式换热器,主要有外壳、管板、封头等部件组成。其特点是造价低，无内漏旁路渗流较小，处理能力大，选用的材料范围广。本设计采用单壳程，双管程。管程工作压力为1.6MPa，工作温度30℃，介质为水。壳程工作压力2MPa，工作温度138℃，介质为煤油。换热器作为流体间传热设备，在工业生产中有很高的比重。所以，在换热器的开发与研究上，不仅需要满足各种工艺条件，而且对综合应用能力也有很高得要求。设计时应该加大效率，减少成本，使经济效益也优先考虑。着重探究结构参数，换热性能等方面带来的影响。从查阅资料文献,确定参数和工艺设计计算；然后进行设计及相关图纸的绘制,到最后论文成稿，画出装配图和零件图。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。首先是选择管子，以查看介质来确定是否需要清洗为原则。管子在管板上的排列方式选择为正三角形排列。因为此时管板的强度高、流体短路机会少，还可以排列更多的管子。壳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%。管板作为管壳式换热器最重要的部件之一，在选材时除力学性能外，还应考虑流体的腐蚀性的影响。在计算时，要在满足材料的强度要求的下，尽量减少管板的厚度。拆流板选择为圆缺型挡板，切去的高度一般是外壳内径的20%—25%。换热器类型的选择取决于怎样的生产工艺和生产规模的大小,耗能低,传热效率高。维护换热器意义在提高技术方面具有十分重要的意义。换热器的合理设计可以使工业更为完善,性能得改善也与现有能源合理化的利用的密不可分。关键词：换热器；管板；壳程；管程；挡板AbstractThedesignoffixedtubeplateheatexchangerismainlycomposedofacasing,atubeplate,headandothercomponents.Thefeatureisthatthecostislow,theseepageflowissmall,theprocessingcapacityislarge,andthematerialrangeiswide.Thisdesignusesasingleshellanddoubletubepass.Theworkingpressureofthepipeis1.6MPa,theworkingtemperatureis30degreescentigrade,andthemediumiswater.Shellsideworkingpressure2MPa,operatingtemperatureof138degreesCelsius,mediumforkerosene.Heatexchanger,asaheattransferequipment,hasahighproportioninindustrialproduction.Therefore,inthedevelopmentandresearchofheatexchanger,notonlyneedtomeetthevarioustechnicalconditions,butalsohaveaveryhighdemandforcomprehensiveapplicationability.Designshouldincreaseefficiency,reducecosts,sothateconomicbenefitsarealsoapriority.Theinfluenceofstructuralparametersandheattransferperformanceisemphasized.Fromaccesstotheliterature,todeterminetheparametersandprocessdesignandcalculation,andthendesignanddrawingtherelevantdrawings,tothefinalpaperintoadraft,drawingtheassemblydrawingandpartdrawing.Designoffixedtubeplateheatexchangerincluding:pipespecificationsandarrangement,acylinder,head,tubeplatematerialandthicknessdesign,splitflowplate,platesofthepunchplateetc.Thefirstistoselectthepipetoseethemediatodeterminewhethertheneedforcleaningasaprinciple.Thearrangementofthetubeonthetubeplateisselectedasthepositivetriangle.Becauseofthehighstrengthofthetubesheetatthistime,lesschanceofshortcircuit,alsocanbearrangedmorepipes[1].Theshellthicknesscalculationisderivedfromthecylinderthinfilmstresscriterion.Theminimumwallthicknessshallbenotlessthan0.15%ofthediameterofthehead.Asoneofthemostimportantpartsoftheshellheatexchanger,theeffectofthecorrosionofthefluidshouldbeconsideredintheselectionofthematerial.Inthecalculation,inordertomeettherequirementsofthestrengthofthematerial,asfaraspossibletoreducethethicknessofthetubesheet.Thechoiceofthetypeofheatexchangerdependsonhowthesizeoftheproductionprocessandscaleofproduction,lowenergyconsumption,highheattransferefficiency.Thesignificanceofmaintainingtheheatexchangerisofgreatsignificanceinimprovingthetechnology[2].Thereasonabledesignoftheheatexchangercanmaketheindustryperfect,andtheperformanceimprovementiscloselyrelatedtotherationalutilizationoftheexistingenergy.Keywords:Heatexchanger；tubesheet；shellside；tubepass；backplate目录TOC\o"1-3"\h\u11305第一章绪论 绪论1.1引言换热器的发展已经有将近一百年的历史，经常被广泛的应用与石油、电力、化工、机械、制药等领域。从80年代至今，由于科学技术以及制造技术的越发成功，理论研究的不断完善，有关与换热器的设计和应用越来越受到世界的关注。其中管壳式换热器仍然占据着不可动摇的优势。换热器是可以将热流体与冷流体间进行相互转换的设备，它也被称为热交换器。各种类型的换热器在工业发展中都作为必不可少的设备，被广泛的应用于化工，制药，电力，冶金，交通，制冷，等行业。换热器类型的选择取决于怎样的生产工艺和生产规模的大小，耗能低，传热效率高。维护换热器意义在提高技术方面具有十分重要的意义。随着工业生产的不断进步，对能源的开发和利用的需求也逐步增高，因而对换热器的要求也越来越高。换热器设计和研究也要日益完善。1.2课题研究的意义换热器是一种可以合理利用已有的能源并做到节约、更可以用来开发检测新能源的重要设备。换热器的合理设计可以使工业更为完善，性能得改善也与现有能源合理化的利用的密不可分。现如今有限的能源储备已经很难去满足工业生产的需要，以及人们日渐增长的需求。新能源，例如核能、太阳能、地热能等能源，若想提供给工业及生活使用，都需要大量应用各种不同的适合的换热器。因此，合理的利用现有能源并继续开发新型能源已成为世界性的研究课题。目前最为广泛的应用固定管板式换热器，它具有很高的可信赖性，广泛的适应能力等优势。在提高技术方面具有十分重要的意义。固定管板式换热器其特点是造价低，无内漏，旁路渗流较小，处理能力大，选用的材料范围广，清洗方便，可以承受较高操作压力和温度的优势，有着重要的位置，因此，研发此新型的类换热器，对工业发展与经济增长具有重大意义。1.3换热器的分类由于最初制造工艺和科学水平有限，面对体积大的工艺需要时，有很大的限制。随着制造工艺的日益发展，后期逐渐形成管壳式，它不但可以提供较大的传热面积，传热效果也变得很好，也一跃成为工业生产中的大变动。因为流体热交换是所走的的内管和外管的温度是不一样的。所以若两个温度相差很大的流体向交换就会产生该热交换器的显著热应力，从而导致管子出现问题①固定管板换热器管结构简单，只适用于冷热流体和温差小的热传递，不需要清洗。