(完整版)固定管板式换热器毕业设计论文

化工原理课程设计（论文）煤油冷却器的设计学院专业年级学号学生姓名指导教师2011年 11月目录一．任务书 (4)1.1题目1.2任务及操作条件1.3列管式换热器的选择及设计要求二．概述 (5)2.1换热器概述2.2固定管板式换热器2.3设计背景及设计要求三．物料数据的确定 (10)3.1试算并初选换热器规格3.2计算总传热系数3.3计算传热面积四．工艺结构尺寸 (13)4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3传热管排列和分程方法4.4壳体内径4.5折流板4.6接管4.7拉杆和定距管4.8管板厚度4.9封头4.10缓冲挡板4.11放气孔、排液孔4.12膨胀节4.13胀接4.14密封垫圈五．换热器核算 (20)5.1壳程对流传热系数5.2管程对流系数5.3传热系数K5.4传热面积5.5计算压强降六．工艺计算结果汇总表 (25)七．后记 (26)参考文献 (27)煤油冷却器的设计一．化工原理课程设计任务书1.1设计题目：煤油冷却器的设计1.2设计任务及操作条件1.处理能力 19.6*104 吨/年煤油2.设备型式列管式换热器3.操作条件a 煤油：入口温度145℃，出口温度 35℃b 冷却介质：自来水，入口温度 30℃，出口温度 40℃c 允许压强降：不大于105 pad 煤油定性温度下的物性数据：密度为825kg/m3 ，粘度为7.15*10-4 pa*s，比热容为2.22kJ/（kg *℃），导热系数为0.14w/（m*℃）e 每年按330天计，每天24小时连续运行1.3换热器的选择及设计要求列管式换热器的形式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。

由于两流体的温差大于50 C，故选用带补偿圈的固定管板式换热器。

这类换热器结构简单、价格低廉，但管外清洗困难，宜处理壳方流体较清洁及不易结垢的物料。

因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。

列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容：（1）根据任务要求，确定设计方案（2）进行工艺计算（3）选择适宜的结构方案，进行结构设计（4）进行流体阻力核算（5）绘制流程图及设备图纸，写说明书二．概述2.1换热器概述换热器是许多工业生产中常用的设备,尤其是石油、化工生产应用更为广泛。

绪论 (3)第一章工艺计算 (8)1.1初步估算传热面积 (9)1.1.1热流量计算 (9)1.1.2冷却水用量计算 (9)1.1.3平均传热温差计算 (9)1.1.4初算传热面积 (9)1.2工艺结构及尺寸计算 (10)1.2.1换热管参数计算 (10)1.2.2壳程参数计算 (12)1.2.3折流板选择及参数计算 (13)1.2.4接管参数计算 (14)1.3换热器核算 (14)1.3.1传热面积校核 (14)1.3.2管内表面传热系数 (15)1.3.3传热面积校核 (17)1.4换热器内压降的核算 (18)1.4.1管程阻力计算 (18)1.4.2壳程阻力 (18)1.5工艺计算结果汇总 (19)第二章强度计算 (20)2.1换热器壁厚设计计算 (21)2.1.1壳程壁厚设计计算 (21)2.1.2管箱短节壁厚设计校核 (21)2.1.3封头壁厚设计校核 (22)2.1.4左端平盖封头的设计校核 (24)2.2换热管失稳应力分析 (25)2.3补强判别 (25)2.3.1开孔补强计算方法判别 (26)2.3.2开孔所需补强面积 (26)2.4密封装置选型及设计 (29)2.4.1垫片选型与设计 (29)2.4.2压力容器法兰设计 (30)2.4.3管法兰设计 (33)2.5管板设计及校核 (34)2.5.1管板计算的有关参数的确定 (34)2.5.2计算各参数和系数 (34)2.5.3管板的应力校核及评定 (39)2.6 接管 (41)2.7支座的设计计算及校核 (43)2.7.1选型 (43)2.7.2支座安装位置的确定 (44)2.7.3鞍座主要尺寸的确定 (45)2.7.4鞍式支座的计算及校核 (46)2.7.5鞍座内力的分析 (48)2.8拉杆 (49)2.9定距管 (50)2.10焊接结构设计 (50)2.10.1焊接接头选择 (50)2.10.2 焊接方法选择 (51)2.10.3主要焊接结构 (52)参考文献 (56)致谢 (56)绪论目前压缩机被广泛应用在空分、冶金、化肥、化工、制药、动力站等领域。

