浙江大学
毕业设计题目：釜式换热器的设计
学院：
系别：
专业：过程装备与控制工程
学号：
目录
1概述 (3)
2设计计算 (5)
2.1主要技术参数的确定 (5)
2.2釜式换热器的结构设计 (5)
2.2.1总体结构设计 (5)
2.2.2换热器管程设计 (7)
2.2.3 换热器壳程设计 (8)
2.3 元件的强度设计 (9)
2.3.1 筒体 (9)
2.3.2 开孔补强设计计算 (11)
3标准零部件的选用及主要零部件的设计 (15)
3.1 法兰的选用 (15)
3.1.1容器法兰的选用 (15)
3.1.2管法兰的选取 (16)
3.2 封头 (17)
3.3 管板 (18)
3.4 堰板 (19)
4鞍座的设计 (19)
4.1 鞍座的选取 (19)
4.2鞍座位置的设置 (19)
4.2.1鞍座位置的相关标准的要求 (19)
4.2.2设备总长的确定 (20)
4.2.3A值的确定 (20)
4.3力的计算 (20)
4.3.1重量产生的反力 (20)
4.3.2地震产生的力 (21)
4.3.3风载产生的力 (24)
4.3.4热膨胀产生的力 (26)
4.4总合力计算 (27)
4.5应力校核 (29)
4.5.1轴向应力 (30)
4.5.2切向应力 (31)
4.5.3周向应力 (31)
4.6结论 (32)
5三维实体造型设计 (32)
5.1 软件介绍 (32)
5.2 主要零部件的造型设计 (32)
5.2.1 管箱封头的设计 (32)
5.2.2 鞍座的设计 (34)
5.2.3 螺母的设计 (35)
5.3 装配体的设计 (35)
5.4 工程图的生成 (38)
设计总结 (41)
注释 (43)
参考文献 (44)
谢辞 (45)
附件 (46)
1概述
换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,是在化工、石油、石油化工、冶金等领域普遍应用的一种工艺设备，在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%～45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。目前在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。在近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。管壳式换热器虽然在换热效率、设备体积和金属材料的耗量等方面不如其他新型换热设备，但他又结构坚固、操作弹性大、可靠程度高、适用范围广等优点，所以在各种工程中得到普遍使用。而本次毕业设计的题目就是有相变传热的釜式换热器，它也是管壳式换热器的一种，广泛应用于石油及化工领域，又称釜式再沸器。
换热器作为节能设备之一，在国名经济中起到非常重要的作用。换热器的结构决定了换热器的性能，一种性能能否发挥其作用取决用设计着如何选择合理的结构，任何一个场合都有适应于这个特点的换热结构。要是传热效率提高、能耗下降、就必须了解换热器的机构特点，在这次设计中结构设计也就作为重点之一。
设计题目在毕业实习之前就已确定，任务涵盖了两部分内容，一是设备设计部分；二是在设备设计的基础上进行三维实体辅助造型设计。设备设计包括总体结构设计和各个组成的结构设计以及强度设计，主要零部件的设计和选型以及校核。三维实体辅助造型设计是利用软件SolidWorks来完成的，包括各个零部件的造型设计、装配体的设计和工程图的生成。工作任务是比较繁重的，在实习过程中，见到最多的是固定管板式换热器，却未见到釜式设备，对于釜式换热器的局部结构始终无法想象，关于釜式换热器的介绍资料在图书馆的资料库里，找到的不多。在经过多次考虑和导师的探讨，才对它的总体结构确定了下来，然而解决后新的问题又摆在面前，在过去的学习中，并未对SolidWorks做深入的学习和应用，当要系统的完成一个完全有自己设计的设备建模时遇到了太多的问题，每个功能的应用和实现过程有时需要摸索很多次，而且往往会在建模时会发现设计的合理性出问题，对前面的设计计算进行反复的
修改，直到最后完成工程图的生成，才完成了设备的全部设计，可以说，每一步都紧密联系在一起，相互制约着。但同时也让我体会到设计者和制造者之间的矛盾和联系，设计者有时是无法注意到制造问题的，而SolidWorks可以让设计者先对自己的设计做一个检验。
通过本次设计使我对所学的专业知识有了更深刻地认识，并从中学到了很多课本上无法得到的东西，通过自身的努力和学习，通过导师的细心指导，使我不仅在知识水平上和解决实际问题的能力上有了很大的提高，而且深刻体会到要把所学的知识理论变成可实际应用的设备时，所面对的种种难题，认识到提高运用知识，解决实际问题的能力的重要性，由于时间仓促和经验不足，难免存在很多问题，敬请各位老师指导！
2 设计计算
2.1主要工艺参数的确定
壳程管程
介质水、水蒸气再生气
设计压力
MP 0.4 3.2
a
设计温度℃ 210 340
换热面积2
m 260
接管规格：
再生气进口DN300；再生气出口 DN300
水进口 DN300；水出口 DN300
蒸汽出口 DN400
2.2釜式换热器的结构设计
2.2.1总体结构设计
选择了比较带蒸发空间的传统的结构形式，由管箱、小端壳体，斜锥壳体，大端壳体、管板、法兰、换热管等零部件组成。如图2—1所示
图2—1
12
2.2.2换热器管程设计[][]
1)换热管
a)换热管的形式换热管形式有光管、各种翅片管、螺纹管、异形管等。光管
是作为管壳式换热器的传统形式，当前应用非常普遍，廉价，易于制造、安装、检修、清洗方便。随着节约材料，节约能源的强化传热技术研究的发展，光管不断受到冲击，但是依据本设计的技术参数和考虑制造成本，依然选用光管。
b) 管径 采用标准管径的换热管。小管径可使单位体积的传热面积增大，结构
紧凑，金属耗量减少，传热系数提高。将同直径换热器的换热管有25φ改为19φ使换热面积可增加40%左右，节约金属20%以上，但小管径流体阻力大，不便清洗，易结垢，堵塞。一般大直径管子用于粘性大或污浊的流体，而再生气成分未定，选用25φ㎜×2.5㎜的无缝钢管。
c) 管长 管子过长清洗安装均不方便。一般取6m 以下，对于卧式设备，管长
与壳径之比应在6-10范围内，本设计采用标准管长6m 。 d) 管材 选用20号钢。
e) 管束确定 估算单根换热管面积A
[]
4
()t A d L πδ=-
A — 单根换热管的面积㎡ d — 无缝钢管直径㎜
t δ — 无缝钢管壁厚㎜
()3225 2.56000424.11510A mm π=-?=?
所需的换热管数n=
F
A
F — 要求工艺换热面积㎡，F=260㎡
63
2601061442410n ?==?
