论文总字数：35046字

摘 要

该固定管板式换热器（丁烯加热器）是乙酸丁酯制造工艺工序的主要设备之一，利用该设备将丁烯的温度加热到工艺要求的温度。饱和水蒸气为壳程介质，原料丁烯为管程介质。

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和优化，从而确定满足工艺要求的装置。最后，按照相应的规范如GB151-99《管壳式换热器》，GB150-2011《压力容器》进行强度校核，同时还采用了SW6-2011进行了强度计算校核，并和前面的计算结果进行比较。本设备按GB151-99《管壳式换热器》中的II级进行制造，试验和验收。

关键词：固定管板式换热器 丁烯 加热器

The design of butene-heater

Abstract

The fixed tube heat exchanger (butene-heater) is the main equipment of butyl acetate manufacturing process. The temperature of butene will be heated to the process required temperature by the use of the device. Butene for the tube material medium, saturated steam for the shell medium.

The design of this equipment is based on the technical parameters. Later the selection and optimization of the structure have been done to make the form matching the technical demand. Then the intensity of the kerosene cooler is examined by GB151-99 and GB150-2011 by hand. At last the software of SW6-2011 is used to check the intensity. Two results are compared with each other. The manufacture, test, check and accept of this equipment should according to the GB151-1999.

Key words: fixed tube heat exchanger;butane;heater

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

目录 Ⅲ

第一章 引言 1

1.1 设计目的 1

1.2 该设备的作用及在生产中的应用 1

1.3 工艺流程示意图 1

1.4 说明运用该设备的理由 1

1.5 设备的结构特点 1

1.6 在设计中遇到的问题的处理 1

1.7 设计方案的确定 2

第二章 设计方案简介 3

2.1 换热器简介 3

2.1.1 换热器概述 3

2.1.2 换热器的分类 3

2.2 列管式换热器的结构 7

2.2.1 管程结构 7

2.2.2 壳程结构 8

2.3 管程和壳程数的确定 10

2.4 流动空间的选择 12

2.4.1 流动空间选择原则 12

2.4.2 适于通入管内空间（管程）的流体 12

2.4.3 宜于通入管间空间（壳程）的流体 12

2.5 流体流速的选择 13

2.6 流动方式的选择 13

2.7 加热剂、冷却剂的选择 13

2.7.1 常用的加热剂 14

2.7.2 常用的冷却剂 14

2.8 流体出口温度的确定 14

2.9 材质的选择 14

第三章 列管式换热器的设计计算 16

3.1 传热计算 17

3.1.1 传热系数K 17

3.1.2 平均温度差 17

3.1.3 污垢热阻 18

3.2 流体流动阻力(压强降)的计算 20

3.2.1 管程流体阻力 21

3.2.2 壳程流体阻力 21

3.3 列管式换热器的设计和选用的计算步骤总结 22

第四章 换热器设计 24

4.1 确定设计方案. 24

4.2 确定物性数据 24

4.2.1 原始数据 24

4.2.2 定性温度与物性参数 24

4.2.3 物料与热量衡算 25

4.2.4 有效平均温差 25

4.2.5 初算传热面积 25

4.2.6 换热器结构设计 25

4.2.7 管程传热与压降 27

4.2.8 壳程传热与压降 28

4.2.9 总传热系数 29

4.2.10 传热面积与壁温核算 29

4.3 结构设计与强度设计 29

第五章 换热器的结构设计和强度计算 29

5.1 详细结构设计 31

5.2 壳体、管箱厚度的确定 31

5.3 开口补强计算 32

5.4 水压试验 33

5.5 换热管 35

5.6 管板设计 36

5.7 折流板 38

5.8 拉杆定距板 39

5.9 SW6校核 41

第六章 结语 50

参考文献 51

引言

1.1 设计目的

毕业设计是大学教学中综合性和实际性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以培养学生树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。

1.2 该设备的作用及在生产中的应用

换热器是实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备，它在工业中的应用十分广泛。例如：在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜和冷凝器、化工厂蒸发设备的加热室等。

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