优秀论文审核通过未经允许切勿外传新疆工程学院毕业设计（论文）2013 届题目固定管板式换热器设计专业设备维修技术学生姓名韩向阳学号小组成员侯磊、张立东、蒋颖超指导教师蔡香丽、薛风完成日期新疆工程学院教务处印制新疆工程学院毕业论文（设计）任务书班级化设备10-6班专业设备维修技术姓名韩向阳日期 2013.3.4 1、论文（设计）题目：固定管板式换热器设计2、论文（设计）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。

（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。

（3）主题明确，思路清晰。

（4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。

（5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。

（6）所有学生必须在5月15日之前交论文初稿。

3、论文（设计）日期：任务下达日期 2013.3.4完成日期 2013.4.104、指导教师签字：新疆工程学院毕业论文（设计）成绩评定报告序号评分指标具体要求分数范围得分1 学习态度努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。

0—10分2 能力与质量调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。

0—15分综合能力论文能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价值。

0—25分论文（设计）质量论证、分析逻辑清晰、正确合理，0—20分3 工作量内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。

绘图(表)符合要求。

0— 15分4 撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范，0— 15分合计0—100分评语：成绩：评阅人（签名）：日期：毕业论文答辩及综合成绩答辩情况自述情况清晰、完整流利简练清晰完整完整熟悉内容基本完整熟悉内容不熟悉内容提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩小组评语及建议成绩：答辩委员会综合成绩：答辩委员会主任签字：年月日固定管板式换热器韩向阳(新疆工程学院, 乌鲁木齐 830091)摘要：本设计以安全为前提，并尽可能保证其质量、经济合理性以及实用性等技术指标。

优质资料U型管式换热器设计摘要本文介绍了U型管换热器的整体结构设计计算。

U型管换热器仅有一个管板，管子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，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

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。

本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因而设计要求高。

换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。

设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。

关键词：U型管换热器，结构，强度，设计计算目录中文摘要 ......................... 错误！未定义书签。

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绪论 (1)1管壳式换热器的类型、结构与型号 (2)1.1换热器的零部件名称 (2)1.2换热器的主要组合部件 (3)2换热器材料选择 (4)2.1选材原则 (4)3换热器结构设计 (5)3.1壁厚的确定 (6)3.2管箱圆筒短节设计 (6)3.3壳体圆筒设计 (7)3.4封头设计 (8)3.4.1后封头计算 (9)3.4.2管箱封头计算 (10)3.5换热管设计 (11)3.5.1换热管的规格和尺寸偏差 (11)3.5.2 U形管的尺寸 (12)3.5.3管子的排列型式 (12)3.5.4换热管中心距 (13)3.5.5布管限定圆 (13)3.5.6换热管的排列原则 (15)3.6管板设计 (15)3.6.1管板连接设计 (17)3.6.2 管板设计计算 (19)3.7管箱结构设计 (22)3.7.1管箱的最小内侧深度 (22)3.7.2分程隔板 (22)4换热器其他各部件结构 (23)4.1进出口接管设计 (23)4.1.1接管法兰设计 (23)4.1.2接管外伸长度 (25)4.1.3 接管与筒体、管箱壳体的连接 (25)4.1.4 接管开孔补强的设计计算 (25)4.1.5接管最小位置 (29)4.1.6壳程接管位置的最小尺寸 (30)4.1.7管箱接管位置的最小尺寸 (30)4.2 管板法兰设计 (31)4.2.1 垫片的设计 (33)4.2.2螺栓设计 (34)4.2.3法兰设计 (36)4.3 折流板 (38)4.3.1 折流板尺寸 (39)4.3.2 折流板的布置 (39)4.3.3 折流板的固定 (36)4.4 拉杆与定距管 (38)4.4.1 拉杆的结构型式 (39)4.4.2拉杆的直径和数量 (39)4.4.3拉杆的尺寸 (42)4.4.4拉杆的布置 (43)4.4.5定距管尺寸 (43)4.5防冲与导流 (43)4.5.1 防冲板的形式 (43)4.5.2防冲板的位置和尺寸 (43)4.5.3导流筒 (44)4.6双壳程结构 (44)4.7防短路结构 (44)4.7.1旁路挡板的结构尺寸 (45)4.7.2 挡管 (45)4.7.3中间挡板 (45)4.8鞍座 (45)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录英文文摘及翻译 (49)绪论能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。

压力容器毕业设计--固定管板式换热器中文摘要换热器是工业生产中最常用的设备，在不同工作条件下对换热器性能要求不同，它是冷热流体间传递热量的设备。

本次设计为固定管板式换热器，固定管板式换热器主要由管箱、管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、封头等组成。

固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。

由于其结构简单，运用比较广泛。

固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。

当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。

当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

在传热计算工艺中，包括传热面积计算，传热量、传热系数的确定和换热器内径及换热管型号的选择，以及传热系数、压降及壁温的验算等问题。

在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、封头、管板厚度计算以及折流板、法兰、垫片和接管、支座、等零部件的设计，还要进行一些强度校核。

