1、 本科毕业设计回流冷凝器设计学 院 专 业 过程装备与控制工程 年级班别 2011 级 2 班 学 号 学生姓名 指导教师 2015 年 05 月 29 日回流冷凝器设计摘要：传热过程是化工生产过程中存在的及其普遍的过程，实现这一过程的换热设备种类繁多，是不可缺少的工艺设备之一。由于使用条件不同，换热设备可以有各种各样的型式和结构。其中以管壳式换热器应用更为广泛。现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中仍处于主导地位。回流冷凝器是换热设备中的一种，是企业生产中的重要设备。它的作用是通过温度相对较低的水来冷凝温度较高的气体从
2、而保证精馏塔液相产品的摩尔分率，从而使设备部分的温度保持在一个生产所需要的水平，使设备正常工作。因此，循环水冷却器的设计对企业的生产是很重要的，它很可能影响企业的经济损失，对其的设计具有很强的实际意义。首先查阅相关文献资料了解回流冷凝器的基本原理、性质及应用，在化工生产中的地位和作用、回流冷凝器应用的现状和发展趋势、设计的理论基础、技术路线及其意义，对回流冷凝器设计有一个大体上的认识和理解。然后根据工艺要求进行工艺流程计算，确定设备类型、结构，并完成设备工艺设计部分，借助化工模拟软件完成。接着完成回流冷凝器结构设计与部分零部件选型，进行设备强度校核，利用 SW6 软件包完成设备的强度计算，并以
3、此计算结果作为最终结果，完成设计计算说明书。最后利用计算绘图软件绘制设备的整套设计图纸。关键词：换热器、换热面积、管板、换热管。Reflex condenser designAbstract: The reflex condenser is the chemical production process of existence and its general process, heat equipment for this process is various, is one of the indispensable process equipment. Due to the use of
4、different conditions, heat exchange equipment can have various types and structure. The tubular heat exchanger applied more widely. Now, it is regarded as a kind of traditional standard heat exchange equipment widely used in many industrial departments, especially used in chemical, petroleum, energy
5、 equipment department.Heat transfer equipment is still in a dominant position.Reeflex condenser is a change of thermal equipment, is the important equipment in the production. It is the role of the relatively low temperature water to take away the heat generated by the other device, so as to make pa
6、rt of the temperature is maintained at the required a production level, so that the normal operation of the equipment. Therefore, the production design of circulating water cooler of enterprise is very important, it is likely to affect the economic losses of enterprises, which is of great practical
7、significance to the design.This design is for the study of fixed tube plate heat exchanger on the tube shell type. A fixed tube plate heat exchanger, belonging to the shell and tube heat exchanger, is the use of the high temperature fluid and wall temperature fluid of convective heat transfer and he
8、at transfer between the material. In this design, the GB 150-2011 “,“ GB 151-1999 “pressure vessel shell and tube type heat exchanger“ standards and “fixed pressure vessel safety technology supervision regulation“ as the basis, and with reference to “Design Handbook“ heat exchanger, the scheme is de
9、monstrated, to determine the physical material parameters, combined with the working conditions, select the type of heat exchanger. According to the design task, determine the process parameters on the heat transfer area, the total heat transfer coefficient, and heat transfer area, wall temperature
10、and pressure drop calculation. Then the mechanical design based on process parameters, mechanical design including the tube, tube box, tube plate, baffle, head, tube heat exchanger, saddle and other parts, such as the bar, fixed pitch pipe calculation and selection, and calculated the strength neces
11、sary, finally using AutoCAD drawing fixed tube plate heat exchanger the assembly diagram and parts diagram, and writing a specification.keyword:tube sheet,heat exchange tube.目 录1 概述 .11.1 选题的根据和意义 .11.2 本设计的目的和要求 .21.3 国内外现状和发展趋势 .22 管壳式换热器的分类和选型 .32.1 分类 .32.2 任务安排.62.3 选择换热器类型.63 换热器的工艺设计 .73.1 工艺
12、计算 .73.1.1 流径选择 .73.1.2 确定物性参数 .73.1.3 传热平均温度差的计算 .83.1.4 计算传热面积 .83.1.5 计算工艺结构尺寸 .93.2 换热器核算 .153.2.1 传热能力核算 .153.2.2 壁温核算 .183.2.3 换热器内流体的流动阻力 .193.3 换热器主要结构尺寸和计算结果 .214 换热器的机械设计 .224.1 计算筒体厚度 .234.1.1 筒体材料的选择 .234.1.2 筒体厚度 .234.2 计算管箱短节、封头厚度 .244.2.1 管箱的结构形式 .254.2.2 管箱结构尺寸 .254.2.3 管箱短节及封头厚度 .26
13、4.3 开孔补强的校核 .264.3.1 管箱短节开孔补强的校核 .284.3.2 筒体节开孔补强的校核 .284.3.3 排气口、排液口开孔补强的校核 .304.4 管板设计 .314.4.1 换热管与管板的连接 .314.4.2 管板与壳体的连接 .334.4.3 管板与管箱的连接 .344.4.4 管板材料 .354.4.5 管板计算的相关参数的确定 .364.4.6 计算法兰力矩 .384.4.7 管板计算的另一些相关参数的确定 .434.4.8 校核设计条件不同的组合工况 .454.5 换热管 .574.5.1 换热管的型式 .574.5.2 换热管的材料与质量等级 .574.5.3
14、 管孔 .584.6 折流板 .584.6.1 材料的选取 .584.6.2 折流板的间隙 .584.6.3 折流板的厚度 .584.7 拉杆、定距管 .584.7.1 拉杆的结构形式 .594.7.2 拉杆直径、数量和尺寸 .594.7.3 拉杆与管板的连接结构 .604.8 防冲板和导流筒 .604.9 支座 .614.9.1 裙式支座结构特征.614.9.1 质量计算.614.10 接管 .634.10.1 接管的要求 .634.10.2 接管高度（伸出的高度）的确定 .644.10.3 接管位置最小尺寸 .644.10.4 接管尺寸 .654.11 膨胀节 .664.11.1 膨胀节的
15、作用 .664.11.2 设置膨胀节的条件 .665 换热器的制造与检验要求 .665.1 圆筒 .675.2 管箱 .685.3 换热管 .685.4 管板 .685.5 换热管与管板的连接 .695.6 折流板 .696 总结 .697 主要参考文献 .70致谢语 .711回流冷凝器设计1 概述使热量从蒸汽变为液体的设备称为冷凝器。它是一些工业部门大范围使用的一种通用设备，例如化工、制药、机械等。在化工厂中，回流冷凝器主要与釜式再沸器配合使用保证精馏塔内气体冷凝成的液体有足够的摩尔分率以满足各行各业的需求。在工业生产中，回流冷凝器主要是利用地下水冷凝蒸汽，使蒸汽经冷凝后变为液体，以满足化工
16、行业的需要。此外，换热设备也可以回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。例如，烟道气（约 ）、高炉炉气（约C302）、需要冷却的化学反应工艺气（ ）等的余热，通过余热C150 1锅炉可生产压力蒸汽，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。1.1 选题的依据和意义回流冷凝器是将热流气体冷凝为冷流体。改革开放以来，随着现代工业的迅速发展,我国环境容量小，生态环境脆弱，资源相对短缺三大问题日益突出。故在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,而且能大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用
17、,使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视,各种研究成果不断涌现。各种不同结构和种类的换热器发展很快,新结构、新材料的换热器层出不穷。换热器既可是一种单独的设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如石化、煤炭工业中的余热回收装置等。同时日常生活中的暖通空调，北方冬天家里用暖气等都需要提高能源利用率，这些都给换热器带来了日益广阔的发展前景 。设计具有很强的实际意义。1.2 本设计的目的和要求首先查阅相关文献资料了解回流冷凝器的基本原理、性质及应用，在化工生产中的地位和作用、回流冷凝器应用的现状和发展趋势、设计的理论基础、技术路线及其意义，对回流冷凝器设计有一个大体上的认识和理解。然后根据工艺要求进行工艺流程计算，确定设备类型、结构，并完成设备工艺设计部分，借助化工模拟软件完成。接着完成回流冷凝器结构设计与部分零部件选型，进
