1、合肥工业大学化工原理课程设计说明书设计题目 列管式煤油冷却器的设计 学生姓名 谢继强 学生学号 同组学生 祝尚 宋响亮 邓威 指导老师 陈亚中 学 院 医学工程学院 专业班级 制药工程 12-2 班 完成时间 2014 年 3 月 27 日 设计任务书一 设计题目：列管式煤油冷却器的设计二 设计任务及操作条件1. 处理能力：10 万吨/年煤油2. 设备形式：列管式换热器3. 操作条件（1）煤油：入口温度 140，出口温度 40（2）冷却介质：自来水，入口温度 30，出口温度 40（3）允许压强降：不大于 1000kPa（4）煤油定性温度下的物性数据：密度 825kg/m3，黏度 7.15*10
2、-4Pa.s ，比热容 2.22kJ/(kg.) ，导热系数 0.14W/（m.）（5）每年按 330 天计，每天按 24 小时连续运行4. 提交文件 （1）设计说明书一份（2）A3 工艺流程图一张（3）A1 换热器装配图一张化工原理课程设计成绩评定表评定基元 评审要素 评审内涵满 分指导教师实评分评阅教师实评分格式规范 设计说明书是否符合规定的格式要求 5内容完整 设计说明书是否包含所有规定的内容 5设计方案 方案是否合理及符合选定题目的要求 10设计说明书40%工艺计算过 程工艺计算过程是否正确、完整和规范 20图纸规范 图纸是否符合规范 5标注清晰 标注是否清晰明了 5与设计吻合 图纸是
3、否与设计计算的结果完全一致 10设计图纸40%图纸质量 设计图纸的整体质量的全面评价 20上课出勤 上课出勤考核 5平时成绩10% 制图出勤 制图出勤考核 5内容表述 答辩表述是否清楚 5答辩成绩10% 回答问题 回答问题是否正确 5合计 100综合成绩 成绩等级 指导教师 评阅教师 答辩小组负责人(签 名 ) (签 名) (签 名)年 月 日 年 月 日 年 月 日说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(1900mm 时，折流板厚度 d 取 12mm。折流板的数目为 29 块。表 3-3 折流板参数 单位：mm容器公称直径
4、 DN折流板直径D0管程 d1 孔数 n1 d2 孔数 n2600 597 4 25.8 184 11 5厚度 d hb 折流板间距 数量折流板与管板间距 L折流板材料12 143.6 200 29 200 A3F图 3-6 折流板标准尺寸图3.4 管板结构的设计选材为 16Mn 锻。依据所选用的管箱法兰，管箱侧法兰的结构尺寸，确定固定端管板最大外径为D=730mm，固定管板最大布管圆直径：DL=Di-2f=600-25=590mm。管板结构尺寸见图 3-4 和表 3-2。图 3-4 管板结构表 3-2 管板尺寸表 单位：mmDN D D1 D2 D3 D4 D5 C d2600 730 69
5、0 655 607 642 610 12.5 23螺柱（栓）规格 数量bf b 材料 质量 /kgM20 40 50 54 16Mn 锻 139.5须用锻件的场合a. 板厚大于 60 mm。当厚度大于 60 mm 时，钢板质量降低(分层、夹杂无法避免.各顶指标波动大)。b. 形状复杂的管板。此时若用板材则即费料又费时.c. 以凸肩直接与壳体相焊的管板。此时一般管板过厚且对夹杂、分层要求更高。17在下列条件下可以选用 16Mn 结构钢板座管板符合 GB 3274-88碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带标准: 按 GB 1591-79低合金结构钢技术条件复验化学成分和机械性能; 设计压力，p
6、1.6MPa；设计温度，0-350 度。3.5 换热管采用 JB/T4714、4715-92 标准，换热管选用 ，m5.2材料采用 20 号碳钢 ， MPa130t选择正三角形排列，主要是考虑这种排列布管比较紧凑，传热系数较高，传热效果好，便于管板划线及钻孔。换热管的管心距 a=32mm，分程隔板槽两侧相邻管的中心距为 37mm；同时，由于换热管管间需要进行机械清洗，故相邻两管间的净空距离（S-d）不宜小于 6mm。根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热管与管板的连接方式为强度焊。因为强度焊加工简单、焊接结构强度高，抗拉脱力强，在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。管子数为 19
