流量为270th卧式蒸汽冷凝器设计毕业设计论文

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。换热器可以是一种单独的设备，例如加热器、冷却器和凝汽器等等；也可是工艺设备的组成部分，比如石化、煤炭工业中的余热回收装置等等。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。本换热器是蒸汽冷凝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。已知条件为：设计压力为管程2.4Mpa，壳程0.77Mpa，工作温度管程20℃，壳程164.97℃，设计温度管程180℃，壳程105℃，管程介质为2.2Mpa的水，壳程介质为的水蒸气。依据给定条件所得传热面积为241.6m²。考虑到介质特性等因素，采用Φ25×2.5×4500的20#（材料）的无缝钢管，本设计采用608根换热管可满足换热量。设定拉杆数量为6根，计算得到筒体直径为DN=1000mm。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。本设计充分的利用材料，适用比较多的场合。608根换热管更加体现了换热的效率。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。关键字:固定管板;换热器;不同物料;热交换；补强AbstractHeatexchangedcalledheatexchangedagain,itisakindofthethermalfluidheattransfertocoldfluidequipment,andrealizetheheatexchangeandtransmissionintheprocessofchemicalproductionindispensableequipment,hasthevitalsignificanceinthefactory.Heatexchangedcanbeasingledevice,suchasaheater,coolerandsteamcondenser,etc.Butalsopartoftheprocessequipment,suchaswasteheatrecoveryunitinpetrochemicalindustry,coalindustry,andsoon.Temperatureheatexchangedaretwodifferentmaterialsinaheatexchangingequipment,eventuallyachievethematerialcooling,orheatingequipmentforthepurposeofcoldmaterial.Thisheatexchangedissteamcondenserisverycommoninintoduringequipment,theheatexchangedhastheadvantagesofresistancetohighpressure,lowcost,convenientcleaningisunfavorableandscaleadvantages.Knownconditionis:thedesignpressurefortubesideandshellside,workingtemperaturetubesideandshellside,thedesigntemperaturetubesideandshellside,themediumasthewaterpasses,shellsidemediumiswatervapor.Basedontheheattransferareaofthegivenconditions.Consideringthecharacteristicofmediumetcfactors,using(material)seamlesssteeltube,thisdesignUSEStherootheatexchangetubecanmeetthechangeofheat.Setrodof6rootnumber,calculatethecylinderdiameter.Completedthepressuredropcalculation,strengthcalculation,openingreinforcement,shorttubeboxsectionwallthicknesscalculation,etc.Instrengthdesign,strengthdesignbasisforcylinder,headandchecking,accordingtotheinletconnectionoftrafficandexportsovertheselectionofnozzlediameter,openingreinforcementmethodonthebasisofequalareareinforcementcalculation.Thedesignofflange,tube-sheetextendedanddoaccordingtothehypothesisofelasticsupportfortubeplatedesignandchecking,tubeplateandtheheatexchangetubeconnectionsforwelding,rodandtubeplatetothethreadedconnectionstructure.Atthesametime,forthehorizontalvesselsaddlechecking.Thisdesignmakefulluseofmaterial,ismoreoccasions.608moreembodiestheheatexchangetube,sotheheatexchangeefficiency.Atthesameheatexchangedintheheatexchangedisverycheapandsafe.Sotheheatexchangedoccupiesanimportantpositioninthefactory.Keywords:Fixedtubesheet；Heatexchanged；Differentmaterials；reinforcing沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章换热器传热工艺计算目录TOC\o"1-3"\h\u21985第一章换热器传热工艺计算 