25φ㎜×2.5㎜的换热管的拉杆至少需要6根，故所需换热管管数至多608根。
2) 管板
管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管、将管程与壳程的流体分开，避免冷热流体混合，并同时受管程压力、壳程压力和温度的作用。
a)管板材料在选择管板材料时除考虑力学性能外还应考虑管程和壳程流体的
腐蚀性，以及管板和换热管之间的电位差对腐蚀的影响，由于此设计中的再
生气主要成分为二氧化碳，选用一般压力容器用钢16MnR。
b)列管形式排布考虑到管外是水易清洗，采用正六边形排列。换热管中心距
要保证管子与管板连接时，相邻两管间的净空距离有足够的强度和宽度，一
般不小于1.2倍的换热管外径，因此换热管的中心距选标准S=32㎜。管板上
排列管子的根数六角形14层，实际可排721根，对角线上的管数N=29，不
计弓形部分可排管子总数为631根。
c)管板与壳体和管箱的连接管板与壳体的连接形式分为两类：一种是可拆式，
一种是不可拆式。对于釜式换热器特殊的结构形式，考虑维修方便，以及再
生气的腐蚀性并不大，气密性要求不高，管板不做法兰设计中采用如图3—1
所示的连接形式：
图2—1加紧式连接
d)换热管与管板的连接形式换热管与换热管的连接在管壳式换热器的设计
中是一个比较重要的结构部分，它不仅给加工工作量大，而且必须使每个连
接处在设备运行中，保证无泄漏及能承受介质压力。从制造工况以及经济等
方面考虑，我选用了强度焊。
3）管箱管箱的作用是把从管道输送来的流体均匀地分布到各换热管内，和把管内流体汇集在一起送出换热器，在多管程换热器中，管箱还起到改变介质的流向的作用，由于我采用的釜式换热器的特殊结构形式，我选用封头管箱，并用两程，隔板尺及结构见图3—3。但是由于采用了2程分程，隔板槽两侧管心距至少取44㎜。
图2—3 分程隔板 2.2.3 换热器壳程设计
课程内主要由壳体、折流板、支撑板、拉杆、定距管、滑板等结构组成。 1） 壳体结构见设计图纸。
2） 折流板 折流板的作用是为了提高壳程流体流速，迫使流体按规定的路径多次横
向流过管束，增加湍动程度，以提高管间对流传热效率。而对于釜式换热器，折流板即起着流作用又起支撑作用。由于弓形折流板中，流体只经过圆缺部分而垂直流过管束，流动中死区较少，所以较为优越，结构也简单。弓形折流板的圆缺率为25%左右。折流板的缺口应尽量靠近管排，此采用上下方向排列，可造成流体剧烈扰动，以增大传热系数。
弓形折流板的间距一般不应小于壳体内径的20%,且不小50㎜，并相邻两块折流板间距不得大于壳体内径。由于换热管总长为6000㎜，去折流板间距为750㎜，可以计算需要7块折流板。折流板的安装固定时通过拉杆和定距管来实现的，每一根拉杆的最后一块折流板是与拉杆焊接的。其缺口的弦高取0.3倍的圆筒内径，h=300㎜。对于卧式换热器，为在停车时排进课程内残留也和在换热过程中伴随有气相的产生，则在折流板顶和底部需设置缺口，其角度为90o ，高度为15～20㎜，共排除换热器内残留也和气体用。折流板的厚度是根据换热器直径和换
热管无支撑跨距来实现的，[]2
由表3—5查得折流板的最小厚度为10㎜。它的名
义外径为DN －6=00.8994-㎜。
3） 拉杆 拉杆常用形式有两种：一种为拉杆和折流板焊接形式，一般用于换热管外
径小于或等于14㎜的管束;另一种为拉杆定居管结构形式，用于换热管外径大于
或等于18㎜的管束。拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，对于大直径的换热器，再不管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，拉杆直径选用
16mm ?。
4） 滑板 用来支撑折流板，并在安装时起到导轨和滑轨的作用，便于安装和拆卸，
并在设备工作时防止由于介质的冲击引起的震动和浮动，它的长度定为5000㎜，有两根组成。材料选用235Q AF -。 2.3 元件的强度设计[]3
换热器是由客体、管箱、封头、官板、法兰、换热管等受力元件组成，各元件都需要进行强度设计计算，以确保在运行时安全可靠。
由于官板受力情况复杂，影响管板强度的因素很多，有管内外压力，温度生产的应力，法兰力矩和换热管的支撑力等的影响，故正确地进行管板分析计算是比较复杂的，在此由于时间的关系，不予校核设计。 2.3.1 壳体
1) 小端壳体直径的计算 给予管板相连接的壳体，因此其厚度应根据壳体内径应
等于或大于管板布管最大圆的直径，所以从管板直径的计算可以确定壳体的内径。
()12D S b e =-+
D — 壳体计算内径，㎜； S — 管心距，㎜；
b — 最外层的六角形对角线上的管数，b=29；
e — 六角形最外层管中心到壳体内壁距离，一般取0(1~1.5)e d =。 32(291)2(1.225)956D mm =?-+??= 但根据圆筒的内径标准系列，只能取1000i D mm =。
2) 大端壳体直径的确定 釜式换热器是需要在壳体的上部设置适当的蒸发空间，同
时兼有蒸汽室的作用。页面的最低位置应比价热管的最上部表面高约50㎜，且大端直径和小段直径之比为1.5～2倍，锥形过渡段为30o 。因此去大端直径为2
倍于小端直径，即为1i D =2000㎜。则由此可以得到斜锥的长度为
130********o l ctg mm =?=。
3) 壳体的壁厚[]2 根据工艺条件可知，本设计的釜式换热器属于中低压容器，选
用压力容器常用钢16MnR ，壳体的计算厚度 []2c i t
c
p D P δσφ=
-
δ — 计算厚度，㎜；
c P — 计算压力，取设计压力0.4a MP ； i D — 圆筒内径，㎜；
[]t σ— 需用应力，a MP ，由于200℃ 时[]t
σ=170a MP ，250℃时
[]t
σ=156a MP ，用试差法计算在210℃是[]t
σ=176.4a MP ；
φ— 焊缝系数，φ=0.85。
n δ=
0.42000
2167.40.850.4
???-=2.8㎜
16MnR 的负偏差为1C =0，取腐蚀余量2C =2㎜，因此钢板的名义厚度可取
125n C C mm δδ=+++?=。但作为大端直径为2000㎜的圆筒的最小厚度为n δ=14㎜，小端直径为1000㎜的圆筒的最小厚度为n δ=10㎜。为制造方便和考虑经济成本小端和大端直径以及斜锥壳都取n δ=14㎜。 进行水压实验校核：即
()/
2T i e T e
P D δσδ+=0≤0.9s φσ
F — 要求工艺换热面积㎡ D — 壳体计算内径，㎜； S — 管心距，㎜；
b — 最外层的六角形对角线上的管数，b=29；
e — 六角形最外层管中心到壳体内壁距离，一般取0(1~1.5)e d =
δ — 计算厚度，㎜；
c P — 计算压力，取设计压力0.4a MP ； i D — 圆筒内径，㎜；
[]t
σ— 需用应力，a MP ，由
e δ — 有效厚度，㎜；
s σ — 屈服应力，s σ=340a MP ； H P egh ==1×9.81×2000=0.01962a MP 'T P =T H P P +=0.51962a MP ()
0.51962200012212
T σ?+=
?=50.22a MP
0.9s φσ=0.9×0.85×340=260.1a MP
T σ< 0.9s φσ，由此可知筒体厚度取14㎜完全符合要求。
4) 管箱厚度计算[]2
由于管箱受到的压力与壳体受到的压力不同，但选用了封头管
箱，并且封头选用了标准椭圆封头，由此其计算厚度按封头的计算厚度，即 []20.5c i
t
c
P D P δσφ=
-
c P — 计算压力，取设计压力，c P =3.2 a MP []t
σ— 需用应力，340时[]t
σ=136.4a MP ； φ— 焊缝系数，φ=1。 3.21000
2136.410.5 3.2
δ?=
??-?=11.79㎜
取腐蚀余量为2㎜，16MnR 的负偏差为0，因此可取其名义厚度为14㎜。
2.3.2 开孔补强设计计算[][]56
开孔补强设计就是适当增加壳体或接管厚度的方法将应力集中系数减少到某一允许数值。采用基于弹性失效设计准则的等面积布强圈，主要用于补强圈结构的布强设计计算。规定不需要另行补强的接管外径要小于或等于89㎜，故5个孔都需补强。 1) 再生气进出口（DN300）
