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管壳式换热器工艺设计说明书1.设计方案简介1.1工艺流程概述由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。
如图1，苯经泵抽上来，经管道从接管A进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管C进入换热器管程。
两物质在换热器中进行交换，苯从80℃被冷却至55℃之后，由接管B流出；循环冷却水则从30℃升至50℃，由接管D流出。
图1 工艺流程草图1.2选择列管式换热器的类型列管式换热器，又称管壳式换热器，是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。
其主要优点是：单位体积所具有的传热面积大以及窜热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围广，操作弹性也较大等。
因此在高温、高压和大型装置上多采用列壳式换热器。
如下图所示。
1.2.1列管式换热器的分类根据列管式换热器结构特点的不同，主要分为以下几种：⑴固定管板式换热器固定管板式换热器，结构比较简单，造价较低。
两管板由管子互相支承，因而在各种列管式换热器中，其管板最薄。
其缺点是管外清洗困难，管壳间有温差应力存在，当两种介质温差较大时，必须设置膨胀节。
固定管板式换热器适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗及温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合。
固定板式换热器⑵浮头式换热器浮头式换热器，一端管板式固定的，另一端管板可在壳体内移动，因而管、壳间不产生温差应力。
管束可以抽出，便于清洗。
但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大；浮头处发生内漏时不便检查；管束与壳体间隙较大，影响传热。
浮头式换热器适用于管、壳温差较大及介质易结垢的场合。
⑶填料函式换热器填料函式换热器，管束一端可以自由膨胀，造价也比浮头式换热器低，检修、清洗容易，填函处泄漏能及时发现。
但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。
⑷U形管式换热器U形管式换热器，只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。
其缺点是管内不便清洗，管板上布管少，结垢不紧凑，管外介质易短路，影响传热效果，内层管子损坏后不易更换。
1．设计题目及设计参数 (1)1.1设计题目：满液式蒸发器 (1)1.2设计参数： (1)2设计计算 (1)2.1热力计算 (1)2.1.1制冷剂的流量 (1)2.1.2冷媒水流量 (1)2.2传热计算 (2)2.2.1选管 (2)2.2.2污垢热阻确定 (2)2.2.3管内换热系数的计算 (2)2.2.4管外换热系数的计算 (3)2.2.5传热系数K计算 (3)2.2.6传热面积和管长确定 (4)2.3流动阻力计算 (4)3．结构计算 (5)3.1换热管布置设计 (5)3.2壳体设计计算 (5)3.3校验换热管管与管板结构合理性 (5)3.4零部件结构尺寸设计 (6)3.4.1管板尺寸设计 (6)3.4.2端盖 (6)3.4.3分程隔板 (7)3.4.4支座 (7)3.4.5支撑板与拉杆 (7)3.4.6垫片的选取 (7)3.4.7螺栓 (8)3.4.8连接管 (9)4．换热器总体结构讨论分析 (10)5．设计心得体会 (10)6．参考文献 (10)1．设计题目及设计参数1.1设计题目：105KW 满液式蒸发器 1.2设计参数：蒸发器的换热量Q 0=105KW ； 给定制冷剂：R22；蒸发温度：t 0=2℃，t k =40℃，冷却水的进出口温度： 进口1t '=12℃; 出口1t "=7℃。
2设计计算 2.1热力计算 2.1.1制冷剂的流量根据资料【1】，制冷剂的lgp-h 图：P 0=0.4MPa ，h 1=405KJ/Kg ，h 2=433KJ/Kg ，P K =1.5MPa ，h 3=h 4=250KJ/Kg ，kgm04427.0v 31=，kgmv 3400078.0=图2-1 R22的lgP-h 图制冷剂流量skg skg h h Q q m 667.0250405105410=-=-=2.1.2冷媒水流量水的定性温度t s =（12+7）/2℃=9.5℃,根据资料【2】附录9，ρ=999.71kg/m 3,c p =4.192KJ/(Kg ·K)smsmt Q P 333'210vs 10011.5)710(192.471.999105)t (c q -⨯=-⨯⨯=-=‘ρ2.2传热计算 2.2.1选管为提高冷媒侧的对流换热系数，采用外螺纹管，根据资料【3】p71换热管用低翅片管序号3，规格φ16×1.5，如图所示：mm 