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摘 要

换热器是许多工业部门广泛应用的工艺设备。设计中考虑操作条件及介质的特性，本设计采用固定管板式换热器结构。该设备适用于温差不大，壳程流体清洁，不易结垢拆卸、清洗的场合。在设计过程中，依照GB151-1999《钢制固定管板式换热器》对换热器依次进行工艺计算、结构设计（材料选型）、 强度计算，最后完成专题讨论。其中在强度计算中，根据温差具体的数值，对膨胀节的需要进行计算。本设计每层管子排列方式采用正三角形排列，这种方法在相同的管板面积上可排较多的管子，且管外表面传热系数大。但由于是双管程结构，所以在分程隔板两边采用矩形排列。最后经检测该台换热器是否满足介质换热的需要。

关键词：换热器；固定管板式；工艺设计；结构设计；强度计算

ABSTRACT

The heat exchanger is the techniques equipment widely used in many industrial departments. In the design it uses the fixed tube plate type of the heat interchanger structure,because of the operating condition and the medium characteristic.This equipmen is suitablewhen the temperature difference is not big,the shell regulation fluid is clean,or the fraze,disassembling or cleaning for the heat exchanger is not easy. In the process of the design,the technological design,the structural design(material shaping) and the strength calculation must according to the GB151-1999《Steel System Shell Type Heat interchanger》,finally it completes the seminar.In the strength calculation,it must be computed for the require of the part of inflates according to the difference concrete value ot the temperature.In the design the way of each pipe arrangement uses the equilateral triangle arrangement,this method may arrange many pipes in the same tube plate area,also the tube outside surface heat transfer coefficient is big.But because the structure is two barrel regulation,it uses the rectangular arrangement at the both sides of the partition board.Finally it be difined that the heat interchanger whether satisfies the need of the medium heat transfer.

Key words: heat exchanger, fixed tube plate, technological design, structural design, strength calculation

目 录

摘 要 .......................... . I

ABSTRACT. II

第一章 绪 论 1

1.1 课题背景 1

1.2 管壳式换热器 1

1.2.1换热器的分类 2

1.2.2管壳式换热器的特点 2

1.3 管壳式换热器的结构 3

1.4 管壳式换热器的选用 3

1.5 管壳式换热的强化 4

1.5.1凝结换热的强化 5

1.5.2高效换热管 6

1.5.3新型管束支撑结构 6

1.5.3.1整圆支撑板 6

1.5.3.2空心环支撑 7

第二章 换热器的工艺计算 8

2.1 原始设计参数 8

2.2 换热器的热平衡计算 8

2.2.1流体的定性温度及物性参数 9

2.2.2 传热量的计算 9

2.2.3 丙烯的质量流量以及对数平均温差 10

2.2.4 估算传热面积及传热面结构 10

2.2.5管程计算 12

2.2.6壳程结构及壳程计算 16

2.2.7需用传热面积 17

2.3阻力计算 18

2.3.1管程阻力计算 18

2.3.2 壳程阻力计算 19

第三章 换热器的结构计算 20

3.1 换热器结构设计 20

3.1.1 壳程筒体设计 21

3.1.2 管箱设计 21

3.1.3 管板设计 22

3.1.4 管板与壳体及管箱的连接 22

3.2 换热器零、部件的工艺结构设计 23

3.2.1 拉杆 24

3.2.2 防冲板 24

第四章 强度校核 25

4.1 接管开孔补强计算 25

4.1.1 管程进、出口接管开孔补强 27

4.1.2 壳程进、出口接管开孔补强 27

第五章 总 结 29

参考文献 32

致 谢 33

第一章 绪 论

1.1 课题背景

换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元之一，在我国换热器的制造技术远落后外国，由于制造工艺和科学水平的限制，早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大和笨重。随着制造工艺的发展，逐步形成了一种管壳式换热器。

近几年来，在化工厂，换热器的投资大概占总投资的10%到20%；在炼油厂，该项投资大概占总投资的35%到40%。在换热设备中，应用最广泛的是管壳式换热器。目前，管壳式换热器被当做传统的标准换热器,在许多工业部门中被大量使用。虽然管壳式换热器在结构紧凑、传热强度和单位传热面的金属消耗量等方面无法与板式或板翅式等紧凑换热器相比，但其选材范围广，制造成本低,清洗方便，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压，长期以来，设计人员已在其设计和加工制造方面积累了大量经验，建立了一整套程序，可以容易地找到其可靠的设计及制造标准，管壳式换热器往往成为设计人员的首选^[1]。

1.2 管壳式换热器

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