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摘 要

在当今社会经济快速发展的背景下，人们对能源的的需求日益增大。在消耗能源的同时，能源的利用率迫切需要得到改善和提高。有效利用工业生产后的余热和废热，可以使能源的利用增加，既减少了能源的消耗，也对生态环境友好。

换热器是工业换热生产中的重要换热设备，，改善换热器的换热性能，对能源的利用具有重要意义。管壳式换热器在众多换热器中，发展良好，性能优良，因此，改善管壳式换热器，使其能够适应未来工业技术的发展，将是实现高效利用能源的重要途径之一。

本课题是设计一台用温度为160的煤油HD320来预热给水的管壳式水预热器，按照《GBT151-2014》等设计标准，依据煤油的流量和进出口温度进行计算，设计换热器的壳体，管箱，换热管等部件，并利用CAD绘制设备图纸，设计计算过程分为换热器的热力计算与结构计算两部分。

本设计中，水预热器采用单壳程，双管程的排布方式，壳体直径500mm，换热管采用无缝碳钢的材料，规格为，换热管总长12米，每程管长6米，管板为固定整体式管板，采用甲型平焊法兰，法兰螺栓规格为M20,共20个。壳体中共布置12个折流板，壳程换热系数为530.1，管程换热系数为5675.4，换热器的传热面积为42.54。壳程和管程的接管直径分别为为219mm，180mm。

关键词：管壳式水预热器 预热水 设计 煤油

Design of shell and tube water preheater

Abstrcat

In the context of rapid social and economic development today, people's demand for energy is increasing. While consuming energy, the utilization rate of energy urgently needs to be improved and improved. Effective use of waste heat and waste heat after industrial production can increase the use of energy, which not only reduces energy consumption, but is also eco-friendly.

The heat exchanger is an important heat exchange device in industrial heat exchange production, and improving the heat exchange performance of the heat exchanger is of great significance to the use of energy. Shell and tube heat exchangers are well developed and have excellent performance among many heat exchangers. Therefore, improving the shell and tube heat exchangers to adapt to the future development of industrial technology will be one of the important ways to achieve efficient use of energy .

This subject is to design a shell-and-tube water preheater with kerosene HD320 with a temperature of 160 to preheat the feedwater. According to the design standards such as "GBT151-2014", the calculation is based on the flow of kerosene and the temperature of the inlet and outlet, and the heat exchange is designed. The shell, tube box, heat exchange tube and other components of the heat exchanger, and using CAD to draw equipment drawings, the design calculation process is divided into two parts: heat calculation and structure calculation of the heat exchanger.

In this design, the water preheater adopts single shell pass and double tube pass arrangement, the shell diameter is 500mm, and the heat exchange tube is made of seamless carbon steel. The specification is that the total length of the heat exchange tube is 12 meters. The length is 6 meters, and the tube plate is a fixed integral tube plate, which adopts a type A flat welded flange. The flange bolt size is M20, a total of 20. A total of 12 baffles are arranged in the shell, the shell side heat transfer coefficient is 530.1, the tube side heat transfer coefficient is 5675.4, and the heat transfer area of the heat exchanger is 42.54. The connecting diameters of shell side and tube side are 219mm and 180mm respectively.

Keywords: shell and tube water preheater ; pre hot water; design; kerosene

目录

管壳式水预热器设计 II

摘 要 II

Abstrcat III

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 热交换器分类 1

1.3 热交换器设计方法及发展 2

1.4课题研究内容 2

第二章 管壳式水预热器的设计 4

2.1换热流体在换热器内的流动方式 4

2.2工质流体进出温度的确定 4

2.3 换热器材料的选择 5

第三章 管壳式水预热器的工艺计算 6

3.1工质参数 6

3.2换热器的结构计算 8

3.2.1管板 8

3.2.2分程隔板 8

3.2.3 拉杆 8

3.2.4管程计算 9

3.2.5壳程结构及结构计算 9

第四章 换热器的校核 13

4.1 传热面积的校核 13

4.1.1管程传热系数 13

4.1.2壳程换热系数 13

4.1.3 传热面积的校核 14

4.2壁温校核 15

4.3预热器的流动阻力计算 15

第五章 管壳式水预热器的结构设计 18

5.1壳体，管箱壳体，封头设计 18

5.1.1壳体 18

5.1.2 前端管箱 19

5.1.3封头 19

5.2进出口设计 19

5.2.1接管外伸长度 20

5.2.2接管与壳体，管箱壳体的连接； 20

5.2.3排气管，排液管 20

5.2.4 接管位置最小尺寸 20

5.2.5管箱法兰 21

5.3管板与换热管 21

5.3.1 管板 21

5.3.2 换热管 21

5.4壳体与管板，管板与法兰及换热管的连接 22

5.5 其它部件 22

5.5.1 折流板 22

5.5.2 拉杆与定距管 22

5.5.3防冲、导流 23

5.5.4支座 23

结论 24

参考文献: 25

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业应用普遍。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的左右,占总投资的一^[1]。换热器是一种在一定工艺条件下，实现两种两种流体间换热的设备，换热器内流体传热的方式主要有对流传热和热传导，它应用于工业的各个领域。近年来,随着工业技术的发展和人们对能源高效利用的追求，换热器的应用范围变得更加宽广,其中,管壳式换热器，经历了长时间的设计，改造和优化，换热性能比较良好，在工业中换热设备中比较常见，在换热设备中占据重要地位。换热器在工业生产中发挥了十分重要的作用，广泛应用于化工、冶金、电力等众多领域中^[2]。

1.2 热交换器分类

按换热器中传热元件的形状不同，换热器可分为（1）管壳式热交换器；（2）板式热交换器；（3）夹套式热交换器；（4）特殊型式换热器；

管壳式换热器的结构简单、制造成本低、清洗水垢比较简单，；但导热系数低、场地占据面积大。一般使用金属或合金作为材料，以适应各种各样的换热流体的腐蚀性和强度要求。

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