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毕业设计（论文）-流量为1750kg 每小时的固定管板式换热器设计（全套图纸）摘要换热器可按照其结构形式分类：有固定管板式换热器；填料函式换热器；浮头式换热器；U形管换热器。
固定管板式换热器类属于管壳式换热器，是管壳式换热器的一种标准结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器[1]。
这类换热器拥有许多特点：结构简易，紧凑，适用面很广泛，安全系数很高，选料面可以很广，成本很低廉，换热表面的清洗也极为方便。
因为固定管板式换热器可以承受比较高的温度和比较高的操作压力，所以在大型换热器和高温高压换热器中，占首要地位。
固定管板式换热器有许多特点，最突出的特点是锻件少、比较便宜、密封性能好。
由于它的壳程无法机械清洗，所以管子腐蚀后会和壳体一起报废，设备的寿命就会降低[2]。
所以当所需流量不同时，需要根据不同的流量设计不同的换热器。
全套图纸，加153893706首先根据给出的设计温度和设计压力来确定设备的结构形式以及壳程和管程的材料，然后根据物料的性质和传热的面积来确定换热管的材料，尺寸和根数。
根据换热管的根数确定换热管的排列，并根据换热管的排列和长度来确定筒体直径以及折流板的选择。
通过对容器的内径和内外压的计算来确定壳体和封头的厚度并进行强度的校核。
然后是对换热器各部件的零部件的强度设计，有法兰的选择和设计计算与校核，钩圈及浮头法兰的设计计算与校核和管子拉脱力的计算。
并且还包括管板的结构设计、防冲挡板、滑道结构的设计以及支座设计。
结构设计中的标准件可以按照国家标准根据设计条件直接选取，非标准件，设计完结构后必须进行相应的应力校核。
通过查阅GB150-2011《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》以及GB和JB等标准以及查看设计要求，我对固定管板式换热器进行了结构设计和CAD绘图。
进行了标准件的选取，零件间连接结构的设计，零件材料的选择以及厚度的计算。
其中包括了筒体壁厚、封头壁厚、管板壁厚和管箱壁厚的计算，管子拉脱力和稳定性校核，接管、法兰、容器法兰、支座等的选择及开孔补强设计，管板、折流板以及换热管之间的连接的结构设计，壳体与管板之间的连接处的设计。
固定管板式换热器设计前言随着我国国民经济的飞速发展，作为国民经济支柱产业的化工、石油化工等工业也在同步发展。
做为一名化工设备维修技术专业的毕业生，“固定管板式换热器”设计是学生在理论学习和生产实践的基础上迈向工程设计的一个转折点。
为了使这次的设计完整、全面、新颖、精湛和实用，我充分利用已有的专业基础知识和实际工作经验，最大限度地发挥自己的潜能，以达到学有所用。
本设计说明书主要有以下两个特点：一．常用的主要管壳式换热器设计及其所用的标准零部件、材料、力学应力分析、核技进行详细的解法、计算。
二．编入本设计说明书的设计用标准规范计算公式、数据、资料等均为可靠。
在设计过程中，参考了大量的有关数据和资料，也得到了学院领导、老师、同学的大力帮助，在此一并表示感谢！由于编者水平有限，设计中难免有不妥之处及错误。
敬请各位读者提出宝贵的意见和建议！目录一. 设计条件 (6)二.摘要 (7)三.计算步骤与内容1.换热管管的设计计算 (8)2.换热器筒体设计计算 (12)3.封头的设计计算 (14)4.压力试验校核 (15)5容器法兰的设计与选择 (16)6换热器管箱设计........................................... .17 7温差应力计算 (18) 8折流板计算 (19)9接管法兰选择 (21)10开孔补强 (21)11支座设计 (23)四.参考文献五.致谢语绪论一、换热器概述及其用途换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
在过程工业生产中，合理而有效地利用热能是十分重要的。
为了实现工艺无物料间的热量传递，人们常采用各种类型的换热设备，即换热器。
其主要作用是使热量从温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺指标，以满足工艺过程的生产需要。
目前它是化工、炼油、动力、食品、医药、冶金多个行业部门广泛采用的一种工艺设备。
对于迅速发展的化工、石油化工来说，换热器尤为重要。
摘要换热器是进行热交换操作的工艺设备。
广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。
特别是在石油的炼制和化学加工装置中，占有非常重要的地位。
固定管板式换热器的管束连接在管板上，管板与换热器壳体焊接。
其结构设计简单、制造方便、能承受较高压力、造价低；但材料的利用率不高；本设计严格按照要求，主要对固定管板式换热器进行工艺计算，结构设计和强度计算，采用的方法分别为：根据两流体的温度变化情况和物料性质，选择换热器类型；再根据物料操作条件，估算换热器的传热面积，然后求出总传热系数 K,核算传热面积；按照GB150-1998分别对换热器的各个部分结构进行选择、设计；严格按照 GB151-1999分别对封头、筒体、管板法兰进行强度计算和校核。
然后再结合石油、化工、制药、食品等行业实际而进行优化设计，解决了换热器设计中多目标之间相互矛盾的问题，以及提高材料的利用率，增强换热效果，节省了材料。
本换热器适用性强，用途广泛，具有非常广阔的发展前景。
