固定管板式换热器管箱设计
银川能源学院
《过程装备制造与检测》课程设计说明书题目：120m2固定管板式换热器管箱的工艺设计
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2015年6月10日
目录
前言 (3)
一、设计任务书 (4)
1.1. 设计题目 (4)
1.2. 设计原始参数 (4)
1.3.设计内容 (4)
二、封头成型的主要步骤及工序 (5)
三、材料的预处理 (5)
3.1净化处理 (5)
3.1.1喷砂发操作规程： (5)
3.2矫形 (5)
3.2.1火焰矫正 (6)
四、下料 (6)
4.1换热器封头的壁厚计算 (6)
五、设备选用及模具设计 (7)
5.1计算冲压力 (7)
5.2模具设计 (7)
六、封头的成型及其方法 (9)
6.1封头冲压 (9)
6.3旋压成型 (10)
七．焊接 (10)
7.1 焊接接头的分类 (10)
7.2 焊接方法的分类 (11)
7.3焊接坡口的种类 (12)
八、检测 (13)
8.1．检测方式 (13)
8.2．荧光检测的介绍及其原理 (13)
九．小结 (13)
参考文献 (13)
前言
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）。
本设计主要通过对换热器部分部件进行具体的制造工艺规程，对设备有进一步的了解。
一、设计任务书
1.1. 设计题目：固定管板式换热器的的工艺设计
1.2. 设计原始参数（见表1）
换热面积：2120m 换热器材料：R Q 235 设计寿命：15年
封头公称直径：mm 800 封头壁厚：mm 7.6 采用标准椭圆形封头2=b a 封头直边段高度：mm 25 封头曲面高度：mm 225 直径：m L 5.4=
1.3.设计内容
（1）工艺设计：坯料准备；材料的净化；成形加工；典型缺陷分析；组对焊接；成形后热处理及其检测等；
（2）工艺设计小结；
（3）绘制设备结构简图以及焊缝结构详图（A4图纸）及编写课程设计说明书
二、封头成型的主要步骤及工序
随着石油化工设备的大型化发展，对大型封头的需要量也相应增多，这给冲压
成型带来了困难。此外，大型封头有多属单件，模具成本高，故且对于大型封头采
用旋压成型较为优越。当然旋压成型制造小型封头也有特色。
一个标准封头的成型要经过一下几个步骤及工序：将经检验合格的钢板进行矫
形和净化→钢板的划线→切割→旋压→封头端面加工（切余量，切坡口）。
三、材料的预处理
钢材的预处理是对钢板，管子和型钢等材料的净化处理，矫正和涂保护处理，
钢材在加工前(即原材料状态)进行表面抛丸除锈并涂上一层保护底漆的加工工艺。
钢材经过预处理可以提高机械产品和金属构件的抗腐蚀能力，提高钢板的抗疲劳性能，延长其使用寿命；同时还可以优化钢材表面工艺制作状态，有利于数控切割机
下料和精密落料。此外，由于加工前钢材形状比较规则，有利于机械除锈和自动化
喷漆，因此采用钢材预处理可大大提高清理工作的效率，减轻清理工作的劳动强度
和对环境的污染。
3.1净化处理
a喷砂法：是目前国内常用的一种机械净化方法，主要用于钢材和设备大表面
的净化处理。可除锈、氧化皮等，效率较高，但粉尘大对人体有害，应在封闭的喷
砂室内进行。
b抛丸法：主要特点是改善了劳动条件，容易实现自动化，被处理材料表面质
量控制方便。
c化学净化法：金属表面的化学净化处理主要是对材料表面进行除锈，除污物
和氧化、磷化和钝化处理，后者即在除锈、除污物的基础上根据不同材料，将清洁
的金属表面经化学处理（氧化、磷化和钝化）形成保护膜，以提高防腐能力和增加
金属与漆膜的附着力。
由于以上各种处理方法综合考虑使用喷砂法对Q245R进行表面净化处理。
3.1.1喷砂发操作规程：
1、工作前必须穿戴好防护用品，不准赤裸膀臂工作。工作时不得少于两人。
2、储气罐、压力表、安全阀要定期校验。储气罐每两周排放一次灰尘，沙罐里的
过滤器每月检查一次。
3、检查通风管及喷砂机门是否密封。工作前五分钟，须开动通风除尘设备，通风
除尘设备失效时，禁止喷砂机工作。
4、压缩空气阀要缓慢打开，气压不准超过0.8MPa。
5、喷砂粒度应与工作要求相适应，一般在十至二十号之间适用，砂子应保持干燥。
6、喷砂机工作时，禁止无关人员靠近。清扫和调整运转部位时，应停机进行。
7、不准用压缩空气吹身上灰尘或开玩笑。
8、工作完后，通风除尘设备应继续运转五分钟再关闭，以排出室内灰尘，保持场
地清洁。
9、发生人身、设备事故，应保护现场，并报告有关部门。
3.2矫形
原理矫正就是使钢板或工件在外力的作用下产生与原来变形相反的塑性变形，已消除弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形，从而获得正确形状的过程。
矫形原因钢材由于生产、贮运等原因，以及经过冲、剪分离等初加工制成零件毛坯
料后，可能会出现各种各样的变形。在转下道工序前，工艺要求需对其进行矫正，这个工序称为钢材变形的矫正。
矫形方法 机械矫正和火焰矫正。机械矫正又分为手工矫正、拉伸机矫正、压力矫正、辊式矫板机矫正、斜辊矫管机矫正、型钢矫正机矫正。
由于以上几种矫正方法的特点，综合选用火焰矫正。
3.2.1火焰矫正
在轴类零件弯曲的最高点区域内，用氧乙炔焰进行点热，由于加热点受热膨胀，使轴的弯曲程度增大，但立即浇水冷却，工件骤冷收缩，使轴两端上挠，而且上挠量超过加热时增加的弯曲度，超过部分就是矫正量。
校正方法：
A)角变形的校正，在角变形板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意： a 不应在同一位置反复加热； b 加热过程中不要进行浇水。
B)上拱与下挠及弯曲变形的校正，对着纵长变形处，由中间向两端作线状加热，即可校正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。可采取低温校正或中温校正法。
C)波浪变形校正，波浪变形首先要找出凸起的波峰，用圆点加热法配合手锤校正。加热圆点的直径一般为50～90mm ，当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大，烤嘴从波峰起作螺旋形移动，采用中温校正。当温度达到600～700度时，将手锤放在加热区边缘处，再用大锤击手锤，使加热区金属受挤压，冷却收缩后被拉平。校正时应避免产生过大的收缩应力。校完一个圆点后再进行加热第二个波峰点，方法同上。为加快冷却速度，可对钢材进行加水冷却。这种校正方法属于点状加热法，加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。注意温度不要超过750度。