25.1s f = mm 86.15d t = mm 5.1h = mm 11d i = mm 86.12d b =，每米管长管外表面积mm15.0a 2of =，螺纹管增强系数35.1=ϕ，铜管导热系数)·m (39802C W=λ图2-2 外螺纹管结构图 2.2.2污垢热阻确定冷媒水平均温度C t o s 5.9=,制冷剂C t o 20=,水的流速取s m s m u 15.1>=，根据资料【1】p198表9-1，管内污垢系数W C o2i m 000045.0=γ 管外污垢系数W C o2o m 00009.0=γ2.2.3管内换热系数的计算冷媒水的定性温度C t o s 5.9=,查物性表得：371.999mkg=ρ，7275.9=r p ，s m10330.126-⨯=υ ，)m (10285.572K W ⋅⨯=-λ,暂取水的流速smu 7.1=，管程设计为2程，每流程管子数317.11114.350114d q 422vs=⨯⨯⨯==uZ iπ，当Z=31时，冷媒水的实际流速为smsmzd q u ivs702.1311114.310011.544232=⨯⨯⨯⨯==π，1407710330.11011702.1Re 63=⨯⨯⨯==--υiud根据资料【2】6-15，828.947275.914077023.0r e 023.0u 3.08.03.08.0=⨯⨯==P R N ，)·m (4938)·(101110285.57828.94d ·o2o232iC WC m WNu a i =⨯⨯⨯==--λ2.2.4管外换热系数的计算平均传热对数温差：C C t t t t t Oo m 213.7510ln 510'"ln'"=-=∆∆∆-∆=∆管外换热系数45.0082.0002.3P θα=,其中20000-=-=w w t t t θ2.2.5传热系数0K 计算传热过程分成两部分：第一部分是热量经过制冷剂的传热过程，其传热温差为0θ；第二部分是热量经过管外污垢层、关闭、管内污垢层以及冷媒水的传热过程。
课程设计设计题目：管壳式水-水换热器姓名院系专业年级学号指导教师年月日目录1前言 (1)2课程设计任务书 (2)3课程设计说明书 (3)3.1确定设计方案 (3)3.1.1选择换热器的类型 (3)3.1.2流动空间及流速的确定 (3)3.2确定物性数据 (3)3.3换热器热力计算 (4)3.3.1热流量 (4)3.3.2平均传热温度差 (4)3.3.3循环冷却水用量 (4)3.3.4总传热系数K (5)3.3.4计算传热面积 (6)3.4工艺结构尺寸 (6)3.4.1管径和管内流速 (6)3.4.2管程数和传热管数 (6)3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (7)3.4.4传热管排列和分程方法 (7)3.4.5壳体内径 (7)3.4.6折流板 (8)3.4.7接管 (8)3.5换热器核算 (8)3.5.1热量核算 (8)3.5.2换热器内流体的流动阻力 (12)3 .6换热器主要结构尺寸、计算结果 (13)3.7换热器示意图、管子草图、折流板图 (14)4设计总结 (15)5参考文献 (16)1前言在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，成为热交换器。
热交换器在工业生产中的应用极为普遍，例如动力工业中锅炉设备的过热器、省煤器、空气预测器，电厂热力系统中的凝汽器、除氧器、给水加热器、冷水塔；冶金工业中高炉的热风炉，炼钢和轧钢生产工艺中的空气和煤气预热；制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的蒸发器、冷凝器；制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，都是热交换器的应用实例。
在化学工业和石油化学工业的生产过程中，应用热交换器的场合更是不胜枚举。
在航空航天工业中，为了及时取出发动机及辅助动力装置在运行时产生的大量热量；热交换器也是不可或缺的重要部件。
根据热交换器在生产中的地位和作用，它应满足多种多样的要求。
一般来说，对其基本要求有：（1）满足工艺过程所提出的要求。
热交换强度高，热损失少。
毕业设计（论文）题目名称：50kW壳管式干式蒸发器设计学院名称：能源与环境学院班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年5月论文编号：20100112413050kW壳管式干式蒸发器设计50kW tubular DX evaporator design学院名称：能源与环境学院班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年5月摘要换热器是化工生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间传递热量的设备，其中壳管式换热器应用最为广泛。
