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一、设计题目：列管式换热器设计二、设计任务及操作条件1、设计任务处理能力：3000吨/日设备型式：固定管板式换热器2、操作条件（1）苯：入口温度80.1℃出口温度40℃（2）冷却介质：循环水入口温度25℃出口温度35℃（3）允许压降：管程不大于30kPa壳程不大于30kPa三、设计内容（一）、概述目前板式换热器产品达到了一个成熟阶段,凭借其高效、节能、环保的优势,在各行业领域中被频繁使用, 并被用以替换原有管壳式和翅片式换热器,取得了很好的效果。
板式换热器的优点(1) 换热效率高,热损失小在最好的工况条件下, 换热系数可以达到6000W/ m2K, 在一般的工况条件下, 换热系数也可以在3000～4000 W/ m2K左右,是管壳式换热器的3～5倍。
设备本身不存在旁路,所有通过设备的流体都能在板片波纹的作用下形成湍流,进行充分的换热。
完成同一项换热过程, 板式换热器的换热面积仅为管壳式的1/ 3～1/ 4。
(2) 占地面积小重量轻除设备本身体积外, 不需要预留额外的检修和安装空间。
换热所用板片的厚度仅为0. 6～0. 8mm。
同样的换热效果, 板式换热器比管壳式换热器的占地面积和重量要少五分之四。
(3) 污垢系数低流体在板片间剧烈翻腾形成湍流, 优秀的板片设计避免了死区的存在, 使得杂质不易在通道中沉积堵塞,保证了良好的换热效果。
(4) 检修、清洗方便换热板片通过夹紧螺柱的夹紧力组装在一起,当检修、清洗时, 仅需松开夹紧螺柱即可卸下板片进行冲刷清洗。
(5) 产品适用面广设备最高耐温可达180 ℃, 耐压2. 0MPa , 特别适应各种工艺过程中的加热、冷却、热回收、冷凝以及单元设备食品消毒等方面, 在低品位热能回收方面, 具有明显的经济效益。
各类材料的换热板片也可适应工况对腐蚀性的要求。
当然板式换热器也存在一定的缺点, 比如工作压力和工作温度不是很高, 限制了其在较为复杂工况中的使用。
同时由于板片通道较小,也不适宜用于杂质较多,颗粒较大的介质。
目录1 前言 (3)1.1 换热器的应用: (3)1.2 固定式管板换热器简介: (3)2 工艺计算 (3)2.1 设计任务书 (3)2.2 设计方案 (3)2.3确定物性数据 (3)2.4 估算传热面积 (3)2.5 工艺结构尺寸 (3)2.6 换热器核算 (3)2.6.1 热流量核算 (3)2.6.2 壁温核算 (3)2.7 换热器流体的流动阻力 (3)2.7.1 管程阻力 (3)2.7.2 壳程阻力 (3)2.8 换热器的主要结构尺寸和计算结果 (3)3 换热器结构设计与强度校核 (3)3.1 壳体与管箱厚度的确定 (3)3.1.1 壳体和管箱材料的选择 (3)3.1.2 圆筒壳体厚度的计算及校核 (3)3.1.3 管箱厚度计算及校核 (3)3.2 隔板 (3)3.3.1 壳程接管 (3)3.3.1 管程接管 (3)3.3.2 排液口、排气口 (3)3.4 开孔补强 (3)3.5 法兰与垫片 (3)3.5.1管箱法兰与封头法兰 (3)3.5.2 垫片 (3)3.6 管板设计 (3)3.6.1管板厚度设计 (3)3.6.2 换热管与管板连接方式 (3)3.6.3 换热管与管板连接拉脱力校核 (3)3.6.4 管板与筒体连接方式 (3)3.6.5 管板尺寸 (3)3.7接管位置确定 (3)3.7.1 壳程接管位置的最小尺寸 (3)3.7.2 管程接管位置的最小尺寸 (3)3.8 管箱和封头长度及与筒体的连接方式 (3)3.9 折流板 (3)3.9.1 折流板的形式和尺寸 (3)3.9.3 折流板的布置 (3)3.10 拉杆、定距管 (3)3.10.1拉杆尺寸 (3)3.10.2 定距管 (3)3.12 旁路挡板 (3)3.13保温层 (3)3.14 鞍座 (3)3.14.1 鞍座安装尺寸 (3)3.14.2 鞍座尺寸: (3)总结 (3)参考文献 (3)1前言1.1换热器的应用:在工业生产中，换热器的主要作用是将能量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，是流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上的需要。