火焰校正注意事项
1、烤火位置不得在最大应力截面附近；
2、校正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面；
3、宜用点状加热方式，以改善加热区的应力状态；
4、加热温度最好不超过700度。
四、下料
4.1换热器封头的壁厚计算
由于椭圆形封头属于不可展的零件，但生产中冲压加工或旋压加工是毛坯料展开后的图形都为圆形，所以只需要求出展开后的半径或直径即可
故采用经验法进行计算 h KD D m 20+=
0D ---为包括了加工余量的展开直径；
K ---为经验系数
m D ---封头中性层处直径
h ---封头的直边高
经查《过程装备制造与检测》表6-20，由椭圆封头a ∶2=b ，所以K 取1.19
h D D m 219.10+=
封头的公称直径g D ，g D 选取800mm ，厚度6.7mm
中性层直径mm D D g m 7.8067.6800=+=+=δ
根据 《化工设备课程设计指导》表3-3查得标准椭圆形封头工称直径是800时总深度为225mm 又公式2)
(2=-h H Di 计算得直边高度h=25mm 展开直径 mm h D D m 973.1009219.10=+=
划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。
五、设备选用及模具设计
5.1计算冲压力
计算冲压力时影响因素较多，且冲压过程是变化的较复杂，目前计算冲压力常用下面公
式：t b w D D CK P δσπ)(0-=
C ——压边力影响系数，无压边力C=1，有压边力C=1.2；
K ——封头形状影响系数，椭圆封头K=1.25-1.35；
D 0——封头外径，mm
D w ——筒节外径，mm
采用压边圈是毛坯料只能在压边圈与下模之间滑动，可以防止折皱的产生，而且在有压边圈产生的摩擦力作用下，增加了经向拉应力，也有利于防止封头鼓包的尝试。因此，确定在什么条件下需要采用压边圈是关系到封头质量好坏的重要因素。采用压边圈的条件主要决定与Do ，Dn ，与δ的关系条件如下公式
18(0≥-n D D ～δ）20
Do ： 毛坯直径，1009.973 mm ；
Dn ： 封头内径，800 mm ；
δ： 钢板厚度，6.7mm
Do —Dn =1009.973-800=209.973≥134因此需不采用压边圈
故取C=1，椭圆封头取K=1.3
冲压力
()t D D CK P t b w 15103
5207.6800973.10093.11)(0=??-??=-=πδσπ 封头的冲压成型通常是在50～8000t 水压机或油压机上进行，此处选择2000t
的水压机。
5.2模具设计
上模（冲头）其结构及主要设计参数
a)上模直径sm D 根据封头内径和热冲压的收缩率Φ或冷冲压的回弹率Φ
计算，主材为Q245R 取7.0=Φ％
()()4.794007.018001n =±?=Φ±=D D sm ～mm 6.805
b)上模曲面部分高度
()()6.198007.012001n =±?=Φ±=h H sm ～mm 4.201
c)上模直边高度
321H H H h H sm sm +++=
h ----封头直边高度，25mm
1H ----封头高度修边余量，一般为15-40mm,取H1=20 mm
2H ----卸料板厚度，一般为40-80mm ，取H2=50 mm
3H ----保险余量，一般为40-100mm ，取H3=50mm
所以mm H H H h H sm sm 14550502025321=+++=+++=
d)上模上部分直径sm
D ' 2(+='sm sm
D D ～4.7973=mm ）～mm 6.808 e)上模壁厚δ
当水压机吨位小于等于400 t 时，δ=30～40 mm
当水压机吨位大于等于1500 t 时，δ=70～80 mm ，取δ=75 mm
f)上下模间隙a,附加值z ——热冲压时
z=（0.1～0.2）δ=（0.1～0.2）×6.7=5-10 mm
椭圆封头取较大值 Z=10mm 。
a=δ+ z=6.7+10=16.7 mm
g)下模内径xm D
m sm xm a D D δ++=2
m δ---下模制造公差，取δm=2 mm
xm D =（794.4～805.6）+2×16.7+2=（829.8～841）mm
h)下模圆角半径r
根据经验选取，不采用压边圈时，r=(4～6)δ=5×6.7=33.5 mm
i)下模直边高度h1
1h =（40～70）mm ，取1h =50 mm
j)下模总高度h
h=（100-250）mm ，取h=200 mm
k)下模外径D1
1H =xm D +（200～400）mm=（1229.8～1241）mm
l)下模座
外径D 应大于毛坯直径D 0，，高度H= h+（60-100）=25+70=95mm
下口内径D2应比与之配套的最大壁厚封头的下模内径Dxm 大（5-10）mm
m) 压边圈
其主要尺寸为；内径Dn’=Dxm+(50~80)mm;外径Dw’=D 下模座外径mm;厚度
δ’=70~120mm
六、封头的成型及其方法
封头的成形方法主要有：冲压成形、旋压成形、爆炸成形
图1
6.1封头冲压
1).封头冲压时，板坯塑性变形很大，且为厚壁中压封头封头冷热冲压与相对厚
度的关系见表2。
表2封头冷热冲压与相对厚度的关系 冲压状态
碳素钢，低合金钢 合金钢，不锈钢 冷冲压
δ/Do×100≤0.5 δ/Do×100≤0.7 热冲压 δ/Do×100≥0.5 δ/Do×100≥0.7
2).冲压前，把板坯加热至始锻温度放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压
毛坯热冲压的加热温度的选择。封头冲压时，板坯塑性变形很大，且为厚壁高压封头，故用热冲压，冲压前，把板坯加热至始锻温度，放在压力机上冲压，到终锻温度时停止冲压。
3).冲压加工常用的润滑剂 润滑剂选取 石墨粉+水
4).冲压过程： 椭圆形下封头采用厚板在2000t 水压机上整体冲压成形，关键条件是有合适吨位、开档、行程的水压机和相应的工装模具，高温加热炉以及合理的冲压工艺。将毛坯对中放在下模（冲环）上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，上模（冲头）空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，