本设计是按照GB151《管壳式换热器》和GB150《钢制压力容器》设计的。

换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。

随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果。

关键词：换热器；设计；校核；固定管板式AbstractHeat exchanger is the most commonly used equipment in industrial production, the requirements of different heat exchanger performance under different working conditions, it is the equipment of heat transfer between cold and hot fluids.The design for the fixed tube plate heat exchanger, fixed tube plate heat exchanger is mainly composed of a tube box, tube plate, shell, heat pipe, baffle plate, rod, tube, head distance etc.. Fixed tube plate heat exchanger by the two ends of tube plate and the shell. Because of its simple structure, more extensive use of. Fixed tube plate heat exchanger tube side and shell, through the fluid offluid temperature difference is larger, in order to avoid high temperature stress, usually in the shell in the appropriate location, adding a compensation coil (expansion). When the shell and tube heat expansion compensation ring is not at the same time, the slow elastic deformation to compensate for the thermal stress caused by thermal.In the calculation of the heat transfer process, including heat transfer area calculation, heat transfer, the determination of heattransfer coefficient and the heat exchanger tube diameter and the choice of models of the heat exchange, and the heat transfer coefficient, pressure drop and wall temperature calculation etc.. Discussion on the calculation of strength is the design of cylinder, tube box, head, tube plate thickness calculation and the baffle plate, flange, gasket and takeover, support, etc, but also some strength check. This design is in accordance with the design of GB151 《shell and tube type heat exchanger》and GB150 《steel pressure vessel》The heat exchanger is very extensive applications in various fields of industry, agriculture, in the daily life of heat transfer equipment also can see, is one of the indispensable process equipment. With the in-depth research, industrial application has achieved the results attract people's attention.Keywords: heat exchanger; design; check; fixed tube plate目录文献综述................................ 错误!未定义书签。

河北化工医药职业技术学院毕业设计固定管板式换热器设计专业班级学号姓名指导教师成绩摘要换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。

换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。

其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。

固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。

其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力，这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。

关键词：固定管板式换热器压力容器目录第一章绪论 (1)1.1货叉与放箱的概念 (1)1.2货叉与放箱的分类 (1)第二章课程设计的内容和要求 (3)2.1课程设计的内容 (3)2.2课程设计的控制要求 (3)第三章硬件系统设计 (4)3.1PLC控制的优点 (4)3.2 PLC的发展 (4)3.3PLC的选型及其特点 (7)3.4所需硬件工具与仪器 (8)第四章软件系统设计 (24)4.1设计思想 (4)4.2PLC端子接线 (4)4.3P LC梯形图 (4)4.4指令程序 (4)第五章系统的安装调试 (25)5.1系统的安装 (25)5.2系统的调试 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第一章绪论化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分[1]。

然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国《压力容器安全技术监察规程》、GB150—1998《钢制压力容器》、GB151—1999《管壳式换热器》等。

题目：基于SW6软件的固定管板式换热器设计基于SW6软件的固定管板式换热器设计摘要在科技日新月异的今天，石化工业也在不断地创新，换热器在其中起到的作用也越来越显著。

而本次设计中的固定管板式换热器就属于换热器中较为常见的一种。

它是利用间壁式换热达到冷流体与热流体的热量转换从而实现物料间的热量传递。

本次设计：说明部分，计算部分，绘图部分。

说明部分简述了固定管板式换热器在生产过程中的工艺流程及在石化工业中起到的重要作用，换热器在国内外的现状和未来的发展前景，同时介绍了换热器的结构设计和主要零部件结构的设计及其容器常用材料等。

也介绍了各个部件之间的链接如法兰连接。

最后则介绍了换热器主要零件压力容器的检验和验收。

计算部分则介绍了因工作要求和物料等因素给出的基本数值，再通过它求出换热面积和筒体、管箱、封头、管板、法兰、膨胀节及其他零件的加工数值，在满足了换热器对材料，厚度，应力，强度要求等设计要求的同时，以节省的原则对各部件也进行了优化。