a) 开孔所需最小补强面积A 对于受内压的圆筒，所需的补强面积
()21et r A d f δδδ=+-
A — 开孔削弱所需要的补强面积，2mm ；
d — 开孔直径，圆形孔等于接管内径加2倍，厚度附加量，
d =325+0=325㎜；
δ — 壳体开孔处的计算厚度，㎜；
et δ — 接管的有效厚度，et δ=δ- C =14-2 =12㎜；
r f — 强度削弱系数，[][]
t
b
r t
f σσ=，即设计温度下接管材料与壳体材料需用应力之比，当r f >1.0时，就取r f =1.0。[]t
b σ=136.4a MP ，[]t
σ=92a MP ，故取r f =1.0。
A=325×11.79 +2×11.79×12（1－1）=3831.75㎜ b) 有效补强范围 i.
有效宽度B
取二者中最大值B=2d B=d+22n nt δδ+
式中 B —补强有效宽度，㎜； n δ—壳体开孔处名义厚度，㎜；
nt δ—接管名义厚度，㎜；
B=2×325=650㎜
B=325+2×14+2×14=381㎜
故 B=650㎜。
ii.
有效厚度
外侧有效高度去式中较小值
14021475.01nt h d mm δ==?= 13251467.45nt h d mm δ==?= 1h =接管实际外伸高度=300㎜ 故 1h =67㎜。 内侧有效高度2h 取式中较小值 267nt h d mm δ== 2h =接管实际内伸高度=0 故 2h =0。
iii.
有效补强面积 壳体多余金属面积
()()()()121e et e r A B d f δδδδδ=----- =（650-325）（12-11.79）-0 =68.252mm 接管多余面积2A 接管计算厚度
[]()
3.23004 5.382921 3.2
2d
t t
p mm p
δσφ?+=
=
=??--
()()212222et t r et r A h f h C f δδδ=-+- =2×67.45（12-5.38）10+0
=893.02mm 补强区焊缝面积3A 焊脚取6.0㎜ 3A =2×
1
2
×6.0×6.0=362mm 则 212368.2589.3036997.25e A A A A mm =++=++=
iv.
所需另行补强的面积
243831.75997.252834.5e A A A mm =-=-= 故需另行补强，采用补强圈补强。 c)
补强圈的设计
补强圈外径D 应不大于有效宽度B=650㎜。取外径D=550㎜，公称直径DN300，内径d=329的补强圈。 补强圈的厚度
'δ=
4
A D d
- =2834.5÷（550-329） =12.8㎜
考虑钢板的厚度麸皮偏差并经圆整，实取补强圈的厚度为14㎜，其质量为16.8㎏。
2) 水蒸气出口（DN400）
允许不另补强的最大接管外径为89mm φ，故本开孔需要另行考虑其补强。
a) 开孔所需的补强面A
A=()21et r d f δδδ+- r f =
123
150.4
=0.82 A=402×2.8+2×2.8×12×（1-0.82） =1125.6+22.176 =1147.7762mm
b) 有效的补强范围
有效宽度B 取二者较大值
B=2d=2×402=804㎜
B=22402214214458n nt d mm δδ++=+?+?=
外侧有效高度1h 取二者较小值
14021475.01nt h d mm δ==?= 1h =接管实际外伸高度＝150㎜ 故 1h =75㎜1。
内侧有效高度 6.4PN MPa ≤2h =0。 c) 有效补强面积e A 壳侧多余金属面积1A
()()()()()121e nt e r A B d C f δδδδδ=------
=（804-402）（12-2.8）-2（14-2）（12-2.8）（1-0.67） =3625.52mm 接管多于金属面积2A 接管计算厚度 []2i t
Pd P
δσφ=-
=
0.4426
0.69212310.4
mm ?=??-
()()21222et r et C r A h t f h C f δδδ=-+- =2×75×（12-0.69）×0.67+0 =1136.662mm
由于 12A A A +>，故计算至此，已经可以得出蒸汽出口开空不再需要另行补强。
3) 水进出口开孔补强设计（DN300）
由前面水蒸汽开孔补强计算的计算得出，由于水进出口的公称直径小于水蒸汽出口的公称直径，由此，也不需要另行补强。
3 标准零部件的选用及主要零部件的设计[][][]789
3.1 法兰的选用[]10
法兰标准分为压力容器法兰标准和管法兰标准，其尺寸和密封面的形式的确定是由法兰的公称直径和公称压力来确定的。 3.1.1 容器法兰的选用
由于长颈对焊凸凹密封面法兰，安装时易于对中，还能有效的防治垫片挤出压紧面，并且利于密封，适用于 6.4PN MPa ≤的压力容器。小段的管箱与管板及筒体的连接选用如图3—1所示的法兰连接。材料选用16MnR 。
图3—1 容器法兰
DN =1000㎜,D =1215㎜,235Q A F -?2D =1110㎜, 3D =1097㎜,
δ=100㎜, H =175㎜, h =42㎜, 1δ=28㎜,
2δ=32㎜, R =15㎜, d =33㎜, 对接筒体的最小厚度0δ=14㎜， 螺栓选用48个M 30×250，法兰质量为m =334.2㎏
对于浮动端的管板与封头的连接选用了带法兰的球冠型封头，因此其尺寸暂不与设计，它属于非标准件。 3.1.2 管法兰的选取
管法兰的设计采用1997年由原化学工业部颁发的《钢质管法兰、垫片、紧固件》标准来选取的。根据压力不同，选用了不同的法兰形式，具体数据见表3—1。如图3
—2和图3—3所示，材料选用20号钢。
表3—1
标准 形式
公称直 径DN
钢管外径1A
法兰外径D
法兰厚度C
螺孔直径K
颈的直边高度1H
4.0PN MPa =
2059597
HG -
带颈对焊
300
325
515
28
450
18
0.6PN MPa =
2059397
HG -
板式平焊 300
325
440
24
395
2059397
HG -
板式平焊
400 426 540 28 495 0
图3—2管法兰 图3—3 管法兰 3.2 封头
对于封头在前面计算时我已对此作了较粗略的说明，根据/473795GB T -在小端和大端都选用了标准椭圆封头。在这里给出具数据，以供下面的设计计算作参考。见表3—2。材料选用16MnR 。
表3—2 公称直径 直边高度0h 曲面高度1h
容积V /㎡ 壁厚δ 质量m /㎏
1000 40 250 0.162 14 136 2000
40
500
1.173
14
511
对于浮动端得封头选用了带法兰的球冠封头，这样既可以节约材料，也可以减少能量的耗损，它的体积小，法兰的厚度又薄，在我翻阅大量的资料当中可以看到，选用带法兰的球冠封头是比较成熟的，但计算过程比较复杂，这里不再阐述，如图3—4所示，材料选用45号钢。
图3—4 带法兰球冠封头
其中 0f D =997㎜， b D = 950㎜， i f D =910㎜， 螺孔直径为 26㎜，共用32个24150M ?的螺栓来连接。 3.3 管板
管板是管壳式换热器最重要的零部件之一。用来排布换热管、将管程与壳程的流体分开，避免冷热流体混合，并同时受管程压力、壳程压力和温度的作用。管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约材料，降低制造成本是至关重要的。但是由于计算复杂，直接选用了和借鉴了有关资料中给出的标准中给出的尺寸。
考虑到制造和维修的方便，对固定端的管板与浮动端的管板分别作了如下的设计尺寸，见3—5和3—6。
图3—5 固定管板
图3—6 浮动端管板
3.4 堰板
堰板设置在液体出口前，为保证加热管完全浸泡在沸腾的水中，因此取其直径为2000㎜，弦高为1000㎜，厚度为10㎜，材料用235A Q -。
4 鞍座的设计[][]72
4.1 鞍座的选取