至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。最后开动提升缸和回程缸，将上模向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座中取出，冲压过程即告结束。
6.1.1封头冲压及其应力分析、典型缺陷分析
封头的冲压过程属于拉延过程，在冲压过程中各部分的应力状态和变形情况都不同，处于压边圈下部分的毛坯边缘部分，由于封头的下压力使其经受径向拉伸应力，并向中心流动，坯料外直径减小；边缘金属沿切向收缩，产生切向压缩应力，会使毛坯边缘丧失稳定而产生褶皱；常用压边圈将边缘压紧，则在板厚方向又产生压应力，即材料承受三向应力状态。处于下模圆角部分的材料，除受到径向拉伸应力和切向压缩应力外，还受到弯曲而产生弯曲应力。考虑到该板相对厚度较大，固没有采用压边圈。在冲头与下模空隙的部分金属材料，仍受径向拉伸应力和切向压缩应力，而板厚方向不受力，处于自由状态；封头底部的金属材料，径向和切向都受到拉应力，有较小的伸长，所以壁厚略有减薄。
6.1.2封头冲压时常出现的缺陷
有拉薄、褶皱和鼓包等，其影响因素很多，简要分析如下：
a).拉薄碳钢封头冲压后，其壁厚会产生不等程度的变化球形封头深度大，底部拉
伸减薄最多。
b).褶皱冲压时板坯周围的压缩量最大，其值为△L=∏（Dp-Dm）
式中Dp——坯料直径；Dm——封头中径。封头越深，毛坯直径越大，周围缩短量也越大，周向缩短产生两个结果，一个是工件周边区的厚度和径向长度均有所增加，另一个是过分的压应变使板料产生失稳而褶皱。板热加热不均、搬运和夹持不当造成坯料不平，也会造成褶皱。
c).鼓包产生原因与褶皱类似，但主要影响因素是拼接焊缝余量的大小以及冲压工
艺方面的原因，如加热不均匀，压边力太小或不均匀、封头与下模间隙太大以及下模圆角太大等。
6.1.3采取措施：
板坯加热均匀；选定合适的下模圆角半径；降低模具（包括压边圈）表面的粗糙程度；合理润滑以及在大批量冲压封头时应适当冷却模具。超声波检测，冲压成型后的封头要进行超声波检测测其厚度，使其厚度达到标准值，因为其热冲压成型后厚度有减薄。
6.3旋压成型
特点:1）适合制造尺寸大，壁薄的大型封头。
2）旋压机比水压机轻巧，制造相同尺寸的封头，比水压机轻约2.5倍。
3）旋压模具比冲压模具简单，尺寸小，成本低。
4）工艺制备更换时间短，占冲压加工的1/5左右，适合于单件小批生产。
5）封头成型质量好，不易产生减薄和折皱。
6）压鼓机配有自动操作系统，翻边机的自动化程度也很高，操作条件好。七．焊接
7.1 焊接接头的分类
焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。
a) 壳体圆筒部分的纵向接头、球形接头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的
所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。
b) 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的
接头，
均属B类焊接接头，但已规定为A类的焊接接头除外。
c) 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头，均属C类焊接接头。
d) 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外。
e）非受压元件吊耳、支座垫板与压力容器连接的焊缝，均属E类焊接接头。
图
2
7.2 焊接方法的分类
焊接方法的分类很多，按照焊接过程中金属所处状态的不同，可以把焊接方法
分为熔化焊、压力焊和钎焊三类。每类又分为各种不同的焊接方法。至于金属热切割、喷涂、碳弧气刨等均是跟焊接方法相近的金属加工方法，通常也属于焊接专业
的技术范围。
（a）熔化焊焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法称为熔焊。常用的熔焊方法有电弧焊、气焊、电渣焊等。
(b)压力焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法称为压焊。常用的压焊方法有电阻焊（对焊、点焊、缝焊）、摩擦焊、旋转电弧焊、超声波焊
（c）钎焊焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法称为钎焊。常用的钎焊方法有火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和真空钎焊等。
7.2.1手工电弧焊有以下特点：
（1）操作方便，使用灵活，适应性强。适用于各种钢种，各种百度，各种位置和各种结构的焊接。特别是对不规则的焊缝，短焊颖，仰焊缝，高空和位置狭窄的焊缝，均能灵活运用，操作自如。
（2）焊接质量好。因电弧温度高，焊接速度较快，热影响区小，焊接接头的机械性能较为理想。另外，由于焊条和电焊机的不断改进，在常用的低碳钢和低合金钢的焊接结构中，焊缝的机械性能能够有效地控制，达到与母材等强的要求。对于焊缝缺陷，在一定范围内可以通过提高焊工水平、改进工艺措施得到克服。
（3）手工电弧焊易于分散应力和控制变形。所有焊接结构中，因受热应力的作用，都存在着焊接残余应力和变形，外形复杂的焊缝、长焊缝和大工件上的焊缝，共残余应力和变形问题更为突出。采用手工电弧焊，可以通过工艺调整，如跳焊、逆向分段焊、对称焊等方法，来减少变形和改善应力分布。
（4）设备简单，使用维护方便。无论交流电焊机还是直流电焊机，焊工都容易掌握，使用可靠，维护方便。不象埋弧焊、电渣焊设备那样复杂。
（5）由于手工操作，生产效率低，焊工的劳动强度也比较大。（6）焊接质量不稳定。手工电弧焊的焊接质量，与焊工的技能有关，培训焊工技能的难度较大，也由于手工操作的随意性比较大，使焊接质量不稳定，这是手工电弧焊的最大缺点。
所以采用手工电弧焊，它的优点突出
7.3焊接坡口的种类
为了保证焊接质量,在焊接前对工件需要焊接处进行的加工，可以气割，也可以切削而成，一般为斜面，有时也为曲面。！比如两块厚10mm的钢板要对焊到一起，为了焊缝牢固，会在板边缘铣出倒角，这个就叫开坡口。由于材料厚度和焊接质量要求的不同，其焊接接头形式与坡口形状也不尽相同，一般坡口形式分为K型、V型、I型、U型、X 型等。见下图3（图3-12）焊条电弧焊常用坡口形式和尺寸.