当外壳与内部压力之间的温度差不是很高时，可以选择安装弹性补偿环，以减小热应力。②浮头式换热器管在的一端可以是自由浮动的，不但可以彻底消除热应力，而且便于促进机械清洁和保养。但结构相对复杂，成本也较高。③U型管换热器管是每个弯曲成U形管两端分别固定于下两个领域相同的电路板，由舱壁成进出口商会内管的手段。这样的热交换器被完全消除应力，浮动磁头结构较简单，容易清洗管。换热器按传热原理可分为：间壁式换热器：是可以将温度不同的两种流体在被壁面被分开的空间内流动，通过壁面的对流，使得两种流体之间进行换热。蓄热式换热器：蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

流体连接间接式换热器：是把两个表面式换热器由可循环的热载体连接起来的换热器，多用于空气分离。接触式换热器：是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热[3]。\t"/report/full/2016052016/4714898281018523/htmls/detail_report/right"流道的选择:热和冷的热交换流体,根据以下原则来选择通道:①不洁应该去易结垢流体管,因为管清洗更方便;②腐蚀性流体宜走管③高流体压力管应该去,以避免在压力下的情况;④饱和蒸汽,蒸汽冷凝传热系数的壳由于流速是独立的,且易于冷凝液排出;⑤如果两种流体大的固定管板式换热器的选择,之间的温差应使流以减少热应力。1.4管板式换热器的发展前景近几年来,随着高温热管技术研究的不断成熟和深入,高温热管换热器的应用领域逐渐扩大,目前已广泛应用于工业、民用和国防等各个领域。在冶金、化学、陶瓷、建材及轻工等工业生产中。新型换热管的形状研究过少，目前的研究仅局限于传统的圆形或矩形换热管上，对更高效的换热管型的探索研究比较缺乏。对换热管排数和排列方式对换热器整体换热性能的影响研究的理论体系还没形成，目前对于此方面的研究多以实验研究为主，然后从实验中提取经验公式，关于管排数的纯理论的换热理论还没有得到建立。从市场需求来看，环境保护，石油化工，能源电力，等行业仍然保持稳定增长，大型风力发电厂的建设，太阳能光伏发电，大型乙烯项目，等工程的开发都将对换热器产业产生巨大的需求拉动。所以换热器的设计要根据场合、环保、节能等方向进行设计。换热器在成产中的作用是非常重要的。在长期使用过程中积累了丰富的经验。在发展过程中不断涌现的新型换热器，生产效率高。因此固定管板式换热器在不断促进自身的发展，因此换热器在工厂中处于主导地位。1.5总结近年来,我国已进行了大量的技术研究,但在新型换热器的开发方面与其他发达国家仍有很大差距,并且新型换热器的推广和应用非常有限。换热器作为流体间传热设备，在工业生产中有很高的比重。所以，在换热器的开发与研究上，不仅需要满足各种工艺条件，而且对综合应用能力也有很高得要求。设计时应该加大效率，减少成本，使经济效益也优先考虑。着重探究结构参数，换热性能等方面带来的影响，为我国的工艺事业做出贡献。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章工艺条件的选择及设计方案工艺条件的选择及设计方案2.1设计方案的拟定根据任务书给定的两流体的温度，来确定设计的换热器类型；再根据两流体的性质，判断是否利于清洗，结垢情况；以便选择管程和壳程。本设计中确定选择水走管程，煤油走壳程。从资料中可查得两流体的物性数据，如密度，粘度，导热系数，比热容等。根据数据来计算出总传热系数，进而对传热面积进行。其次根据管径，管内流速确定传热管数，算出传热管程，管总根数等。然后校正传热温差及壳程数，确定传热管排列方式和分程。根据设计步骤，计算出壳体内径，选择确认折流板，板间距，折流板数等零部件；接着再对换热器的热量，传热系数，传热面积进行核算，面积裕度的计算，最后，对流体的流动阻力进行计算。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章换热器的工艺参数第三章换热器的工艺计算3.1确定冷热流体的物性参数3.1.1确定设计方案⑴选择换热器的类型.

两流体温度变化情况：煤油入口温度138°C，出口温度40°C；水入口温度30°C，出口温度42°C。考虑到清洗等各种因素，初步确定为固定管板式的列管式换热器。流动空间及流速的确定：

由于水容易结垢，为便于清洗，确定水走管程，煤油走壳程。选用Φ25×2.5mm的10号碳钢管。⑵确定流体的定性温度、物性数据：煤油入口温度为138℃,出口温度为40℃水入口温度为30℃，出口温度为42℃则T1=138°C，T2=40°C;t1=30°C，t2=42°C.