本设计为壳管式干式蒸发器的设计，换热器类型选择为U型管式换热器。
U型管式换热器仅有一个管板，两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，结构比较简单、价格便宜，适用于管、壳壁温差较大或者壳程介质易结垢需要清洗又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合，特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性强的物料。
U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。
随着国家对节能产品的提倡，满液式机组也越来越受到欢迎。
满液式机组与普通冷水机组的区别就在于蒸发器采用了满液式蒸发器，而普通冷水机组采用干式蒸发器。
满液式蒸发器与干式蒸发器二者的明显区别在于制冷剂流程的不同，满液式蒸发器制冷剂走壳程，制冷剂从壳体下部进入，在传热管外流动并受热沸腾，蒸汽从壳体上部排出。
干式蒸发器中制冷剂走管程，即制冷剂从端盖下部进入传热管束，在管内流动受热蒸发，蒸汽从端盖上部排出。
换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能用量十分大的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。
关键词：干式蒸发器，U型管式换热器，结构，设计计算IAbstractHeat exchanger is one of the important equipment in chemical industry ，it transfer heat between cold and heat fluid. In this heat exchanger the tubular heat exchanger is most widely used.This design is a tubular DX evaporator. The type of the heat exchanger is the U type heat exchanger. U type heat exchanger with a tube plate, both ends of which are fixed on the same tube plates, tubes can be freely telescopic, thermal stress, thermal compensation performance is good; tube with double tube pass, longer process, the flow velocity is higher, the heat transfer performance is good, strong bearing ability, simple structure, cheap price, applied to the tube, the larger temperature difference between the shell wall or shell pass medium easy scaling needs cleaning and not suitable for floating head type and fixed tube plate occasions, especially suitable for the tube away clean and not easy to scale the high temperature, high pressure, strong corrosive materials. U type heat exchanger main structure consists of a tube box, cylinder, head, tube, pipe, baffle plate, front panel and draft tube, short circuit protection structure, support and other accessories such as pipe shell.Flooded chiller is being more and more popular with our government’s promotion of energy saving products．The major difference between flooded chiller and normal chiller is their evaporator installed inside，flooded evaporator was installed in flooded chiller while DX evaporator in normal chiller．