论文总字数：23020字

摘 要

本次设计对管壳式换热器进行设计，设计满足原油处理量为50T/h，壳程介质为原油，管程介质为柴油。由于原油的粘度大且易结垢等特性，本次设计选用管壳式换热器中常见的浮头式换热器。使用GB/T151、GB150等标准对换热器的部件进行热力计算，材料选择与强度计算。为各个零部件材料选择、连接结构的选择。对法兰进行SW6计算并校核。使用Java编写传热面积核算程序并运行计算。管壳式换热器是由壳体和管束构成，冷、热流体通过管壁进行换热的换热器。本次设计计算的结果在图纸上均有表达。

关键词：换热器 传热计算 材料选择 强度计算 SW6 Java

Abstract

In this design, the shell and tube heat exchanger is designed to meet the crude oil processing capacity of 50T / h, the shell side medium is crude oil, and the tube side medium is diesel. Due to the characteristics of crude oil such as high viscosity and easy scale formation, this design selects the floating head heat exchanger commonly used in shell and tube heat exchangers. Use GB / T151, GB150 and other standards for thermal calculation of heat exchanger components , material selection and strength calculation. For each component material selection, connection structure selection. Perform SW6 calculation and check on the flange. Use Java to write the heat transfer area calculation program and run the calculation. The shell and tube heat exchanger is composed of a shell and a tube bundle, and the cold and hot fluids exchange heat through the tube wall. The results of this design calculation are expressed on the drawings.

Keywords: Shell and tube heat exchanger Heat transfer calculation material selection strength calculation SW6 Java

目录

第一章 前言 1

1.1课体研究背景 1

1.2研究现状 1

第二章 热交换器选型计算 1

2.1换热器选型 2

2.2热力计算 2

2.2.1 工艺参数 2

2.2.2壳程介质物性参数 2

2.2.3管程介质物性参数 2

2.3 管壳程质量流量计算 3

2.3.1流体温差计算 3

2.3.2 换热管尺寸选择 4

2.3.3排管方式 5

2.3.4折流板 5

2.3.5流速的选择 5

2.4传热计算 6

2.5接管计算与选择 8

2.6 换热管布置图 9

2.7 传热核算 9

2.8压降计算 12

2.9 温差校核计算 14

第三章 各个零部件材料选择 16

3.1压力，温度 16

3.2 换热器材料选择 16

3.2.1容器材料 16

3.2.2换热管、进出料接管、定距管 17

3.2.3 封头和拱盖 17

3.2.4 容器法兰 17

3.2.5管板 18

3.2.6分程隔板、导流筒、折流板、滑道、吊耳 18

3.2.7拉杆与定距管 18

3.2.8浮头法兰、管法兰、钩圈 18

3.2.9 其他部件材料 19

第四章 连接结构 20

4.1外头盖法兰及外头盖侧法兰 20

4.2 布管尺寸计算 21

4.3固定管板 22

4.4分程方式 22

4.5管箱 22

4.6分程隔板 23

4.7拉杆 23

4.8钩圈 24

4.9挡管 25

4.10吊耳 25

第五章 强度计算 26

5.1壳体壁厚计算 26

5.2 管箱壁厚计算 28

5.3 管箱与外头盖封头 30

5.4 容器法兰 32

5.5管、壳程接管校核 33

5.6 球冠型封头壁厚计算 34

5.7 补强计算 36

5.7.1 壳体补强 36

5.7.2 管箱补强 38

5.8管板强度计算 39

5.9拉脱力校核 42

5.10 支座 44

5.11 钩圈 44

5.12浮头垫片 45

5.13 浮头法兰 45

第六章 经济性评价 46

参考文献 48

致谢

附录一

附录二

第一章 前言

1.1课体研究背景

管壳式换热器对于石油化工、轻工等行业具有重要地位，现在在海洋石油平台的应用中也逐渐成熟。换热器布置形式，即有机流体在管内或管外流动，严重影响了换热器的购买成本和损失，从而在很大程度上影响了系统的热经济性。管内外温差巨大，会导致换热器内产生热应力，热应力会对换热管产生损伤，导致换热效果降低。因此需要采取补偿措施。根据不同的补偿措施，产生不同的换热器类型。固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器和涡流热膜换热器是管壳式换热器的主要形式。

1.2研究现状

随着热交换器技术的研究研发，热交换器相关技术也得到了快速的发展。许晓红等人利用外螺旋折流板内斜百叶折流板的双壳程管壳式换热器结构提高传热系数。林文珠等人为了获得更好地传热效果，他们采用改变换热管型、增加了管内填充物及改善壳程隔板和优化纳米流体方法。

为了提升耐腐蚀性能，美国先开发出Cu、Ni、P的低合金钢和不锈钢。钱立钦等人也提出壳体使用钛复合板或锆复合板制造。使用CFD进行设计计算，可以准确的预估设计结果，可以节省时间并能减少错误带来的损失。

第二章 热交换器选型计算

2.1换热器选型

由于工作环境的不同，介质的物性与腐蚀性，介质的工作压力等因素，需要选择不同的换热器形式。

2.2热力计算

2.2.1 工艺参数

表2-1 工艺参数

2.2.2壳程介质物性参数

表2-2 壳程介质原油物性参数

2.2.3管程介质物性参数

壳程原油质量流量

请支付后下载全文，论文总字数：23020字