并对管板兼做法兰的危险工况分别进行了校核，使其能在满足在高温高压的工作条件下进行正常工作。

在绘图部分则通过CAD软件把本次设计的固定管板式换热器以绘图的方式直观的表现出来。

其中有许多部分的设计借鉴了其他的一些先进理论和方法，不但节省了原料，更使换热器的质量得到了技术保证。

以节省能耗与提高使用性能为设计原则，最终满足设计的目的，即低能耗、低成本、高质量。

关键词：固定管板式换热器；应力；校核；SW6计算软件1 绪论 (1)2 设计概述 (2)热量传递的意义及概念 (2)换热器的概念及意义 (3)固定管板式换热器简介 (3)3. 换热器的分类及其工作原理 (4)换热器的分类及其工作原理 (4)换热器的材料 (7)换热器常用钢 (7)3.2.2有色金属 (8)非金属 (8)换热器研究现状及发展趋势 (9)换热器的发展历程 (9)发展现状 (9)换热器的研究及发展动向 (10)4.换热器设备各部分的设计说明 (10)换热器设备各部分的材料选择 (10)设备制造工艺过程 (11)4.2.1筒体 (11)4.2.2管箱 (11)4.2.3管板 (12)4.2.4换热管 (12)4.2.5折流板及支撑板 (12)4.2.6管束组装 (13)换热设备中换热管与管板的连接 (13)4.3.1胀接 (13)4.3.2焊接 (13)4.2.3胀焊连接 (14)4.2.4换热管与管板连接方式的选择 (14)4.4.1无损检测 (15)4.4.2焊后热处理 (15)4.4.3 压力测验 (16)4.4.4换热管与管板连接接头的密封性能检验 (16)换热设备的日常检测与维修 (17)4.5.1日常检查 (17)4.5.2 换热器腐蚀的防护 (17)4.5.3换热器的检修 (18)换热器各部分结构的选择 (18)4.6.1筒体的选择 (18)4.6.2封头的选择 (19)4.6.3管箱的选择 (19)4.6.4管板的选择 (19)5 SW6计算书 (20)6结论 (43)谢词 (44)参考文献 (45)基于SW6软件的固定管板式换热器设计1 绪论固定管板式换热器因其结构简单，造价低廉，无内漏，旁路渗流较小等因素，成为现今换热器中主要产品。

固定管板式换热器毕业设计论文固定管板式换热器是一种由管束和固定在壳体内的板组成的设备。

其主要原理是通过壳程流体和管程流体之间的热交换来实现能量的传递。

固定管板式换热器具有结构紧凑、传热效率高等优点，广泛应用于化工、电力、制药等工业领域。

固定管板式换热器通常由壳体、管束、传热板和密封件组成。

壳体是换热器的外壳，具有承压功能，同时也可用于导热油或蒸汽等传热介质的进出口。

管束是固定在壳体内的管道，管子间的间距和相互连接方式不同会影响到传热效果。

传热板用于增加管束的传热面积，提高传热效率。

密封件则用于确保换热器的密封性能，防止流体泄漏。

在设计固定管板式换热器时，需要考虑多个因素，包括传热面积、流体流量、传热效率和压降等。

传热面积的大小直接影响到传热效果，表面积越大，传热效果越好。

流体流量的大小决定了流体在换热器中停留的时间，也会影响到传热效率。

为了提高传热效率，可以采取增加传热面积、增加流体流量或改变换热介质的方式。

固定管板式换热器还可以进行优化设计，以改善其传热性能。

常见的优化手段包括增加换热器的传热面积、改变流体流动方式、优化传热介质的选择等。

此外，还可以通过改变管束的布置方式、调整流体入口和出口的位置等，来改善换热器的流体分布和速度分布，从而提高传热效率。

综上所述，固定管板式换热器是一种常用的换热设备，具有结构紧凑、传热效率高等优点。

通过合理的设计和优化，可以改善其传热性能，满足工业领域对换热设备的需求。

设计固定管板式换热器时需要考虑多个因素，包括传热面积、流体流量、传热效率和压降等。

未来，可以进一步研究换热器的优化设计，以提高其性能，并探索新的应用领域。

沈阳化工大学本科毕业设计题目：固定管板式换热器设计院系：能源与动力工程学院专业：热能与动力工程毕业设计任务书热能与动力工程专业班学生：毕业设计（论文）题目：固定管板式冷却器设计毕业设计（论文）内容：文献综述CAD软件制图英文翻译毕业实习毕业设计（论文）专题部分：起止时间：2012 年 3 月---2012 年 6 月指导教师：签字年月日教研主任：签字年月日学院院长：签字年月日毕业设计开题报告论文题目: 固定管板式换热器的设计学生姓名:专业班级: 学号:指导教师:2013年3月1日1.选题的目的和意义换热器为石油化工、食品、原子能及其它化工部门所广泛使用的一种工艺设备。

一般情况换热器约占石油化工装置设备总重量的40%。

近年来,随着制造技术的进步,强化转热元件的开发,使得新型高效换热研究有了较大的发展,根据不同的工艺条件与换热工况制造了不同结构形式的新型换热器,并已在化工、炼油、石油化工、制冷和制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。

