買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我認(rèn)真的認(rèn)識(shí)到了自己在本專業(yè)應(yīng)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容以及短板，換熱器的設(shè)計(jì)工作主要有換熱器綜述，換熱器的工藝計(jì)算以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。其中換熱器工藝計(jì)算中需要根據(jù)初始數(shù)據(jù)計(jì)算其處理量以及工藝參數(shù)，換熱器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算主要集中在折流板，筒體以及開口上 1。 冷凝器是使用范圍很廣的一種化工設(shè)備，屬于換熱器的一種。本設(shè)計(jì)任務(wù)主要是根據(jù)已知條件選擇采用固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)給出的設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力來確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式以及殼程和管程的材料，然后根據(jù)物料性質(zhì)和傳熱面積來確定換熱管的材料，尺寸，根數(shù) 。根據(jù)換熱管的根數(shù)確定換熱管的排列，并根據(jù)換熱管的排列和長度來確定筒體直徑以及折流板的選擇。通過對(duì)容器的內(nèi)徑和內(nèi)外壓的計(jì)算來確定殼體和封頭的厚度并進(jìn)行強(qiáng)度校核。然后是對(duì)換熱器各部件的零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，有法蘭的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，鉤圈及浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核和管子拉脫力的計(jì)算 2。還包括管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防沖擋板、滑道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及支座設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)件可以參照國家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計(jì)條件直接選取；非標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)完結(jié)構(gòu)后必須進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力校核。 關(guān)鍵詞： 換熱器； 強(qiáng)度設(shè)計(jì)； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 is a of of it is a of of is to a on It is to of of of of by to be on of s of by of of is by of of to be . it is to of of of of of In to be of be to to of as to is of . 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 第一章 引言 . 1 第二章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 . 2 藝計(jì)算 . 2 質(zhì)原始數(shù)據(jù) . 2 質(zhì)定性溫度及物性參數(shù) . 2 熱量與水蒸汽流量計(jì)算 . 3 效平均溫差計(jì)算 . 4 . 5 程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) . 6 . 7 . 8 . 8 . 9 . 10 第三章 強(qiáng)度計(jì)算 . 12 . 12 . 12 . 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 . 12 . 13 . 13 . 13 . 14 . 14 . 24 . 25 . 27 . 29 . 29 . 30 . 30 座的選擇及應(yīng)力校核 . 31 座的應(yīng)力校核 . 31 第四章 結(jié) 論 . 34 參考文獻(xiàn) . 41 致 謝 . 42 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第一章 引言 本論文的設(shè)計(jì)目的是達(dá)到設(shè)備設(shè)計(jì)人員訓(xùn)練的基本要求。冷凝器是一種用于冷卻流體的換熱設(shè)備。把壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，通過散熱冷凝為液體制冷劑，制冷劑從蒸發(fā)器中吸收的熱量，被冷凝器周圍的介質(zhì)所吸收。有蒸汽冷凝器，鍋爐用冷凝器等。冷凝器常被用于空調(diào)系統(tǒng)，工業(yè)化工程序，發(fā)電廠 及其他熱交換系統(tǒng)中 。 早期的換熱器 只能采用簡單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大且笨重，如蛇管式換熱器等。