固定管板式换热器设计-过程设备设计课程设计目录1.换热器选型和工艺设计 (3)1.1设计条件 (3)1.2换热器选型 (3)1.3工艺设计 (3)1.3.1传热管根数的确定 (4)1.3.2传热管排列和分程方法 (4)1.3.3壳体内径 (4)2 换热器结构设计与强度校核 (4)2.1 管板设计......................................................................................................................2.1.1管板材料和选型 (5)2.1.2管板结构尺寸 (5)2.1.3管板质量计算 (6)2.2法兰与垫片 (6)2.2.1管箱法兰与管箱垫片 (7)2.3 接管........................................................................................................................ (8)2.3.1接管的外伸长度 (9)2.3.2 接管位置设计 (9)2.3.3 接管法兰 (10)2.4管箱设计.....................................................................................................................2.4.1管箱结构形式选择 (12)2.4.2管箱最小长度 (12)2.5 换热管........................................................................................................................132.5.1 布管限定圆 (13)2.5.2 换热管与管板的连接 (13)2.6 拉杆与定距管 (14)2.6.1 拉杆的结构形式 (14)2.6.2 拉杆的直径、数量及布置 (14)2.6.3 定距管 (15)12.7防冲板.........................................................................................................................152.7.1防冲板选型 (15)2.7.2防冲板尺寸 (16)2.8 折流板........................................................................................................................162.8.1 折流板的型式和尺寸 (16)2.8.2 折流板的布置 (17)2.8.3 折流板重量计算 (17)3.强度计算........................................................................................................................ .. (18)3.1壳体和管箱厚度计算 (18)3.1.1 壳体、管箱和换热管材料的选择 (18)3.1.2 圆筒壳体厚度的计算 (18)3.1.3 管箱厚度计算 (19)3.2 开孔补强计算 (20)3.2.1 壳体上开孔补强计算 (20)3.3 水压试验 (21)3.4支座........................................................................................................................ .. (21)3.4.1支反力计算如下： (21)3.4.2 鞍座的型号及尺寸 (23)4焊接工艺设计........................................................................................................................234.1.壳体与焊接 (23)4.1 .1壳体焊接顺序 (23)4.1.2 壳体的纵环焊缝 (24)4.2 换热管与管板的焊接 (24)4.2.1 焊接工艺 (25)4.2.2 法兰与短节的焊接 (25)4.2.3管板与壳体、封头的焊接 (26)4.2.4接管与壳体焊接 (27)总结.......................................................................................................................... .. (28)参考文献........................................................................................................................ .. (28)21.换热器选型和工艺设计1.1设计条件1.2换热器选型管程定性温度t=壳程定性温度T=40+1502170+902=95℃=130℃管壳程温差?t=T?t=130?95=35℃＜50℃故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器（双管程）。