关键词：换热器；管板；筒体；折流板；工艺计算；结构设计；强度计算AbstractHeat excha nger for heat excha nge operati on is a com mon process equipme nt. Widely used in chemical, petroleum, petrochemical, power, light in dustry, metallurgy, nu clear, shipbuildi ng, aviati on, heat ing and other in dustrial sectors. Particularly in the oil refi ning and chemical process ing un it, occupies an extremely importa ntpositi on. Fixed tube plate heat excha nger tubes conn ected to the tube sheet, tube sheet and shell weldi ng. Its simple structure, convenience, able to withstand high pressure, low cost; but the material utilization is not high; designed in strict accordance with the requirements of the standard GB151-1999, mainly on the fixed tube heat excha nger for process calculatio n, structural desig n and stre ngth calculati ons, the methods used were: two-fluid temperature cha nges accord ing to circumsta nces and n ature of the materials, select the type of heat excha nger; accord ing to the operating conditions of the material, estimate the heat transfer area, and then find the overall heat tran sfer coefficie nt K, acco un ti ng for heat tran sfer area; accordi ng to GB150-1998, were all part of the structure of the heat excha nger select ion and desig n; in strict accorda nce with GB151-1999, respectively, on the head, cylinder, pipe flange for strength calculation and check ing. Then comb ine the oil, chemical, pharmaceutical, food and other in dustries to optimize the desig n of practical and solve multi-objective desig n of heat excha nger betwee n the conflicting issues, and improve material utilization, enhanced heat transfer effect, savings in materials. The heat exchanger applicability, versatility, and has broad prospects for developme nt.Keywords: heat exchanger; bundle; tube plate; head; cylinder; flange; process calculation; structural desig n; stre ngth calculati on目录摘要 (I)Abstract .................................................... Il第一章绪论 (1)1.1选题背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)第2章设计方案 (3)2.1选择换热器的类型 (3)2.2物料流程安排 (3)第3章工艺计算 (4)3.1确定物性参数 (4)3.2估算传热面积 (4)3.3.1热流量 (4)3.3.2平均传热温差 (4)3.3.3传热面积 (5)3.3.4冷却水用量 (5)3.4工艺结构尺寸 (5)3.4.1管径和管内流速 (5)3.4.2管程数和传热管数 (5)3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (6)3.4.4传热管排列和分程方法 (6)3.4.5壳体内径 (7)3.4.6折流板 (7)3.4.7接管 (7)3.5换热器核算 (8)3.5.1热流量核算 (8)3.5.1.1壳程表面传热系数 (8)3.5.1.2管内表面传热系数 (9)3.5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (9)3.5.1.4计算传热系数 (9)3.5.1.5换热器的面积裕度 (10)3.5.2换热器内流体的流动阻力 (10)3.5.2.1管程流体阻力 (10)3.5.2.2壳程流体阻力 (10)3.5.3壁温核算 (11)3.6换热器主要结构尺寸和计算结果表 (12)第4章强度计算 (13)4.1壳体、管箱壳体和封头的设计 (13)4.1.1壁厚的确定 (13)4.1.2封头的设计 (14)4.1.3进出口的设计 (14)4.1.3.1接管外伸长度 (14)4.1.3.2接管与筒体、管箱壳体的链接 (14)4.1.3.3接管位置 (15)4.2管板与换热管 (15)4.2.1管板 (15)4.2.1.1管板结构 (15)4.2.1.2管板最小厚度 (16)4.2.1.3管板尺寸 (16)4.3壳体与管板、管板与法兰及换热管的连接 (16)4.3.1壳体与管板的连接结构 (16)4.3.2管板与法兰的连接 (17)4.3.3管子与管板 (17)4.4螺栓法兰连接设计 (17)4.4.1垫片选择 (18)4.4.2螺栓设计 (18)4.5管板设计 (18)第5章其他各部件结构 (20)5.1折流板 (20)5.1.1折流板管孔 (20)5.1.2折流板的布置 (21)5.2拉杆 (21)5.3防冲板 (21)5.4支座 (22)5.5膨胀节 (22)5.6鞍座的选择 (24)5.7各种可能情况下的应力校核 (27)5.7.1只有壳程设计压力而管程设计压力 (27)5.7.2只有管程设计压力而壳程设计压力 (34)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)第一章绪论1.1选题背景和意义换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
四管程固定管板式换热器设计一、引言固定管板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、冶金等工业领域。
它由固定管板和流板组成，通过管壳两端的进出口与流体进行热交换。
本文将设计一个四管程固定管板式换热器，并详细介绍其设计过程。
二、设计要求1.换热介质：水2.进口温度：70°C3.出口温度：40°C4.换热面积：根据流量计算得出5.板式换热器型号：根据换热面积选取三、设计过程1.换热面积的计算换热面积的计算公式为：A = Q / (U × ΔTlm)其中，A为换热面积，Q为换热量，U为传热系数，ΔTlm为对数平均温差。
根据水流量和温差计算得到的换热量，再结合所选型号的板式换热器的传热系数，可以计算出换热面积。
2.板式换热器的选取根据计算得到的换热面积，选择合适的型号的板式换热器。
在选型时，要考虑换热器的材质、耐压性能、传热系数等因素。
3.管程的设计四、设计结果根据设计要求和计算过程，可以得出四管程固定管板式换热器的设计结果。
1.换热面积：根据计算结果得出换热面积为X平方米。
2.板式换热器型号：根据换热面积和选取条件，最终确定使用XX型号的板式换热器。
3.管程设计：根据流体的温度差和流速等因素，按照长度逐渐增加的方式，确定四个管程的设计。
五、结论本文根据给定的设计要求，设计了一个四管程固定管板式换热器，并详细介绍了设计过程。
设计结果包括换热面积、板式换热器型号和管程设计。
通过本文的设计，可以满足给定的换热要求，并提供一个可行的四管程固定管板式换热器设计方案。
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)4.2P LC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。
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。
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。
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 of different temperature, through the heat exchange heat. When the two fluid 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 heat transfer coefficient and the heat exchanger tube diameter and the choice ofmodels 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。
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。
前言毕业设计是完成教学计划实现专业培养目标的一个重要的教学环节；是教学计划中综合性最强的实践性教学环节。
它对提高学生综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力以及培养学生的工作作风、工作态度和处理问题等方面具有很重要的意义。
本次毕业设计的题目是液固两相流降温问题，针对此问题设计了三组换热器。
固定管板式换热器是国能换热器厂生产的主要设备之一，主要用于冷凝器，余热利用的换热器等，并且设计的原始资料及数据均来源于工厂中正在设计的设备。
这次设计中的主要内容为:换热器的热力计算、工艺计算、换热器的结构与强度设计。