鞍式支座分为轻型（代号A ）和重型（代号B ）两种，同样公称直径轻型鞍座比重型鞍座承载能力小，自身重量轻，根据GB/T4712—92,选取了轻型（A 型）DN （1000～2000），120O 包角带垫板的鞍式支座。材料选用235Q A F -?（鞍座专用钢材），垫板材料与筒体的材料相同。对于同一型号的鞍式支座又有固定鞍座（F 型）和滑动鞍座（S
学科过程设备设计 说明书题目机械搅拌式反应釜设计说明书 姓名罗韦荣学号xxxxxxxxxx 电话 xxxxxxxxxxxxxxx 院系机械与汽车工程学院 专业过程装备与控制工程xxxx班 指导教师xxxxx xxxxxx xxxxxx
机械搅拌式反应釜设计说明书 摘要：夹套反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定； 传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。 本课程设计题目是夹套反应釜，该设备是由筒体、夹套、搅拌轴、减速器和电动机等组成。本设计详细的论证了筒体直径、筒体厚度、筒体的高度设计，材料的选择以及强度、稳定性校核。本设计还涉及到夹套的选择，夹套厚度的计算；从多个角度分成十章分别对釜体厚度、釜体封头以及电机的选择，机架的设计，以及对应的凸缘、联轴器的选择方面做了详细的介绍。本设计中还对法兰、管法兰的选取做了详尽的介绍。本设计选用的是皮带传动，设计中对皮带的选择做了详尽的介绍。设计中参数选取恰到好处，不仅满足了设备的设计要求，而且使设备的操作弹性变大，运行质量得到了保证。 关键词：夹套反应釜；搅拌轴；夹套；封头；皮带轮；联轴器；法兰压力容器； 设计
Abstract:Jacketed reactor tank and jacketed two parts, mainly consists of cylinder head and more for the medium and low pressure vessel;Stirring device of stirrer and stirring shaft, its form is usually by the process and decide;Set of drive device, transmission device is mainly include motor, reducer, coupling and the shaft, etc;Shaft sealing device for dynamic seal, generally USES mechanical seals or packing seal;Them with the pedestal, manhole, process took over, such as the attachments form a complete set of reaction kettle.This course design topic is jacketed reaction kettle, the device is composed of barrel, jacket, and stirring shaft, gear reducer and motor, etc.This design detailed demonstrates the cylinder diameter, cylinder thickness, the height of the cylinder design, material selection, strength and stability checking This design involves the choice of the jacket, the jacket thickness calculation;Divided into ten chapters, respectively from multiple angles of the kettle body thickness, kettle body, head, and the choice of motor, the design of the frame, as well as the corresponding flange, the selection of coupling is introduced in detail.This design also detail the selection of flange, pipe flange is introduced.In the design of this design is selection of belt transmission, the selection of belt made detailed introduction.Selecting proper design parameters, not only meets the design requirements of the equipment, and make the equipment is large elasticity of operation, running quality guarantee. Keywords: Jacketed reactor;Stirring shaft;Jacket;Head;The pulley; Coupling;Pressure vessel flange;design
1概述 （现状、应用: ……；工艺配方：……；性能指标：……；主要原料及主要特性参数：……） 2生产工艺流程 【工艺路线的选择……；工艺流程图(详见工艺流程图)；工艺流程叙述……(生产操作过程、各控制参数、操作时间等) 】 3生产控制及三废处理 各岗位生产控制（各岗位控制条件；……） 三废处理（废水及废液；废渣；废气） 4设备选型原则 主要设备的选型原则（反应釜的选型原则、搅拌器的选型原则） 辅助设备选型原则（泵的选型原则、各辅助设备（具体选型见后面章节）） 5物料衡算 物料衡算的任务 衡算依据及收集的数据 衡算基准：（日产量，每釜日产能力及釜个数） 反应釜每批投料量 其它物料（水、汽等等） 6釜设计 设计任务 选择釜及夹套材料，确定聚合釜和夹套的几何尺寸，并对聚合釜及夹套进行强度计算。 设计依据 …… 釜几何尺寸的确定 选定罐体高/径比i= （～） 由估算公式：3 i V 4D π? 计算结果， 例如：初步选取公称直径为Dg2600的筒体，封头选取Dg2600的标准椭圆封头。查表得封头的尺寸如下： 曲边高度h 1=650mm ，直边高度h 2=50mm 内表面积F h = ，容积V h = 查表得Dg2000的筒体的有关数据如下： 一米高容积V 1= ； 一米高内表面积F 1= 则筒体高度计算为： H=（V －V 封）/V 1=（）÷= m 按材料规格求整为： H= m 长径比 H/D=3200÷2600=， 釜的实际体积为： V 实际 = HV 1+V 封 = ×+ = 釜的实际装料系数为： η实际=V 物/V 实际=÷= 由此可见，聚合釜的尺寸合理。 釜设计最大生产量为： ×=……m 3 夹套几何尺寸的确定
浙江大学 毕业设计题目：釜式换热器的设计 学院： 系别： 专业：过程装备与控制工程 学号：
目录 1概述 (3) 2设计计算 (5) 2.1主要技术参数的确定 (5) 2.2釜式换热器的结构设计 (5) 2.2.1总体结构设计 (5) 2.2.2换热器管程设计 (7) 2.2.3 换热器壳程设计 (8) 2.3 元件的强度设计 (9) 2.3.1 筒体 (9) 2.3.2 开孔补强设计计算 (11) 3标准零部件的选用及主要零部件的设计 (15) 3.1 法兰的选用 (15) 3.1.1容器法兰的选用 (15) 3.1.2管法兰的选取 (16) 3.2 封头 (17) 3.3 管板 (18) 3.4 堰板 (19) 4鞍座的设计 (19) 4.1 鞍座的选取 (19) 4.2鞍座位置的设置 (19) 4.2.1鞍座位置的相关标准的要求 (19) 4.2.2设备总长的确定 (20) 4.2.3A值的确定 (20) 4.3力的计算 (20)