煤油的定性温度：水的定性温度：°C

两流体的温差：°C

由于两流体温差大于50℃，故选用带补偿圈的固定管板式列管换热器[4]。根据工艺流程，确定工艺参数，介质性质以及流速范围如表3-13-2和3-3所示。表3-1换热器的已知工艺参数参数壳程（煤油）管程（水）进口T1出口T2进口t1出口t2流量Wm(kg/h)55005500温度(0C)138403042表3-2介质的性质物性流体煤油898250.7152.220.14水369940.7254.1740.626表3-3列管式换热器内的适宜流速范围种类流体流速/（m/s）管程壳程一般液体0.5~30.5~1.5易结垢液体>1>0.5气体5~303~153.2计算换热器的热负荷Q煤油的热流量为(3-1)式中：W1——冷凝蒸汽的质量流量，kg/s；C1——液体的比热容；kJ/kg•℃3.3冷却水用量由于该热流量均由冷却水升温得到，则根据(3-2)得3.4平均温差的计算本设计中，管程和壳程换热采用逆流操作。平均传热温差可用换热器两端流体温度的对数平均温差表示。(3-3)式中：Δt1=T1-t2，Δt2=T2-t1。(3-4)(3-5)根据资料由温度校正系数图表查询可得=0.81平均传热温差(3-6)3.5计算传热面积根据资料查得煤油与水之间的传热系数，取K=350W/(m2ּ°C).(3-7)考虑15%的面积裕度(3-8)3.6管子选择和管数的确定3.6.1管子的选择管子的形状和规格对传热影响很大。根据我国的材料标准，综合本设计的数据考虑，可选择GB2270的不锈钢标准管。管子规格为，即管子外径为25mm厚度为2.5mm。选用Φ25×2.5的无缝钢管做换热管。则：管子外径d0=25mm管子内径di=20mm管子长度L=6000mm3.6.2管子的工艺计算取管内根据传热管内流速确定单程传热管数(3-9)所需传热管长度(3-10)取管长l=6m，则该换热管管程数为(3-11)传热管总根数为43x2=86（根）取90根。3.7管子排列方式和管间距的确定3.7.1管心距管板上两传热管中心距离称为管心距。要考虑到清洗管外表面所需要的空间以及管板强度。本次设计采用焊接方式连接管子和管板，焊接时：管心距=31.25mm≈32mm(3-12)横过管束中心点的管数，取10根。则分程隔板槽两侧相邻管中心距为44mm3.7.2管子排列方式管子排列应考虑清洗和整体结构的要求。换热管在管板上的排列方式常用的有以下五种基本形式，即正三角形、同心圆排列、转角正三角形、转角正四边形以及正四边形[5]。具体形式如图3-1所示。图3-1管子排列方式3.8壳体内径的确定采用多管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径为取DN=400mm(3-13)3.9确定总传热系数3.9.1管程换热系数的确定管截面积m2 (3-14)管内流速(3-15)管程雷诺数(3-16)普朗特数(3-17)管程换热系数=2189（W/m2·℃)(3-18)3.9.2壳程侧换热系数的确定φ25×2.5mm的换热管的中心距s=32mm。则流体通过管间最大截面积=（m2）(3-19)(3-20)=0.027m(3-21)=(3-22)普朗特数(3-23)壳程煤油被冷却，取≈1=(3-24)污垢热阻Rs0,Rsi:Rs0=0.00017（m2·℃/W)Rsi=0.00034（m2·℃/W)传热系数=407w/（m2.C） (3-25)传热面积A (3-26)安全系数(3-27)传热面积裕度（满足设计要求）(3-28)3.10流体压降的计算3.10.1管程压降的计算管程压降：计算公式，即(3-29)式中：Ft—结垢校正因数，量纲为一，本设计选用的是φ25×2.5mm的换热管，取1.4，，，，由Re=13902.1，，u=0.5m/s，，(3-30)3.10.2壳程压降的计算采用埃索法，公式即：(3-31)式子中Fs—壳程压降的结垢校正因数，量纲为1，液体取1.15，气体取1.0。本设计煤油为液体，故取Fs=1.15。(3-32)(3-33)(3-34)(3-35)(3-36)(3-37)计算说明，管程和壳程的压降都能满足设计要求3.11壳体壁温的计算3.11.1流体平均温度的确定根据GB151—1999中规定：液体在过渡流及湍流阶段平均温度计算公式为：(3-38)管子内侧平均温度(3-39)管子外侧平均温度(3-40)则传热壁温（℃）(3-41)3.11.2壳体壁温的确定当圆筒的外部保温良好时，壳程的流体温度和环境温度相近时，壳体壁温取壳程流体的平均温度[6]。