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摘 要

固定管板式换热器是官壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。这类换热器具有结构简单，紧凑，可靠性高，适应性广的特点，并且生产成本低，选材范围广，换热表面的清洗比较方便。固定管板式能承受高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中其占有绝对优势。

此设计的题目是循环水/环氧氯丙烷换热器设计，课题达到的目标为：换热器面积的计算、工艺结构尺寸的计算、换热管的确定、壳体内径（500mm）壳程数的计算等。

换热器的强度计算：对筒体，管箱厚度的计算和校核，对壳体及管箱各处开孔补强，对延长部分兼作法兰的计算及强度校核。经水压试验，压力校核后显示全部合格。

完善设计图纸及设计说明书。

关键词：换热器；工艺；结构；强度

Abstract

Fixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure, compact, high reliability and wide adaptability, and low cost of the production, wide choice of used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface. Fixed tube plate heat exchanger can withstands the higher operating pressure and temperature, so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large.

The design topic is circulating water/epoxy chloropropane fixed tube plate heat exchanger design, the goal which the topic anticipated achieved:

The heat exchanger area computation; the craft structure size computation: the number of heat exchanger tube.

The strength calculation of heat exchanger: the computation and check of cylinder and channel thincknesses, and the shell and the reinforcement for opening supplements the intensity calculation. Examination part carried on the hydraulic pressure test, the pressure examination and so on, in which all result has been all qualified.

Key words: Heat exchanger；Craft；Structure；Intensity

目 录

摘 要

Abstract

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究的意义及内容 1

1.2 国内外发展现状 2

1.3 本课题研究的内容及手法 9

第二章 固定管板式换热器的工艺计算 10

2.1 估算换热面积 10

2.1.1流程安排 10

2.1.2 确定物性参数 10

2.1.3 估算换热面积 10

2.2 工艺尺寸结构 10

2.2.1 管程数和换热管数 10

2.2.2 传热管排布 11

第三章 强度计算 12

3.1 筒体壁厚计算 12

3.1.1 管程圆筒 12

3.1.2 壳程圆筒 12

3.2 封头设计 12

3.3管程接管补强计算 13

3.4 壳程接管开孔补强 14

第四章 SW6强度校核 15

第五章 总结 36

参考文献 37

致 谢 39

第一章 绪论

1. 1课题研究的意义和内容

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能工艺设备，在炼油、化工装置中换热器占总数量的40%左右，占总投资的30-45% 。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

近年来，随着制造技术的进步，强化换热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，也取得了较大的经济效益。故我们在选择换热设备时一定要根据不同的工艺、工况要求选择。换热器的作用可以是以热量交换为目的。在即定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量；也可以是以回收热量为目的，用于余热利用；也可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏。

热量交换设备换热器在工业生产领域及国民经济中具有十分广泛的应用。随着社会的不断发展，一方面新材料!新工艺和新技术不断出现和运用，另一方面能源的不科持续发展问题越来越严重，也因此促进了石油化工深度加工的发展和完善，对能源的最大使用和减少浪费越来越为人们所重视。换热器面临更新换代的问题发达国家的换热器几乎高新完毕，热回收率达96%之高。其中，新式的换热器设备更新率占到30%左右。因此开展换热器设计已经引起国际社会的高度重视并已加强相关的技术研究。

管壳式换热器的应用已有十分悠久的历史。管壳式换热器是一种传统的标准换热设备广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等工业。由于世界性的能源危机，工业生产中对换热器的需求量越来越多，对换热器的质量要求也越来越高。在近代的许多化工过程中，如裂解、合成和聚合等，大都要求在高温高压下进行，有的压力高达250 MPa，温度则高达7500C，又腐蚀的情况下，实现换热更困难。而管壳式结构具有选材范围广、换热表面清洗方便、适应性强、处理能力大、能承受高温和高压等特点。.一方面，伴随着现代化工厂生产规模的日益增大，换热设备也相应地向大型化方向发展，以降低动力消耗和金属消耗；另一方面，随着精细化工的迅速崛起，换热设备也有向小而精方向发展的趋势。

固定管板换热器的管束连接在管板上，管板与壳体焊接（图1-1）。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵塞或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力。这种换热器适用于壳测介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳测压力不高的场合。

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