4.3.1重量产生的反力 (20) 4.3.2地震产生的力 (21) 4.3.3风载产生的力 (24) 4.3.4热膨胀产生的力 (26) 4.4总合力计算 (27) 4.5应力校核 (29) 4.5.1轴向应力 (30) 4.5.2切向应力 (31) 4.5.3周向应力 (31) 4.6结论 (32) 5三维实体造型设计 (32) 5.1 软件介绍 (32) 5.2 主要零部件的造型设计 (32) 5.2.1 管箱封头的设计 (32) 5.2.2 鞍座的设计 (34) 5.2.3 螺母的设计 (35) 5.3 装配体的设计 (35) 5.4 工程图的生成 (38) 设计总结 (41) 注释 (43) 参考文献 (44) 谢辞 (45) 附件 (46)
立式热虹吸再沸器机械设计说明书 大连理工大学本科课程设计立式热虹吸式再沸器机械设计说明书学院(系): 化工机械与安全学院 专业: 过程装备与控制工程 学生姓名: 孔闯 学号: 201242052 指导教师: 由宏新、代玉强 评阅教师: 完成日期: 2015、10、2 大连理工大学 Dalian University of Technolog
摘要 本课程设计主要任务就是设计1台立式热虹吸式再沸器,作为丙烯-丙烷精馏塔的提馏段加热设备。在大三下学期的时候已经初步完成了再沸器的工艺部分的设计与核算,本次设计主要进行再沸器的机械部分的计算及校核,包括再沸器各部分的结构说明,筒体壁厚的计算,封头壁厚的计算,管箱法兰与管板的计算,筒体与封头开孔及补强等。 通过3周的工作,已完成了再沸器的机械参数的计算,手工绘制了再沸器的装配图1张与管板零件图1张。
目录 摘要................................................................................................................................................ I 1设计基础 .. (2) 1、1项目背景 (2) 1、2设计依据 (2) 1、3技术来源及授权 (2) 1、4项目简介 (2) 2结构工艺说明 (1) 2、1管程与壳程物料的选择 (1) 2、2换热管 (1) 2、3管板 (1) 2、3、1 管板结构尺寸 (1) 2、3、2 换热管与管板连接 (2) 2、3、3 排管及管孔 (3) 2、4折流板 (4) 2、5接管及连接附件 (5) 2、6安全泄放 (6) 2、7耳式支座 (7) 2、8管箱、管箱法兰与封头 (11) 3强度计算 (12) 3、1工艺参数计算结果表 (12) 3、2计算条件 (13) 3、3强度计算 (14) 3、3、1 壳程圆筒计算 (14) 3、3、2 前端管箱筒体计算 (15) 3、3、3 前端管箱封头计算 (16) 3、3、4 后端管箱筒体计算 (18) 3、3、5 后端管箱封头计算 (19) 3、3、6 开孔补强设计计算 (20) 3、3、7 兼作法兰固定式管板计算 (23) 3、3、8 管箱法兰计算 (32) 4结论 (35) 附录A 过程工艺与设备课程设计任务书 (36)
丁苯橡胶聚合工艺设计书说明书 第1篇设计说明书 第1章绪论 1.1 设计依据、指导思想 1.1.1 设计依据 主要设计依据是吉林化工学院下发的“年产6.5万吨丁苯橡胶装置聚合工段的工艺设计”本科生毕业设计任务书。 1.1.2 指导思想 本设计的指导思想是： （1）利用传统乳液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程安全； （2）生产过程尽量采用自动控制，机械化操作； （3）对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，报警消防设施； （4）设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法，达到环保的要求，对生产过程中的化学污水的排放要经过处理，以保证环保要求； （5）厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产和正常进行及操作人员的安全。 1.2 设计地区的自然条件 本设计的丁苯橡胶车间拟建在吉林市江北吉化有机合成厂院内。 设计地区自然条件如下： 土壤最大冻土深度：1.8米土壤设计冻土深度：1.7米 全年主导风向：西南风夏季主导风向：东南风 年平均风速：3.4米/秒地震裂度：7度 年平均降雨量：668.4毫米日最大降雨量：119.3毫米
平均气压：745.66mmH 最高气温：36.6℃ 最低气温：-38℃平均相对温度：71% 最大降雪量：420毫米水温：15℃ 第2章工艺论证 2.1 工艺原理 丁苯橡胶是1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚物，是一种最通用的橡胶品种，它是按自由基反应机理于乳液中合成的。其反应方程式为： 2.2 生产方法论证 丁苯橡胶的生产包括溶聚和乳聚两种工艺。溶聚丁苯橡胶具有低的滚动阻力，又具有很高的抗湿滑性与耐磨性，其滚动阻力比乳聚丁苯橡胶减少20%一30%，抗湿滑性优于顺丁橡胶，耐磨性能也很好，是全天候轮胎的最合适胶料。近几年国际上溶聚丁苯橡胶的消费是一直处于上升趋势。西欧和日本溶聚丁苯橡胶所占总丁苯橡胶消费量的比例为31%左右，一些公司正计划扩大溶聚丁苯橡胶生产能力或新建装置。 1992年以来，溶聚丁苯橡胶的产量呈递增趋势。据有关资料报道，1992年至2000年西欧、美国、日本三地区SSBR平均年增长率为5.9%，而SBR平均年增长率约为1.2%0 1995年，拜耳公司决定停止其在ESBR方面的投资，Hill，的ESBR停产。拜耳认为轮胎制备技术会有一个根本转变，欧洲的消费者将逐步接受“绿色轮胎”;另外，还应该看到以下因素[13]： (1)在现有的溶液聚合装置上花较少的费用就能有效地扩大SR的能力。 (2)溶聚工艺优于乳液聚合和气相聚合工艺，SSBR和BR更能接受长期挑战。 (3)目前越来越趋向于采用优等填料，SSBR可在此方面降低轮胎的滚动阻力做出贡献。
目录 第1章前言 (2) 第2章国内外PVC聚合釜结构发展特点 (2) 2.1国内外PVC聚合釜的参数 (2) 2.2聚合釜的结构发展特点 (3) 2.2.1 大型化 (3) 2.2.2 高生产强度 (3) 2.2.3 使用的安全可靠性大大加强 (4) 第3章PVC聚合釜在生产中的应用 (5) 3.1国产釜的系列型谱 (5) 3.2 LF135型PVC聚合釜－基本特性 (5) 3.3 LF110型聚氯乙烯聚合釜 (6) 3.3.1 LF110型聚氯乙烯聚合釜的参数 (6) 3.3.2 LF110型聚氯乙烯聚合釜结构特点 (6) 第4章编程控制器概述 (8) 4.1编程控制器的特点 (10) 4.2编程控制器的功能 (10) 4.3 PLC控制系统的发展前景 (11)
第1章前言 随着我国国民经济的高速增长，PVC树脂的需求量也在迅猛增长。据2002年预测，未来8a内我国PVC的需求量将达到每年900-1000万t，成为全球最大的PVC消费国。这也成为目前许多国内PVC生产厂家正在或计划新、改、扩建大型PVC生产装置的主要原因。尤其是近2a，我国正在或计划建设的20万t 以上的大中型PVC装置就有10余套，如山东、辽宁、江苏、河北、四川、云南、福建、内蒙、新疆等地区都有20-40万t/a的PVC装置的建设计划，甚至100万t/a的电石法PVC装置也正在筹划之中。到2010年，预计我国将新增PVC生产能力300万t/a以上。聚合釜是PVC生产装置中的关键设备，若按70m3聚合釜的生产强度计算，上述新增生产能力的PVC生产装置至少还需要70m3聚合釜150台。 目前，国内外PVC树脂的生产方法主要有3种，即悬浮法、乳液法和本体法。其中悬浮法生产PVC产量所占比例最大，但近几年乳液法和本体法生产因其树脂的独到之处在国内外也有长足进展。各种生产方法对聚合釜的搅拌、传热均有不同的要求，锦西化工机械(集团)有限责任公司对各种生产方法的PVC聚合釜进行了多年的研究开发，形成了我国的PVC聚合釜系列，并已批量投产。 第2章国内外PVC聚合釜结构发展特点 2.1 国内外PVC聚合釜的参数
