南 京 工 业 大 学 《材料工程基础》课程设计 设计题目:列管式换热器设计——
专 业:高分子材料与工程 班 级 学 号:姓 名:
日 期: 2012年 6月 18日—— 6月 29日 指导教师:叶旭初 设计成绩:日 期: 6月 29日 目 录
设计任务书 ………………………………………………………………………… 3 一 设计题目……………………………………………………………………… 3 二 设计任务及操作条件………………………………………………………… 3 三 设计要求及内容……………………………………………………………… 3 第 1章 设计方案简介 ……………………………………………………… 4 1.1 概述…………………………………………………………………………… 4 1.2 方案设计和拟定……………………………………………………………… 5 1.3 确定设计原则………………………………………………………………… 7 第 2章 固定式换热器的设计计算 ……………………………………… 7 2.1 设计计算基本步
骤…………………………………………………………… 7 2.2 确定列管换热器的形式……………………………………………………… 8 2.3 初选换热器规
格……………………………………………………………… 9 第 3章 列管式换热器的设计校核 ……………………………………… 11 3.1 换热器核
算…………………………………………………………………… 11 3.2 换热器压强降核算…………………………………………………………… 13 第 4章 辅助设备的计算与选择 ………………………………………… 15 4.1折流
板………………………………………………………………………… 15 4.2 接
管…………………………………………………………………………… 18 4.3 壁厚的确定、封头…………………………………………………………… 18 4.4.管板…………………………………………………………………………… 20 4.5换热管………………………………………………………………………… 21 4.6分程隔板……………………………………………………………………… 22 4.7拉杆…………………………………………………………………………… 23 4.8换热管与管板的连接…………………………………………………………… 24 4.9 防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图 (BI型 ……………………… 25
4.10膨胀节的设定讨论…………………………………………………………… 26 4.11换热器设计主要结构尺寸一览表…………………………………………… 26 第 5章 附图 ……………………………………………………………………… 28 4.1 工艺流程图…………………………………………………………………… 28 4.2 主体设备工艺图……………………………………………………………… 28 第 6章 设计小结 …………………………………………………… …… …… 29 参考文献 …………………………………………………… … …………… … ……… 30
列管式换热器设计任务书 (一设计题目
列管式换热器设计—— (二设计任务及操作条件
1、处理能力 列管式换热器设计—— 2、设备型式 列管式换热器 3、操作条件
(1釜残液:硫酸混合液,入口温度 20℃,出口温度 80℃
(2加热介质:蒸汽,入口温度 120℃,出口温度 100℃ (3换热器的管程和壳程压强降:不大于 0.4M Pa (4重油平均温度下的物性参数:
(三设计要求及内容
(1根据换热任务和有关要求确认设计方案 (2初步确认换热器的结构和尺寸
(3核算换热器的传热面积和管 , 壳程流体阻力 (4确认换热器的工艺结构
(5绘制列管式换热器的工艺流程图及主体设备工艺图 列管式换热器设计说明书 第 1章 设计方案简介 1.1 概述
列管式换热器是目前应用最广泛的一种换热设备,设计资料和数据比较完善,目 前在许多国家已有系列化标准,列管式换热器在换热效率,紧凑型性和金属消耗等方面 不及其他新型换热器,但由于它有结构牢靠,使用性大,材料广泛等独特特点,因而在 各种换热器的竞争中占有绝对优势
1.1.1列管式换热器的优点
列管式换热器列管式换热器又称管壳式换热器,是目前石油化工生产中应用最广泛 的一种换热器。它与其它换热器相比,主要优点是单位体积所具有的传热面积大,传热 效果好,结构比较简单,处理能力大,适应性强,操作弹性大,尤其在高温、高压和大 型装置中应用更为普遍。
1.1.2 列管式换热器种类
列管式换热器种类很多,目前广泛使用的按其温差补偿结构来分,主要有 以下几 种:浮头式换热器、固定式换热器、 U 型管换热器、填料式换热器等。
1浮头式换热器(代号 F
浮头式换热器两端的管板,一端不与壳体相连,该端称为浮头。管子受热时,管束 连同浮头可以沿轴向自由伸缩,完全消除了温差应力。
图 1 浮头式列管换热器
1—管程隔板; 2—壳程隔板; 3—浮头
浮头式换热器的特点是一端管板固定在壳体与管箱之间,另一端管板可以在壳体内 自由移动。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的,管束可以抽出,便于清洗
管间和 管内。其缺点是结构复杂,造价高,在运行中浮头处发生泄漏,不易处理。浮头式换热 器是适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。
2固定管板式换热器 (代号 G
固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体,当两流体的温度相差较大时,在外 壳的适当位置上焊上一个补偿圈。当壳体和管束热膨胀不同时,补偿圈发生缓慢的弹性 形变来补偿因温差应力而引起的热膨胀。固定管板式换热器主要由外壳、管板、管束、 封头压盖等部件组成。结构特点是在壳体上设置管束,管束两端用焊接的方法将管子固 定在管板上,两端管板直接和壳体焊接在一起,壳程的进出口管直接焊在壳体上,管板 外圆周和封头用螺栓紧固,管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器 管程可以用隔板分成任何程数。
这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜,但壳程清洗困难,对于较脏或有腐 蚀性的介质不宜采用。固定板式换热器的优点可归结为:①旁路渗流较小。 ②造价低。 ③无内漏。缺点是壳体和管壁的温差较大,易产生温差力,壳程无法清洗,管子腐蚀后 连同壳体报废,设备寿命较低,不适用于壳程易结垢场合。
3 U 型管式换热器(代号 Y
这类换热器只有一个管板,管程至少两程,管束可以抽出清洗,管子可以自由膨胀。其 缺点是管子内壁清洗困难,管子更换困难,管板上排列的管子少。
4填料式换热器
这类换热器管束一断可以自由膨胀,结构比浮头式换热器简单,造价也较低。但壳 程内介质有外漏的可能,壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
1.2方案设计和拟定
1.2.1 流体流经管程或壳程的选择原则
南京工业大学化工原理课程设计(精)