2.题目要完成的主要内容和预期目标本次设计的换热器是固定管板式换热器，主要完成冷却水一煤油间的热量交换。

管程工作压力为0.25Mpa，壳程工作压力为0.2Mpa。

设计温度壳程是75℃，管程为35℃。

管程内介质是自来水，壳程内为煤油。

选用石棉作保温材料，厚度为100mm。

根据任务书中流体进、出口的温度计算传热负荷，确定，选定换热器形式，选取换热器的材料，确定主要结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，使换热器有足够的腐蚀裕度。

结构设计的一般顺序为:1.管箱设计，选择管箱短节、分程隔板、的材料尺寸及管箱深度。

2.圆筒设计，选择合适的材料，计算结构尺寸。

3.封头设计，选择封头形式，分别计算所受内压和外压。

4.管板设计，确定连接形式，计算最小厚度。

5.拉杆和定管距，确定拉杆的结构形式、直径和数量、布置及定管距结构尺寸。

6.折流板设计，选择折流板形式、尺寸及板间距。

固定管板式换热器的设计学生：库勇智，化学与环境工程学院指导教师：王小雨，江汉大学摘要换热器是用来在流体间交换热量的装置，在化学专业中具有非常重要的地位，被使用于化工各行业中。

由于其中固定管板式换热器管板和壳体是一体构造，具有构造简单、造价十分廉价的优点，所以被普遍的使用。

这篇设计说明书上面着重说明了换热器的换热面积、各个设计压力和设计温度以及接收等数据参数。

根据上面所给的数据和换热器类型来对换热器的各个零部件，即换热管根数，尺寸、排列方式，壳体和管箱、封头等等，最后校核、压力试验，根据工艺构造选出材料，最后作图。

本设计说明书的每一局部都是完全参照GB150-2021?压力容器?和GB151-2021?热交换器?中固定管板式换热器的有关标准来计算、校核和选型的。

关键词管壳式换热器；固定管板式换热器；加热器AbstractHeat exchanger is a device for exchanging heat between the fluids and in chemistry has a very important position, is used in the chemical industry. Because of the fixed tube plate heat exchanger tube plate and the shell is an integral structure, with has the advantages of simple structure, low cost advantages, so be widely use.The design specification above illustrates the change of the heat exchange area of the heat exchanger, each design pressure and temperature and over data parameters. According to the data given above and the heat exchanger type heat exchanger parts, i.e. the heat exchange tube number, size, arrangement, shell and tube box, head, and so on, finally checking, pressure test, selected according to process structure materials. Finally, drawing.The design specification is strictly according to GB150-2021< pressure container > and heat GB151-2021< exchanger is > fixed tube plate heat exchanger of the relevant provisions of the calculation, selection and checking.Key wordsShell and tube heat exchanger ；fixed tube heat exchanger ；heater目录摘要--------------------------------------------------------1 目录--------------------------------------------------------3 符号说明------------------------------------------------------5 第一章绪论---------------------------------------------------6 第1.1节换热器的分类-----------------------------------------6 第1.2节固定管板式换热器的特点-------------------------------6 第二章换热器的工艺设计---------------------------------------7 第2.1节各部件的材料-----------------------------------------7 第2.2节换热器的工艺条件-------------------------------------7 第2.3节估算设备尺寸-----------------------------------------8第三章构造强度设计与校核------------------------------------9 第3.1节壳体和管箱的厚度计算--------------------------------9 封头的计算------------------------------------------11垫片------------------------------------------------12第3.4节螺栓------------------------------------------------12 第3.5节法兰------------------------------------------------13 第3.6节开孔补强的计算--------------------------------------14 第3.7节压力试验--------------------------------------------15 第四章零部件的选型-----------------------------------------16 第4.1节换热管的型式和尺寸----------------------------------16 第4.2节折流板----------------------------------------------17 第4.3节定距管和拉杆----------------------------------------18 第4.4节防冲板----------------------------------------------19 第4.5节接收------------------------------------------------20 第4.6节管箱------------------------------------------------22 第4.7节管板的构造尺寸--------------------------------------22 第4.8节封头------------------------------------------------23 第4.9节螺栓的选型------------------------------------------24 第4.10节鞍座的选取-----------------------------------------24 第五章换热器的连接形式-------------------------------------26第5.1节传热管与管板的连接----------------------------------26 第5.2节管板与壳体的连接------------------------------------27 管板与法兰的连接------------------------------------28第六章换热器的制造、检验及安装-----------------------------28 第6.1节总体制造工艺----------------------------------------28 第6.2节筒体的制造------------------------------------------29 第6.3节封头的制造------------------------------------------30 第6.4节管板的制造------------------------------------------31 第6.5节管束的制造------------------------------------------31 第6.6节折流板的制造----------------------------------------32 第6.7节换热器的质量检测------------------------------------32 第6.8节装配------------------------------------------------32 第6.9节油漆、包装------------------------------------------33 总结---------------------------------------------------------34 致谢---------------------------------------------------------34 参考文献-----------------------------------------------------35符号说明第一章绪论换热器的工作原理是换热器中管程、壳程流体由于温度不同而产生热交换，流体来到达升高或降低温度的目的。