其中，热力计算和工艺计算主要是确定换热器的换热面积、换热器的选型、压降计算、壁温计算等；而结构与强度设计则主要包括：管板厚度计算、换热管的分布、折流板的选型、开孔补强计算以及各种零部件的材料选择等。
在设计过程中，我尽量采用较新的国家标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经济效益为主，力争使产品符合生产实际需要，适合市场激烈的竞争。
同时为了使本次设计能够进行顺利，我在设计前参阅了许多有关书籍和英文文献，并做了一定的摘要。
因为换热器设计是属于压力容器设计范畴，与我所学的课程有紧密的联系，所以这次设计对我的设计能力有了很大的提高。
它不仅使我贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识，还培养和提高我们群体合作、相互配合的工作能力。
换热器在设计过程中为技术分析与产品开发可以为设计者提供一个广阔的思维想象空间，还能激发设计者的创新意识。
在设计过程中，我们可以很好地将所学的知识加以应用，在自己的脑海中巩固，这是我选择这个课题的初衷，而事实上我也达到了预期的目的。
由于水平有限，在设计过程中一定存在许多疏漏和不够合理之处，恳请各位老师和同学批评指正。
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前言. (1)1 换热器概述 (5)1.1 换热器的应用 (5)1.2 换热器的主要分类 (5)1.2.1换热器的分类及特点 (5)1.2.2管壳式换热器的分类及特点 (6)1.3 管壳式换热器特殊结构 (11)1.4 换热管简介 (11)2 工艺计算 (13)2.1 设计条件 (13)2.2第一级热力计算 (13)2.2.1估算换热量 (14)2.2.2计算换热器换热面积 (14)2.2.3总传热系数的计算 (15)2.2.4校核换热面积： (17)2.3 压力降的计算 (18)2.3.1管程压力降 (18)2.3.2壳程的压力降 (19)2.4 换热器壁温计算 (21)2.4.1换热管壁温计算 (21)2.4.2圆筒壁温的计算 (21)3 换热器结构设计与强度校核 (25)3.1 壳体与管箱厚度的确定 (25)3.1.1壳体和管箱材料的选择 (25)3.1.2圆筒壳体厚度的计算 (25)3.1.3管箱厚度计算 (26)3.2 开孔补强计算 (27)3.2.1壳体上开孔补强计算 (27)3.2.2前端管箱开孔补强计算 (29)3.2.3排污口和排气孔开孔补强计算 (31)3.3 水压试验 (32)3.4 换热管 (32)3.4.1换热管的排列方式 (32)3.4.2布管限定圆 (33)3.4.3排管 (33)3.4.4换热管束的分程 (34)3.4.5换热管与管板的连接 (34)3.5 管板设计 (35)3.5.1管板与壳体的连接 (35)3.5.2管板计算 (35)3.5.3.换热管的轴向应力 (39)3.5.4.换热管与管板连接拉脱力 (40)3.5.5管板重量计算 (41)3.6 折流板 (41)3.6.1折流板的型式和尺寸 (41)3.6.2折流板排列 (42)3.7 拉杆与定距管 (43)3.7.1拉杆的结构形式 (43)3.7.2拉杆的直径、数量及布置 (44)3.7.3定距管 (44)3.8膨胀节 (44)3.9 防冲板 (46)3.10保温层 (46)3.11法兰与垫片 (47) (50)3.12 分程隔板及支座 (50)3.12.1支反力计算如下： (50)3.12.2鞍座的型号及尺寸 (52)3.13 接管的最小位置 (52)第四章换热器的腐蚀、制造与检验 (54)4.1 换热器的腐蚀 (54)4.1.1换热管腐蚀 (54)4.1.2管子与管板、折流板连接处的腐蚀 (54)4.1.3壳体腐蚀 (54)4.2 换热器的制造与检验 (54)4.2.1总体制造工艺 (54)4.2.2换热器质量检验 (55)4.2.3管箱、壳体、头盖的制造与检验 (55)4.2.4换热管的制造与检验 (56)4.2.5管板与折流板的制造与检验 (56)4.2.6换热管与管板的连接 (56)4.2.7管束的组装 (57)4.2.8管箱、浮头盖的热处理 (57)5 焊接工艺评定 (58)5.1 壳体焊接工艺 (58)5.1.1壳体焊接顺序 (58)5.1.2壳体的纵环焊缝 (58)5.2 换热管与管板的焊接 (58)5.2.1焊接工艺 (58)5.2.2焊接缺陷 (59)5.2.3法兰与筒体的焊接 (59)6 换热器的安装、试车与维护 (60)6.1 安装 (60)6.1.1场地和基础 (60)6.1.2安装前的准备 (60)6.1.3地脚螺栓和垫铁 (60)6.1.4其他要求 (60)6.2 试车 (61)6.3 维护 (61)总结 (62)致谢 (64)参考文献 (65)1 换热器概述过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。
在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%～20%；在炼油厂，约占总投资的35%～40%。
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。
此外，换热器也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。
例如，高炉炉气（约1500℃）的余热，通过余热锅炉可生产压力蒸汽，作为供汽、供热等的辅助能源，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗，提高工业生产经济效益。