(3-42)壳体壁温和传热壁温之差为(3-43)沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章换热器的结构设计第四章换热器的结构设计4.1管子与管板的连接管子与管板连接通常采用胀接或是焊接的方法。对于不锈钢的管子与管板，一般均采用焊接结构，不计其温度及压力。管板是重要元件，对于管板的设计，除满足强度要求外，同时应合理考虑其结构设计。如图4.1所示图4.1管板结构碳钢、低合金钢和不锈钢制整体管板，碳钢、低合金钢管板的隔板槽宽度为12mm，不锈钢管板为11mm，槽深一般不小于4mm。4.2管板与壳体的连接管板与壳体的连接方式与换热器的形式有关，在两端的管板均被固定的换热器中，常采用不可拆连接，这时两端管板通常是直接焊在壳体上[7]。采用如下图4.2所示的结构。图4.2管板与壳体的连接4.3管板与分程隔板的连接管板上应刨出沟槽以安放垫片，以保证管内各程之间的密封。槽宽12mm，交角处用直线过渡。此外，管板上法兰面应与加工成的沟槽凹面相平，隔板两侧第一排管子中心距查文献[8]得c=38mm。管板与分程隔板的连接采用单层隔板与管板之间的密封连接，由于隔板另一端与封头焊接连接，因此要求隔板材料应与封头材料相同。如图4.3所示图4.3管板与分程隔板的连接4.4管板与法兰的连接当管板兼作法兰时,管箱与法兰的连接一般都为固定管板式换热器。管板与法兰的连接结构型式较多。管板被两法兰夹持而固定的如U型、浮头、填料函及滑动管板式等类型的换热器，由于需要经常洗涤或定期更换管束，所以必须将管板做成可拆卸式。固定式管板换热器的管板可兼作法兰，可以选择具有密封面型式，也根据压力、温度来选用法兰的结构型式。如图4.4图4.4固定管板式换热器管板的连接型式管板尺寸管板尺寸如表4-1。根据GB151-1999《管壳式换热器》的规定，碳钢、低合金钢固定管板式换热器的管板（16Mn锻件）管板尺寸。图4.5管板PsMPaPtMPaDD1D2D3D4D5CD2螺柱（栓）hfb规格数量21.653049045549744240012.523M20243242管板与换热管采用焊接的形式连接。法兰到接管的距离为150mm表4-1管板尺寸4.5拉杆与管板的连接对于不锈钢，采用焊接的不可拆连接。拉杆的结构型式拉杆常用的结构型式有：拉杆定距管结构，拉杆与折流板点焊结构。当管板较薄时，也可以选用其他的连接结构。本设计选用拉杆定距管结构。拉杆的尺寸拉杆的长度L按实际需要确定图4.6拉杆表4-2拉杆尺寸拉杆直径d拉杆螺纹公称直径dnLaLbb101013≥401.5121215≥502.0161620≥602.04.6折流板折流板或支持板（以下简称折流板）的结构设计，主要根据工艺过程及要求来确定，设置折流板的主要目的是为了增加壳程流体的流速，提高壳程的传热膜系数，从而达到提高总传热系数的目的。同时，设置折流板对于卧式换热器的换热管具有一定得支撑作用[9]。图4.7折流板1图4.8折流板2从传热的观点考虑，有些换热器不需设置折流板。但为了增加换热器的刚度，防止管子振动，仍需设置，其形状与尺寸均按折流板一样来处理，如图4.9图4.9折流板安装图折流板间距折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm；特殊情况下也可取较小的间距。折流板最大间距应保换热管的无支撑长度（包括相邻两块缺边方位相同的折流板间距和其他无支撑的换热管长度）表4-3折流板厚度/mm壳体公称内径/mm相邻两折流板间距/mm≤300300～450450～600600～750＞750200～2503561010400～70056101012700～100068101216＞1000610121616经计算，我们采用弓形折流板，取弓形折流圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为：(4-1)取折流板间距B=0.3D，则：(4-2)可取B=120mm折流板的缺口高度=10mm折流板数(4-3)折流板圆缺面水平装配折流板的间隙(4-4)折流板的厚度取6mm4.7流体进出口接管流体进出口接管直径由如下公式计算(4-5)式中：d——接管内径，m；——进出口换热器的体积流量，；u——流体在管内流动的适宜速度，4.7.1煤油进出口由表选择u1=1.0m/s，那么选取内径为50mm(4-6)圆整后选择DN50的接管，材料为与壳体相同的Mn16不锈钢。