本科生毕业设计（论文） 摘要 文章主要介绍了再沸器的工艺设计和机械设计计算。其中工艺设计计算包括获取进料与加热介质的操作条件及有关基础数据，确定再沸器的传热温差，算出热负荷，计算总传热系数，并对初估传热系数进行校核以及再沸器各部分的压力降的计算；机械设计部分包括确定再沸器的换热管、壳体、封头、管箱、法兰、接管、管板、支持板以及其他所有零部件的结构尺寸和材料，并对换热器所有受压元件进行强度计算。最后，简单介绍了再沸器的制造、检验、安装、试车、维护与维修。 关键词：换热管；再沸器；法兰；机械设计
本科生毕业设计（论文） Abstract Introduces a reboiler process design and mechanical design calculations. Process design, including access to feed and heating medium, operating conditions and the underlying data to determine the reboiler heat transfer temperature difference to calculate the heat load calculate the overall heat transfer coefficient, and preliminary estimates suggest that the heat transfer coefficient check, and then reboiler pressure drop calculation; mechanical design section to determine the reboiler heat exchange tubes, shell, head tube box, flange, receivership, tube plate, support plate, and all other parts of the structure size and materials, and heat exchanger pressure parts for the strength calculation. Finally, a simple the reboiler manufacturing, testing, installation, commissioning, maintenance and repair. Key words：heat transfer tube；reboiler；flanges；design of mechanical
课程设计 题目结晶釜的设计 学院化学化工学院 专业化学工程与工艺 班级化工1001 学生付沛松 学号 20100221040 指导教师化学工程系课程指导小组 二〇一二年十二月三十一日
目录 1. 结晶釜的结构 (3) 1.1 结晶釜的功能和用途 (3) 1.2 结晶釜的反应条件 (3) 2. 设计标准 (4) 3. 设计方案的分析和拟定 (4) 4. 各部分结构尺寸的确定和设计计算 (5) 4.1 罐体和夹套的结构设计 (5) 4.1.1 罐体几何尺寸计算 (6) 4.1.2 夹套几何尺寸计算 (7) 4.2 结晶釜的强度计算 (8) 4.2.1 强度计算(按内压计算强度) (8) 4.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度) (10) 4.2.3水压试验校核 (13) 4.3 结晶釜的搅拌器 (14) 4.3.1 搅拌装置的搅拌器 (14) 4.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (14) 4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计 (15) 4．4 结晶釜的传动装置设计 (16) 4.4.1 常用电机及其连接尺寸 (16) 4.4.2凸缘法兰 (16) 4.4.3安装底盖 (16) 4.5 结晶釜的轴封装置设计 (16) 4.5.1 填料密封 (17) 4.5.2 机械密封 (17) 4.6结晶釜的其他附件设计 (18) 4.6.1 支座 (18) 4.6.2 手孔和人孔 (18) 4.6.3 设备接口 (18) 5. 参考文献 (21)
1.结晶釜的结构 1.1 结晶釜的功能和用途 结晶釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形成通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺管等附件一起，构成完整的结晶釜。 结晶釜是物料混合反应后，夹层内需冷冻水或冷媒水急剧降温的结晶设备，其关键环节在于夹层面积的大小，搅拌器的结构形式和物料出口形式，罐体内高精度抛光，以及罐体内清洗无死角的要求来满足工艺使用条件。 结晶釜是化工、制药、食品等行业的物料混合、加温、降温、搅拌等国内过程中的混合反应设备。由于工艺和介质不同，物料有易燃、易爆、巨毒、高温高压的状况常为多见。设备的搅拌形式、转速、加温和降温的要求不同。该设备的设计选材、结构和减速机防爆与不防爆要求也不同。 1.1 结晶釜的反应条件 结晶釜的设计要注重反应的条件，一般考虑夹套和搅拌器的材料、上下进出口的设计，主要分为温度、压强、进料口和出料口、材料这几个因素。 温度----这个一般都应当有严格的控制，所以在设计的时候要注意温度计选择。要是反应温度高可能要使用油浸泡温度计，所以要留可以装油的管槽，要是温度低还要注意冰封现象发生。要是温度在100度到0度之间，要求不高的情况下，可以用塞子直接套温度计（注意压强）。 压强----压强的高低要选择合适的反应釜，一般只要能承受两倍的大气压就可以了。本设计是在负压条件下完成。 进料口和出料口----一般进料口做一定大就一个可以了，要注意一些比如回流口、真空口什么的，还有就是出料口的大小，有些物质反应后不容易放出，所以要设计合适。 材料----一般反应釜都是玻璃的，要是工业生产最好用搪瓷的，搅拌的金属要注意保护不要被腐蚀，放料活塞要可以防腐。 还有就是夹套的进出水的控制，防止部分比如盐水的滞留。
. . . . 大连理工大学本科课程设计立式热虹吸式再沸器机械设计说明书 学院（系）：化工机械与安全学院 专业：过程装备与控制工程 学生姓名：孔闯 学号：201242052 指导教师：由宏新、代玉强 评阅教师： 完成日期：2015.10.2 大连理工大学 Dalian University of Technolog
摘要 本课程设计主要任务是设计1台立式热虹吸式再沸器，作为丙烯-丙烷精馏塔的提馏段加热设备。在大三下学期的时候已经初步完成了再沸器的工艺部分的设计和核算，本次设计主要进行再沸器的机械部分的计算及校核，包括再沸器各部分的结构说明，筒体壁厚的计算，封头壁厚的计算，管箱法兰和管板的计算，筒体和封头开孔及补强等。 通过3周的工作，已完成了再沸器的机械参数的计算，手工绘制了再沸器的装配图1张和管板零件图1张。
目录 摘要 ................................................................................................................................. I 1设计基础 . (1) 1.1项目背景 (1) 1.2设计依据 (1) 1.3技术来源及授权 (1) 1.4项目简介 (1) 2结构工艺说明 (1) 2.1管程和壳程物料的选择 (1) 2.2换热管 (1) 2.3管板 (1) 2.3.1 管板结构尺寸 (1) 2.3.2 换热管与管板连接 (1) 2.3.3 排管及管孔 (1) 2.4折流板 (1) 2.5接管及连接附件 (1) 2.6安全泄放 (1) 2.7耳式支座 (1) 2.8管箱、管箱法兰与封头 (1) 3强度计算 (1) 3.1工艺参数计算结果表 (1) 3.2计算条件 (1) 3.3强度计算 (1) 3.3.1 壳程圆筒计算 (1) 3.3.2 前端管箱筒体计算 (1) 3.3.3 前端管箱封头计算 (1) 3.3.4 后端管箱筒体计算 (1) 3.3.5 后端管箱封头计算 (1) 3.3.6 开孔补强设计计算 (1) 3.3.7 兼作法兰固定式管板计算 (1)