近年來，隨著我國石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平大幅上漲，但國內(nèi)企業(yè)的供給能力有限，導(dǎo)致?lián)Q熱器行業(yè)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的市場狀態(tài)，巨大的供給缺口需要進(jìn)口來彌補(bǔ)。目前我國在換熱器設(shè)計(jì)過程中還不能實(shí)現(xiàn)虛擬制造、仿真制造，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型專業(yè)計(jì)算軟件。根據(jù)中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要，“十一五”期間我國經(jīng)濟(jì)增長將保持年均 速度。而石化及鋼鐵作為支柱型產(chǎn)業(yè)，將繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭，預(yù)計(jì) 2010 年鋼鐵工業(yè)總產(chǎn)值將超過 5000 億元，化工行業(yè)總產(chǎn)值將突破 4000 億元 5。這些行業(yè)的發(fā)展都將為換熱器行業(yè)提供更加廣闊的發(fā)展空間。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的良好機(jī)遇，以及進(jìn)口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同預(yù)示著我國換熱器行業(yè)良好的發(fā)展前景。 買文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 第二章 傳統(tǒng)工藝計(jì)算 質(zhì)原始數(shù)據(jù) 管程水的進(jìn)口溫度 =25 管程水的出口溫度 =85 管程水的工作壓力 程水的流量 00t/h=300000kg/h 殼程水蒸氣的入口溫度 = 殼程水蒸氣的出口溫度 =95 殼程水蒸氣的入口壓力 介質(zhì)定性溫度及物性參數(shù) 管程： 管程水定性溫度 + ） /2 =（ 25+85） /2=55 （ 2 管程水密度查物性表得 1= /程水比熱查物性表得 K） 管程水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得 1= m） 管程水粘度 1=10a s 管程水普朗特?cái)?shù)查物 性表得 殼程： 殼程水蒸汽定性溫度： 殼程水蒸汽冷凝點(diǎn) : = 冷卻段： （ ） /2=（ 5） /2= （ 2 冷凝段： t 2= （ + =（ （ 2 買文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 殼程水蒸汽密度查物性表得： 冷卻段： 2= /冷凝段 : p 2= / 程水蒸汽比熱查物性表得 : 冷卻段： J/（ K） 冷凝段： C J/（ K） 殼程水蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得： 冷卻段： 2 =（ m K） 冷凝段： 2 = （ m K） 殼程水蒸汽粘度： 冷卻段： 2 =10a s 冷凝段： u 2=10a s 殼程水蒸汽普朗特?cái)?shù)查物性表得： 冷卻段： =凝段： P 熱量與水蒸汽流量計(jì)算 取定換熱效率 =設(shè)計(jì)傳熱量 ： ( - ) 1000/3600=300000 (851000/3600=106W （ 2 由 2r+ - ) 導(dǎo)出水蒸氣流量 r 為 時(shí)的汽化潛熱，r=g （ 2 水蒸汽流量 ： /r+ )= 106/1000+1000買文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 (=s （ 2 冷卻段傳熱量： 2 ()=103 (2481037W （ 2 冷凝段傳熱量 : Q 2= r=1000= （ 2 設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為 據(jù)熱量衡算 ： Q 2 = ） （ 2 2 / =3600/300000/4176+20= 效平均溫差計(jì)算 逆流冷卻段平均溫差 : )t = （ 2 逆流冷凝段平均溫差 : = 312312ln tt （ 2 冷卻段 : 參數(shù) :P= （ 2 參數(shù) :R= （ 2 換熱器按單殼程 2 管程設(shè)計(jì)則查圖 2-6(a)，得 : 溫差校正系數(shù) = 有效平均溫差 : （ 2 買文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 冷凝 段： 參數(shù) :P=t2 3t= （ 2 參數(shù) :R=17=0 （ 2 換熱器按單殼程 2 管程設(shè)計(jì)則查圖 2-6(a)，得 : 溫差校正系數(shù) =效平均溫差 : = = （ 2 初選冷卻段傳熱系數(shù) := 820 w/(m k) 初選冷凝段傳熱系數(shù) : = 1300 w/(m k) 則初選冷卻段傳熱面積為 :2 /( 2481037 820 初選冷凝段傳熱面積為 : =Q 2 /( )= 1300 選用 25 無縫鋼管做換熱管則 : 管子外徑 5 管子內(nèi)徑 0 管子長度 L=3000 需要換熱管根數(shù) : )/( ()= （ 2 可取換熱管根數(shù)為 662 根 買文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 管程流通面積 :a1=4662 （ 2 管程流速 : 1113600G 300000/( 3600 = s 管程雷諾數(shù) :11=10 管程冷卻段的定性溫度 :)/2=(0)/2= （ 2 管程冷卻段傳熱系數(shù) :=3605 (1+100程冷凝段的定性溫度 : t3+)/2=(0)/2= （ 2 管程冷凝段傳熱系數(shù) : =3605 (1+100程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) 