4.7.2水的进出口速度取u2=1.5m/s，那么(4-7)取标准管径为76mm。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章换热器元件强度和刚度的计算第五章换热器元件强度和刚度的计算5.1筒体设计及校核5.1.1设计参数的确定(1)计算压力不考虑液柱静压，所以计算压力近似等于设计压力，即(2)确定焊缝系数由于考虑介质的危害程度以及换热器的压力与容积大小，因此确定该换热器为一类压力容器，故焊接接头形式采用双面焊对接接头的100%无损检测[10]：故取。(3)选择材料根据介质条件及应用场合与管子相同的16MnR。5.1.2厚度计算查文献[11]知16MnR在设计温度条件下的许用应力屈服极限,则壳体的计算厚度：(5-1)取腐蚀裕量，负偏差则设计厚度(5-2）根据GB151-1999取名义厚度为，有效厚度为。(5-3)圆筒许用工作压力（5-4）5.1.3筒体的水压试验采用水压试验，水压试验压力为：(5-5)圆筒的薄膜应力：(5-6)因，故符合强度要求。5.2封头5.2.1种类和参数的确定(1)种类选择成本适中，制作简单的标准椭圆形封头，可知形状系数K=1。(2)计算压力由于不考虑液柱静压，所以计算压力近似等于设计压力，即Pc=P=2.2MPa。(3)确定焊缝系数考虑了介质的危害程度以及换热器的压力与容积大小，介质为水，故焊接接头形式采用双面焊对接接头的局部无损检测：取=0.85[12]。选择材料介质为水，根据应用条件及场合，即不需要考虑腐蚀材料，初步选择16MnR。5.2.2强度计算为制造方便，采用椭圆封头。表5-1封头厚度的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1封头内径Dimm4002计算压力PcMPa2.23焊接接头系数Φ0.854设计温度下许用压力[13][σ]tMPaGB151-19991705标准椭圆封头计算厚度δmm4.236腐蚀裕量C2mm17负偏差C1mm08设计厚度δdmm5.239名义厚度δnmmGB151-1999项目5.3.2610直边高度hmmJB/T4737-952511曲面高度H2mmJB/T4737-958112内表面积Am2JB/T4737-950.437413质量mKgJB/T4737-95封头直边高度封头形式如图5-1所示图5.1封头5.3管箱5.3.1强度计算表5-2短节设计序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1计算压力PcMPa2.22管箱内径dimm4003管箱材料20R4设计温度下许用应力[σ]tMPaGB150-981705管箱计算厚度δmm3.16焊接接头系数Φmm0.857腐蚀裕量C2mm18负偏差C1mm09设计厚度δdmm4.110名义厚度δnGB151-1999611有效厚度mm512圆筒许用工作压力Mpa3.613设计厚度下应力Mpa管箱的水压试验采用水压试验，水压试验压力为：(5-7)校核试验时管箱的薄膜应力：(5-8)因故，故符合强度要求。管箱法兰选取甲型平焊法兰，16MnR，平面型密封面形式。设计压力2MPa，公称直径DN=400mm，选取数据如下DN=500mmD=315mmD1=480mmD2=440mmD4=437mmN=20垫片类型：石棉橡胶板片箱体接管至管板距离144mm，管箱高度482mm。壳体接管至管板距离为150mm5.4管子与管板的拉脱应力(5-9)式中：——单根换热管的横截面积，；——取(5-10)则(5-11)取,则q<[q](5-12)5.5计算是否安装膨胀节5.5.1管、壳壁温差所产生的轴向力(5-13)式中：——线膨胀系数，（1/）；——弹性模量，MPa；——管壳壁温差，；——壳体的横截面积，；——全部管子的横截面积，；（5-14）(5-15)代入数据，则(5-16)5.5.2压力作用于壳体上的轴向力(5-17)其中(5-18)式中：n——管子总数；——壳程操作压力，MPa；——管程操作压力，MPa；——管子壁厚，mm则(5-19)5.5.3压力作用于管子上的轴向力(5-20)则(5-21)(5-22)根据GB151-1999《管壳式换热器》，因(5-23)(5-24)式中：——壳体焊缝系数；——壳体材料许用应力，MPa；——管子材料许用应力，MPa经计算，条件成立，故本换热器不必设置膨胀节。