固定管板式换热器的概述管换热器；填料函式换热器。

固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。

由于其结构简单，运用比较广泛。

固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业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。

结构原理固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。

当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。

当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

一、固定管板式换热器的构成和特点1、固定管板式换热器的构成固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。

固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。

这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。

2、固定管板式换热器的特点固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。

壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。

当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。

固定管板式换热器的特点是：①、旁路渗流较小②、锻件使用较少，造价低；③、无内漏；④、传热面积比浮头式换热器大20%～30%。

3、固定管板式换热器的缺点是：①、壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t≤50℃,当t≥50℃时必须在壳体上设置膨胀节；②、易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；③、壳程无法机械清洗；④、管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低；3、固定管板式换热器的机械设计固定管板式换热器的机械设计除了最关键的换热板片以外，还有两块墙板，我们称为框架板和压力板，框架板为外侧不可活动的墙板，压力板为换热板片另一侧的可用拉杆螺栓调整位置的墙板；数根拉杆螺栓，用来加紧框架板和压力板；立柱；上下导杆，连接在框架板和立柱之间，用来支撑并给压力板和换热半片导向；框架板和立柱上可安装底脚底脚，用于固定机器。

绪论 (3)第一章工艺计算 (8)1.1初步估算传热面积 (9)1.1.1热流量计算 (9)1.1.2冷却水用量计算 (9)1.1.3平均传热温差计算 (9)1.1.4初算传热面积 (9)1.2工艺结构及尺寸计算 (10)1.2.1换热管参数计算 (10)1.2.2壳程参数计算 (12)1.2.3折流板选择及参数计算 (13)1.2.4接管参数计算 (14)1.3换热器核算 (14)1.3.1传热面积校核 (14)1.3.2管内表面传热系数 (15)1.3.3传热面积校核 (17)1.4换热器内压降的核算 (18)1.4.1管程阻力计算 (18)1.4.2壳程阻力 (18)1.5工艺计算结果汇总 (19)第二章强度计算 (20)2.1换热器壁厚设计计算 (21)2.1.1壳程壁厚设计计算 (21)2.1.2管箱短节壁厚设计校核 (21)2.1.3封头壁厚设计校核 (22)2.1.4左端平盖封头的设计校核 (24)2.2换热管失稳应力分析 (25)2.3补强判别 (25)2.3.1开孔补强计算方法判别 (26)2.3.2开孔所需补强面积 (26)2.4密封装置选型及设计 (29)2.4.1垫片选型与设计 (29)2.4.2压力容器法兰设计 (30)2.4.3管法兰设计 (33)2.5管板设计及校核 (34)2.5.1管板计算的有关参数的确定 (34)2.5.2计算各参数和系数 (34)2.5.3管板的应力校核及评定 (39)2.6 接管 (41)2.7支座的设计计算及校核 (43)2.7.1选型 (43)2.7.2支座安装位置的确定 (44)2.7.3鞍座主要尺寸的确定 (45)2.7.4鞍式支座的计算及校核 (46)2.7.5鞍座内力的分析 (48)2.8拉杆 (49)2.9定距管 (50)2.10焊接结构设计 (50)2.10.1焊接接头选择 (50)2.10.2 焊接方法选择 (51)2.10.3主要焊接结构 (52)参考文献 (56)致谢 (56)绪论目前压缩机被广泛应用在空分、冶金、化肥、化工、制药、动力站等领域。