1313321.1原始数据 1220521.2定性温度及确定其物性参数 1265561.3传热量与水蒸气流量计算 26071.4有效平均温差计算 3190441.5管程换热系数计算 4225261.6结构的初步设计 5137921.7壳程换热系数计算 684711.8总传热系数计算 7179351.9管壁温度计算 89581.10管程压力降计算 9254991.11壳程压力降计算 1023866第二章固定管板式换热器结构设计计算 13145672.1换热管材料及规格的选择和根数的确定 13204022.2布管方式的选择 13172932.3筒体内径的确定 14241222.4筒体壁厚的确定 1437512.5筒体水压试验 1547262.6封头厚度的确定 15175242.7管箱短节壁厚计算 16164282.8管箱水压试验 17312602.9管箱法兰的选择 17241802.10管板尺寸的确定及强度计算 18283202.11是否安装膨胀节的判定 31275052.12防冲板尺寸的确定 31323102.13折流板尺寸的确定 32139962.14各管孔接管及其法兰的选择 33219272.15开孔补强计算 3839892.16支座的选择及应力校核 4134232.16.1支座选择 411772.16.2鞍座的应力校核 4117783参考文献 4613067致谢 47第一章换热器传热工艺计算1.1原始数据管程水的进口温度=20℃管程水的出口温度=85℃管程水的工作压力=2.2MPa管程水的流量=245000kg/h壳程水蒸气的入口温度=164.97℃壳程水蒸气的出口温度=80℃壳程水蒸气的工作压力=0.7MPa1.2定性温度及确定其物性参数管程水的定性温度（1-1）管程水密度查物性表得管程水比热查物性表得管程水导热系数查物性表得=0.6557w/(m·℃)管程水黏度=5.229×10-4pa·s管程水普朗特数查物性表得Pr1=2.96壳程水蒸气定性温度壳程水蒸气冷凝点：冷却段：（1-2）冷凝段：（1-3）壳程水蒸汽密度查物性表得：冷却段：=943.4kg/m³冷凝段:=4.122kg/m³壳程水蒸汽比热查物性表得：冷却段：=4.258KJ/(kg·℃)冷凝段：=2.583KJ/(kg·℃)壳程水蒸汽导热系数查物性表得：冷却段：λ2=0.688w/(m·℃)冷凝段：=0.0313w/(m·℃)壳程水蒸汽粘度：冷却段：冷凝段：壳程水蒸汽普朗特数查物性表得：冷却段：冷凝段：1.3传热量与水蒸气流量计算取定换热效率η=0.98则设计传热量:Q0=G1×Cp1×()×1000/3600=245000×4.178×(85-20)×1000/3600（1-4）=1.8482×107w由导出水蒸气气流量G2，r为时的汽化潜热r=2763.5J/kg水蒸气流量：=5.91kg/s（1-5）冷却段传热量：（1-6）冷凝段传热量:（1-7）设冷凝段和冷却段分界处的温度为根据热量衡算:·η℃（1-8）1.4有效平均温差计算逆流冷却段平均温差:℃（1-9）逆流冷凝段平均温差:△℃（1-10）冷却段：参数：参数：（1-11）换热器按单壳程2管程设计则查图2-6(a)，得:温差校正系数Ø=0.84有效平均温差：冷凝段：参数：（1-12）参数：（1-13）换热器按单壳程2管程设计则查图2-6(a)，得:温差校正系数Ø=0.89有效平均温差:=Ø=0.89×126.5=112.6℃（1-14）初选冷却段传热系数:（1-15）1.5管程换热系数计算初选冷凝段传热系数:则初选冷却段传热面积为:（1-16）（1-17）选用Ø25×2.5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=4500mm则需要换热管根数:根可取换热管根数为608根.管程流通面积：管程流速:（1-18）管程雷诺数:管程冷却段的定性温度:（1-19）管程冷却段传热系数:管程冷凝段的定性温度:（1-20）管程冷凝段传热系数:1.6结构的初步设计查GB151-1999知管间距按1.25d0取管间距:s=0.032m管束中心排管数：根，取29根则壳体内径:圆整为:Di=1.1m则长径比;合理折流板选择弓形折流板:弓形折流板的弓高:h=0.2Di=0.2*1.1=0.22m折流板间距:折流板数量:1.7壳程换热系数计算壳程流通面积:壳程流速:冷却段:（1-21）冷凝段:（1-22）壳程当量直径:（1-23）（1）.冷凝段管外壁温度假定值:（2）.膜温：（1-24）膜温下液膜的粘度:188.3×膜温下液膜的密度:917.3膜温下液膜的导热系数：正三角形排列冷凝负荷:Г=（1-25）壳程冷凝段雷诺数:（1-26）壳程冷凝段传热系数:（1-27）（2）.冷却段管外壁温假定值:冷却段雷诺数：（1-28）壁温下水粘度:粘度修正系数；（1-29）壳程传热因子查图2-12得:冷却段壳程换热系数:1.8总传热系数计算查GB-1999第138页可知水蒸汽的侧污垢热阻:管程水选用地下水，污垢热阻为:由于管壁比较薄，所以管壁的热阻可以忽略不计冷却段总传热系数:传热面积比为:（合理）（1-30）冷凝段总传热系数:传热面积比为:(合理)（1-31）1.9管壁温度计算设定冷凝段的长度:=2.0424m冷却段的长度:冷却段管外壁热流密度计算:（1-32）冷却段管外壁温度:误差不大冷凝段管外壁热流密度计算:冷凝段管外壁温度:（1-33）1.10管程压力降计算管程水的流速:（1-34）管程雷诺准数:（1-35）管程摩擦系数:（1-36）压降结垢校正系数:沿程压降:（1-37）管程数:管程回弯次数:回弯压降:（1-38）取管程出入口接管内径:管程出入口速:（1-39）局部压降:（1-40）管程总压降:管程允许压降:即压降符合要求。