一 列管换热器工艺设计1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数： 选用.5225⨯φ的换热管 则换热管数目：5.737019.014.35.2110A 0≈⨯⨯==d l n p π根 故738=n 根管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。
2、管子排列方式的选择（1）采用正三角形排列（2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm 。
（3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。
不同的a 值时，可排的管数目见表1.2。
具体排列方式如图1，管子总数为779根。
30111 23 397 7 42 43912 25 469 8 48 51713 27 547 9 2 66 61314 29 631 10 5 90 72115 31 721 11 6 102 82316 33 817 12 7 114 93117 35 919 13 8 126 104518 37 1027 14 9 138 116519 39 1411 15 12 162 130320 41 1261 16 13 4 198 145921 43 1387 17 14 7 228 161622 45 1519 18 15 8 246 176523 47 1657 19 16 9 264 1921图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布3、壳程选择壳程的选择：简单起见，采用单壳程。
4、壳体内径的确定换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。
壳体的内径需要圆整成标准尺寸。
以400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以50mm为进级档。
对于单管程换热器，壳体内径公式0bt+-D d=~)32()1(式中，t 为管心距，单位mm ；0d 为传热管外径，单位mm 。
对于正三角形排列 n b 1.1= 将779=n 代入，得到 7.30≈b 取31，5.7975.2)1(D 0=+-=d b t结合换热管的排布图稍加圆整可选定mm 800D =二 列管换热器零部件的工艺机构设计1、折流板的设计（1）、折流板切口高度的确定 经验证明，20%的切口最为适宜： 因此可取mm D h 1608002.02.0=⨯== 切口高度h 确定后，还用考虑折流板制造中，可能产生的管控变形而影响换热管的穿入，故应将该尺寸调整到使被切除管孔保留到小于1/2孔位。
化工原理课程设计设计题目：固定管板式换热器指导教师：班级：食品 08级姓名：2011 年 1 月 20 日目录设计题目 (1)说明书编写要求 (5)设计任务书 (6)一、设计方案 (8)1.设计方案的选择 (8)1.1方案简介 (8)1.2设计的一般原则 (9)1.3换热器类型的选择 (10)2.流程安排 (13)2.1 列管式换热器的选用 (13)2.2加热剂或冷凝剂的选择 (14)2.3流体进口温度的确定 (14)2.4流体流速的选择 (15)2.5 管子的规格和排列方法 (16)2.6 折流挡板和支承板 (18)2.7 外壳直径的确定 (19)2.8 材料选用 (20)2.9流动空间及流速的确定 (21)二、确定物性数据 (20)三、计算总传热系数 (21)1.热流量 (21)2.平均传热温差 (21)3.冷却水用量 (22)4.总传热系数K (22)四、计算换热面积 (23)五、工艺结构尺寸 (23)1.管径和管内流速 (23)2.管程数和传热管数 (23)3．平均传热温差校正及壳程数 (24)4.传热管排列和分程方法 (24)5.壳体内径 (25)6.折流板 (25)7.接管 (25)六、换热器核算 (26)1.热量核算 (26)2.换热器内流体的流动阻力 (28)3.换热器主要结构尺寸和计算结果 (30)设备结构图（附图） (31)主要符号说明 (32)七、设计心得 (33)参考文献 (36)评语 (29)广西工学院生物与化学工程系化工原理课程设计说明书设计课题：大豆油换热器的设计说明书编写要求：化工原理课程设计由说明书和图纸两部分组成。