图3
焊接坡口是为了保证工件根部焊透，便于清理焊渣，获得较好的焊缝成形。焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端面直边部分，叫钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。
常规的坡口手段有比较原始的砂轮机打磨，半自动火焰切割机开坡口，直流焊机碳弧气刨，大型铣边机，刨边机或者就是比较现代的带有无限旋转火焰三割炬切割机或者VBA无限旋转等离子切割机在下料时就把坡口开好。以上几种坡口手段往往都存在效率
低，成本高，粉尘，飞溅，热变形或者占地面积大等多种缺点；机械加工制造能力
生产制造出自动行进式钢板坡口机，解决相当部分的中薄板材的坡口问题，具有高
效，环保，低成本，低能耗等多项优点。
本文通过采用I形坡口
八、检测
8.1．检测方式
检测方式有：：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、
γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。本次采用荧光检测
8.2．荧光检测的介绍及其原理
将溶有荧光染料的渗透剂渗入工件表面的微小裂纹中，清洗后涂吸附剂，使缺
陷内的荧光油液渗出表面，在紫外线灯照射下显现黄绿色荧光斑点或条纹，从而发
现和判断缺陷的方法。荧光探伤应属于液体渗透探伤。荧光探伤用来检验零件表面
的缺陷。可检验磁性和非磁性金属材料，也可以检验非金属材料。
探伤原理:利用荧光物质在紫外丝照射下发光的性质，将荧光物质涂在零件表面
上，借助荧光检验零件表面缺陷。
九．小结
1本次采用的材料为Q245R，公称直径为Dn=800mm，长L=4500mm,筒体名义厚度为16mm.封头的名义厚度为8mm.
2卷纸的方法为三辊卷板机
3检测方法为荧光检测
4焊接的方法为埋弧自动焊，焊接的坡口形式为I型
参考文献
[1]邹广华, 刘强.过程设备制造与检测.北京:化学工业出版社,2002.12
[2]方书起.化工设备课程设计. 北京: 化学工业出版社， 2010.5
[3] 郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计.第2版.北京:化学工业出版社，2005.
[4]GB150-1998《钢制压力容器》
[5]GB150-1999《钢制压力容器》
图4换热器封头
固定管板式换热器结构设计
固定管板式换热器的结构设计 摘要 换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。 换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。 固定管板式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。这类换热器具有结构简单、紧凑、可靠性高、适应性广的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，因此在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。 固定管板式换热器主要由壳体、换热管束、管板、前端管箱（又称顶盖或封头）和后端结构等部件组成。管束安装在壳体内，两端固定在管板上。管箱和后端结构分别与壳体两端的法兰用螺栓相连，检修或清洗时便于拆卸。换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修清理方便等等。一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生，要求在设计时精心考虑各种问题.准确的热力设计和计算，还要进行强度校核和符合要求的工艺制造水平。 关键词：换热器；固定管板式换热器；结构；设计
The Structural Design of Fixed Tube Plate Heat Exchanger Author : Chen Hui-juan Tutor : Li Hui Abstract Heat exchanger is one of the most important equipments which is used in the fields of chemical, oil, power, metallurgy, transportation, national defense industry. Its right setting and the improvements of performance play an important role in the rationality o technology, economy, energy utilization and saving, which has a very important impact on the national economy. The type of heat exchanger is various, the different use occasions and the purpose is are commonly used for the tube shell type structure, because of its simple structure, low cost and wide selection, easy to clean, strong adaptability, the most widely used in various industry departments. Fixed tube plate heat exchanger is a kind of typical structure of tube and shell heat exchanger, also is a kind of heat exchanger is applied more widely. This kind of heat exchanger has simple and compact structure, high reliability, the characteristics of wide adaptability, and the production of low cost, wide range of selection of materials, heat exchange surface cleaning more convenient. Fixed tube plate heat exchanger can operate under high pressure and temperature, therefore, the heat exchanger in high temperature and high pressure and large in its possession of absolute advantage. Fixed tube plate heat exchanger is mainly composed of shell, heat
板式换热器的结构设计与计算
摘要 板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效紧凑换热器。各相邻板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器的传热性能与板面的波纹形状、尺寸及流程组合方式都有密切关系。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数高，结构紧凑，占地面积小，价格低，安装方便，易清洗，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。板式换热器应用很广，尤其是更适宜用于医药、食品、制酒、化工等工业，并且随着板型、结构上改进，正在进一步扩大它的应用领域。 本文对板式换热器的发展及应用领域作了简要的介绍，通过板式换热器的传热原理，进行板式换热器热力计算和阻力计算，在满足了校核条件下，设计出板片波纹形式为双人字形、板片数为149片的并联流程组合的可拆卸式板式换热器。在此基础上，用AutoCAD绘制板式换热器零件图及装配图。设计的换热器工艺性好，安全可靠，便于操作、安装，成本低。 关键词：板式换热器；结构设计；传热计算；阻力计算