查 1999 知管間距按 間距為： s= 束中心排管數(shù)為： t = 30 根 則殼體內(nèi)徑 ： Di=s（ +4 （ 2 圓整為 ： 200 則長徑比 :理 （ 2 折流板選擇弓形折流板 : 弓形折流板的弓高 :h=i= （ 2 折流板間距 ： B=31200=400取 B=400 （ 2 折流板數(shù)量 ： 7 塊 （ 2 買文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 殼程流通面積 :1=（ = m 殼程流速 : 冷卻段 :22 =s （ 2 冷凝段 :w 2=222 =s （ 2 殼程當(dāng)量直徑 : （ =（ 711 /（ 711 （ 2 冷凝段管外壁溫度假定值 : t w= 膜溫 : t w+ ） /2=（ （ 2溫下液膜的粘度 :m=195 10s 膜溫下液膜的密度 :m=溫下液膜的導(dǎo)熱系數(shù)為 :m= m） 正三角形排列 t 662 （ 2 冷凝負(fù)荷： = 3 = （ 2 殼程冷凝段雷諾數(shù) :4/ 95 10 （ 2 殼程冷凝段傳熱系數(shù) : = 31（ 31 = （ 2 冷卻段管外壁溫假定值 :5 冷卻段雷諾數(shù)： 10 買文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 壁溫下水粘度 :10a s 粘度修正系數(shù) :1=（ （ 2 殼程傳熱因子查圖 2 : 00 冷卻段殼程換熱系數(shù) :=（ 2/ 1 100= （ 2 查 138 頁可知 水蒸汽的側(cè)污垢熱阻 :10 /w） 管程水選用地下水，污垢熱阻為 : 10 /w） 由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計(jì) 冷卻段總傳熱系數(shù) : =1/1/+r2+d0/di+ = （ 2 傳熱面積比為 : =理 ) 冷凝段總傳熱系數(shù) : 1/1/ +r2+d0/di+ = （ 2 傳熱面積比為 : 理） （ 2 設(shè)定冷凝段的長度 :L =卻段的長度 :L =文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 冷卻段管外壁熱流密度計(jì)算 : = )= ） （ 2 冷卻段管外壁溫度 : =(1/+ （ 2 誤差校核 :e = 誤差不大 （ 2 冷凝段管外壁熱流密度計(jì)算 : = Q 2/( )= （ /155473.7 w/（ 662 =） （ 2 冷凝段管外壁溫度 : =(1/ + （ 2 誤差校核 :e = = 誤差不大 管程水的流速 : 11 300000/（ 3600 =s （ 2 管程雷諾準(zhǔn)數(shù) :11= =摩擦系數(shù) := （ 2 壓降結(jié)垢校正系數(shù) :程壓降 : 112L 2（ ） /（ 2 ）= （ 2 取管程出入口接管內(nèi)徑 :=250文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 管程出入口流速 : =4G/(360021)=（ 4 300000） /（ 3600 ） =s （ 2 局部壓降 : 1 2(1+2=（ P= （ 2 管程允許壓降 : P= 35000 P ,選擇法蘭的材料均為 16文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 29 桿和定距管的確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 拉桿直徑 殼式換熱器表43 16 2 拉桿數(shù)量 n 殼式換熱器表44 6 3 定距管規(guī)格 殼式換熱器 4 拉桿在管板端螺紋長度 殼式換熱器表45 60 5 拉桿在折流板端螺紋長度 殼式換熱器表45 20 6 拉桿上倒角高 b 殼式換熱器表45 2 孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算： a 孔 DN=目 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 1 接管壁厚 接管外徑 d0 325 3 接管內(nèi)徑 di mm di= 306 4 開孔直徑 d mm d= C 310 5 殼體開孔處的計(jì)算厚度 = i 接管名義厚度 nt 10 7 接管有效厚度 et 8 設(shè)計(jì)溫度下接管材料的許用應(yīng)力 n 30 9 設(shè)計(jì)溫度下殼體材料的許用應(yīng)力 t 05 10 強(qiáng)度削弱系數(shù) fr t 1 圓筒開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 A =2 1- 3015 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 30 12 補(bǔ)強(qiáng)有效寬度 B =d， d+2n+2 610 13 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度 h1 mm h1= 4 接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度 h2 0 15 殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積 A1 6 接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積 A2 7 接管計(jì)算厚度 t 8 焊縫金屬截面積 A3 36 19 補(bǔ)強(qiáng)面積 Ae A a 孔不需要補(bǔ)強(qiáng)圈 根據(jù)公稱內(nèi)徑 50，選取補(bǔ)強(qiáng)圈參照 4736 取補(bǔ)強(qiáng) 圈。 