含硫甲醇氨冷器热工艺与结构设计毕业论文
2022-03-15 20:17:13
论文总字数：28683字
摘 要
热交换器在化工领域中占有着比较重要的地位。本课题主要完成了含硫甲醇氨冷器热工艺计算、结构设计及强度校核，并进行了施工图制图和设备经济成本核算。分别对含硫甲醇氨冷器的定义、研究重点、发展状况进行简单的介绍。然后就课题做设计的处理，从原始数据的热工计算到热交换器的结构设计和材料选择，最终完成氨冷器的工艺与结构设计。依据相关国家标准展开对含硫甲醇氨冷器设计计算。在理论计算部分中，分别对含硫甲醇氨冷器热工过程进行了计算，包括物料衡算与热量衡算、传热面积和传热系数的计算等。在结构设计中主要就是对含硫甲醇氨冷器主要几个受压元件进行了计算与强度校核。在最后对本次设计进行了自我总结和认识及对热交换器未来发展的展望。
关键词：热交换器设计 工艺计算 结构设计 强度校核
Thermal Process and Structural Design of Sulfur - containing Methanol - ammonia Cooler
Abstract
Heat exchangers play an important role in chemical production. In this paper, the thermal process calculation, structural design and strength checking of sulfur-containing methanol-ammonia cooler are mainly completed, and the construction drawing and equipment economic cost accounting are carried out. Respectively, the definition of sulfur-containing methanol ammonia cooler, research focus, the development of a brief introduction. And then on the subject to do the design process, from the original data to the heat exchanger to the heat exchanger structure design and material selection, and ultimately complete the ammonia cooler process and structural design. According to the relevant national standards to start the sulfur-containing methanol ammonia cooler design In the theoretical calculation part, respectively, the sulfur-containing methanol ammonia cooler heat process calculation, including material and heat balance, heat transfer area and heat transfer coefficient. In the structural design ,the main calculation is components of the calculation and strength check. Finally, this design has been summarized and prospects.
Key Words: Heat exchanger design Process calculation Structural design Strength Check
目录
摘 要
Abstract
第一章 绪论
1.1 热交换器介绍
1.2 国内外发展状况
1.3 热交换器设计一般要求
第二章 氨冷器设备设计计算
2.1 氨冷器的计算与选型
2.1.1 设计任务
2.1.2 总体设计
2.1.3 热工计算
2.2 换热器结构设计
2.2.1 圆筒设计
2.2.2 封头设计
2.2.3 封头计算
2.2.4 换热管设计
2.2.5 管板设计
2.2.6 管箱结构设计
2.2.6 壳程接管补强计算（按照GB150-2011等面积补强法）
2.2.7 折流板
2.2.8 拉杆与定距管
2.2.9 导流筒
第三章 制造与无损检测要求
3.1 制造与无损检测要求
3.1.1 制造要求
第四章 经济评价
4.1 经济核算评价
4.1.1 设备价格估算
第五章 总结展望
5.1 热交换器的展望
参考文献
附录
SW6强度校核
第一章 绪论
1.1 热交换器介绍
本课题主要进行含硫甲醇氨冷器热工艺与结构设计，氨冷器是热交换器的一种，如今工业技术在飞快的发展，各式各样的新型热交换器不断推陈出新，各种新式热交换器产生。将这些繁多的热交换器进行具体、统一的划分还是有一定难度的。实际生产中，热交换器的划分都是依据一些共有特征来进行的。例如依据流体的流动方向来划分：可分为逆流的、顺流的、混流的、错流的[1]。或按照传递热量的方式来分：间壁式、蓄热式、混合式等[2]。或按照用途来分：可分为预热器、冷却器、冷凝器等[3]。冷却器的作用是避免系统因为过热而影响换热性能，所以需要散热，进行热量交换，达到冷却的效果。
1.2 国内外发展状况
热交换器在化工和能源中都占有重要地位。因此很多年以来,人们都在研讨高效节能紧凑热交换器的开发, 先后也取得了一些不俗的成就，推出了一系列新型高效热交换器的核心技术及元器件。
全焊、半焊式之类的热交换器使用焊接接头的型式代替了橡胶垫密封，消除了垫片材料在一些性能方面的缺陷[4]。其中比较著名的是德国与日本合作的混合焊接板式热交换器，它可用于液-液、气-气、气-液的热交换[5]。由于优点多并且比较明显突出，例如对介质要求限制少，传热性能好，可供使用的温度、压力范围比较广,所以被用作原油冷却器等。如今还有了一种缩放管式热交换器，只听名字就可以知道它是由收缩和扩张的两种管道组成的，事实上这两种管道依次交替，每一段都是波形管式的。在扩张管中流体速度低，静压大，而收缩管中则恰好相反。正是因为这种构局特点，流体在管道中的流动方向不断的在改变，因此管道中涡流被有效的利用起来了。这种热交换器强化了传热效果，优点显而易见，因此被广泛的利用。
1.3 热交换器设计一般要求
工艺设计计算的内容还是比较多比较杂的，但归纳起来最主要的内容如下。首先是初步给一个大体的设计方案，这需要按照设计热交换器的要求和条件来考虑了。然后就要大致确定设计的热交换器需选择哪一种结构以及尺寸如何分配。确定这些的前提就是完成热工艺计算。热工艺计算中比较重要的一个是传热计算，这是为了计算出该设备的传热系数和传热面积，并且使他们的结果能够满足使用性能。传热面积在核算时的要求是裕度要小于等于25％。第二个比较重要的计算是核算流体的阻力损失，要求是管程和壳程的阻力都不小于Pa[6]。根据所有的计算数据最后确定出最优的热交换器的工艺结构即又满足了工作要求又是最节约成本的结构。
第二章 氨冷器设备设计计算
2.1 氨冷器的计算与选型
2.1.1 设计任务
根据给定的条件，设计相应的热交换器。
2.1.2 总体设计
选用U型管式换热器。安排液氨走壳程，甲醇、硫化氢走管程。