Abstract Plate heat exchanger is a new compact and efficient heat exchanger, consists of a series of corrugated sheet metal with a certain shape made of stacked. Formed thin rectangular channels between adjacent plates, through plates exchange heat. Plate heat exchanger heat transfer performance are closely related with plate’s corrugated shape, size and process combinations. Compared with the conventional shell and tube heat exchanger, at the same flow resistance and pump power consumption, it has the advantages of high heat transfer coefficient, compact, small footprint, low price, easy to install and clean. It has the trends replace shell and tube heat exchanger within applicable range. Plate heat exchanger applications is very broad, especially more suitable for medicine, food, wine, chemical and other industries. With the improvement of plate’s shape and structural, its field of application is further expanding. In this paper, the development and applications of plate heat exchanger was made a brief introduction.Through the principles of heat transfer of the plate heat exchanger, performed thermal and resistance calculations, under meeting the checking conditions, designs detachable plate heat exchanger, that plate’s corrugated shape is double herringbone, plate number is 149, process composition is parallel. On this basis, using AutoCAD to draw plate heat exchanger parts and assembly drawings. Designed heat exchanger technology is good, safe, reliable, easy to operate, install, and low cost. Keywords:plate heat exchanger; structural design; heat transfer calculation; resistance calculation
固定管板式换热器使用中的注意事项及工作原理
固定管板式换热器的注意事项及工作原理 固定管板式换热器在运行中应注意事项有： (1)换热器在新安装或检修完之后必须进行试压后才能使用。 (2)换热器在开工时要先通冷流后通热流，在停工时要先停热流后停冷流。以防止不均匀的热胀冷缩引起泄漏或损坏。 (3)固定管板式换热器不允许单向受热，浮动式换热器管、壳两侧也不允许温差过大。 (4)启动过程中，排气阀应保持打开状态，以便排出全部空气，启动结束后应关闭。 (5)如果使用碳氢化合物，在装入碳氢化合物之前要用惰性气体驱除换热器中的空气，以免发生爆炸。 (6)停工吹扫时，引汽前必须放净冷凝水，并缓慢通气，防止水击。换热器一侧通气时，必须把另一侧的放空阀打开，以免弊压损坏，关闭换热器时，应打开排气阀及疏水阀，防止冷却形成真空损坏设备。 (7)空冷器使用时要注意部分流量均匀，确保冷却效果。 (8)经常注意监视防止泄漏。 固定管板式换热器的工作原理：
图1 [固定管板式换热器]为固定管板式换热器的构造。A流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。B流体从接管3流入,通过管内从接管4流出。如果A流体的温度高于B流体,热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流体传递给A流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体 (A流体)。管子和管箱以内的区域称为管程,通过管程的流体称为管程流体(B流体)。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板和管子的总体称为管束。管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。在管束中横向设置一些折流板，引导壳程流体多次改变流动方向，有效地冲刷管子，以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速，以提高传热效能，可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。
板式换热器技术方案
板式换热器技术方 案
板式换热器技术方案 京招字[ ]069号1.供货需求表 板式换热器本体及其配套零部件的供应和设备的调试及维保。具体见附表1 2.环境条件： 2.1工程位于北京市，气侯特征为：冬季干冷，夏季湿热。环境温度： 极端最高 40.6 ℃，极端最低 -27.4 ℃。 2.2介质温度≤100℃，介质重度≤1.2Kg/dm3，PH=5～9。 3、整体技术要求 3.1投标人提供的板式换热器技术参数应满足《供货需求表》要求。3.2 板式换热器生产厂家须有生产及安装同类型设备的经验，且其所生 产的设备须具有十年以上成功运行的经验。招标方在评标时有权考证。 3.3 有关设备须符合下列有关国际认可的机构/组织和中国有关政府机关 所制订的条例和规范。 3.4板式换热器的设计、制造、检验与验收应遵守GB 16409-1996《板式 换热器》和GB 151- 89的规定，同时还须遵循GB 150-89图集的要求。 3.5板式换热器为水-水热交换器。
3.6板式换热器要求板片、垫片进口，并需提供国外板片生产厂生产资 质及有关认证文件,并要求提供板片、垫片进口报关文件。并由板片原生产厂，或由板片原生产厂在中国境内设立的合资或独资企业装配及制造。 3.7整个板式热交换器包括一个由低碳钢制成的框架，经由机械加工压 铸成人字波纹形的AISIS304或AISIS316不锈钢传热板片，承托换热片的上下导杆，固定压紧板和活动压紧板组成。 3.8板片与板片之边缘和信道周围均用三元乙丙橡胶垫片(EPDM)或丁氰 橡胶(NBR)作密封。 3.9一次及二次的出／入水管接驳口须设在板式热交换器的固定压紧 板，且面对固定压紧板。 3.10每台机组须附有详细标明厂家的名称、设备的型号和编号及有关的 技术数据等资料的标志铭牌。 3.11投标方需对照设备表详细列出各机组各项参数对比表，并提供各机 组的外型尺寸。 4.零部件技术要求 4.1换热板片须为AISIS304或ANIS316不锈钢板。 4.2密封胶垫采用三元乙丙（EPDM）或丁氰橡胶(NBR )制造，在板换预 紧状态下，承压1.6MPa。 4.3在每块换热板片的旁通口周围须提供密封垫片，用以隔绝两种换热
固定管板式换热器课设
江汉大学 课题名称: 固定管板式换热器设计 系别: 化学与环境工程学院 专业: 过控１21班 学号: 1222091０４119 姓名: 库勇智 指导教师: 杨继军 时间: 2016年元月 课程设计任务书 设计题目:固定管板式换热器设计 一、设计目得: 1.实用国家最新压力容器标准、规范进行设计,掌握典型得过程装备 设计得全过程、 2.掌握查阅与综合分析文献资料得能力,进行设计方法与设计方案得 可行性研究与论证。 3.掌握软件强度设计计算,要求设计思路清晰,计算数据准确可靠,正 确掌握计算机操作与专业软件得实用。 4.掌握图纸得计算机绘图。 二、设计条件: 设计条件单
管口表 三、设计要求: 1。换热器机械设计计算及整体结构设计 2、绘制固定管板式换热器装配图(一张一号图纸) 3。管长与壳体内径之比在3-2０之间 四、主要参考文献 1.国家质量监督检验检疫总局,GＢ150—2０１1《压力容器》,中国标
准出版社,２011。 2。国家质量监督检验检疫总局,ＴSG R０00４-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》,新华出版社,20０9、 3.国家质量监督检验检疫总局,GB151—1999《管壳式换热器》,中国标准出版社,19９９、 4、天津大学化工原理教研室,《化工原理》上册,姚玉英主编,天津科学技术出版社,2012、 5、郑津样,董其伍,桑芝富主编,《过程装备设计》,化学工业出版社,2010。 6。赵惠清,蔡纪宁主编,《化工制图》,化学工业出版社,２0０８。7.潘红良,郝俊文主编,《过程装备机械设计》,华东理工大学出版社,20０6、 ８。E.U、施林德尔主编,《换热器设计手册》第四卷,机械工业出版社,１98９。 前言 换热设备就是用于两种或两种以上流体间、一种流体一种固体间、固体粒子间或者热接触且具有不同温度得同一种流体间热量(或焓)传递得装置。 换热器就是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一,其正确得设置,性能得改善关系各部门有关工艺得合理性、经济性以及能源得有效利用与节约,对国民经济有着十分重要得影响。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量得４0％左右,