1.11壳程压力降计算壳程当量直径:（1-41）壳程流通面积:（1-42）壳程流速:冷却段:（1-43）冷凝段:（1-44）壳程雷诺数:壳程冷却段雷诺数:（1-45）壳程冷凝段雷诺数:（1-46）查表壳程摩擦系数:冷却段:冷凝段:壳程粘度修正系数:冷却段:冷凝段:管束周边压降:冷却段管束周边压降:冷凝段管束周边压降:导流板压降:（无导流板）查表取壳程压降结垢系数:冷却段：冷凝段：取壳程进口接管内径:壳程出口接管内径:壳程出口流速:（1-47）壳程进口流速:（1-48）局部压降:冷却段：（1-49）冷凝段：（1-50）壳程总压降:冷却段壳程总压降:（1-51）冷凝段壳程总压降:（1-52）壳程允许压降:即压降符合要求即压降符合要沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章固定管板式换热器结构设计计算第二章固定管板式换热器结构设计计算2.1换热管材料及规格的选择和根数的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值（1）换热管规格（2）传热面积A㎡214.6（3）换热管数Nt根608（4）拉杆直径dnmmGB151-1999《管壳式换热器》表4316（5）拉杆数量根GB151-1999《管壳式换热器》表4462.2布管方式的选择序号项目符号单位数据来源和数据计算数值（1）正三角形GB151-1999图11（2）换热管中心距SmmGB151-1999表1232（3）隔板槽两侧相邻管中心距SnmmGB151-1999表12442.3筒体内径的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）换热管中心距SmmGB151-1999表1232（2）换热管根数Nt根608（3）管束中心排管根数Nc根29（4）换热管外径d0mm25（5）到壳体内壁最短距离b3mm8（6）筒体内径Dimm996（7）实取筒体公称直径DimmJB/T4737-951000（8）布管限定圆直径Dlmm9802.4筒体壁厚的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）计算压力0.77（2）筒体内径见三-81000（3）筒体材料20R（4）设计温度下筒体材料的许用应力GB150-1998表4-1钢板许用应力123（5）焊接接头系数0.85（6）筒体计算厚度3.7（7）腐蚀裕量2（8）负偏差0（9）设计厚度5.7（10）名义厚度GB151-1999项目5.3.2表88（11）有效厚度6（12）设计厚度下圆筒应力64.6（13）校核（14）设计温度下圆筒的最大许用工作压力1.252.5筒体水压试验序号项目符号单位根据来源及计算公式数值（1）实验压力1.04（2）圆筒薄膜应力87.2（3）校核=187.4Mpa合格2.6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1000（2）计算压力2.42（3）焊接接头系数0.85（4）封头材料Q345（5）设计温度下许用压力GB151-1999项目5.3.2表4-1170（6）标准椭圆封头计算厚度8.41（7）腐蚀裕量1（8）负偏差0（9）设计厚度9.41（10）名义厚度GB151-1999项目5.3.210（11）实取名义厚度10（12）有效厚度9（13）曲面高度JB/T4737-95续表1（14）直边高度JB/T4737-95续表1（15）内表面积AJB/T4737-95续表1(16)容积VJB/T4737-95续表1(17)质量mJB/T4737-95续表12.7管箱短节壁厚计算序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）计算压力2.42（2）管箱内径1000（3）管箱材料Q345（4）设计温度下许用应力GB150-1998170（5）焊接接头系数0.85（6）管箱计算厚度8.44（7）腐蚀裕量1（8）负偏差0（9）设计厚度9.44（10）名义厚度GB151-1999项目5.3.210（11）实取名义厚度10（12）有效厚度9（13）设计厚度下圆筒应力135.65（14）校核=144.5Mpa合格（15）设计温度下圆筒的最大许用工作压力2.582.8管箱水压试验序号项目符号单位根据来源及计算公式数值（1）实验压力3.23（2）圆筒薄膜应力181.06（3）校核=263.9Mpa合格2.9管箱法兰的选择序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）法兰类型长颈对焊法兰JB/T4703-2000PN=2.5MPa（2）法兰外径JB/T4703-20001195（3）螺栓中心圆直径JB/T4703-20001140（4）法兰公称直径JB/T4703-20001000（5）法兰材料16MnR（6）垫片类型JB/T4704-2000PN=2.5MPa（7）垫片材料石棉橡胶板片GB/T3985-1995（8）垫片公称直径JB/T4704-20001000（9）垫片外径JB/T4704-20001087（10）垫片内径JB/T4704-20001037（11）法兰厚度JB/T4704-200068（12）垫片厚度JB/T4704-20003（13）螺栓规格及数量M27×2×36(对接筒体最小厚度14mm）2.10管板尺寸的确定及强度计算本设计为管板延长部分兼作法兰的形式，即GB151-1999项目5.7中，图18所示e型连接方式的管板，材料为Q235Ⅱ的锻件。A.确定壳程圆筒、管箱圆筒、管箱法兰、换热管等元件结构尺寸及管板的布管方式；以上项目的确定见项目一至九。B.