设计说明书为打印稿，包括所有论述、原始数据、计算、表格等，设计说明书一般不少于3000字，设计（论文）任务书装订于说明书的前页，其设计说明书具体书写格式及内容如下:1、标题页2、设计任务书3、目录4、设计方案简介5、工艺流程草图及说明6、工艺计算及主体设备设计7、辅助设备的计算及选型8、设计结果概要或设计一览表9、对本设计的评述10、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）11、参考文献12、主要符号说明化工原理课程设计任务书一、设计课题大豆油换热器的设计二、设计任务1、处理量：2000kg/h 大豆油2、设备型式：列管式（固定管板式）换热器3、操作条件：a.大豆油：入口温度133°C，出口温度40°Cb.冷却介质：循环水，入口温度30°C，出口温度40°Cc.允许压降：不大于105Pa三、设计要求1.设计一个固定管板式换热器2.设计内容包括：a.热力设计b.流动设计c.结构设计d.强度设计3．设计步骤：（1）根据换热任务和有关要求确定设计方案（2）初步确定换热器的结构和尺寸（3）核算换热器的传热面积和流体阻力（4）确定换热器的工艺结构四、设计原则：1．传热系数较小的一个，应流动空间较大，使传热面两侧的传热系数接近；2．换热器减少热损失；3．管、壳程的决定应做到便于除垢和修理,以保证运行的可靠性；4.应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力.从这个角度来讲,顺流式就优于逆流式；5.对于有毒的介质或气相介质,必使其不泄露,应特别注意其密封性,密封不仅要可靠,而且应要求方便及简洁；6.应尽量避免采用贵金属,以降低成本。
目录1.换热器选型和工艺设计41.1设计条件41.2换热器选型41.3工艺设计41.3.1传热管根数的确定41.3.2传热管排列和分程方法51.3.3壳体内径52 换热器结构设计与强度校核62.1 管板设计62.1.1管板材料和选型62.1.2管板结构尺寸62.1.3管板质量计算72.2法兰与垫片72.2.1管箱法兰与管箱垫片72.3 接管82.3.1接管的外伸长度92.3.2 接管位置设计9欧阳与创编2.3.3 接管法兰112.4管箱设计112.4.1管箱结构形式选择122.4.2管箱最小长度122.5 换热管132.5.1 布管限定圆132.5.2 换热管与管板的连接132.6 拉杆与定距管142.6.1 拉杆的结构形式142.6.2 拉杆的直径、数量及布置152.6.3 定距管152.7防冲板152.7.1防冲板选型162.7.2防冲板尺寸162.8 折流板162.8.1 折流板的型式和尺寸172.8.2 折流板的布置172.8.3 折流板重量计算173.强度计算183.1壳体和管箱厚度计算183.1.1 壳体、管箱和换热管材料的选择18欧阳与创编3.1.2 圆筒壳体厚度的计算193.1.3 管箱厚度计算203.2 开孔补强计算213.2.1 壳体上开孔补强计算223.3 水压试验223.4支座223.4.1支反力计算如下：233.4.2 鞍座的型号及尺寸244焊接工艺设计254.1.壳体与焊接254.1 .1壳体焊接顺序254.1.2 壳体的纵环焊缝264.2 换热管与管板的焊接264.2.1 焊接工艺264.2.2 法兰与短节的焊接274.2.3管板与壳体、封头的焊接274.2.4接管与壳体焊接27总结28参考文献28欧阳与创编欧阳与创编 1.换热器选型和工艺设计1.1设计条件1.2换热器选型 管程定性温度壳程定性温度管壳程温差故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器（双管程）。
根据介质特性初步选择换热管材料为20号碳钢，壳体材料为Q245R1.3工艺设计1.3.1传热管根数的确定 已知换热管外径，内径，换热面积S=90,管程数为2。
江汉大学课题名称：固定管板式换热器设计系别：化学与环境工程学院专业：过控121班学号： 122209104119姓名：库勇智指导教师：杨继军时间： 2016年元月课程设计任务书设计题目：固定管板式换热器设计一、设计目的：1.实用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型的过程装备设计的全过程。
2.掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。
3.掌握软件强度设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确可靠，正确掌握计算机操作和专业软件的实用。
4.掌握图纸的计算机绘图。
二、设计条件：设计条件单名称管程壳程物料名称循环水甲醇工作压力0.45Mpa 0.05Mpa操作温度40℃70℃推荐钢材10，Q235-A，16MnR换热面积60㎡推荐管长Φ=2532-39㎡40-75㎡76-135㎡2m 2．5 3m管口表符号公称直径用途a 200 冷却水金口b 200 甲醇蒸汽进口c 20 放气口d 70 甲醇物料出口e 20 排净物f 200 冷却水出口三、设计要求：1.换热器机械设计计算及整体结构设计2.绘制固定管板式换热器装配图（一张一号图纸）3.管长与壳体内径之比在3-20之间四、主要参考文献1.国家质量监督检验检疫总局，GB150-2011《压力容器》，中国标准出版社，2011.2.国家质量监督检验检疫总局，TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》，新华出版社，2009.3.国家质量监督检验检疫总局，GB151-1999《管壳式换热器》，中国标准出版社，1999.4.天津大学化工原理教研室，《化工原理》上册，姚玉英主编，天津科学技术出版社，2012.5.郑津样，董其伍，桑芝富主编，《过程装备设计》，化学工业出版社，2010.6.赵惠清，蔡纪宁主编，《化工制图》，化学工业出版社，2008。