固定管板式换热器课程设计
一 列管换热器工艺设计 1、根据已知条件，确定换热管数目和管程数： 选用.5225?φ的换热管 则换热管数目：5.737019 .014.35.2110 A 0≈??== d l n p π根 故738=n 根 管程数：对于固定板式换热器，可选单管程或双管程，为成本计，本设计采用单管程。 2、管子排列方式的选择 （1）采用正三角形排列 （2）选择强度焊接,由表1.1查的管心距t=25mm 。 表1.1 常用管心距 管外径/mm 管心距/mm 各程相邻管的管心距/mm 19 25 38 25 32 44 32 40 52 38 48 60 （3）采用正三角形排列，当传热管数超过127根，即正六边形的个数a>6时，最外层六边形和壳体间的弓形部分空间较大，也应该配置传热管。不同的a 值时，可排的管数目见表1.2。具体排列方式如图1，管子总数为779根。 表1.2 排管数目 正六角形的数目a 正三角形排列 六角形对角线上的管数b 六角形内的管数 每个弓形部分的管数 第一列 第二列 第三列 弓形部分的管数 管子总数 1 3 7 7 2 5 19 19 3 7 37 37 4 9 61 61 5 11 91 91 6 13 12 7 127 7 15 169 3 1 8 187 8 17 217 4 24 241 9 19 271 5 30 10 21
301 11 23 397 7 42 439 12 25 469 8 48 517 13 27 547 9 2 66 613 14 29 631 10 5 90 721 15 31 721 11 6 102 823 16 33 817 12 7 114 931 17 35 919 13 8 126 1045 18 37 1027 14 9 138 1165 19 39 1411 15 12 162 1303 20 41 1261 16 13 4 198 1459 21 43 1387 17 14 7 228 1616 22 45 1519 18 15 8 246 1765 23 47 1657 19 16 9 264 1921 图1.1折流板的管孔及换热管及拉杆分布 3、壳程选择 壳程的选择：简单起见，采用单壳程。 4、壳体内径的确定 换热器壳体内径与传热管数目、管心距和传热管的排列方式有关。壳体的内径需要圆整成标准尺寸。以400mm为基数，以100mm为进级档，必要时可以50mm为进级档。 对于单管程换热器，壳体内径公式0 b t+ - D d = ~ )3 2( )1 (
换热器的设计说明书
西安科技大学—乘风破浪团队 1 换热器的设计 1.1 换热器概述 换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。 换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ① 热负荷及流量大小； ② 流体的性质； ③ 温度、压力及允许压降的范围； ④ 对清洗、维修的要求； ⑤ 设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥ 价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。 管型换热器主要有以下几种形式： （1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。 （2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温
西安科技大学—乘风破浪团队 2 差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。 （3）U 形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。 表1-1 换热器特点一览表
固定管板式换热器
固定管板式换热器的设计 学生：库勇智，化学与环境工程学院 指导教师：王小雨，江汉大学 摘要 换热器是用来在流体间交换热量的装置，在化学专业中具有非常重要的地位，被使用于化工各行业中。由于其中固定管板式换热器管板和壳体是一体构造，具有结构简单、造价十分便宜的优点，所以被普遍的使用。 这篇设计说明书上面着重说明了换热器的换热面积、各个设计压力和设计温度以及接管等数据参数。根据上面所给的数据和换热器类型来对换热器的各个零部件，即换热管根数，尺寸、排列方式，壳体和管箱、封头等等，最后校核、压力试验，根据工艺结构选出材料，最后作图。 本设计说明书的每一部分都是完全参照GB150-2011《压力容器》和GB151-2014《热交换器》中固定管板式换热器的有关标准来计算、校核和选型的。 关键词 管壳式换热器；固定管板式换热器；加热器
Abstract Heat exchanger is a device for exchanging heat between the fluids and in chemistry has a very important position, is used in the chemical industry. Because of the fixed tube plate heat exchanger tube plate and the shell is an integral structure, with has the advantages of simple structure, low cost advantages, so be widely use. The design specification above illustrates the change of the heat exchange area of the heat exchanger, each design pressure and temperature and over data parameters. According to the data given above and the heat exchanger type heat exchanger parts, i.e. the heat exchange tube number, size, arrangement, shell and tube box, head, and so on, finally checking, pressure test, selected according to process structure materials. Finally, drawing. The design specification is strictly according to GB150-2011< pressure container > and heat GB151-2014< exchanger is > fixed tube plate heat exchanger of the relevant provisions of the calculation, selection and checking. Key words Shell and tube heat exchanger ；fixed tube heat exchanger ；heater
(完整版)固定管板式换热器毕业设计论文
优秀论文审核通过 未经允许切勿外传 新疆工程学院 毕业设计（论文） 2013 届 题目固定管板式换热器设计 专业设备维修技术 学生姓名韩向阳 学号 小组成员侯磊、张立东、蒋颖超 指导教师蔡香丽、薛风 完成日期
新疆工程学院教务处印制
新疆工程学院 毕业论文（设计）任务书班级化设备10-6班专业设备维修技术姓名韩向阳日期 2013.3.4 1、论文（设计）题目：固定管板式换热器设计 2、论文（设计）要求： （1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。 （3）主题明确，思路清晰。 （4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。 （5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。 （6）所有学生必须在5月15日之前交论文初稿。 3、论文（设计）日期：任务下达日期 2013.3.4 完成日期 2013.4.10 4、指导教师签字： 新疆工程学院 毕业论文（设计）成绩评定 报告