计算序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注（1）筒体内径mm1000（2）筒体内径横截面积A785000（3）筒体厚度mm8（4）圆筒内壳壁金属截面积25320.96（5）换热管壁厚mm2.5（6）换热管根数n608（7）换热管外径dmm25（8）管子金属总截面积107388（9）换热管材料的弹性模量GB150-1998表F5186000（10）沿一侧的排管数29（11）换热管中心距mmGB151-199932（12）隔板槽两侧相邻管中心距mmGB151-199944（13）布管区内未能被管支撑的面积14072.8（14）管板布管区面积531954.7（15）管板布管区当量直径mm823.2（16）管板布管内开孔后的面积486700（17）系数0.62（18）壳程圆筒材料的弹性模量GB150-1998表F5186000（19）壳体不带膨胀节时换热管束与圆筒刚度比4.24（20）系数0.22（21）系数5.47（22）系数7.92（23）管板不管区当量直径与壳程圆筒内径比0.8232（24）管子受压失稳当量长度mmGB151-1999图32600（25）设计温度下管子受屈服强度GB150-1998表F2196（26）管子回转半径imm8.004（27）系数136.8（28）管子稳定许用应力71.15（29）校核合格C.对于延长部分兼作法兰的管板，计算序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）垫片接触宽度NmmGB150-1998表9-125（2）垫片基本密度宽度mm12.5（3）垫片比压力yGB150-1998表9-211（4）垫片系数m2.0（5）垫片有效密封宽度bmm9（6）垫片压紧力作用中心圆直径mm1069（7）预紧状态下需要的最小螺栓载荷N332309.34（8）操作状态下需要的最小螺栓载荷N2463335.3（9）常温下螺栓材料的许用应力GB150-1998表F4选用材料为40MnB635（10）预紧状态下需要的最小螺栓面积523.3（11）操作状态下需要的最小螺栓面积3879.3（12）需要螺栓总截面积3879.3（13）法兰螺栓的中心圆直径mm1140（14）法兰中心至作用处的径向距离mm35.5（15）预紧状态的法兰力矩n（16）筒体厚度mm8（17）法兰颈部大端有效厚度mm14（18）螺栓中心至法兰颈部与法兰背面交的径向距离mm56（19）螺栓中心距作用出的径向距离mm70（20）螺栓中心处至作用位置处的径向距离mm52.75（21）作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力N1899700（22）流体压力引起的总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力差N270000（23）操作状态下需要的最小垫片压力N292000（24）法兰操作力矩157590000D、假定管板的计算厚度为δ，然后按结构要求确定壳体法兰厚度'序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）假定管板计算厚度mm50（2）壳体法兰厚度mm50（3）管板材料弹性模量GB150-1998表F5186000（4）换热管材料的弹性模量GB150-1998表F5186000（5）管板刚度削弱系数GB151-19990.4（6）换热管有效长度mm2896（7）管板强度削弱系数GB151-19990.4（8）管子金属总截面积107388（9）换热管加强系数6.0（10）管板布管区的当量直径与壳程圆筒内径之比0.8232（11）管板周边布管区的无量纲参数1.06（12）管束模数6897.2（13）壳体法兰材料弹性模量GB150-1998表F5186000（14）壳体法兰材料弹性模量GB150-1998表F5186000（15）壳体法兰宽度mm97.5（16）系数GB151-1999图260.00022（17）壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数6.164（18）旋转刚度无量纲参数0.000702E.由GB151-1999P51图27按照K和查，并计算值，由图29按照K和查值序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）管板第一矩系数GB151-1999图270.13（2）系数30.9（3）系数GB151-1999图294.21F、序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）管箱法兰材料的弹性模量196000（2）管箱圆筒材料的弹性模量GB150-1998表F5196000（3）管箱法兰厚度mmJB/T4702-200068（4）系数GB151-1999图260.0033（5）管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数61.2（6）换热管束与圆筒刚度比4.241（7）系数GB151-1999图30（8）法兰力矩折减系数0.144(9)管板边缘力矩的变化系数4.01(10)法兰力矩变化系数0.404(11)管板第二弯矩系数GB151-1999图28（a）2.78G、按课程设计压力而管程设计压力膨胀变形差，法兰力矩危险组合（GB151-1999项目分别讨论）a、只有壳程设计压力，而管程设计压力不计膨胀变形差（即)序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注（1）有效压力组合4.212（2）基本法兰力矩系数0.0426（3）系数0.00128（4）管板边缘力矩系数0.04773（5）管板边缘剪切系数1.47（6）管板总弯矩系数2.06（7）系数0.412（8）系数1.088（9）系数1.088（10）管板径向应力系数0.072（11）管板布管区周边外径向的应力系数0.075（12）管板布管区边剪切应力系数0.073（13）壳体法兰力矩系数0.00426（14）管板的径向应力188.02（15）管板布管区周边外径向的应力58.1（16）管板布管区周边剪切应力9.53（17）法兰的外径与内径之比K1.195（18）系数YGB150-1998表9-511（19）壳体法兰应力38.42（20）换热管的轴向应力15