本此设计正是要利用换热器降低泥浆的温度，从而获取热量用以供热，洗澡等。
这样不仅节约了能源，同时也合理利用了资源，带来了额外的经济价值。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
换热器的设计、制造、结构改进及传热极力的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继面世。
1.2 换热器的主要分类在工业生产中，由于用途、工作条件和物料特性的不同，出现了不同形式和结构的换热器。
1.2.1 换热器的分类及特点按照传热方式的不同，换热器可分为三类：1.直接接触式换热器又称混合式换热器，它是利用冷、热流体直接接触与混合的作用进行热量的交换。
这类换热器的结构简单、价格便宜，常做成塔状，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。
2.蓄热式换热器在这类换热器中，热量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成的。
首先让热流体通过，把热量积蓄在蓄热体中，然后再让冷流体通过，把热量带走。
由于两种流体交变转换输入，因此不可避免地存在着一小部分流体相互掺和的现象，造成流体的“污染”。
蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜，单位体积传热面比较大，故较适合用于气--气热交换的场合。
3.间壁式换热器这是工业中最为广泛使用的一类换热器。
冷、热流体被一固体壁面隔开，通过壁面进行传热。
按照传热面的形状与结构特点它又可分为：（1）管式换热器：如套管式、螺旋管式、管壳式、热管式等；（2）板面式换热器：如板式、螺旋板式、板壳式等；（3）扩展表面式换热器：如板翅式、管翅式、强化的传热管等。
1.2.2 管壳式换热器的分类及特点我们从设计题目出发，经过查阅资料认真思考，认为此次设计的冷却水可用于三种方式：做饭，供热和洗澡。
因此设计三组固定管板式换热器组，而固定管板式换热器又属于管壳式换热器，故特此介绍管壳式换热器的主要类型以及结构特点。
管壳式换热器是目前用得最为广泛的一种换热器，主要是由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等部件组成，其具体结构如下图所示。
壳体多为圆筒形，内部放置了由许多管子组成的管束，管子的两端固定在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行。
进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。
为了增加壳程流体的速度以改善传热，在壳体内安装了折流板。
折流板可以提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。
流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次就称为一个壳程，而上图所示为最简单的单壳程单管程换热器。
为提高管内流体速度，可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分为若干组。
这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程；同样。
为提高管外流速，也可以在壳体内安装纵向或横向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。
多管程与多壳程可以配合使用。
这种换热器的结构不算复杂，造价不高，可选用多种结构材料，管内清洗方便，适应性强，处理量较大，高温高压条件下也能应用，但传热效率、结构的紧凑性、单位传热面的金属消耗量等方面尚有待改善。
由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。
如果两流体温度相差较大，换热器内将产生很大的热应力，导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。
因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。
根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可以分为以下几种主要类型：(1) 固定管板式换热器：其结构如图1所示。
换热器的管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上，而管板则以焊接的方法与壳体相连。
与其它型式的管壳式换热器相比，结构简单，当壳体直径相同时，可安排更多的管子，也便于分程，同时制造成本较低。
由于不存在弯管部分，管内不易积聚污垢，即使产生污垢也便于清洗。
如果管子发生泄漏或损坏，也便于进行堵管或换管，但无法在管子的外表面进行机械清洗，且难以检查，不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。
更主要的缺点是当壳体与管子的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，在壳体与管中将产生较大的温差应力，因此为了减少温差应力，通常需在壳体上设置膨胀节，利用膨胀节在外力作用下产生较大变形的能力来降低管束与壳体中的温差应力。