5.6接管开口补强的计算按GB150规定，壳体接管的接管不需另行补强，对管箱上的接管进行开口补强的计算。管箱厚度(5-25)(5-26)开口所需补强面积(5-27)有效补强范围有效宽度(5-28)取两者中的最大值所以有效高度外侧有效高度h1按下式计算(5-29)取两者中较小的值所以内侧有效高度h2按下式计算(5-30)取两者中的最小值所以有效补强面积管箱多余金属面积(5-31)接管多余金属面积(5-32)补强区焊缝面积（焊脚取4.5mm）(5-33)有效补强面积(5-34)由以上可知，不需另外的补强。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章其他辅助结构及标准件的选用第六章其他辅助结构及标准件的选用6.1接管法兰及密封面形式法兰：选用带颈平焊钢制管法兰封面类型：凸面6.2鞍座的选择6.2.1换热器总质量的计算整个换热器的总质量=壳体圆筒质量+两个封头质量+煤油质量+换热管质量+折流板质量+管板质量+法兰质量+短节质量+水的质量壳体圆筒质量：可查得钢板的理论每平米质量为kg/m2;筒体的表面积(6-1)则总质量为(6-2)封头质量：(6-3)短节质量：可查得钢板的理论每平米质量为kg/m2;短节的表面积(6-4)(6-5)管板质量：折流板质量：折流板的材料为16MnR，其密度为7.85t/m3；m3(6-6)(6-7)换热管质量：(6-8)水的质量：(6-9)煤油的质量：(6-10)法兰质量：(6-11)所以换热器总质量大约为：(6-12)则换热器的总重量为N(6-13)筒体长度为5949mm，换热器总长为6763mm。6.2.2鞍座的尺寸及结构选择根据JB/T4712-1992中的规定选用BⅢ型鞍式支座就符合要求[14]。表6-1鞍座尺寸公称直径DN鞍座高度h底板腹板筋板垫板螺栓间距弧长4002004601501010250120105902006563306.3吊耳根据封头质量选用TPP-1HG／T21574-94吊耳。材料选择为16MnR。吊耳中心线位置一般在0.7倍封头直径范围内，取0.75倍的直径位置安装。数量：4个6.4法兰螺栓规格螺栓规格：M246.5拉杆与定距管折流板的安装是通过定距管束以及拉杆实现的，拉杆直径为12mm，最小拉杆数为4根，材料为16MnR。定距管采用与换热器材料、直径相同的管子，材料为0Cr18Ni9，规格：.6.6缓冲挡板当加热蒸汽或高速流体流入壳程时，对换热管会造成很大的冲刷而影响换热器的传热效率和换热管的寿命，故安装缓冲挡板。根据文献[15]：挡板的厚度为4.5mm长度：200mm宽度：200mm在壳体内的位置高度：78mm6.7焊条的选择及焊接形式焊接不锈钢管板与碳钢管箱(壳体)焊接时适宜选用E309或E309L标记：E309技术要求：焊条直径极限偏差：-0.08mm焊条长度极限偏差：±2.0mm查阅可知壳体及封头拼焊时宜选用E5015，I级射线探伤底片要求技术要求：焊条直径极限偏差：±0.05焊条长度极限偏差：±2.0焊缝形式如下图：图6.1A类焊缝形式图6.1B类焊缝形式沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结总结本设计为5500kg/h的煤油冷却器的设计，在汤老师的指导和同学的相互帮助下，在规定的时间内，顺利完成了本次设计任务。从最初的查阅资料，确定工艺设计及相关图纸的绘制，到最后论文成稿及设计施工图的完成，过程是不易的，收获是丰富的。设计期初时，面对大量资料，不知如何去查阅和总结相关知识，不了解换热器的趋势与发展。在对换热器的结构设计中，由于接触少没有经验，对各种类型换热器总体及各部件的结构了解不深选择时经常无从下手。计算过程中，在对参数的查取过程中经常遇到障碍，特别是法兰的计算以及压降部分。通过本次毕业设计，我也更深入的了解到最新的生产工艺技术，对管板式换热器设备的发展和前景有了一定的认识，也熟悉了设计的全过程。