The obvious difference of these two kinds of chillers is their refrigeration passes．In the flooded chiller，refrigerant runs into shell from the bottom，then flows outside of heat exchanging piping，being heated and boiled，turns into vapor and being discharged from the top of shel1．In DX evaporator，refrigerant runs inside tubes．It enters tube bundles from the bottom of end cover，flows inside the tubes，being heated and evaporates，then being discharged from top of end cover．Heat exchanger is wide used in industry，special in energy consumption field. As energy-saving technology moving,，more serious heart exchanger will appear. Keywords：DX evaporator，U type heat exchanger，structure，design and calculation目录1 绪论 (1)1.1 课题的提出和研究内容 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 课题任务 (2)1.2 干式蒸发器 (2)1.2.1 干式蒸发器简介 (2)1.2.2 干式蒸发器与满液式蒸发器的区别 (2)1.3 壳管式换热器 (3)1.3.1 壳管式换热器简介 (3)1.3.2 壳管式换热器分类 (4)1.3.3 壳管式换热器的发展 (6)2 设计与计算的理论概述 (8)2.1 壳管式换热器的结构 (8)2.1.1 管程结构 (8)2.2.2 壳程结构 (8)2.2 管程和壳程数的确定 (9)2.3 流动空间的选择 (9)2.4 流体流速的选择 (11)2.4 流体流动方式的选择 (12)2.5 流体温度和流体终温的确定 (12)2.6 材质的选择 (12)3 结构初步设计计算 (13)3.1 设计方案确定/ (13)3.2 设计条件确定 (13)3.3 制冷剂质量流量计算 (13)3.4 冷冻水流量计算 (13)3.5 对数传热温差初步计算 (14)3.6 管长初步计算 (14)3.7 结构初步设计 (15)4 换热器计算 (17)4.1 壳程换热系数计算 (17)4.2 管内换热系数的计算 (18)4.3 制冷剂流动阻力及传热温差的计算 (19)4.3.1 制冷剂的流动阻力计算 (19)4.3.2 实际对数平均温差 (20)4.4 传热系数0K 及按内表面计算的热流密度i q (21)4.4.1 传热系数0K (21)4.4.2 按内表面计算的实际热流密度 (21)4.5 所需传热面积 (22)5 总体结构设计 (23)5.1 换热管设计 (23)5.2 壳体结构设计 (25)5.2.1 壳体壁厚的确定 (25)5.2.2 壳体直径的确定 (26)5.3 进出口设计 (27)5.3.1 壳程接管设计 (27)5.3.2 管程接管设计 (28)5.3 端盖设计 (28)5.4 管板设计 (28)5.5 折流板设计 (30)5.5.1 折流板型式 (30)5.5.2 折流板尺寸 (30)5.6 拉杆和定距管 (32)5.6.1 拉杆的直径和数量 (32)5.6.2 拉杆的位置 (33)5.6.3 定距管尺寸 (33)5.7 结构部件明细表 (34)6 U 型管换热器的制造、检验和验收 (35)6.1 换热器的制造 (35)6.1.1 换热器的主要受压部分的焊接接头 (35)6.1.2 管箱、壳体和头盖 (35)6.1.3 换热管 (35)6.1.4 管板 (36)6.1.5 换热管与管板的连接 (36)6.1.6 折流板、支撑板 (36)6.1.7 管束的组装 (37)6.1.8 换热器的密封面 (37)6.1.9 换热器的组装 (37)6.1.10 无损检测 (37)6.1.11 压力试验 (37)6.1.12 铭牌 (38)6.2 安装、试车和维护 (38)6.2.1 安装 (38)6.2.2 试车 (39)6.2.3 维护 (39)结论 (40)致谢 (41)附录 (42)附录1 换热器设计计算表 (42)附录2 换热器整体结构图 (45)参考文献 (46)1 绪论换热器是一种实现物料之间传递热量的节能设备，在石油，化工，动力，食品，轻工等行业应用普遍。
管壳式换热器传热设计说明书设计一列管试换热器，主要完成冷却水——过冷水的热量交换设计压力为管程1.5MPa （表压），壳程压力为0.75MPa（表压），壳程冷却水进,出口温度分别为20℃和50℃，管程过冷水进，出口温度分别为90℃和65℃管程冷水的流量为80t/h。