换热器设计固定管板式换热器是一种常见的热交换设备，用于将热量从一个介质传递到另一个介质中。

换热器的设计是非常重要的，不仅要满足传热效率的要求，还要具备可靠性、经济性和安全性等方面的考虑。

本文将介绍一种常用的换热器设计，固定管板式换热器，并从设计原则、结构特点、材料选择以及性能优势等方面进行详细阐述。

1.设计原则：固定管板式换热器的设计原则是在满足传热效率和流体阻力的基础上，尽量降低构造成本。

设计时应根据传热介质的性质、流体流动状态、流体温度和压力等因素进行综合考虑。

2.结构特点：固定管板式换热器由壳体、管板、管束和支承构件等组成。

壳体一般采用无缝钢管制成，具有良好的密封性和强度。

管板作为连接壳体和管束的组件，一般由很多孔洞组成，用于支撑管束和分开流体。

管束由很多平行排列的管子组成，用于传递热量。

支承构件一般由支座和支撑脚等组成，用于支持整个换热器。

3.材料选择：固定管板式换热器的材料选择需要考虑介质的化学性质、温度和压力等因素。

常用的材料有碳钢、不锈钢、铜合金等。

碳钢具有良好的强度和耐腐蚀性，在一般工况下使用较为广泛。

不锈钢具有良好的抗腐蚀性，适用于一些特殊介质的传热。

铜合金具有良好的导热性能和抗腐蚀性能，适用于一些高温高压的工况。

4.性能优势：固定管板式换热器具有以下几个性能优势：(1)传热效率高：由于管子与壳体内壁接触面积大，传热效率高，能够有效地实现热量的传递。

(2)结构紧凑：固定管板式换热器采用垂直布管，占地面积小，适用于空间有限的场所。

(3)易于维护：由于固定管板式换热器的结构相对简单，维护和清洁相对容易。

(4)适应性广：固定管板式换热器适用于不同的工况，可以满足各种介质的传热要求。

总之，固定管板式换热器是一种常用的热交换设备，设计时需要综合考虑传热效率、流体阻力、成本和可靠性等因素。

通过合理的结构设计和材料选择，可以提高换热器的性能，并满足不同工况下的需求。

固定管板换热器毕业设计首先，固定管板换热器的设计是毕业设计的核心内容之一、设计中需要考虑许多因素，如热交换面积、温度差、压力降等。

根据具体的工艺要求和条件，合理选择材料、布置方式以及流体的流向，确保换热器的高效稳定运行。

此外，设计中还需要进行热力计算、强度计算和传热传质计算等多种分析，确保设计结果符合工程实际。

其次，固定管板换热器的性能优化是实现高效能的关键。

性能优化可以通过多种途径实现，如增加热交换面积、改进材料选择、优化流体流动方式等。

其中，增加热交换面积可以提高换热效率，但也会增加设备的体积和成本。

因此，需要根据具体需求和经济考虑进行权衡。

另外，选择高传热性能的材料，如高导热系数的金属，可以提高换热器的热传导效率。

此外，通过优化流体流动方式，如采用多股管设计等，可以增加流体的湍流程度，提高换热效果。

在应用方面，固定管板换热器可以用于各种工业过程中的热能交换。

例如，在石油行业，固定管板换热器被广泛应用于原油蒸馏、催化裂化、乙烯裂解等工艺中。

在化工领域，固定管板换热器可用于合成氨、合成甲醇、合成乙二醇等工艺中。

此外，固定管板换热器还可以应用于环保工程中的烟气余热回收以及空调系统中的水冷却等领域。

最后，固定管板换热器在未来的发展趋势中有着广阔的应用前景。

随着工业的快速发展和技术的进步，换热器的性能和效率要求越来越高。

因此，固定管板换热器将不断进行创新和改进，以满足不同领域的需求。

例如，采用新型材料、新工艺的固定管板换热器正在不断涌现，更加节能、环保和高效。

此外，智能化、自动化的固定管板换热器也是未来的发展方向之一，通过传感器和控制系统的应用，实现对换热器的实时监测和调节，提高运行效率和安全性。

综上所述，固定管板换热器作为一种常见的换热设备，在毕业设计中有着重要的地位和作用。

通过设计、性能优化、应用案例和未来发展趋势的研究，可以进一步深入了解固定管板换热器的原理和特点，为工程实践提供指导和参考。

固定管板换热器优化设计分析论文（最终定稿）第一篇：固定管板换热器优化设计分析论文一、引言换热设备是核电、化工、石油及其他许多工业部门广泛使用的设备，其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适用性，至今仍占据主导地位。

在固定管板换热器中，壳体，管板和换热管之间为刚性连接，在各种载荷作用下的变形必须互相协调。

本文采用有限元分析的方法，计算固定管板换热器在内压和温度载荷耦合场的作用下，其管板所受的应力，并分别计算了不同厚度的管板所受的应力，以获得管板厚度与应力的关系。

二、工作条件与结构本文以核电厂的某冷却器为例，该换热器为固定管板式换热器，壳体为Ф219.1×4mm，换热管为Ф19×2mm，正三角形排列，管板上共布了26根管子，管板厚度为30mm，壳体厚度为4mm，壳侧材料为022Cr19Ni10，管侧材料为022Cr17Ni12Mo2。

换热器的设计参数如下:设计压力:管程pt=0.66MPa，壳程ps=0.5MPa;设计温度:管程进出口温度为20℃～70℃，壳程流体发生相变，进出口温度均为138.8℃。