7、6 根，管长为 6000mm，管中心距 32mm。3.6 拉杆和定距管设计拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。若对于壳体内径大于或等于 400mm的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于 4 个支承点。拉杆直径取 10， 数量取 6 根。定距管的规格同换热管，其长度同实际需要确定。本台换热器定距管的布置可以参照部件图。拉杆的尺寸见表 3-5，结构简图见图 3-7，拉杆与定距管结构见图 3-8。表 3-5 拉杆尺寸 单位：mm容器 DN 拉杆直径 d 拉杆螺纹公称直径 dn La Lb M600 10 12 12.5 60 10管板上拉杆孔深 Ld 拉杆数量
8、拉杆重量 kg 材料18 6 0.617 A3结构简图 3-738 拉杆与定距管结构图3.7 分程隔板由于是多管程换热器，故此处需要用到分程隔板。查 GB151-1999 可知：分程隔板槽槽深 4m，取 4mm，槽宽为 12mm，且分程隔板的最小厚度为 8mm，取厚度为 11mm。选材为 A3。3-4 分程隔板参数表槽深 槽宽 厚度 个数 材料4mm 12mm 11mm 3 A33.8 接管设计选材 20 号碳钢。在换热器的设计中，为了使传热面积得以充分利用，壳程流体进、出口接管应尽量靠近两端管板，而管箱进、出口接管应尽量靠近管箱法兰，可缩短管箱壳体长度，减轻设备重量。然而，为了保证设备的制造
9、、安装，管口距管板或管箱法兰的距离也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。19图3-9壳程接管位置3.8.1壳程接管位置壳程接管位置的最小尺寸，见图3-5，可按下式进行计算：带补强圈接管 CbDLH)4(21 mm不带补强圈接管 d mm以上两式中取 C4S（S 为管箱壳体厚度，mm），且30mm。我们采用的是不加补强圈接管，所以我们用的公式是mm。壳程接管 DN=74mm, 。m278壳程接管位置，其最小尺寸为：mm1354)5(4)(21 cbdL取 。m403.8.2 管箱接管位置图3-6 8 管箱接管位置管箱接管位置的最小尺寸，见图3-6，可按下式进行计算：带补强圈接管 ChDLfH21
10、 mm不带补强圈接管 df mmCbdLH)4(21以上两式中取 C4S（S 为管箱壳体厚度，mm），且30mm。以上四式中 b，h f管板厚度，mm；L1/L2壳程/管箱接管位置最小尺寸，mm；C补强圈外缘（无补强圈时，为管外壁）至管板（或法兰）与壳体连接焊缝之间的距离，mm；DH补强圈外圆直径，mm；dH接管外径，mm。通过计算我们选用的不用加补强圈故我们的公式选用 ChdLfH21。管箱接管 DN=128mm， 。m213管箱接管位置，其最小尺寸为： mm504831 ChdLf。取 。mL15023.8.3 接管最小高度表3-4 8 PN2230kg/ms2；（2）其它各种液体，其v
11、2740kg/ms2。防冲板的形式21防冲板的形式，推荐以下四种喇叭管，D273mm 的换热器。图中a15=15mm，a2d4，d42di，=6mm。防冲板焊在壳体上，用于 D325mm 左、右缺边折流板和 D600mm 上、下缺边折流板的换热器。防冲板焊在定距管上，用于 D700mm 上、下缺边折流板的换热器。防冲板焊在定距管上，用于 D1200mm 上、下缺边折流板的换热器。防冲板选矩形防冲板，其与壳体内壁的高度为 H1=（1/41/3）接管外径，取 H1=25mm；防冲板边长 L 大于接管外径 20mm，取为 120mm；厚度取B=4.5mm；选材为 A3F。图 3-11 防冲板安装形式
12、3.10 接管法兰的选取查 HG20602-97 中表 PN1.6MPa，选取接管法兰为不锈钢衬里法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。根据标准中规定，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。将查得的各参数整理见表。选材 16Mn 锻。表 3-6 凸面平焊钢制管法兰 PN 1.6MPa(16bar) 单位：mm公称通径 DN 80 125法兰外径 D 200 250螺孔分布直径 K 160 210螺孔直径 L 18 18螺孔数量 n 8 8连接尺寸螺纹 Th M16 M16法兰厚度 C 20 22d 132 184d1 75 110X 120 175W 106 155密封面尺寸f2 4 4.5t 3 2凸面t1 2 2衬里厚度凸面榫度 t 10 10理论重量 kg 7.34 10.84