2、设计计算过程：（1）热力计算1)原始数据：过冷却水进口温度t1′=145℃；过冷却水出口温度t1〞=45℃；过冷却水工作压力P1=0.75Mp a（表压）冷水流量G1=80000kg/h；冷却水进口温度t2′=20℃；冷却水出口温度t2〞=50℃；冷却水工作压力P2=0.3 Mp a（表压）。
改为冷却水工作压力P2=2.5 Mp2)定性温度及物性参数：冷却水的定性温度t2=( t1′+ t1〞)/2=(20+50)/2=35℃；冷却水的密度查物性表得ρ2=992.9 kg/m3；冷却水的比热查物性表得C p2=4.174 kJ/kg.℃冷却水的导热系数查物性表得λ2=62.4 W/m.℃冷却水的粘度μ2=727.5×10－6 Pa·s；冷却水的普朗特数查物性表得P r2=4.865；过冷水的定性温度℃；过冷水的密度查物性表得ρ1=976 kg/m3；过冷水的比热查物性表得C p1=4.192kJ/kg.℃；过冷水的导热系数查物性表得λ1=0.672w/m.℃；过冷水的普朗特数查物性表得P r2；过冷水的粘度μ1=0.3704×10－6 Pa·s。
过冷水的工作压力P1=1.5 Mp a（表压）3)传热量与水热流量取定换热器热效率为η=0.98；设计传热量：过冷却水流量：；4)有效平均温差逆流平均温差：根据式（3-20）计算参数p、R:参数P：参数R：换热器按单壳程2管程设计，查图3—8得温差校正系数Ψ=0.83；有效平均温差：5)管程换热系数计算：附录10，初定传热系数K0=400 W/m.℃；初选传热面积：m2；选用φ25×2.5无缝钢管作换热管；管子外径d0=0.025 m；管子径d i=0.025-2×0.0025=0.02 m；管子长度取为l=3 m；管子总数：取720根管程流通截面积：m2管程流速：m/s管程雷诺数：湍流管程传热系数：（式3-33c）6)结构初步设计：布管方式见图所示:管间距s=0.032m（按GB151,取1.25d0）；管束中心排管的管数按4.3.1.1所给的公式确定：取20根；壳体径：m 取Di=0.7m；长径比：布管示意图l/D i=3/0.9=3.3 ，合理选定弓形折流板弓形折流板弓高：折流板间距：m折流板数量：折流板上管孔直径由GB151-2014可确定为 0.0254mm折流板直径由GB151-2014可确定为 0.6955m 7）壳程换热系数计算壳程流通面积：根据式(3-61)中流体横过管束时流道截面积046.0032.0025.016.0233.01o i c1=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s d BD A m 2壳程流速：m/s ；壳程质量流速：kg m 2/s ；壳程当量直径：m ；壳程雷诺数：； 切去弓形面积所占比例按 h/D i =0.2查图4-32得为0.145壳程传热因子查 图3-24得为j s =20 管外壁温度假定值 t w1′=45℃ 壁温过冷水粘度 Pa.s粘度修正系数：根据式（3-62）计算壳程换热系数：8）传热系数计算：水侧污垢热阻：r 2=0.000344m 2.℃/w 管壁热阻r 忽略 总传热系数：传热系数比值，合理9）管壁温度计算：管外壁热流密度：Ｗ/m2.℃根据式(3-94a)计算管外壁温度：℃误差较核：℃，误差不大；10）管程压降计算：根据式(3-94b)计算管壁温度：℃；壁温下水的粘度：Pa·s；粘度修正系数：；查图3-30得管程摩擦系数：管程数：；管沿程压降计算依据式（3-112）：Pa （W=w.ρ）回弯压降：Pa；取进出口管处质量流速：W N2=1750 ㎏/㎡·s； (依据ρw2<3300取 w=1.822m/s) 进出口管处压降(依据 3-113)：；管程结垢校正系数：；管程压降：11）壳程压降计算：壳程当量直径：m；雷诺数：；查得壳程摩擦系数：λ1=0.08；(图 3-34)管束压降（公式3-129）：Pa；取进出口质量流速： kg/m2·s；( ρw2<2200 取W N2=1000 ㎏/㎡·s) 进出口管压降：Pa；取导流板阻力系数：;导流板压降：Pa壳程结垢修正系数：；(表3-12)壳程压降：Ｐa；管程允许压降：[△P2]=35000 Pa；（见表3-10）壳程允许压降：[△P1]=35000 Pa；△P2<[△P2]△P1<[△P1]即压降符合要求。
工程热力学与传热学课程设计管壳式换热器设计说明书目录一、设计任务书———————————11、换热器的概念及意义2、固定管板式换热器构造3、工作原理4、设计参数二、设计计算书———————————31、换热管的材料、内径、长度、管间距等确实定2、壳体内径3、管程接收直径4、折流板缺口高度、间距、数目以及折流板直径5、壳程接收直径确实定6、传热面积和传热面积之比三、计算表格四、设计结果汇总表—————————7五、设计自评————————————8六、参考文献————————————9一、设计任务书1、换热器的概念及意义在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。