7.潘红良，郝俊文主编，《过程装备机械设计》，华东理工大学出版社，2006。
化工原理课程设计设计题目：固定管板式换热器指导教师：班级：食品 08级姓名：2011 年 1 月 20 日目录设计题目 (1)说明书编写要求 (5)设计任务书 (6)一、设计方案 (8)1.设计方案的选择 (8)1.1方案简介 (8)1.2设计的一般原则 (9)1.3换热器类型的选择 (10)2.流程安排 (13)2.1 列管式换热器的选用 (13)2.2加热剂或冷凝剂的选择 (14)2.3流体进口温度的确定 (14)2.4流体流速的选择 (15)2.5 管子的规格和排列方法 (16)2.6 折流挡板和支承板 (18)2.7 外壳直径的确定 (19)2.8 材料选用 (20)2.9流动空间及流速的确定 (21)二、确定物性数据 (20)三、计算总传热系数 (21)1.热流量 (21)2.平均传热温差 (21)3.冷却水用量 (22)4.总传热系数K (22)四、计算换热面积 (23)五、工艺结构尺寸 (23)1.管径和管内流速 (23)2.管程数和传热管数 (23)3．平均传热温差校正及壳程数 (24)4.传热管排列和分程方法 (24)5.壳体内径 (25)6.折流板 (25)7.接管 (25)六、换热器核算 (26)1.热量核算 (26)2.换热器内流体的流动阻力 (28)3.换热器主要结构尺寸和计算结果 (30)设备结构图（附图） (31)主要符号说明 (32)七、设计心得 (33)参考文献 (36)评语 (29)广西工学院生物与化学工程系化工原理课程设计说明书设计课题：大豆油换热器的设计说明书编写要求：化工原理课程设计由说明书和图纸两部分组成。
设计说明书为打印稿，包括所有论述、原始数据、计算、表格等，设计说明书一般不少于3000字，设计（论文）任务书装订于说明书的前页，其设计说明书具体书写格式及内容如下:1、标题页2、设计任务书3、目录4、设计方案简介5、工艺流程草图及说明6、工艺计算及主体设备设计7、辅助设备的计算及选型8、设计结果概要或设计一览表9、对本设计的评述10、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）11、参考文献12、主要符号说明化工原理课程设计任务书一、设计课题大豆油换热器的设计二、设计任务1、处理量：2000kg/h 大豆油2、设备型式：列管式（固定管板式）换热器3、操作条件：a.大豆油：入口温度133°C，出口温度40°Cb.冷却介质：循环水，入口温度30°C，出口温度40°Cc.允许压降：不大于105Pa三、设计要求1.设计一个固定管板式换热器2.设计内容包括：a.热力设计b.流动设计c.结构设计d.强度设计3．设计步骤：（1）根据换热任务和有关要求确定设计方案（2）初步确定换热器的结构和尺寸（3）核算换热器的传热面积和流体阻力（4）确定换热器的工艺结构四、设计原则：1．传热系数较小的一个，应流动空间较大，使传热面两侧的传热系数接近；2．换热器减少热损失；3．管、壳程的决定应做到便于除垢和修理,以保证运行的可靠性；4.应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力.从这个角度来讲,顺流式就优于逆流式；5.对于有毒的介质或气相介质,必使其不泄露,应特别注意其密封性,密封不仅要可靠,而且应要求方便及简洁；6.应尽量避免采用贵金属,以降低成本。
固定管板式换热器设计摘要在工业生产中，为了适现物料之间热量传递过程中的一种设备，统称为换热器，它是化工炼油，动力，原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的化工，炼油等工业生产来说，换热器尤为重要，换热器随着使用目的的不同可以把它分为：热交换器，加热器，冷却器，冷凝器，蒸发器和再沸器等。
本设计的主要任务是完成满足某一生产要求的管壳式换热器，它是属于列管式换热器的一种，是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。
换热器的工艺设计计算有两种类型，即设计计算和校核计算，包括计算换热面积和造型两方面。
设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷，选择一种适当的换热器类型，确定所需的换热面积，进而确定换热器的具体尺寸。