.58（21）壳程圆筒的轴向应力8.73（22）一根换热管管壁金属的横截面积176.625（23）换热管与管板连接的拉托应力17.54b、只有壳程设计压力序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注（1）壳程圆筒材料线膨胀系数GB150-1998（2）换热管材料线膨系数GB150-1998（3）沿长度均的换热管金属温度GB151-1999附录F132.7（4）沿长度平均的换热管金属温度GB151-1999附录F97.18（5）制造环境温度20（6）换热管与壳程圆筒的膨胀变化差（7）有效压力组合-14.8（8）基本法兰力矩系数-0.0121（9）管板边缘力矩系数-0.00697（10）管板边缘剪切系数-0.2154（11）管板总弯矩系数-0.5975（12）系数0.2852（13）管板径向应力系数0.00662（14）管板布管区周边外径向的应力系数-0.00693（15）管板布管区周边剪切应力系数0.02321（16）壳体法兰力矩系数-0.00226（17）管板的径向应力-60.7（18）管板布管区周边外径向的应力53.57（19）管板布管区周边剪切应力-33.49（20）壳体法兰应力71.63（21）换热管的轴向应力63.5（22）壳程圆筒的轴向应力1.37（23）换热管管板连接拉托应力71.44序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注（1）有效压力组合-17.424（2）基本法兰力矩系数-0.01858（3）系数0.00128（4）管板边缘力矩系数-0.01858（5）管板边缘剪切系数-0.5741（6）管板总弯矩系数-3.44（7）系数-0.688（8）系数1.662（9）系数1.662(10)管板径向应力系数0.0209(11)管板布管区周边外径向的应力系数-0.0216(12)管板布管区边剪切应力系数0.0126(13)壳体法兰力矩系数0.004(14)管板的径向应力225.78(15)管板布管区周边外径向的应力206.15(16)管板布管区周边剪切应力-11.67（17）法兰的外径与内径之比K1.195（18）系数YGB150-1998表9-511（19）壳体法兰应力149.25(20)换热管的轴向应力50.07(21)壳程圆筒的轴向应力16.88(22)一根换热管管壁金属的面积176.625(23)换热管与管板连接的拉托应力56.3d、只有管程设计压力序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注（1）壳程圆筒材料线膨胀系数GB150-1998（2）换热管材料线膨系数GB150-1998（3）沿长度均的换热管金属温度GB151-1999附录F132.7（4）沿长度平均的换热管金属温度GB151-1999附录F97.18（5）制造环境温度20（6）换热管与壳程圆筒的膨胀变化差（7）有效压力组合-36.40（8）基本法兰力矩系数-0.0089（9）管板边缘力矩系数-0.0089(10)管板边缘剪切系数-0.275(11)管板总弯矩系数-0.875(12)系数0.451(13)管板径向应力系数0.00967(14)管板布管区周边外径向的应力系数-0.00938(15)管板布管区周边剪切应力系数0.02145(16)壳体法兰力矩系数-0.00256(17)管板的径向应力-218.2(18)管板布管区周边外径向的应力161.82(19)管板布管区周边剪切应力-24.52(20)壳体法兰应力199.6(21)换热管的轴向应力93.06(22)壳程圆筒的轴向应力60.02(23)换热管管板连接拉托应力104.68H、由管板计算厚度来确定管板的实际厚度：序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注（1）管板计算厚度mm50（2）壳程腐蚀裕量mm2（3）管程腐蚀裕量mm1（4）管板的实际厚度mm54考虑圆整2.11是否安装膨胀节的判定由十.G..a、b、c、d计算结果可以看出：四组危险组合工况下，换热管与管板的连接拉托力均没超过设计许用应力，并且各项应力均没超过设计许用应力。所以，不需要安装膨胀节。2.12防冲板尺寸的确定根据GB151-1999《管壳式换热器》项目5.11.4确定防冲板的长为500mm,宽为427mm,厚度为8mm，防冲板外表面到圆筒内壁的距离为100mm。2.13折流板尺寸的确定1.根据GB151-1999《管壳式换热器》图39（c）选择单弓形折流板，且由于换热介质为气液共存，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口。2.换热管无支撑跨距或折流板间距由GB151-1999表42知，当换热管为外径25的钢管时，换热管的最大无支撑跨距为L=1850mm,且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,取折流板间距B=300mm.3.折流板管孔有GB151-1999表36查得管孔直2.13径为25.4mm,允许偏差其主要尺寸如下表：序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）折流板的厚度mmGB151-1999项目5.9.2-216（2）折流板的直径mmGB151-1999表41994（3）折流板直径的允许偏差mmGB151-1999（4）折流板的材料mmQ235-A（5）折流板的缺口高度mmGB151-1999P73图20（6）折流板的缺口弦高mmGB151-1999P71图204拉杆的选择序号项目符号单位数据来源数值（1）拉杆直径dmmGB151-1999表4316（2）拉杆数量GB151-1999表446（3）拉杆长度L1mm（4）拉杆螺纹中心直径L2mmmmGB151-1999表4516mmGB151-1999表4520mmGB151-1999表45bmmGB151-1999表452.02.14各管孔接管及其法兰的选择接管a、b选择相同型号法兰，设水的流速1.69m/s根据公式取d=250mm设计压力为2.09MPa由《钢制法兰、垫片、紧固件》选择板式平焊法兰，公称压力为2.5MPa.。