这种设备统称为换热器。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进展着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。
换热器就是用来进展这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速开展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
换热器在化工生产中，有时作为一个单独的化工设备，有时作为某一工艺设备的组成局部，因此换热器在化工生产中应用是十分广泛的。
任何化工生产中，无论是国内还是国外，它在生产中都占有主导地位。
2、固定管板式换热器构造3、工作原理：管壳式换热器和螺旋板式换热器、板式换热器一样属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。
管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。
4、设计参数：二、设计计算书根据设计任务书进展设计计算：204565''2'1max =-=-=∆t t t ℃ 252550'2''1min =-=-=∆t t t ℃热损失系数取0.98传热量：()()kJ t t c M Q L p 48098.0506561.244.14''1'121=⨯-⨯⨯=-=η 冷却水量：()()s kg t t c M p 73.52545187.4480'2''222=-⨯=-逆流时的对数平均数温差：41.222025ln 2025ln minmax min max 1=-=∆∆∆-∆=∆⋅t t t t t c m 参数;P 、R5.025652545'2'1'2''2=--=--=t t t t P 75.025455065'2''2''1'1=--=--=t t t t R设计本管壳式换热器为2壳程-4管程<2-4>型，那么975.0=ψ 有效平均温差：85.214.22975.01=⨯=∆=∆⋅c m m t t ψ 初选传热系数：()C kg w K ︒⋅=300'0 估算传热面积：2'0'022.7385.21300480000m t K Q F m =⨯=∆= 管子材料：铝制管5.320⨯φ管程所需流通截面：222100573.0110003.57m M A t =⨯==ωρ每程管数：根43013.000573.044221=⨯⨯==ππd A n t每根管长：m l d nZ F l t 60'0==取π管子排列方式为：等边三角形 管间距s=26mm 分程隔板槽处管间距mm l E 40=平行于流向的管距mm s s p 5.2230cos =⨯=ο垂直于流向的管距mm s s n 1330sin =⨯=ο 拉杆直径取12mm 估计管壳直径mm 400≤ 管排列可做如下草图那么六边形层数为6层，一台管子数为86=t n ，一台拉杆数为4根一台传热面积为24.32602.086m dl n c =⨯⨯⨯=ππ 两台传热面积：2''08.64m F =管束中心至最外层管束中心距离为0.135m ，管束外缘直径m D L 29.0=壳体m 325.0取S D 那么长径比5.18325.06==s D l管程接收直径：6895.511100073.513.113.122⨯=⨯==φρω取M D 管程雷诺数：1793110725013.010001Re 621222=⨯⨯⨯==-μρωd 管程换热系数：52469.417931023.0013.0621.0Re 023.04.08.04.08.0122=⨯⨯⨯=⨯=τλαP d 折流板形式选弓形，折流板缺口高度m D h S 08.035.025.025.0=⨯== 折流板的圆心角为120度，折流板间距取m l s 4.0=，折流板数目为14块，折流板上管孔数为60个，折流板上管孔直径m d H 0204.0=，通过折流板管子数为56个，折流板缺口处管子数为30根，折流板直径m D b 3.0=。
毕业设计（论文）任务书题目煤油-水冷却器设计学生姓名辛欣学号200906080119专业班级装备0905设计（论文）内容及基本要求一、原始资料处理能力：10万吨/年煤油煤油：入口温度140℃，出口温度40℃冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度40℃允许压强降：不大于100kPa每年按330天计，每天24小时连续运行二、设计工作内容要求1、研究毕业设计题目，查阅检索相关文献，完成开题报告，内容包括本课题的意义、国内外状况、研究内容、所采用的方法、手段以及步骤、详细的阶段进度时间计划等。
2、完成一篇与毕业设计题目有关的外文资料翻译，要求外文资料不少于15000字符。
3、完成的毕业设计内容：了解换热器的相关知识，掌握其工作原理，换热器选型，传热计算，换热器主要零部件的结构设计，强度计算及校核开孔补强计算，法兰校核，经济性分析等。