安徽理工大学 课程设计说明书题目：年产1万吨腈纶聚合釜设计说明书 院系：材料科学与工程学院 专业班级：高分子材料与工程09级1班 学号：2009300340 学生姓名：陈志冲 指导老师：于秀华王艳丽高俊珊 2012年12月28日
安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表 指导教师评语： 成绩：____________ 指导教师：______________ 年月日
安徽理工大学课程设计（论文）任务书 材料科学与工程学院高分子材料教研室学号2009300340 学生姓名陈志冲专业（班级）高分子09-1班设计题目年产1万吨腈纶聚合釜设计说明书 设计技术参数1、腈纶年产量1万吨； 3、总损耗3%； 4、年工作时数7200小时。 设计要求1、设计说明书以A4纸输出，字数6000～10000。 2、聚合釜设计图采用1号图纸手工绘制，绘制规范要以国家标准为准，反应釜要经济、合理、安全。 工作量1、设计说明书一份（物料衡算为主）。根据生产规模和年工作日及所给配方进行物料衡算，确定工艺流程，完成设备选型。 2、用1号图纸表示出所涉及的反应釜。包括设备的主视图，俯视图。 工作计划12.17课程设计动员，指导教师下达课程设计任务书。指导教师介绍课程设计的基本思路和方法。 12.18～12.27学生查阅有关资料，制定设计进度计划。设计计算、论证、绘图。编写设计说明书初稿，审核、校对、编写设计说明书。 12.28 学生上交设计说明书和图纸，指导教师批阅，评定成绩，写出设计总结。 参考资料1、陈昀.聚合物合成工艺设计[M].北京：化学工业出版社. 2、张洋.高聚物合成工艺设计基础[M].北京:化学工业出版社. 3、赵德仁等.高聚物合成工艺学[M].北京:化学工业出版社. 4、谭天恩等.化工原理[M].北京:化学工业出版社. 5、倪进方等.化工设计[M].华东理工大学出版社. 指导老师签字教研室主任签字 2012 年12 月17 日
论文题目:立式热虹吸式再沸器的设计 院(部>名称:机械学院 学生姓名: 专业:学号: 指导教师姓名: 论文提交时间: 论文答辩时间: 学位授予时间: 摘要 精馏的本质是利用不同物质的挥发度不同，通过多次汽化、多次冷凝的精馏过程而达到物质分离的单元操作过程，而多次汽化所需的能量即通过再沸器
提供的，这就是再沸器的作用。 甲醇釜液再沸器是一种换热器，通常采用热虹吸式换热器，也是一种列管式换热器，在生产企业中占有较重要的地位，它直接影响产品的质量和产量。 本设计主要是对其工艺、结构等的设计，通过选用换热设备的型号和对国标的查找，设计出经济实用的化工设备。再沸器的结构图使用AutoCAD二维绘图软件绘制，清楚地表达出结构尺寸，便于改进和生产。 主要介绍了再沸器的设计工作以及它在生产过程中处于的地位和作用，它是精馏塔不可或缺的一部分，它提供给精馏塔多次汽化所需的能量，它与冷凝器等都是换热设备。 关键词： 再沸器汽化AutoCAD列管式换热器甲醇 ABSTRACT Distillation is the physical separation unit operation which is achieved by the repeated distillation process of several vaporization and condensation, since the
volatility of different materials vary from each other. And the energy required for vaporization is provided by the reboiler This is the role of the reboiler. Methyl reboiler is a heat exchanger, it is also a tube-type heat exchanger. In the manufacturer industry it plays a very important role, for it has direct impact on the product quality and yield . This design is mainly for its technology, structure design.By selecting the model and the national standards of the heat transfer exchanger, we can come up with the economic and practical design of chemical equipment. Reboiler structure diagram is drawn by the two-dimensional drawing software drawing AutoCAD.So we can clearly express the structure size and it is convenient for us for further improvement and production. Now we have completed the design of the reboiler and its role in the production process.It is an integral part of the distillation column, which provides the energy needed to vaporize several distillation columns. Along with condensers they are both the heat exchangers. Key words： Reboiler ；Vaporization ；AutoCAD ；distillation column heat exchanger ；methyl 目录 前言 (4) 第一章再沸器基本参数 (6) 1.1、设计任务和设计条件 (6) 1.2、再沸器类型的选择 (6) 1.3、流程的安排 (7)
西安科技大学—乘风破浪团队 1 换热器的设计 1.1 换热器概述 换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。 换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ① 热负荷及流量大小； ② 流体的性质； ③ 温度、压力及允许压降的范围； ④ 对清洗、维修的要求； ⑤ 设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥ 价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。 管型换热器主要有以下几种形式： （1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。 （2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温
西安科技大学—乘风破浪团队 2 差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。 （3）U 形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。 表1-1 换热器特点一览表
反应工程课程设计 反应釜设计任务书 一、 设计题目：5×10 3 T/Y 乙酸乙酯反应釜设计 1、用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，年生产量为5000吨， 2、反应式为()()()()3253252CH COOH A C H OH B CH COOC H R H O S +=+ 3、原料中反应组分的质量比为：::1:2:1.35A B S = 4、反应液的密度为31020/kg m ，并假设在反应过程中不变 5、每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1小时 678二、