補(bǔ)強(qiáng)圈在有效范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為 = 考慮鋼板負(fù)偏差并圓整取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為 12了便于制造，材料補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度取封頭厚度即 14 同理：其他各孔不需要補(bǔ)強(qiáng)。 體核算 1、筒體的應(yīng)力校核計(jì)算：見筒體壁厚的確定 2、管箱耐壓試驗(yàn)應(yīng)力校核計(jì)算：見六、管箱短節(jié)壁厚的計(jì)算 3、水壓試驗(yàn) 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式 數(shù)值 備注 1 管程液壓試驗(yàn)壓力 T= / t 2 管程液壓試驗(yàn)應(yīng) T T= e） /2 e 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 31 力 3 殼程液壓試驗(yàn)壓力 T=c / t 4 殼程液壓試驗(yàn)應(yīng)力 T T= e） /2 e 5 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的允許最大工作壓力 2 （ e） 6 封頭液壓試驗(yàn)壓力 T= / t 7 封頭液壓試驗(yàn) 應(yīng)力 T T= e） /2 e 座的選擇及應(yīng)力校核 支座的選擇 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 1 公稱直徑 DN 200 2 允許載荷 Q 0 3 耳座高度 h 50 4 底板 l1 00 b1 40 1 4 5 腹板 2 0 6 筋板 l3 90 b3 60 3 0 7 墊板 弧長 20 b4 50 4 e 0 8 螺栓間距 l2 20 9 帶墊板耳座質(zhì)量 M 0 包角 120 11 型號(hào) 座的應(yīng)力校核 a、各部件重量及總重量 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)量 總重 備注 1 接管 480 9.5 2 管法蘭 3 管板 4 管法蘭 5 接管 108 9.5 6 防沖板 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 32 7 拉桿（ 1） 8 折流板 375 9 筒體 10 10 接管法蘭 11 接管 57 3.5 12 螺柱 4 48 13 長頸對(duì)焊法蘭 14 橢圓封頭 15 式支座 16 定距管 短不 一 17 拉桿（ 2） 18 換熱管 62 19 物料 2000 20 總重 M b、校核計(jì)算 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 1 筒體內(nèi)徑 Di B/000 2 殼體名義厚度 n B/8 3 筋板間距 2b B/00 4 筋板寬度 L2 B/00 5 筋板厚度 2B/8 6 墊板厚度 3 B/6 8 耳座安裝尺寸 D B/式支座實(shí)際承受載荷的近似計(jì)算 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 1 重力加速度 g 2/ 偏心載荷 3 偏心距 Se B/ 4 水平力作用點(diǎn)至底板高度 H B/500 5 不均勻系數(shù) K 設(shè)備總質(zhì)量 g 000 7 支座數(shù)量 n 8 地震系數(shù) e 容器外徑 Do B/220 10 風(fēng)壓高度變化系數(shù) 11 容器總高度 Ho B/000 12 基本風(fēng)壓值 ， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 33 14 水平風(fēng)載荷 5 水平力 P N 6 支座實(shí)際承受的載荷 Q B/7 支座處彎矩 B/文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 34 第四章 結(jié)論 通過一個(gè)多月的努力，我終于在湯方麗老師和同學(xué)的幫助下完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 300t/h 立式蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)。通過對(duì)已知條件的分析，采用了固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)。本次蒸汽冷凝器是利用冷卻水對(duì)水蒸氣進(jìn)行冷凝。換熱器通過換熱管使管內(nèi)外介質(zhì)進(jìn)行熱力交換達(dá)到冷凝效果。通過對(duì)筒體和封頭的校核來保證換熱器的安全性。由于需要介質(zhì)的 進(jìn)出，所以殼體上有很多開孔，必須對(duì)開孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，通過計(jì)算確定筒體上的開孔需要另行補(bǔ)強(qiáng)，選擇了補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)法。換熱管需要利用折流板和支撐板對(duì)其起支撐作用，我確定了間隔的弓形折流板。 10本次的換熱器設(shè)計(jì)主要的難點(diǎn)在于浮頭蓋那邊的浮頭法蘭的設(shè)計(jì)以及與浮頭外頭蓋連接的側(cè)法蘭的設(shè)計(jì)，兩個(gè)非標(biāo)法蘭的設(shè)計(jì)與校核對(duì)我是很大的考驗(yàn)。這次設(shè)計(jì)，用到了大學(xué)四年來所學(xué)的很多知識(shí)，幾乎是把大學(xué)所學(xué)復(fù)習(xí)了一遍。通過這次設(shè)計(jì)，我提高了分析查閱的技巧，