卧式列管冷凝器设计Word格式.docx

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目 录

前 言 1

第1章绪论 2

1.1冷凝器概述 2

1.2冷凝器分类及特点 2

1.2.1直接接触式换热器 2

1.2.2蓄热式换热器 2

1.2.3间壁式换热器 3

1.3间壁式换热器 3

1.3.1管式换热器 3

1.3.2板面式换热器 3

1.3.3其他形式换热器 3

1.4管壳式换热器 3

1.4.1固定管板式换热器 4

1.4.2浮头式换热器 4

1.4.3U形管式换热器 4

第2章工艺设计 5

2.1设计基本条件 5

2.2确定设计方案 5

2.2.1选择冷凝器的类型 5

2.2.2流程安排 5

2.3确定物性数据 5

2.4估算传热面积 6

2.4.1计算热负荷 6

2.4.2冷却水用量 6

2.4.3计算有效平均温度差 6

2.4.4选取经验传热系数K值 6

2.4.5估算换热面积 7

2.5工艺结构尺寸 7

2.5.1管径和管内流速 7

2.5.2管程数和传热管数 7

2.5.3平均传热温差校正及壳程数 7

2.5.4管子排列 8

2.5.5管心距 9

2.5.6壳体内径 9

2.5.7折流板 10

2.5.8其他附件 10

2.5.9接管 10

2.6换热器核算 11

2.6.1传热系数 11

2.6.2传热面积裕度 11

2.7换热器内流体的阻力 12

2.7.1管程流体阻力 12

2.7.2壳程阻力 13

2.8工艺结构尺寸和计算结果一览表 13

第3章结构设计 15

3.1筒体内径确定 15

3.2固定管板兼作法兰的尺寸确定 15

3.2.1管板结构 15

3.2.2管板最小厚度 15

3.2.3管板尺寸 16

3.3换热管与管板连接 16

3.4法兰与垫片 17

3.5折流板 17

3.5.1折流板型式 17

3.5.2折流板尺寸 18

3.5.3折流板的布置 18

3.5.4支持板 18

3.6拉杆与定距管 19

3.6.1拉杆的结构和尺寸 19

3.6.2拉杆的位置 20

3.6.3定距管尺寸 20

3.7鞍座选用及安装位置确定 20

第4章强度计算 21

4.1筒体与管箱的设计 21

4.1.1壳体与管箱厚度的确定 21

4.1.2壳体和管箱材料的选择 22

4.1.3圆筒壳体和管箱壳体厚度的计算 22

4.1.4水压试验 22

4.2封头厚度计算及校核 23

4.2.1封头厚度计算 23

4.2.2水压试验 23

4.3管箱短节开孔补强的校核 24

4.4壳体接管开孔补强校核 24

4.4.1壳体物料入口接管开孔补强校核 24

4.4.2壳程物料出口接管开孔补强校核 25

4.5膨胀节 25

4.5.1膨胀节形式 25

4.5固定管板校核计算 27

4.5.1换热管材料（304） 27

4.5.1管板材料（304） 27

4.5.2换热管许用应力 27

4.5.3面积 28

4.5.6管子加强系数 28

4.5.7管板周边不布管区无量纲宽度 29

4.6冷凝器的设计值汇总 29

第5章 安装使用及维修 30

5.1安装 30

5.2维护和检修 31

结 论 33

谢辞 34

参考文献 35

外文资料翻译 36

前 言

能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，是化工、冶金、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。

无论是从上述各种工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的选型、合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。

近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展，设计人员已经开发了多种新型的换热器，以满足各行各业的要求。

在国外，美国传热研究公司HTRI在传热机理、两相流及测试技术方面取得进展。

该公司所开发的网络优化软件、各种换热器工艺设计软件计算精度准确。

国内，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、螺旋槽管、波纹管、纵横管等；

天津大学在流路分析法、振动等方面研究成果显著；

清华大学在板片传热方面有深入的研究；

西安交大在板翅式换热器研究方面已取得初步成果等。

本课题通过对饱和蒸汽卧式列管冷凝器的设计，了解换热器的结构特点及设计过程，掌握换热器的常规设计方法，并能根据工艺要求选择适当的冷凝器类型，还能根据传热的基本原理，选择流程，确定冷凝器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力，同时还学会查阅和熟练使用参考文献，为以后的工作学习积累经验。

第1章绪论

1.1冷凝器概述

随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。

世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。

强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,而且能大大节约投资成本。

换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用

工艺设备。

据统计,在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40 %左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由

换热器组成的。

上个世纪70年代初发生的世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。

因此，研究换热设备有着相当重要的意义。

1.2冷凝器分类及特点

按换热器传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式。

1.2.1直接接触式换热器

这类换热器又称混合式换热器。

它是利用冷流体、热流体直接接触，彼此混合进行换热的换热器。

直接接触式换热器具有传热效率高、单位容积提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。

1.2.2蓄热式换热器

这类换热器又称回热式换热器。

它是借助于固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。

蓄式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面积大，固较适合用于气-气热交换的场合。

1.2.3间壁式换热器

这类换热器又称表面式换热器。

它是利用间壁（固体表面）将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量有热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。

间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样，如常见的管壳式和板式换热器都属于间壁式换热器。

1.3间壁式换热器

1.3.1管式换热器

这类换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。

按传热管的结构形式不同大致分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕式换热器和管壳式换热器。

1.3.2板面式换热器

这类换热器都是通过板面进行传热的换热器。

板面式换热器按传热板面的结构形式可分为以下五种：

螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板式换热器。

1.3.3其他形式换热器

这类换热器是指一些具有特殊结构的换热器，一般