完成期间更是锻炼了我的查阅资料及对各常用软件的应用能力，提高绘图能力，更培养了我独立处理问题的能力。也让我总结出许多经验；在设计过程中，应注意理论与生产实际的相结合，更好的利用所掌握的内容。同时在满足工艺条件和实际生产要求的前提下，更要有创新意识，结合新生产技术及设备技术进行创新设计，不局限在已有的结构。此次设计是对我大学四年来所学专业知识和基本技能的一次考验，同时也显现出我很多的不足；如专业知识掌握不扎实，综合应用能力欠缺以及与老师同学沟通能力的有待提高等。在这次设计中所学到的无论是专业知识还是为人处事的能力都是终身受用的。总之，本次毕业设计达到了预期的目的，圆满完成了大学里的最后一次综合大作业。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 参考文献参考文献[1]Shah，Ramesh.Advances．HeatTransferEngineering．inScienceandTechnologyofCompactHeatExchangers．2006，27(5)：3-22．[2]B．Slipcevic．shell—sidepressuredrop．inshell—and—tubeheatexchangerswithdishandringbaffles．SulzerTechincalReview．1978，60(1)：28-30．[3]姚春英.《化工原理》上[M].天津:天津大学出版社,2005:65-80[4]吴志泉等.《化工设计》[M].上海:华东理工大学出版社,2002:120-135[5]钱颂文.《换热器手册》[M].北京:化学工业出版社,2006:95-109[6]陈均志.《化工原理实验及课程设计》[M].北京:化学工业出版社,2008:196-210[7]王立业.《化工设备机械基础》（第四版）[M].大连:大连理工大学出版社[8]金志浩主编.《管壳式换热器原理与设计》[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2001:50-79[9]郑津洋.《过程设备设计》[M].北京:化学工业出版社,2005:241-269[10]郭长生等.《化工工程手册》[M].北京:化学工业出版社,1989:19-33[11]《过程装备与控制工程专业英语》,化学工业出版社,39-78[12]GB150-1998《钢制压力容器》[13]GB151-1999《管壳式换热器》[14]《钢制化工容器强度计算规定》《钢制化工容器材料选用规定》《钢制化工容器制造技术要求》《钢制化工容器设计基础规定》[15]JB/T4700~4707~2000《压力容器法兰》沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢致谢随着这次毕业设计工作临近结束，此刻也意味着我们即将毕业。大学四年的时光过的很快，虽然有些许的遗憾，但更多的是一份不舍的心情。在整个毕业设计过程中我要感谢很多人，感谢帮助过我的每一个人。首先，这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助，其中我小组的导师汤老师王老师和金老师对我的帮助尤为重要。每次遇到难题时，都会求助我的指导老师汤老师，虽然汤老师平时课很多很忙，但从这篇毕业论文的开题、资料查找、修改到最后定稿，她一直都是悉心指导，当我在设计中遇到问题时，她每次都会抽出时间并且细心的为我们解答疑惑，回答任何一个问题。其次，更要感谢学校给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。我还要感谢我们毕业期间帮助过我的同学，感谢他们的帮助，感谢我们一起奋斗的日子；感谢过控1201班的所有同学，大学四年里是大家的帮助让我不断成长。最后，感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人。祝愿所有老师工作顺利，合家幸福，祝愿我的同学和朋友天天开心，事业有成。学生：傅雪基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究HYPERLINK"/detail.htm?