4、完成符合《西安石油大学本科毕业设计（论文）撰写规范》的毕业设计论文。
5、完成设计图纸0#共3张以上（合计）。
6、提交内容一致的毕业设计所有的电子文档和纸质文档各一份。
设计（论文）起止时间20 年月日至20 年月日设计（论文）地点西安石油大学指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日煤油-水冷却器设计摘要：固定管板式换热器是普遍使用的一种换热设备，利用该设备可使具有一定温差的两种液体介质实现热交换。
本文利用介质水对煤油进行冷却从而使煤油降低到特定温度温度，保证下一工艺流程的正常进行。
本设计是对管壳式换热器中固定管板式换热器的研究，通过方案的论证，确定物料的物性参数，再结合工作条件，选定换热器的形式。
然后，根据设计任务，完成对换热量、总换热系数、换热面积等工艺参数的确定，同时进行了核算。
再根据工艺参数对系统的筒体、管箱、封头、管板、法兰、折流板、鞍座及其他附属设备进行机械设计计算和选型，并进行必要的校核，最后完成CAD 图纸的绘画工作。
关键词：换热器；工艺参数；机械设计The Design of Kerosene -water heat exchangerAbstract：The fixed tube plate heat changer is a kind of heat exchanger which is widely used as heat exchanger equipment in refrigeration. Two types of temperature difference liquid can have heat exchanging by used this device.We use the medium water to refrigerate the kerosene to achieve to the special temperature , which can guarantee can the guarantee next process unit's normal operation.This design researches fixed tube plate heat exchanger refrigeration system, through the blue print to determine the physical parameters of materials, then,combining with the working conditions, select the form of heat exchanger,what’s more, according to tasks to complete process parameters such as the heat exchange capacity, the total heat transfer coefficient, heat transfer area, at the same time, adjust accounts of the device. It calculates and selects bowl, tube channels, heads, tube sheets, flanges, baffles, supports, and other ancillary equipments, moreover, does the necessary verification. The last work is drawing in CAD.Key words：heat exchanger；technological design；machine design目录1 绪论 (1)1.1 换热器设计的意义 (1)1.2 研究历史与现状 (1)1.3 本设计研究内容 (2)1.4 本设计构成及主要步骤 (3)2 煤油冷却器换热器的工艺设计 (4)2.1 确定设计方案 (4)2.1.1 选择换热器类型 (4)2.1.2 流程安排 (4)2.2 确定物性参数 (4)2.3 估算传热面积 (5)2.3.1 热流量 (5)2.3.2 平均传热温差 (5)2.3.3 传热面积 (5)2.3.4 冷却水用量 (6)2.4 工艺结构尺寸 (6)2.4.1 管径和管内流速 (6)2.4.2 管程数和传热管数 (6)2.4.3 平均传热温差校正及壳程数 (7)2.4.4 传热管排列和分程方法 (8)2.4.5 壳体内径 (8)2.4.6 折流板 (8)2.4.7 其他附件 (9)2.4.8 接管 (9)2.4.9 防冲挡板 (9)2.4.10 旁路挡板 (9)2.5 热流量核算 (9)2.5.1 壳程表面传热系数 (9)2.5.2 管内表面传热系数 (10)2.5.3 污垢热阻和管壁热阻 (11)2.5.4 传热系数 (12)2.5.5 传热面积裕度 (12)2.6 壁温核算 (12)2.7 