校核计算的目的则是对已有的换热器校核它是否满足预定要求，这是属于换热器性能计算问题。
无论是设计计算还是校核计算，所需的数据包括结构数据、工艺数据和物性数据三大类。
其中结构数据的选择在换热器设计中最为重要。
对于列管式换热器的设计包括壳体型式、管程数、管子类型、管长、管制排列形式、折流板型式、冷热流体流动通道等方面的选择。
工艺数据包括冷热流体的流量、进出口温度、进口压力、允许压力降及污垢系数。
物性数据包括冷热流体在进出口温度或定性温度下的的密度、比热容、粘度、导热系数等。
本设计针对苯冷却的问题设计一换热器。
本设计包括三个部分：说明部分；计算部分；绘图部分。
本任务书主要是说明部分。
说明部分主要是通过对兰州地区水资源情况、常年气温情况、水价、水质等综合考虑，最后确定冷却水的用量、进出口温差等及最后的产品说明书，说明了此换热器的工作环境，工作条件，适用范围及技术要求等。
计算部分主要是针对说明部分的分析进行相应的计算，主要是对针对所选的换热器在满足生产要求的情况下进行工艺核算，最大可能的减小投入和增加收益，本设计就是为完成以上任务而进行的计算。
绘图部分主要是遵照计算的要求在绘图纸上按照一定的比例要求把所设计的换热器反映到图纸上来，同时要反映出管口方位以及所使用的部件的材料，规格等。
目录1.换热器选型和工艺设计 (3)1.1设计条件 (3)1.2换热器选型 (3)1.3工艺设计 (3)1.3.1传热管根数的确定 (4)1.3.2传热管排列和分程方法 (4)1.3.3壳体径 (4)2 换热器结构设计与强度校核 (4)2.1 管板设计 (4)2.1.1管板材料和选型 (5)2.1.2管板结构尺寸 (5)2.1.3管板质量计算 (6)2.2法兰与垫片 (6)2.2.1管箱法兰与管箱垫片 (7)2.3 接管 (8)2.3.1接管的外伸长度 (9)2.3.2 接管位置设计 (9)2.3.3 接管法兰 (10)2.4管箱设计 (12)2.4.1管箱结构形式选择 (12)2.4.2管箱最小长度 (12)2.5 换热管 (13)2.5.1 布管限定圆 (13)2.5.2 换热管与管板的连接 (13)2.6 拉杆与定距管 (14)2.6.1 拉杆的结构形式 (14)2.6.2 拉杆的直径、数量及布置 (14)2.6.3 定距管 (15)2.7防冲板 (15)2.7.1防冲板选型 (15)2.7.2防冲板尺寸 (16)2.8 折流板 (16)2.8.1 折流板的型式和尺寸 (16)2.8.2 折流板的布置 (17)2.8.3 折流板重量计算 (17)3.强度计算 (18)3.1壳体和管箱厚度计算 (18)3.1.1 壳体、管箱和换热管材料的选择 (18)3.1.2 圆筒壳体厚度的计算 (18)3.1.3 管箱厚度计算 (19)3.2 开孔补强计算 (20)3.2.1 壳体上开孔补强计算 (20)3.3 水压试验 (21)3.4支座 (21)3.4.1支反力计算如下： (21)3.4.2 鞍座的型号及尺寸 (23)4焊接工艺设计 (23)4.1.壳体与焊接 (23)4.1 .1壳体焊接顺序 (23)4.1.2 壳体的纵环焊缝 (24)4.2 换热管与管板的焊接 (24)4.2.1 焊接工艺 (25)4.2.2 法兰与短节的焊接 (25)4.2.3管板与壳体、封头的焊接 (26)4.2.4接管与壳体焊接 (27)总结 (28)参考文献 (28)1.换热器选型和工艺设计1.1设计条件1.2换热器选型管程定性温度 壳程定性温度管壳程温差故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器（双管程）。
目录1.换热器选型和工艺设计 (3)1.1设计条件 (3)1.2换热器选型 (3)1.3工艺设计 (3)1.3.1传热管根数的确定 (4)1.3.2传热管排列和分程方法 (4)1.3.3壳体径 (4)2 换热器结构设计与强度校核 (4)2.1 管板设计 (4)2.1.1管板材料和选型 (5)2.1.2管板结构尺寸 (5)2.1.3管板质量计算 (6)2.2法兰与垫片 (6)2.2.1管箱法兰与管箱垫片 (7)2.3 接管 (8)2.3.1接管的外伸长度 (9)2.3.2 接管位置设计 (9)2.3.3 接管法兰 (10)2.4管箱设计 (12)2.4.1管箱结构形式选择 (12)2.4.2管箱最小长度 (12)2.5 换热管 (13)2.5.1 布管限定圆 (13)2.5.2 换热管与管板的连接 (13)2.6 拉杆与定距管 (14)2.6.1 拉杆的结构形式 (14)2.6.2 拉杆的直径、数量及布置 (14)2.6.3 定距管 (15)2.7防冲板 (15)2.7.1防冲板选型 (15)2.7.2防冲板尺寸 (16)2.8 折流板 (16)2.8.1 折流板的型式和尺寸 (16)2.8.2 折流板的布置 (17)2.8.3 折流板重量计算 (17)3.