化学工程学院
化工机械与设备课程设计
设计说明书
专业化学工程与工艺
班级化工11-4
姓名沈杰
学号11402010417
指导老师杨泽慧
日期2014年6月10日
成绩
化学工程学院2013-2014（2）
化工机械与设备课程设计任务书
一、课程设计题目：管壳式换热器的机械设计
二、课程设计内容
1．管壳式换热器的结构设计
包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。
2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核
（1）根据设计压力初定壁厚；
（2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力；
（3）计算是否安装膨胀节；
（4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。
3. 筒体和支座水压试验应力校核
4. 支座结构设计及强度校核
包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓
5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定
6. 编写设计说明书一份
7. Auto CAD绘3号设备装配图一张
三、设计条件
1气体工作压力
管程：半水煤气（0.80+学号最后两位第一个数字×0.02，单位：MPa）
壳程：变换气（0.75+学号最后一位数字×0.01，单位：MPa）
2壳、管壁温差50℃，t t＞t s
壳程介质温度为320-450℃，管程介质温度为280-420℃。
3由工艺计算求得换热面积为（130+学号最后一位数字×5），单位：m2。
4壳体与封头材料在低合金高强度刚中间选用，并查出其参数，接管及其他数据查表选用。
5壳体与支座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.9
6图纸：尺寸需根据自己的设计的尺寸标注。
四、进度安排
6月9-6月20日
五、基本要求
1.学生要按照任务书要求，独立完成设备的机械设计；
2.设计说明书一律采用电子版，指导老师指导修改后打印，3号图纸终稿打印；
3.图纸打印后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在6月20日上午9点半前，由各组组长负责统一提交。
5.根据设计说明书、图纸、平时表现综合评分。
六、说明书的内容
任务书
1.符号说明
2.前言
（1）设计条件；
（2）设计依据；
（3）设备结构形式概述。
3.材料选择
（1）选择材料的原则；
（2）确定各零、部件的材质；
（3）确定焊接材料。
4.绘制结构草图
（1）换热器装配图；
（2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；
（3）标注形位尺寸；
（4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等；
5.壳体、封头壁厚设计
（1）筒体、封头及支座壁厚设计；
（2）焊接接头设计；
（3）压力试验验算；
6.标准化零、部件选择及补强计算
（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算；
（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算；
（3）其它标准件选择。
7.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。
8.主要参考资料。
【格式要求】：
1.计算单位一律采用国际单位；
2.计算过程及说明应清楚；
3.所有标准件均要写明标记或代号；
4.设计说明书目录要有序号、内容、页码；
5.设计说明书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；
6.表达清晰，层次分明；
7.设计说明书要有封面和封底，均采用A4纸，装订成册。
七、主要参考资料
[1] 《化工设备机械基础课程设计指导书》.化学工业出版. 2009.1
[2] 《化工设备机械基础》第五版刁与玮王立业编著2010.6；
[3] 《化工单元过程与设备设计》匡国柱史启才主编；
[4] 《化工制图》华东化工学院制图教研室编人民教育出版社1980；
[5] 《化工设备机械基础》参考资料；
[6] 《钢制压力容器》GB150-2011；
[7] 《钢制塔式容器》JB/T 4710-2005；
[8] GB151-1999 《管壳式换热器》1999年；
[9] 《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局1999年。
目录
符号说明 ................................................................................................................. VI 1 前言 (1)
1.1 设计条件 (1)
1.2 设计依据 (1)
1.3 设备结构形式概述 (1)
2 材料选择 (2)
2.1 选择材料的原则 (2)
2.2 换热器各零、部件的材质 (2)
2.3 焊接材料 (2)
3 管壳式换热器的结构设计 (3)
3.1 管子数n (3)
3.2 管子排列方式、管间距 (3)
3.3 壳体直径 (3)
3.4 壳体壁厚 (3)
3.5 封头的选择 (4)
3.6 法兰的选择 (4)
3.7 管板尺寸 (5)
3.8 管子拉脱力 (5)
3.9 是否安装膨胀节 (7)
3.10 折流板 (8)
3.11 开孔补强 (8)
3.12 支座 (10)
4 管壳式换热器的强度计算 (13)
4.1 筒体 (13)
4.2 封头 (14)
5 数据表 (15)
5.1 结构参数 (15)
5.2 设计值 (15)
