固定管板式换热器设计.doc

、概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。化工生产中换热器的使用十分普遍,由于物料的性质、要求各不相同,换热器的种类很多。了解各种换热器的特点,根据工艺要求正确选用适当类型的换热器是非常重要的。按照热量交换的方法不同,分为间壁式换热器、直接接触式换热器、蓄热式换热器三种。化工生产中绝大多数情况下不允许冷、热两流体在传热过程中发生混合,所以,间壁式换热器的应用最广泛。在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量:另一种流体温度较低,吸收热量。换热器在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中都有广泛应用,且它们是上述这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位二、列管式换热器的分类1、U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板,换热管为U型,管子的两端固定在同一块管板上,其管程至少为两程。管束可以自由伸缩,当壳体与U型环热管由温差时,不会产生温差应力。U型管式换热器的优点是结构简单,只有一块管板,密封面少,运行可靠;管束可以抽出,管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难;由于管子需要一定的弯曲半径,故管板的利用率较低;管束最内程管间距大,壳程易短路;内程管子坏了不能更换,因而报废率较高。此外,其造价比管定管板式高10%左右。2、固定管板式换热器固定管板式换热器主要是由筒体、封头、管板、换热管、管箱、折流板及法兰等组成,管束两端固定在管板上,管板和筒体之间是刚性连接在一起,相互之间无相对移动,换热器结构简单、制造方便、造价较低;在相同直径的壳体内可排列较多的换热管,而且每根换热管都可单独进行更换和管内清洗;但管外壁清洗较困难。当两种流体的温差较大时,会在壳壁和管壁中产生温差应力,一般当温差大于50摄氏度时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小温差应力。但当管、壳温差大于70摄氏度时,,导致膨胀节过厚失去温差补偿作用。因此,固定管板式换热器适用于壳程流体清洁,不易结垢,管程常用要清洗,冷热流体温差不太大的场合。1河北化工医药职业技术学院毕业设计三、设计方案选定1、换热器类型的选择按照设计任务书的要求,℃,出口温度120℃,冷流体物料,℃,℃,,物料的温度变化大约为90℃比较大。基于这些要求,应选择固定管板式换热器。2、流体路径的选择由于此次设计的换热器所走物料为气体,且需要冷却,所以选择走壳程,并且,固定管板式换热器具有壳体易走较清洁流体,这样,冷却即走管程。按照一?25*。般情况,选用规格为3、列管式换热器设计的主要内容固定管板式换热器的设计包括热力设计、流体设计、结构设计以及强度设计。本次设计课题以结构设计与强度校核为主要设计内容。不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计,而且对于已生产出来的,甚至已投入使用的换热器在检验它是否满足使用时,均需要进行这方面的工作。热力设计是指根据使用单位提出的基本要求,合理的选择运行参数,并根据传热学的知识进行传热计算。第二章固定管板式换热器的总体结构一、认识固定管板式换热器固定管板式换热器主要是由筒体、封头、管板、换热管、管箱、折流板及法兰等组成,管束两端固定在管板上,管板和筒体之间是刚性连接在一起,相互之间无对相移,动热换结器简构、单造制方而且每根换热管都可在相同直径的壳体内可排列较多的换热管,便、造价较低;2河北化工医药职业技术学院毕业设计单独进行更换和管内清洗;但管外壁清洗较困难。当两种流体的温差较大时,会在壳壁和管壁中产生温差应力,一般当温差大于50摄氏度时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小温差应力。但当管、壳温差大于70摄氏度时,,导致膨胀节过厚失去温差补偿作用。因此,固定管板式换热器适用于壳程流体清洁,不易结垢,管程常用要清洗,冷热流体温差不太大的场合。二、筒体筒体是换热器的主要受压元件,筒体大多是由钢板冷(热)卷焊而成。筒体因为要经常抽装管束,所以对壳体的内直径偏、同一截面上最大与最小直径偏差以及直线度的控制比较严格,因此压力容器壳体的材料要具有良好的塑性、焊接性能和好的热加工性能。根据不同的工艺条件,壳体的材料一般选用碳素钢、低合金钢和不锈钢等。根据图纸所知,本次设计的换热器所走的介质为气体且无腐蚀性,所以本次设计课题的筒体选材为Q235B三、封头封头是压力容器的重要组成部分,也是主要的受压元件,常用的有半球形封头、椭圆封头、碟形封头、锥形封头和平封头(即平盖)。其中平封头根据需要有多种形式,结构简单,与其他形式的封头相比,在相同的条件下满足强度要求的厚度较大,中低压容器中应用不多,锥形封头主要用于不同直径的过渡连