论文总字数：26732字

摘 要

固定管板式换热器是工业生产的主要设备之一，该设计的设备作用是加热丁烯达到工艺要求的温度。原料丁烯走管程，饱和水蒸气为壳程介质。

本设计以工艺参数为基础数据，先进行热工计算和结构的选型，从而确定满足工艺要求的装置。最后，按照相应的规范GB/T151-2014《热交换器》中的II级进行制造和验收，采用了SW6-2011V3.1进行了强度校核。本设计设备接受《压力容器安全技术监察规程-2011》的监督。

关键词： 丁烯 换热器 饱和水蒸汽

Design of fixed tube plate heat exchanger

Abstract

The fixed tube-plate heat exchanger is one of the main equipments for industrial production. The device of this design functions to heat butene to the temperature required by the process. Raw material butene walks the tube and saturated water vapor is the shell process medium.

The design is based on process parameters, thermal engineering calculations and structural selection to determine the devices that meet the process requirements. Finally, in accordance with the corresponding specification GB/T151-2014 "heat exchanger" in the manufacture and acceptance of the second level, using SW6-2011V3.1 strength check. The design equipment is subject to the supervision of Pressure Vessel Safety Technology Supervision Regulations - 2011.

Key words: butene;heat exchanger;Saturated steam

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2换热器类型 1

1.2.1固定管板式换热器 1

1.2.2浮头式换热器 2

图二 浮头式换热器 3

1.2.3 U形管式换热器 3

1.2.4 板式换热器 3

第二章 换热器设计 5

2.1基本数据 5

2.2给定温度和物理性质参数 5

2.3物料衡算跟热量衡算 6

2.4平均温差的有效结果 6

2.5传热面积的第一次计算结果 6

2.6设计换热器的结构 7

2.7换热器中管程的传热和管程的压降 8

2.8换热器中壳程处的传热与壳程处的压降 9

2.9换热器总体的传热系数 10

2.10换热器传热面积跟壁温的核算 11

第三章 换热器结构设计 12

3.1 换热器的详细结构设计 12

3.2 确定换热器中壳体和管箱的厚度 12

3.2.1计算壳体圆筒部分的厚度 12

3.2.2 计算换热器中管箱的厚度 12

3.3 计算开孔补强 13

3.3.1 壳体上开孔补强计算 13

3.3.2 前端管箱开孔补强计算 14

3.4换热器的水压试验 15

3.5 换热器中的换热管 15

3.6 换热器中管板设计 15

3.7 换热器中的折流板 15

3.8 换热器中的拉杆与定距管 15

3.8.1换热器中 拉杆的直径、数量及布置 15

3.8.2 换热器的定距管 16

3.9 换热器的工艺装置投资估算 16

第四章 结语 18

参考文献 19

附录 21

致 谢 39

第一章 绪论

1.1前言

在食品，原子能，石油，化工和其他化工行业，换热器是一种被广泛应用的工艺设备。 通常来说，换热器的重量会占到石化装置设备总重量的40％上下，尤其是以管壳式换热器为主。 于是管壳式换热器的制造发展，同时还有标准的制定一直被各国科研机构所重视。

随着时间的推移，制造技术取得了巨大进步，传热元件的强化也有了长足发展，使得我们在新型高效换热器方面的研究也取得了重大的突破。在不同的工艺和传热条件下，各式各样的结构被设计且制造出来。如今，在化工，炼油，石化等行业中，新型的换热器被广泛的应用和推广，并获得了巨大的经济效益。

不同的换热器都有着独特的设计思想，其结构各有特点。一些是为了增强管内的传热，另一些则侧重于壳侧传热的增强，另一些则是改进了管箱的设计，一些侧重于防止管子引起的振动，一些设备结构紧凑，另一些则反腐蚀和防垢等。、

在化学生产中，换热器是不可缺少的设备，换热器的形式多种多样。这类设备设计的有一个重要的步骤，就是设备管板厚度的确定。管板厚度的合理设计，可以节约制造材料，降低制造的工艺难度，节省成本并且保证换热器的使用安全。

1.2换热器类型

1.2.1固定管板式换热器

它结构简单，应用广泛。在一些工业生产中可以占到总设备数的百分之四十，达到35%到40%的总投资额。随着时间的推移，科技的进步，换热器在高低温热回收方面有着巨大的经济效益。

它的特征在于其管束布置在壳体中。 一些挡板具有固定的长度。 热交换器管可以通过隔板分成任意数量的通道。 

固定管板式换热器的结构不复杂，制造成本不高，管道过程易于保持清洁，管道过程可分为多个过程，壳式过程也可分为 分成两个阶段。 方法和规格范围比较大。 广泛用于工程。 不要放置脏污或其他具有腐蚀性的介质，因为壳侧不易保持清洁。  

固定管板式换热器的特点是：旁路渗流和其他换热器相比之下较小; 锻件的使用在各种换热器中也处于较少的位置，所以它的造价在众多换热器中也是较低的; 和浮头式换热器相比较，固定管板式换热器的传热面积要大百分之二十到百分之三十;在各式各样的换热器中，固定管板式换热器是没有内部泄漏的。

固定管板式换热器的不足之处在于：换热器壳体跟管壁的温度差值较大，要求换热器壳体跟管壁的温度差值t≤50℃，如果温度差值t≥50℃， 那么膨胀节就一定要安装在换热器的壳体上; 由于温差应力的产生，温差力，好的管板和管头易损坏; 机械清洁不能清洁外壳的一面; 管子被腐蚀，壳体一起报废，设备寿命低^[1]。

图一 固定管板式换热器

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