1、 精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 1xxxxxxxxx 大 学课 程 设 计 说 明 书设计题目： 管壳式换热器的设计学院、系： 化学工程与工艺学院（精细化工专业 ）专业班级： 精细 2012 班学生姓名： xxxxxxxxxxxx指导教师： xxxxxxxxxxxxx成 绩： _2015 年 07 月 08 精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 2目录2015 年 07 月 08 .1目录 .2一、课程设计题目 .5二、课程设计内容 .51管壳式换热器的结构设计 .52. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核 .53. 筒体水压试验应力校核 .54. 鞍座的选择 .6
2、5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定。 .66. 编写设计说明书一份 .67. 绘制 1 号装配图一张。 .6三、设计条件 .6（1）气体工作压力 .6（2）壳、管壁温差 50，t tt s .6（3）由工艺计算求得换热面积为 105m2。 .6（4）壳体与封头材料在低合金高强度钢中间选用，并查出其参数，接管及其他数据根据表7-15、7-16 选用。 .6（5）壳体与支座双面对接焊接，壳体焊接接头系数 =0.85 .6（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。 .6四、基本要求 .7五、说明书的内容 .71.符号说明 .72.前言 .73.材料选择 .74.绘制结
3、构草图 .75.壳体、封头壁厚设计 .86.标准化零、部件选择及补强计算： .87.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。 .88.主要参考资料。 .8精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 3六、主要参考资料 .8管壳式换热器的结构设计 .91 前言 .101.1 概述 .101.1.1 换热器的类型 .101.1.2 换热器 .101.2 设计的目的与意义 .111.3 管壳式换热器的发展史 .111.7 提高管壳式换热器传热能力的措施 .121.8 设计思路、方法 .121.8.1 换热器管形的设计 .121.8.2 换热器管径的设计 .131.8.3 换热管排列方式
4、的设计 .131.8.4 管、壳程分程设计 .131.8.5 折流板的结构设计 .131.8.6 管、壳程进、出口的设计 .141.9 选材方法 .141.9.1 管壳式换热器的选型 .141.9.2 流径的选择 .171.9.3 材质的选择 .181.9.4 管程结构 .182 壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 .192.1 管径 .192.2 管子数 n .202.3 管子排列方式，管间距的确定 .202.4 换热器壳体直径的确定 .202.5 换热器壳体壁厚计算及校核 .203 换热器封头的选择及校核 .224 容器法兰的选择 .225 管板 .23精细化工 2012 化工设备机械基础课程
5、设计 45.1 管板结构尺寸 .235.2 管板与壳体的连接 .245.3 管板与管子的连接 .245.4 管板厚度 .246 管子拉脱力的计算 .257 计算是否安装膨胀节 .268 防冲板 .279 折流板设计 .289.1 折流板的选择 .289.2 折流板的布置 .3110 开孔补强 .3110、1 壳体接管开孔补强 .311、确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径 .312、确定壳体和接管实际厚度，开孔有效补强面积及外侧有效补强高度 h .323、计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积 .324、计算 Ae.325、比较 ， ， .32A与e )58()18.724(22mAe
6、10.2 管箱接管开孔补强 .331、确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径 .332、确定管箱和接管实际厚度，开孔有效补强面积及外侧有效补强高度 h .343、计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积 .344、计算 Ae.345、比较 ， ， .35A与e )48()24.6(2mAe 11 接管最小位置 .3512.鞍座 .361.壳体质量 .361m2.封头质量 .362精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 53.管箱质量 .363m4.附件质量 .3645.管子质量 .3756.强度校核 .37符号说明 .38参考文献 .39一、课程设计题目管壳式换热器的设计二、课程设计内
7、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，管箱的选择，鞍座的选择，接管选择等等。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. 筒体水压试验应力校核精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 64. 鞍座的选择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 1 号装配图一张。三、设计条件（1 ）气体工作压力管程：半水煤气 0.
8、7 MPa壳程：变换气 0.475 MPa（2 ）壳、管壁温差 50，t tt s壳程介质温度为 400220，管程介质温度为 180370。（3 ）由工艺计算求得换热面积为 105m2。（4 ）壳体与封头材料在低合金高强度钢中间选用，并查出其参数，接管及其他数据根据表 7-15、7-16 选用。（5 ）壳体与支座双面对接焊接，壳体焊接接头系数 =0.85（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。精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 7四、基本要求1.学生要按照任务书要求，独立完成管壳式换热器设备的机械设计；2.设计说明书一律采用电子版，1 号图纸一律采用
9、CAD 绘制；3.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠 A4，同设计说明书统一在 19 周周五早上8：30 答辩.4.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。五、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、标题明细表等精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 85.壳体、
10、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）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；
11、7.设计说明书要有封面和封底，均采用 A4 纸，装订成册。六、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；精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 95.化工设备机械基础参考资料；6.钢制压力容器GB150-1998；7.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。管壳式换热
12、器的结构设计序 言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。
13、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） 。精细化工 2012 化工设备机械基础课程设计 101 前言1.1 概述1.1.1 换热器的类型管壳式换热器是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广
14、，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。1.1.2 换热器换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热