强度计算 (18)3.1壳体和管箱厚度计算 (18)3.1.1 壳体、管箱和换热管材料的选择 (18)3.1.2 圆筒壳体厚度的计算 (18)3.1.3 管箱厚度计算 (19)3.2 开孔补强计算 (20)3.2.1 壳体上开孔补强计算 (20)3.3 水压试验 (20)3.4支座 (21)3.4.1支反力计算如下： (21)3.4.2 鞍座的型号及尺寸 (22)4焊接工艺设计 (23)4.1.壳体与焊接 (23)4.1 .1壳体焊接顺序 (23)4.1.2 壳体的纵环焊缝 (24)4.2 换热管与管板的焊接 (24)4.2.1 焊接工艺 (24)4.2.2 法兰与短节的焊接 (25)4.2.3管板与壳体、封头的焊接 (26)4.2.4接管与壳体焊接 (26)总结 (28)参考文献 (28)1.换热器选型和工艺设计1.1设计条件1.2换热器选型=95℃管程定性温度t=40+1502=130℃壳程定性温度T=170+902管壳程温差∆t=T−t=130−95=35℃＜50℃故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器（双管程）。
根据介质特性初步选择换热管材料为20号碳钢，壳体材料为Q245R1.3工艺设计1.3.1传热管根数的确定已知换热管外径d o =0.025m，径d i =0.02m，换热面积S=90m 2,管程数为2。
取换热管长l=6m ，由S =πd o lN得 换热管数N =S πd o l ⁄=903.14x0.025x6=191取N=192（根）1.3.2传热管排列和分程方法由于设计要求为双管程换热器，故采用组合排列方法，即每程均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。
取管心距a =1.25d o (焊接) 则a=1.25x25=31.25 取a=32mm ；各程相邻管的管心距a 1=2(a2+6)=44mm 横过管束中心线管数（正三角形排列）n c =1.1√N =1.1x √192=15.2≈16 （根） 1.3.3壳体径多管程结构取管板利用率η=0.7，则壳体径为 D =1.05a √N η⁄=1.05x32x √1920.7⁄=556mm 取D=600mm 1.3.4折流板由于壳程有水蒸气冷凝，所以选用垂直切口的弓形（圆缺形）折流板。
a. 圆缺高度h=25%D=25%x600=150mm b. 折流板间距B =(15~1)D，取B=300mmc. 折流板数N B =传热管长度/折流板间距-1=6000/300-1=19 块2 换热器结构设计与强度校核2.1 管板设计2.1.1管板材料和选型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，将管程和壳程的流体分隔开来，避免冷、热流体混合，并同时受管程、壳程压力和温度的作用。
管板的设计合理与否直接关系到换热器的制造成本的高低及综合性能的优劣。
由于本设计中的流体只具有轻微的腐蚀性，故采用工程上常用的Q2454R板材。
固定管板式换热器常采用管板兼作法兰，故采用兼作法兰的管板。
2.1.2管板结构尺寸由壳程设计压力ps =1.0MPa, 管程设计压力pt=2.5MPa；壳体公称直径DN=600查<<换热器设计手册>>P155可得管板的结果尺寸如下图2-1 管板结构2.1.3管板质量计算d o——换热管外径25；N——换热管根数192；γ——Q245R密度，γ=7850K g/m3对上图所示的管板结构h取值为0。
其它字母含义和数值见上图和管板尺寸表Q=π4[(D2−d22xn2)xb f+D42x6+D52x4+D32xh−d o2xbxN]xγ=π4[(7602−272x24)x38+6632x6+6002x4−252x48x192]x10−9x7850=121K g 2.2法兰与垫片2.2.1管箱法兰与管箱垫片（1）查NB/T 47023-2012压力容器法兰可选管箱法兰为长颈对焊法兰，凹凸密封面，材料为锻件Q245R，其具体尺寸如下：（单位为mm）图2-2 凹凸面法兰结构DN600长颈对焊法兰尺寸（2）此时查NB/T4702-2012压力容器法兰，根据设计温度可选择垫片型式为非金属包垫片，材料为石棉橡胶板，其尺寸为：图2-3 垫片结构管箱垫片尺寸2.3 接管（1）选材本次设计压力在低压围、工作温度不高、介质腐蚀性弱、接管与壳体焊接连接，为了减少焊接应力集中选择接管材料选用20号钢。
（2）接管尺寸规格本次设计共有8个接管，由管口公称直径，查得接管的外径和厚度如下2.3.1接管的外伸长度根据接管公称直径和厚度查《换热器设计手册》P142表1-6-6可得，接管A、B、C、D、E、F、G、H伸出长度都可以取150mm。
2.3.2 接管位置设计在换热器设计中，为了使传热面积得以充分利用，壳程流体进、出口接管应尽量接近两端管板，而管箱进、出口接管尽量靠近管箱法兰，可缩短管箱、壳体长度，减轻设备重量。