材料的弹性模量为E=2.1×105MPa，泊松比为ν=0.3。

换热管与管板的连接采用胀焊并用的方法，焊接后进行胀接。

在之前的工程中出现过该换热器由于工厂工艺限制，无法满足换热器的管子和管板之间拉脱力的要求，为此工厂不断提高胀接压力试图达到所需的拉脱力。

随着胀接力的增加，残余接触应力的峰值也会增加，使换热管在胀管区和非胀管区的应力都不断增加，令管板内的换热管发生开裂，并且制造厂在提高胀接压力后发现换热管的壁厚减薄率超出适用范围，无法满足设计需求，最后只能通过增加胀接距离的方法来提高拉脱力，但在非胀管区进行胀接需要工厂操作控制得当，否则容易损坏焊缝，因此不推荐该做法。

通过经验反馈，吸取以往的工程经验，将本换热器重新进行优化设计，考虑将管板的厚度增加，以满足拉脱力的要求。

理论上增加管板的厚度相当于加强其刚度，是降低应力的一个措施，到底是不是这样还需要计算所得，通过有限元分析来获取一个合适的管板厚度。

本科毕业设计说明书固定管板式换热器的整体设计ON THE OVERRALL DESIGN OF FIXED TABE PLATEHEAT EXCHANGER学院（部）：机械工程学院专业班级：过控09—2班学生姓名：指导老师：教授2013年 06 月 08 日固定管板式换热器设计摘要换热设备在炼油、石油化工以及在其他工业中使用广泛，它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。

固定管板式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。

这类换热器具有结构简单、紧凑、可靠性高、适应性广的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。

固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。

本次设计主要是针对用于煤化工工业中用于变换气和半水煤气的换热用换热器。

此次设计的换热器不仅达到了降低变换气温度的作用，同时还吸收了变换气放出的废热，用于加热半水煤气。

再设计中进行对物料及热量衡算，并对换热器整体机构进行计算和对换热器的基本附件进行选择和设计。

最后绘出非标零件图和装配图。

关键词：流量，换热面积，结构设计，换热管，管板，封头，壳体ON THE OVERRALL DESIGN OF FIXED TABE PLATEHEAT EXCHANGERABSTRACTHeat exchanger in oil refining, petrochemical, and widely used in other industries, it is suitable for cooling, heating, evaporation and condensation, heat recovery, and various other aspects. Fixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure, compact, high reliability and wide adaptability , and low cost of the production, wide choice of used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface . Fixed tube plate heat exchanger can withstands the higher operating pressure and temperature, so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large.This design is mainly used for heat exchange of heat exchanger used in gas and water gas for coal chemical industry. Heat exchanger of the design not only can reduce the air temperature change effect, it also absorbs the waste heat released for heating ventilation, semi water gas. In the design of the material and heat balance, the basic accessories heat exchanger and whole body were calculated and the heat exchanger selection and design. Finally I draw the non-standard parts drawing and assembly drawing.KEYWARDS：discharge, the heat exchange area,structural design, heat exchange tube, tube sheet, heads, housings目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................... I I 1 绪论 . (1)化工设备简介 (1)换热器概述 (1) (1)管壳式换热器的分类 (1)管壳式换热器结构 (4)换热器研究内容及发展动向 (4)2 工艺计算 (7)设计参数： (7)换热器选择 (7)选择换热器的类型 (7) (7)传热形式选择 (8)换热面积的计算 (8) (9)定性温度 (9)介质物性计算 (10)选择总传热系数 (13) (13)热负荷计算 (14)管程流体（半水煤气）质量流量估算 (14) (15)壳程流体（变换气）流量确定 (15)3 结构计算 (15)换热管的计算 (15)管径和管子材质选择 (15) (16) (16) (17)筒体材料选择 (17)焊接形式选择 (17)筒体计算 (18)管箱圆筒计算 (18)封头计算 (19) (20)管板与壳体圆筒，管箱圆筒的连接方式选择 (20)管板材料及厚度选择 (21)管板与换热管的连接 (21)4 附件选择 (24)折流板选择 (24) (24) (25)拉管结构形式选择 (25)拉杆的直径和数量 (25) (25) (26) (27) (27) (29) (33) (34) (34)挡管 (34)波形膨胀 (35) (35) (37) (38)5 安装制造 (40)换热器制造 (40).1 换热管 (40)筒体 (40)封头和管箱 (40)折流板 (40)管板 (41)换热器安装 (41)安装步骤 (41)附表1 (45)附表2 (47)参考文献 (48)致谢 (49).1 绪论化工设备简介化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分。