换热器内流体的流动阻力 (13)2.7.1 管程流体阻力 (13)2.7.2 壳程流体阻力 (14)2.7.3 换热器型号 (14)2.7.4 换热器主要结构尺寸和计算结果 (14)3 换热器的结构设计 (16)3.1 管箱结构设计 (16)3.2 封头的选择 (17)3.3 接管法兰的选取 (17)3.3.1 壳程接管法兰 (17)3.3.2 管程接管法兰 (18)3.4 接管 (18)3.4.1 壳程接管 (18)3.4.2 管程接管 (18)3.5 管程分程隔板 (18)3.6 管板结构设计 (18)3.7 支座选取及安装位置确定 (18)3.8 膨胀节的选取 (19)3.9 垫片的选取 (19)4 强度校核 (20)4.1 筒体壁厚计算 (20)4.2 封头厚度计算 (21)4.3 开孔补强设计 (21)4.3.1 壳程接管补强计算 (21)4.3.2 管程接管补强 (23)4.4 固定管板计算 (25)4.5 膨胀节 (27)4.5.1 筒体上产生的应力 (27)4.5.2 换热管上产生的应力 (28)4.5.3 拉脱应力 (28)4.6 法兰校核 (29)4.6.1 筒体法兰核校 (29)5 筒体与鞍座的校核 (33)5.1 鞍座结构及载荷分析 (33)5.1.1 压力 (33)5.1.2 换热器重量 (33)5.1.3 鞍座均布载荷分析 (34)5.1.4 内力分析 (34)5.2 筒体的应力计算及校核 (36)5.2.1 筒体轴向应力 (36)5.2.2 筒体的切向剪应力 (38)5.2.3 筒体的周向应力 (38)5.2.4 鞍座腹板应力 (39)5.2.5 承受内压圆筒的薄膜应力 (39)6 经济性分析 (41)7 结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)1 绪论1.1 换热器设计的意义换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。
它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。
近年来，随着制造技术的进步，强化换热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，也取得了较大的经济效益。
故我们在选择换热设备时一定要根据不同的工艺、工况要求选择。
换热器的作用可以是以热量交换为目的。
在即定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量；也可以是以回收热量为目的，用于余热利用；也可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏。
作为进行热交换操作工艺的通用设备，换热器被广泛应用于各个工业部门，尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。
在石油炼厂中，换热器占设备总金属消耗量的20%左右，占全部工艺设备投资的35%～40%左右。
近年来随着节能技术的发展，换热器的应用领域不断扩大，由于新技术的发展，各种类型的换热器越来越受到工业界的重视，同时，换热器也是企业减少能源消耗、降低生产成本的主要手段，而且换热器的技术水平也是炼油厂先进程度的重要标志之一。
所以，开发和研究更高效、更安全的换热器具有重大的意义。
1.2 研究历史与现状管壳式换热器被当作为一种传统的标准热器，在许多工业部门中被大量地使用。
尤其在化工生产中，无论是国内还是国外，它在所有的换热设备中，仍占主导地位。
同时，在近代的许多工业过程中，如裂解、合成及聚合等，大都要求在高温和高压下进行下进行，如高压聚乙烯要求操作压力高达250MPa 左右；新“德士古”的制氢法要求操作压力在750~1500℃范围。
在这些条件下，要进行热交换是很不容易的。
尤其在有腐蚀存在的情况下，实现换热更是困难。
而管壳式结构，它具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适应性强，处理能力大，能承受高温和高压等特点。
因此，能不断扩大它的使用范围。
如制氢装置中的高温气体（温度在1000℃左右，压力10MPa 以上）的冷却器多为管壳式。
加氢裂解装置中，虽它的换热工作条件较为苛刻，温度最高达427~455℃，压力最高为24.5MPa，工作介质含有90%的氢。
但所用换热器，管壳式仍占整个换热器投资的50~70%。
由于现代化工厂的生产规模日益增大，换热设备也相应走向大型化方向发展，以降低动力消耗，减少占地面积和金属消耗。
20世纪20年代出现了板式换热器。
30年代，瑞典制成螺旋板换热器和板壳式换热器。
英国又制出板翅式换热器。
60年代左右，中国和瑞典各自独立制造了伞板换热器。
70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
换热器的材料一般为金属；非金属材料除制作垫片外，有些已开始用于制作耐蚀换热器，如石墨换热器、玻璃换热器等。