序 号 评分指标具体要求分数范围得分1 学习态度 努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规 定的任务。 0—10分 2 能 力 与 质 量 调研论 证 能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较 好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各 类信息并从中获取新知识的能力。 0—15分 综合能 力 论文能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价 值。 0—25分 论文（设 计）质量 论证、分析逻辑清晰、正确合理，0—20分 3 工作量 内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。绘图(表) 符合要求。 0— 15分4 撰写质量 结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清 楚，字迹工整，书写格式规范， 0— 15分 合计0—100分评语： 成绩： 评阅人（签名）： 日期： 毕业论文答辩及综合成绩
固定管板式换热器课程设计
固定管板式换热器设计
目录 第一章绪论 (3) 1.1什么是管壳式换热器······································３ １．2管壳式换热器的分类········································３ 第二章总体结构设 计·············································４ 2.1固定管板式换热器结构 (4) 第三章机械设计 (4) ３．1工艺条件··················································４ 3.２设计计算 (4) （1）管子数 n···············································５ (２）换热管排列形式········································５（3）管间距的确定···········································５ (4)壳程选择···············································５ 3.3 筒体 (6) （1）换热器壳体内径的确定··································６ （2)换热器封头的选择 (6) 3．4 折流板 (6) （1）折流板切口高度的确定 (6) (2）确定折流板间距........................................６（３)折流板的排列方式.. (7) (4）折流板外径的选择······································７（5)折流板厚度的确定······································７ （６)折流板的管孔确定 (7) ３.5 拉杆、定距管 (7) （1）拉杆的直径和数量 (7) （２）拉杆的尺寸 (8) （３）拉杆的布置············································９ (4）定距管 (9) ３.6、防冲
固定管板式换热器设计结构设计说明
固定管板式换热器设计结构设计 第一章绪论 1 研究的目的和意义 随着现代工业的发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国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，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[1]。 换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业应用普遍。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右,占总投资的30%一45%。近年来随着节能技术的发展,换热器的应用领域不断扩大,带来了 显著的经济效益[2]。 目前,在换热设备中,管壳式换热器使用量最大。因此对其进行研究就具有很大的意义。 换热器换热过程是为了实现下列目的：⑴通过减小设计传热面积来减小换热器的体积和质量⑵．提高已有换热器的换热能力⑶．使换
热器能在较低额温差下正常工作⑷．通过减小换热器的流体阻力来减少换热器的动力消耗 2 国内外发展状况 2.1管程强化传热研究进展 换热管是管壳式换热器的主要组成部分，以下是列举的集中国内外新型高效换热管以及它们的作用 2.1.1螺旋槽管 螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管,管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数,起到双边强化的作用。根据在光管表面加工螺旋槽的类型螺旋槽管有单头和多头之分,其主要结构参数有槽深e、槽距p和槽旋角β。美国、英国、日本从1970年至1980年间对螺旋槽管进行了大量的研究[1] 2.1.2横纹管 华南理工大学曾研究过1974年前苏联提出的一种换热管，研究表明：在相同流速下，横纹管的流体阻力较单头螺旋槽管的流体阻力要小。[2] 2.1.3螺旋扁管 梁龙虎[3]经实验研究,表明螺旋扁管管内膜传热系数通常比普通圆管大幅度提高,在低雷诺数时最为明显,达2～3倍;随着雷诺数的
换热器的设计说明书
换热器的设计 1.1 换热器概述 换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。 换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ①热负荷及流量大小； ②流体的性质； ③温度、压力及允许压降的范围； ④对清洗、维修的要求； ⑤设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热器。其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。 管型换热器主要有以下几种形式： （1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。 （2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。
（3）U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。 表1-1 换热器特点一览表
固定管板式换热器
固定管板式换热器 一 换热管 1换热管外径 取换热管外径为25*2.5。 2换热管数量及长度 *(0.1)A n d L π=- A 换热面积 D 换热管外径 l 换热管长度 A=402m 取安全系数1.125，1*1.12546A A == 140*1.125 248*(0.1) 3.14*0.02*(30.1)A n d L π==≈-- n=248 L=3
3布管 （1）换热管排列方式 采用正三角形排列 （2）换热管中心距 查阅课本139页表5-3确定换热管中心距是32mm 。 二换热器壳体 1换热器内径计算 0*(1)(2~3)*D t b d =-+ t 管心距 d 0 换热管外径 D 壳体内径 17.32281b === 0*(1)(2~3)*D t b d =-+ t=32mm 32*(17.322811)2*25572.32992 D =-+= 取D=600mm
2筒体壁厚计算 水蒸气工作压力1.27Mpa ，脱盐水工作压力1.28Mpa 。 材料选16MnR 工作温度T=150/170℃ 查阅课本32页确定设计设计温度T W =170/190℃ 脱盐水走壳程，水蒸气走管程。 *2*[]*c i t c p D p δσφ=- δ 圆筒的计算壁厚 c p 圆筒的计算压力 []t σ 许用应力 φ 焊接接头系数 []t σ 156 查阅课本32页确定c p =1.28+0.18=1.46Mpa GB150规定焊接接头系数容器受压元件焊接接头的工艺特点以及无损检测的抽查率确定，查阅课本38页确定φ=0.85。 * 1.46*600 3.322*[]*2*156*0.86 1.46 c i t c p D mm p δσφ==≈-- d C δδ=+ 查阅课本40也确定C 2=1.5mm 。 查阅课本39页确定C 1=0.3mm C= C 1 + C 2=1.8mm 3.321 1.8 5.121d C mm δδ=+=+= 元整后6n mm δ= (3)布管限定圆 查阅GB15132*L i D D b =-
板式换热器选型与计算方法(DOC)