然而，为了保证设备的制造安装，管口距地的距离也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。
（1）壳程接管位置的最小尺寸壳程接管位置最小尺寸即接管中心线到管板密封面的距离如图2-3所示.图2-4 壳体接管的位置对接管C(蒸汽进口),由于是无补强圈结构,可以按照下面的公式计算L1≥d h2+(b−4)+C=892+(48−4)+30=118.5mm取L1=120mm。
由于壳体接管F,H外径都小于89,其相应的L1小于118.5mm,故取接管C、接管F、接管H的L1=120d h=89mm，为接管外径；b为管板厚度；C——管外壁至管板（或法兰）与壳体连接焊缝之间的距离，计算中取C≥4S（S 为壳体厚度，mm），且30mm；(2)管箱接管位置的最小尺寸管层接管位置2L是指接管中心到法兰密封面的距离如图3-4所示图2-5 管箱接位置无补强圈按下面公式计算L2≥d h2+h f+C=892+110+30=184.5mm；取L2=185mm；同理，对管程接管Ｂ、E、G，取L2=185mm h f为法兰高度,由前可知h f=H=110mm2.3.3 接管法兰（1）接管法兰的材料为取材方便，选接管法兰材料为Q245R（2）法兰类型和密封面形式由HG/T20592~20653-2009钢制管法兰、垫片和紧固件可知，PN≤2.5MPa，可以选用板式平焊法兰（PL ）、密封面形式选用全平面（FF）如图2-6图2-6 全平面管法兰（3）法兰结构尺寸法兰结构图如图2-7所示图2-7 板式平焊管制法兰A1为接管外径查得法兰的尺寸如下表2.4管箱设计2.4.1管箱结构形式选择B型封头管箱型,用于单程或多程管箱,结构简单,便与制造,适于高压清洁的介质,可省掉一块造价高的盲板、法兰和几十对螺栓，椭圆型封头受力情况比平端盖好得多。
故选用此结构管箱。
管箱结构尺寸确定2.4.2管箱最小长度前端管箱由于换热器为二管程，其最小管箱长度可按相邻焊缝间距计算L g min≥L2+L3+L4=185+100+183=468mmL2在管箱接管最小位置一节已算出为185mm；L3为接管轴线到壳体与封头焊缝间距离，这里取L3=100mm；L4为封头高度，根据DN=600，查GB/T25198-2010 《压力容器封头》可得=h1+ h2175mm考虑封头厚度L4=h1+h2+S p=150+25+8=183mmh1为封头曲面高度，h2为封头直边高度，S p为封头厚度（第三节强度计算中得出）取管箱长度为470mm；（后端管箱长度同前端管箱，见装配图）则L3取102mm；管箱短节长度l d=L2+L3=185+102=287mm。
由于是多管程换热器，故此处需要用到分程隔板。
，槽宽为12mm，且分程隔板的查GB151-2014可知：分程隔板槽槽深4mm最小厚度为10mm2.5 换热管换热管的规格为∅25×2.5，材料选为20号碳钢。
2.5.1 布管限定圆布管限定圆D L为管束最外层换热管中心圆直径，其由下式确定：D L=D i−2b3查GB151-2014可知，d3≫0.25d=6.25,且b3≫8mm取b3=10mm,则D L=600−2x10=580mm。
2.5.2 换热管与管板的连接换热管与管板的连接方式有强度焊、强度胀以及胀焊并用。
强度胀接主要适用于设计压力小≤2.5Mpa；设计温度≤200℃；操作中无剧烈振动、无过大的温度波动及无明显应力腐蚀等场合。
除了有较大振动及有缝隙腐蚀的场合，强度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何场合。
胀焊并用主要用于密封性能要求较高；承受振动和疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需采用复合管板等的场合。
在此，根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热管与管板的连接方式为强度焊。
这是因为强度焊加工简单、焊接结构强度高，抗拉脱力强，在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。
2.6 拉杆与定距管2.6.1 拉杆的结构形式 常用拉杆的形式有三种：1) 拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于或等于19mm 的管束， 2a l L >（aL 按 GB151-2014规定）；2) 拉杆与折流板点焊结构，适用于换热管外径小于或等于14mm 的管束，1l d ≥； 3) 当管板比较薄时，也可采用其他的连接结构。
由于此时换热管的外径为25mm ，因此选用拉杆定距管结构。
此结构拉杆一端用螺纹拧入管板，每两块折流板之间的距离用定居管固定，最后一块折流板用两个螺母拧紧固定。
