管壳式换热器的设计(化工机械课程设计)

化工与材料学院09级本科生化工机械设备课程设计I北京理工大学珠海学院课程设计任务书2011～2012学年第2学期学生姓名：专业班级：指导教师：工作部门：一、课程设计题目管壳式换热器的设计二、课程设计内容1．管壳式换热器的结构设计包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。2.壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核（1）根据设计压力初定壁厚；（2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力；（3）计算是否安装膨胀节；（4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。3.筒体和支座水压试验应力校核4.支座结构设计及强度校核包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓5.换热器各主要组成部分选材，参数确定。6.编写设计说明书一份7.绘制2号装配图一张，AutoCAD绘3号图一张（塔设备的）。三、设计条件（1）气体工作压力管程：半水煤气（1、0.80MPa；2、0.82MPa；3、0.85Mpa；4、0.88MPa；5、0.90MPa）壳程：变换气（1、0.75MPa；2、0.78MPa；3、0.80Mpa；4、0.84MPa；5、0.85MPa）（2）壳、管壁温差50℃，tt＞ts壳程介质温度为320-450℃，管程介质温度为280-420℃。（3）由工艺计算求得换热面积为120m2，每组增加10m2。化工与材料学院09级本科生化工机械设备课程设计II（4）壳体与封头材料在低合金高强度刚中间选用，并查出其参数，接管及其他数据根据表7-15、7-16选用。（5）壳体与支座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.9（6）图纸：参考图7-52，注意：尺寸需根据自己的设计的尺寸标注。四、进度安排制图地点：暂定CC405时间安排：从第7周（2012年3月31日）至第10周（2012年4月20日）序号内容主讲人时间听课班级1化工设备设计的基本知识唐小勇4月9日星期一、三、五上午09化工1，24月11日09化工1，24月13日09化工1，22管壳式换热器的设计计算唐小勇4月9日-13日上午：8：30-11：30下午14：00-17：3009化工1，23管壳式换热器结构设计唐小勇4月16日上午：8：30-11：30下午14：00-17：3009化工1，24月17日09化工1，24管壳式换热器设计制图唐小勇4月17日上午：8：30-11：30下午14：00-17：3009化工1，24月18日09化工1，24月19日09化工1，25设计说明书的撰写唐小勇4月9日-18日上午：8：30-11：3009化工1，209化工1，209化工1，26答辩唐小勇4月20日上午：8：3009化工1下午14：3009化工2五、基本要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；2.设计说明书一律采用电子版，2号图纸一律采用徒手绘制；3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺；学生自备图纸、橡皮与铅笔；4.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在答辩那一天早上8：30前，由班长负责统一交到HF508。5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。化工与材料学院09级本科生化工机械设备课程设计III六、说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。4.绘制结构草图（1）换热器装配图（2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。（4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等5.壳体、封头壁厚设计（1）筒体、封头及支座壁厚设计；（2）焊接接头设计；（3）压力试验验算；6.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。（3）其它标准件选择。7.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。8.主要参考资料。【格式要求】：1.计算单位一律采用国际单位；2.计算过程及说明应清楚；3.所有标准件均要写明标记或代号；4.设计说明书目录要有序号、内容、页码；5.设计说明书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；6.书写工整，字迹清晰，层次分明；7.设计说明书要有封面和封底，均采用A4纸，装订成册。七、主要参考资料1.《化工设备机械基础课程设计指导书》.化学工业出版.2005.12.《化工设备机械基础》第五版刁与玮王立业编著2003.3；3.《化工单元过程与设备设计》匡国柱史启才主编；4.《化工制图》华东化工学院制图教研室编人民教育出版社1980；5.《化工设备机械基础》参考资料；6.《钢制压力容器》GB150-1998；化工与材料学院09级本科生化工机械设备课程设计IV7.《钢制塔式容器》JB4710-1992；8.GB151-1999《管壳式换热器》1999年；9.《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局1999年。教研室主任签名：年月日化工与材料学院09级本科生化工机械设备课程设计I管壳式换热器的结构设计摘要课程设计理论是学生理论联系实际的一次很好的机会，本次实验就管壳式换热器进行一次课程设计，掌握并了解在工业生产中节能、高效、环保等概念。换热设备在炼油、石油化工以及在其他工业中使用广泛，它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。其中，管壳式换热器虽然在换热效率、设备的体积和金属材料的消耗量等方面不如其他新型的换热设备，但它具有结构坚固、弹性大、可靠程度高、使用范围广等优点，所以在各工程中仍得到普遍使用。管壳式换热器的结构设计，是为了保证换热器的质量和运行寿命，必须考虑很多因素，如材料、压力、温度、壁温差、结垢情况、流体性质以及检修与清理等等来选择某一种合适的结构形式。对同一种形式的换热器，由于各种条件不同，往往采用的结构亦不相同。在工程设计中，除尽量选用定型系列产品外，也常按其特定的条件进行设计，以满足工艺上的需要（得到适合工况下最合理最有效也最经济的便于生产制造的换热器等等）。关键词：管壳式换热器课程设计管壳式换热器使用范围管壳式换热器的结构设计化工与材料学院09级本科生化工机械设备课程设计IIStructuredesignofshell-and-tubeheatexchangerAbstractStudentincoursedesigntheoryisagoodopportunityofintegratingtheorywithpractice,thisexperimentonthecoursedesignofshell-and-tubeheatexchanger,industrialproduction,masteringandunderstandingconceptssuchasenergyconservation,effciency,environmentalprotection.Heatexchangerinoilrefining,petrochemical,andwidelyusedinotherindustries,itissuitableforcooling,heating,evaporationandcondensation,heatrecovery,andvariousotheraspects.Amongthem,shell-and-tubeheatexchangerintheheattransferefficiency,sizeofequipmentandmetalconsumptionthanothernewtypeofheat-exchangeequipment,butithasastrongstructure,flexibility,highreliability,widelyusedandsoon,sotheprojectisstillbeingwidelyused.Structuredesignofshell-and-tubeheatexchanger,istoensurethattheheatexchangerandthequalityoflife,youmustconsidermanyfactors,suchasmaterial,pressure,temperatureandwalltemperaturedifference,scaling,fluidproperties,aswellasmaintenanceandcleaning,andsoontochooseanappropriatestructure.Withaformofheatexchangers,foravarietyofconditions,oftenusedstructuresarenotthesame.Inengineeringdesign,apartfromusedasfaraspossiblethetrainingseries,oftendesignedaccordingtotheirspecificconditions,tomeettheneedsoftechnology(supportedbymostreasonableundersuitableconditionsthemosteffectiveandmosteconomicmanufactureofheatexchangers,andsoon).Keywords：Coursedesignofshell-and-tubeheatexchangerShell-and-tubeheatexchangeruseStructuredesignofshell-and-tubeheatexchanger化工与材料学院09级本科生化工机械设备课程设计1目录摘要.................................................ⅠABSTRACT.............................................Ⅱ1前言.................................................11.1概述................................................11.1.1换热器的类型......................................11.1.2换热器............................................11.2设计的目的与意义....................................21.3管壳式换热器的发展史................................21.4管壳式换热器的国内外概况............................31.5壳层强化传热........................................31.6管层强化传热........................................31.7提高管壳式换热器传热能力的措施......................41.8设计思路、方法......................................51.8.1换热器管形的设计..................................51.8.2换热器管径的设计..................................51.8.3换热管排列方式的设计..............................51.8.4管、壳程分程设计.........................