相关尺寸如下：b进出水口接管法兰的选择：序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）接管公称通径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5250（2）接管外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5273（3）法兰外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5425（4）螺栓中心圆直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5370（5）螺栓孔直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-530（6）螺栓孔数量个HG/T20592-2009表8.2.1-512（7）螺栓HG/T20592-2009表8.2.1-5M27（8）法兰厚度mmHG/T20592-2009表8.2.1-535（9）法兰内径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5276（10）坡口宽度mmHG/T20592-2009表8.2.1-510（11）法兰理论重量kgHG/T20592-2009表D-412（12）法兰密封面形式HG/T20592-2009表3.2.1RF（13）法兰密封面尺寸mmHG/T20592-2009表3.2.5-12mmHG/T20592-2009表3.2.5-1335c、蒸汽入口接管法兰的选择，设水蒸汽的流速,则根据公式，取d=300mm设计压力为0.88MPa。由《钢制法兰、垫片、紧固件》选择板式平焊法兰，公称压力为1MPa。相关尺寸如下:序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）接管公称通径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5300（2）接管外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5325（3）法兰外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5485（4）螺栓中心圆直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5430（5）螺栓孔直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-530（6）螺栓孔数量个HG/T20592-2009表8.2.1-516（7）螺纹HG/T20592-2009表8.2.1-5M27（8）法兰厚度mmHG/T20592-2009表8.2.1-538（9）法兰内径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5328(10)法兰理论重量kgHG/T20592-2009表D-420(11)法兰密封面形式HG/T20592-2009表3.2.1RF(12)法兰密封面尺寸mmHG/T20592-2009表3.2.5-12mmHG/T20592-2009表3.2.5-1370f.冷凝水出口接管法兰的选择设水蒸汽全部冷凝成水,且设出口速度u=1m/s,,则取d=100mm,设计压力为0.88MPa。由《钢制法兰、垫片、紧固件》选择板式平焊法兰，公称压力为1MPa。相关尺寸如下：序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）接管公称通径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5100（2）接管外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5108（3）法兰外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5220（4）螺栓中心圆直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5180（5）螺栓孔直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-518（6）螺栓孔数量个HG/T20592-2009表8.2.1-58（7）螺纹HG/T20592-2009表8.2.1-5M16（8）法兰厚度mmHG/T20592-2009表8.2.1-522（9）法兰内径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5110(10)法兰理论重量kgHG/T20592-2009表D-44.5(11)法兰密封面形式HG/T20592-2009表3.2.1RF(12)法兰密封面尺寸mmHG/T20592-2009表3.2.5-12mmHG/T20592-2009表3.2.5-1158d、安全阀口、g、放净口接管法兰的选择序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）接管公称通径mmHG/T20592-2009表8.2.1-550（2）接管外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-557（3）法兰外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5165（4）螺栓中心圆直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5125（5）螺栓孔直