摘要 摘要：本选题为年产量为5×103T 的间歇釜式反应器的设计。通过物料衡算、热量衡算，反应器体积为3 19.77m 、换热量为6 2.8710KJ 。设备设计结果表明，反应器的特征尺寸为高297 3.3mm ，直径3000mm ，还对塔体等进行了辅助设备设计，换热则是通过夹套与内冷管共同作用完成。搅拌器的形式为圆盘桨式搅拌器，搅拌轴直径80mm ，搅拌轴长度3601mm 。在此基础上绘制了设备条件图。本设计为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。 关键字：间歇釜式反应器; 物料衡算; 热量衡算; 壁厚设计; Abstract: The batch reactor for five million T a year is to be designed. Through the material, heat balance reactor volume, heat transfer. Equipment design results show that the characteristic dimensions for high reactor is 2973.3 mm, diameter is 3000mm, height is 3180mm , the auxiliary equipment also is to be designed , heat is finished through the clip with the common cold tube inside. The mixer for disk paddle type mixer, stirring shaft diameter and length of stirring shaft is 3601mm , diameter is 80mm. Based on the condition of equipment drawing. This design for batch reactor industrial design provides a detailed data and drawings. Key words : batch reactor, Material, Heat balance, Thick wall design,
摘要 随着国内聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国内新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a 以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期内，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国内PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的内压和外压，进行了罐体和夹套内压强度计算，对罐体进行了外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。 关键词：聚氯乙烯; 反应釜；设计 Abstract With the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more than 200,000t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the near future. So, the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3PVC reactor.This design considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength，and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strength and stiffness. Key words: PVC; reactor; design
第1章 浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗，在化工工业中应用非常广泛。本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，即壳侧两程，管侧四程。首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构,然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算；设计的后半部分则是关于结构和强度的设计。主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈）的设计。 换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%。换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70%。其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。随着我国工业化和城镇化进程的加快，以及全球发展中国家经济的增长，国内市场和出口市场对换热器的需求量将会保持增长，客观上为我国换热器产业的快速发展提供了广阔的市场空间。从市场需求来看，在国家大力投资的刺激下，我国国民经济仍将保持较快发展。石油化工、能源电力、环境保护等行业仍然保持稳定增长，大型乙烯项目、大规模的核电站建设、大
前言 季戊四醇是由甲醛和乙醛缩合而成，在涂料、汽车、轻工、建筑、合成树脂、炸药等方面具有广泛的应用，此外，还用于医药、农药等生产。基于在山西三维有限公司实习所得，同时结合专业课的深入学习以及老师的悉心教导，我开展了对季戊四醇的车间工艺设计。 本次设计内容以甲醛、乙醛和氢氧化钠为原料经过缩合反应，得到季戊四醇混合物，在经过中和、脱醛、蒸发、结晶工序得到季戊四醇晶体，最后经过分离、干燥等工序得到季戊四醇产品。由此工艺可知，设计任务是非常庞大的，这不仅要求我们要有扎实的专业理论知识，更要有灵敏的理解感悟能力，同时要熟练掌握计算机，熟练运用画图工具，其成果包括工艺流程图、主设备图、车间布置图、物料衡算、热量衡算、工艺设备选型设计、经济核算、设计说明书的撰写、查阅英文文献并翻译等。由此可见任务极其艰巨，在设计中我多次无从下手，苦恼之极，但静下心来仔细研究、摸索，终有路可寻，虽然很辛苦，当从中所学知识及能力是无法估量的，精神上更加丰富。 本设计为初步设计，我按照设计任务书要求内容，一步一步完成，但由于经验不足，理论和实践知识不够扎实，在设计中还有大量不足之处，诚请老师给予指正。 2011年05月30日
年产10000吨季戊四醇生产车间工艺设计 摘要 本设计为年产10000吨季戊四醇生产车间工艺设计。季戊四醇是一种典型的新戊基结构四元醇，又名四羟甲基甲烷，化学名称为2，2—双（羟甲基）—1，3—丙二醇，其外观为白色粉末状结晶、无臭，略有甜味，可燃，无毒，溶于水，微溶于乙醇，不可溶于甘油、乙二醇、甲酰胺、丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和石油醚等有机溶剂。 本设计所采用的工艺路线为：以甲醛和乙醛为原料，氢氧化钠为催化剂在缩合釜内发生缩合反应，再通入中和釜中进行中和，通入脱醛塔脱除甲醛，经过蒸发器蒸出部分水，再在结晶釜中结晶出季戊四醇，在通过干燥器干燥晶体，最终就可获得产品。本设计内容主要包括工艺设计，物料衡算，热量衡算，工艺设备计算与选型，安全与环保，经济核算。本设计所得成果主要有设计说明书，工艺流程图，主设备图，车间布置图。 关键词：季戊四醇，低温钠法，车间工艺，设计