板式换热器选型与计算方法 板式换热器的选型与计算方法 板式换热器的计算方法 板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的： 总传热量(单位:kW). 一次侧、二次侧的进出口温度 一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度 最大工作压力 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。 温度 T1 = 热侧进口温度 T2 = 热侧出口温度 t1 = 冷侧进口温度 t2= 冷侧出口温度 热负荷 热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为： （热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量）
在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 （1）无相变化传热过程 式中 Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W； mh,mc-----热、冷流体的质量流量，kg/s； Cph,Cpc------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg·K)； T1,t1 ------热、冷流体的进口温度，K； T2,t2------热、冷流体的出口温度，K。 （2）有相变化传热过程 两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为： 一侧有相变化 两侧物流均发生相变化，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中 r,r1,r2--------物流相变热，J/kg； D,D1,D2--------相变物流量，kg/s。 对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。 对数平均温差(LMTD) 对数平均温差是换热器传热的动力，对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差，介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。在一些特殊情况下，用算术平均温差代替对数平均温差。 逆流时： 并流时：
板式换热器技术要求内容
（二）板式换热器 3设计与运行条件 3.1板式换热器型式 板式换热器采用等截面可拆卸板式换热器（水-水），换热面材质材质为GB316不锈钢。 3.2板式换热器的配置 本次招标共需配备2台可拆卸板式换热器（水-水），单台功率22.5MW，单台换热面积950㎡，换热器接管管径按设计所提管径配置，换热器按本技术规书所提面积订货。 3.3板式换热器设计参数
3.4热网循环水水质 板式换热器工作介质为热网循环水，水质为软化水，具体水质如下：
3.5运行方式 板式换热器并联运行。 板式换热器换热量的控制通过控制一次侧（高温介质）流量和控制二次侧（低温介质）流量来实现。 3.6设备的安装地点及标高 板式换热器安装在换热站0米层。 4技术要求 投标方提供的板式换热器设计、制造、检验与验收应满足国家相关规中的相关规定，同时应满足本技术规书术要求，如有矛盾时按较高要求执行。 4.1板式换热器性能要求 4.1.1投标方所提供的板式换热器是可拆卸板式换热器（水-水），其技术先进、经济合理，成熟可靠的产品，具有较高的运行灵活性。 4.1.2板式换热器能在最大工况点长期连续运行，能满足板式换热器不同运行工况的需要，并且预留能增加10%换热能力板片的安装空间和技术条件。 4.1.3板式换热器不宜选择单板面积太小的板片，避免板片数量过多,要求单板面积大于等于2.5㎡。 4.1.4板式换热器采用板型应使换热器流体充分湍动，防止板片表面结垢。 4.1.5板式换热器应选用阻力小的板型，保证一次侧（高温介质）压降不大于0.03MPa，二次侧（低温介质）压降不大于0.03MPa。 4.1.6板式换热器板片厚度应不小于0.7mm。 4.1.7板式换热器额定工况运行时，二次侧（低温介质）出口温度偏差不应出现负偏差。 4.1.8板片波纹形式应采用技术成熟、有成功使用业绩的波纹形式。 4.1.9板式换热器外部、部保证不泄漏，一、二次水禁止混流。
板式换热器的计算方法
板式换热器的计算方法 板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数 曲线估算方法。目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得 快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和 压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的： 总传热量(单位:kW). 一次侧、二次侧的进出口温度 一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度 最大工作压力 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。 温度 T1 = 热侧进口温度* A3 F7 y& G7 S+ Q T2 = 热侧出口温度3 s' _% s5 s. T" D0 q4 b t1 = 冷侧进口温度& L8 ~: |; B: t2 M2 w$ z t2= 冷侧出口温度 热负荷 热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为：0 B N/ I" A+ m0 z' H9 ~ （热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量） 在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 （1）无相变化传热过程 式中 Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W；# Q/ p3 p: I4 ~0 N' I) W mh,mc-----热、冷流体的质量流量，kg/s；+ Z: I9 b- h9 h" r3 P) {/ ^ Cph,Cpc------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg·K)；6 L8 t6 b3 o& m/ n T1,t1 ------热、冷流体的进口温度，K； T2,t2------热、冷流体的出口温度，K。 （2）有相变化传热过程 两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡 算式为：& w3 v) j4 I4 R 一侧有相变化1 Y# e$ B6 c& z% C3 W- W* J 两侧物流均发生相变化，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计 第一章.设计方案概述和简介 一、概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。化工生产中换热器的使用十分普遍，由于物料的性质、要求各不相同，换热器的种类很多。了解各种换热器的特点，根据工艺要求正确选用适当类型的换热器是非常重要的。 按照热量交换的方法不同，分为间壁式换热器、直接接触式换热器、蓄热式换热器三种。化工生产中绝大多数情况下不允许冷、热两流体在传热过程中发生混合，所以，间壁式换热器的应用最广泛。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体温度较低，吸收热量。换热器在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中都有广泛应用，且它们是上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位 二、列管式换热器的分类 1、 U型管换热器 U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难；由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。此外，其造价比管定管板式高10%左右。 2、固定管板式换热器 固定管板式换热器主要是由筒体、封头、管板、换热管、管箱、折流板及法兰等组成，管束两端固定在管板上，管板和筒体之间是刚性连接在一起，相互之间无相对移动，换热器结构简单、制造方便、造价较低；在相同直径的壳体内可排列较多的换热管，而且每根换热管都可单独进行更换和管内清洗；但管外壁清洗较困难。当两种流体的温差较大时，会在壳壁和管壁中产生温差应力，一般当温差大于50摄氏度时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小温差应力。但当管、壳温差大于70摄氏度时，壳程压力超过0.6Mpa时，导致膨胀节过厚失去温差补偿作用。因此，固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，管程常用要清洗，冷热流体温差不太大的场合。