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-518（6）螺栓孔数量个HG/T20592-2009表8.2.1-54（7）螺纹HG/T20592-2009表8.2.1-5M16（8）法兰厚度mmHG/T20592-2009表8.2.1-519（9）法兰内径mmHG/T20592-2009表8.2.1-559(10)法兰理论重量kgHG/T20592-2009表D-42.5(11)法兰密封面形式HG/T20592-2009表3.2.1RF(12)法兰密封面尺寸mmHG/T20592-2009表3.2.5-12mmHG/T20592-2009表3.2.5-1102e、排气孔接管法兰的选择序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）接管公称通径mmHG/T20592-2009表8.2.1-525（2）接管外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-532（3）法兰外径mmHG/T20592-2009表8.2.1-5115（4）螺栓中心圆直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-585（5）螺栓孔直径mmHG/T20592-2009表8.2.1-514（6）螺栓孔数量个HG/T20592-2009表8.2.1-54（7）螺纹HG/T20592-2009表8.2.1-5M12（8）法兰厚度mmHG/T20592-2009表8.2.1-516（9）法兰内径mmHG/T20592-2009表8.2.1-533（10）法兰理论重量kgHG/T20592-2009表D-41.0（11）法兰密封面形式HG/T20592-2009表3.2.1RF（12）法兰密封面尺寸mmHG/T20592-2009表3.2.5-12mmHG/T20592-2009表3.2.5-1682.15开孔补强计算a、b孔DN=250mm（GB150-1998项目8.1）序号项目符号单位数据来源和计算公式数值（1）接管壁厚10（2）接管外径273（3）接管内径253（4）开孔直径255（5）壳体开孔处的计算厚度6.19（6）接管名义厚度10（7）接管有效厚度9（8）设计温度下接管材料的许用应力GB150-1998163（9）设计温度下壳体材料的许用应力GB150-1998170(10)强度削弱系数0.959(11)圆筒开孔所需补强面积A1583(12)补强有效宽度510(13)接管外侧有效补强高度50.5（14）接管内侧有效补强高度0（15）壳体有效厚度减去计算厚度之外的多面积460.2（16）接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积713.85（17）接管计算厚度1.63（18）焊缝金属截面积GB150-199836（19）补强面积1210.05∴a、b孔需要补强圈采用补强圈补强根据公称内径DN=250，选取补强圈参照JB/T4736取补强圈外径D'=480mm，内径d'=277mm,B=504mm,补强圈在有效范围内。补强圈厚度为=1.84mm虑钢板负偏差并圆整取补强圈厚度为4mm，为了便于制造，材料补强圈的名义厚度取封头厚度即9mm。（2）C孔DN=250序号项目符号单位数据来源和计算公式数值(1)接管壁厚10(2)接管外径273(3)接管内径253(4)开孔直径255(5)壳体开孔处的计算厚度3.59（6）接管名义厚度10（7）接管有效厚度9（8）设计温度下接管材料的许用应力GB150-1998123（9）设计温度下壳体材料的许用应力GB150-1998123（10）强度削弱系数1.0（11）圆筒开孔所需补强面积A915.45（12）补强有效宽度510（13）接管外侧有效补强高度50.5（14）接管内侧有效补强高度0（15）壳体有效厚度减去计算厚度之外的多面积614.55（16）接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积817.09（17）接管计算厚度0.91（18）焊缝金属截面积GB150-199836（19）补强面积1467.642.16支座的选择及应力校核2.16.1支座选择根据JB/T4712-92鞍式支座，重型BⅠ（表7）当DN=1000mm时，取鞍式支座的相关尺寸如下：序号项目符号单位数值（1）公称直径1000（2）允许载荷KN307（3）鞍座高度200（4）底板76017012（5）腹板8（6）1701401808（7）垫板1180270840（8）螺栓间距600（9）带垫板鞍座质量kg57（10）包角°120（11）型号重型F、S各一2.16.2鞍座的应力校核各部件重量及总重量序号项目单位数量总重备注（1）a、b接管Φ300×11.5235.4（2）管法兰PL250-25RF240（3）管板2743.21（4）c接管Φ250×11.5116.16（5）管法兰PL250-10RF112（6）f接管Φ100×412.22（7）管法兰PL100-10RF14.5（8）管法兰PL50-10RF25（9）管法兰PL25-10RF11(10)防冲板17.5(11)拉杆623.46(12)折流板10378(13)筒体DN1000×81575.93(14)左管箱总重1663.42(15)右管箱总重1412.31(16)螺柱M27+螺母7268.9(17)补强圈237.33(18)BⅠ重型鞍式支座2114(19)定距管19.2(20)换热管6082530.26(21)物料3158(22)总重M8847.8b、原始数据表序号项目符号单位数值（1）壳程设计压力0.77（2）壳程设计温度℃200（3）物料密度985.7（4）筒体内径1000（5）筒体长度4500（6）公称厚度8（7）厚度附加量2（8）鞍座型号（9）左鞍座中心线离左封头切线的距离1500(10)右鞍座中心线离右封头切线的距离1170(11)腹板厚度8(12)鞍座包角°120(13)容器与封头的材料(14)容器与封头的许用应力170(15)鞍座材料(16)鞍座材料许用应力113(17)容器自重5689.8(18)物料重量3158(19)总重量8847.8c.