本科毕业设计论文煤油冷却器的设计处理量为5500kgh.docx

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本科毕业设计论文煤油冷却器的设计处理量为5500kgh

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

Abstract

Thedesignoffixedtubeplateheatexchangerismainlycomposedofacasing,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

第1章绪论

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

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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。

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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。

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U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]。

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;