校核计算序号项目符号单位数据来源数值（1）均布载荷17.9（2）封头深度JB/T4746-2002《钢制压力容器头》250（3）左支座反力49356.2（4）右支座反力37352.8（5）将双鞍座卧式换热器简化为外伸简支梁（6）筒体在支座跨中截面处的弯矩36109853.2（7）筒的支座截面的弯矩-23208623.2（8）跨中截面处的轴向应力（最高点）24.98（9）跨中截面处的轴向应力（最低点）50(10)系数0.000982(11)系数GB150－1998图6-380(12)轴向许用压缩应力80(13)筒体和封头中的切向剪应力(14)系数《过程装备设计》表5-21.171(15)切向剪应力7.24(16)椭圆形封头形系数标准椭圆形1.0(17)封头内压引起应力127.6(18)筒体的周向应力(19)鞍座截面筒体最低处的周向应力-37.15(20)系数《过程装备设计》表5-30.760(21)筒体有效宽度248.1(22)鞍座边角处筒体的周向应力-57.32(23)系数《过程装备设计》表5-30.053(24)鞍座腹板应力(25)系数《过程装备设计》表5-50.204(26)鞍座计算厚度8(27)鞍座计算高度取实际高度200(28)(29)鞍座有效断面平均应力6.43(30)结论随着毕业时机的结束，意味着大学生活接近了尾声。刚开始以为做毕业设计只是对大学这几年所学知识的总结，可是通过毕业设计过程中明白了这不仅仅是所学知识的一次体验，更是对自己能力的一次提高。本次设计主要针对甲胺装置E751塔冷凝器的结构设计与加工工艺进行改进，使其具有更好的性能和更高的使用年限。（1）.改进了管板与换热管焊接方式，使其连接更加紧密，提高了设备的强度。（2）.对设备内外表面进行了防腐处理，提高了使用年限。通过这次对甲胺装置E-751塔冷凝器的设计，我认识到很多：实践出真知：这次专业性较强的课程设计，使我认识到：光掌握理论知识远远不够，只有在实践中提高自己才能更加体现出理论知识的重要性。做什么都要认真:在画图的过程中，首先要做到的就是认真，刚开始看到别人画的图很是羡慕，当我把图纸给我的时候，我再次遭遇挫折，画的图我自己都认不出是啥，但是认真下来之后，确定了零件的尺寸，就感觉得到绘制的简单，美观，局部细节要准确，不仅是体力和脑力活啊。查阅文献资料的重要性：在设计的过程中，我通过在图书馆查阅资料、上网搜等多个渠道去充实设计知识，可以说如果没有这些渠道就不可能那么容易的完成设计，当然这只是其中一小部分。在课程设计构成中，王昭春老师也一再给我们解答疑惑，多次的位我们的绘画和设计指导。王昭春老师花费了宝贵的休息时间为我们解决了问题，使我们在设计的过程中少走了许多弯路，学生虽然口头上说什么都没有，但是心很感动，感谢老师。这次毕业设计也暴露出我对专业基础知识掌握的很多不足之处，比方说对材料的了解程度不够、对相关软件操作不熟练等。使我明白了自己的知识还远远不够，还需要继续学习，只有在学习中才能够提高自己，为社会做贡献。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢参考文献[1]史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京;东南大学出版社,1989.[2]康芹.郭建利,机械管理开发期刊,2010.10.[3]罗海兵.陈维汉,化工装备技术.期刊,2004.4.[4]章学来.卢家才.李瑞阳等,能源技术.期刊,2001.2.2.[5]韩蔚.陈杰.许新明.梁军,复式换热器,中国专利,2006.4.[6]郑雪苹.孙俊杰.李宝安,内蒙古科技与经济,期刊,2010.14.[7]张少维.桑芝富,石油化工设备,期刊,2004.5.3.[8]张莹莹.齐洪洋.纪强.周辰林,石油化工设备,期刊,2013.11.[9]李越峰.陈俊智.王晰,扁管换热器,四川长虹电器股份有限公司,专利,2008.6.[10]王慧德.金国栋.涨学鸿,化工炼油机械,期刊,1982.3.2.[11]GB150-2011钢制压力容器中国标准出版社.[12]GB151-1999管壳式换热器国家质量技术监督发布.[13]郑津洋.过程设备设计.北京：化学工业出版社，2005.[14]郑津洋.过程设备设计.北京：化学工业出版社，2010.[15]夏清等.化工原理（上册）.天津：天津大学出版社，2005.[16]郑津洋.过程设备设计.北京：化学工业出版社，2005.[17]刘朝儒.机械制图.北京：高等教育出版社，2001.[18]国家技术监督局.容器支座压力容器法兰.北京：中国标准出版社，1998，5.[19]《换热器设计手册》钱颂文主编化学工业出版社.[20]曲文海，董大勤，袁凤隐.压力容器与化工设备实用手册（上、下册）.北京：化学工业出版社，2003，3.致谢大学的生活虽然四年时间飞逝一眨眼的功夫，一切都将成为美好的回忆，思绪万千！学生的学习生涯最后一份答卷就是毕业设计也已经顺利完成，首先应该感谢的是我的导师王昭春老师。在这几个月里，一直对我的学习和设计严格要求、一丝不苟。我的进步都有导师们的辛勤汗水，寄托着导师们的希望。很感谢王老师在学习方面给了我关心和帮助，她们严谨的态度和耐心的指导都深深地影响着我。在做毕业设计期间中遇到的困难、难点通过老师们的讲解都会了，在他的仔细讲解下，使我在困难取得了很大的成就，使我能及时摆脱不佳的学习状态，并且在完成毕业设计中增加了信心，让我学会了在面对困难时有着一颗不放弃的心。在此，我真诚的衷心的感谢我的老师们!还有我的朋友们，是他们在我毕业设计期间给了我帮助，使我信心增加了百倍，顺利的完成了毕业设计等内容，在此对他们表示感谢。在这次毕业设计中我能克服各种困难，在炎热的夏天里充满了希望并且我能够更加灵活运用有关机械的知识，为以后的生活和实践中提供了丰富的经验。在即将离开母校踏上工作岗位的道路，真诚的祝愿科亚学院再创辉煌！愿老师们身体健康、心想事成！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