本科毕业设计论文流量为1500kgh四管程固定管板式换热器的设计.docx
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本科毕业设计论文流量为1500kgh四管程固定管板式换热器的设计
摘要
换热器又被叫热量交换器,是一种把热流体的热量传递给冷流体的设备,并且实现化工生产过程中热量的交换和传递不可缺少的设备,在工厂中具有重要的意义。
换热器可以是一种单独的设备,例如加热器、冷却器和凝汽器等等;也可是工艺设备的组成部分,比如石化、煤炭工业中的余热回收装置等等。
换热器是两种温度不同的物料在一个设备内相互交换热量,最终达到将物料冷却,或者将冷物料加热为目的的设备。
常见的热交换器是:
浮头式换热器,固定管板式换热器,填料函式换热器、u型管换热器,线圈热交换器,单引号和双壳程换热器管式热交换器和管式热交换器和导流管式热交换器,折流栅换热器,热管换热器,换热器插管,滑动管板式换热器,等。
本换热器是蒸汽冷凝器在成产中是非常常见的设备,该换热器有耐高压的优点、价格低廉、清洗方便不宜结垢的优点。
壳程的设计任务描述二甲胺的给定条件中,温度为49.96℃,0.9MPa开始冷凝,其流量为1500kg/h。
管内的介质是水,冷却水温上升从一开始的33℃到43℃,压力在0.6MPa。
完成了压降计算,强度计算,钢筋,短管箱部分壁厚计算、等强度设计,强度设计依据圆柱,头部和检查,根据入口连接的流量和出口喷嘴直径的选择上,打开加筋法的基础上平等面积配筋计算。
法兰的设计,管板扩展,根据弹性支持假说的管板设计和检查,管板与换热管连接焊接、棒和管板螺纹连接结构。
与此同时,鞍的卧式容器检查。
本设计充分利用材料,更多的场合。
在同一换热器的热交换器是非常便宜和安全。
因此,换热器在工厂中占有重要地位。
关键字:
固定管板;换热器;不同物料;热交换;补强
Abstract
Heatexchangercalledheatexchangeragain,itisakindofthethermalfluidheattransfertocoldfluidequipment,andrealizetheheatexchangeandtransmissionintheprocessofchemicalproductionindispensableequipment,hasthevitalsignificanceinthefactory.Heatexchangercanbeasingledevice,suchasaheater,coolerandsteamcondenser,etc.Butalsopartoftheprocessequipment,suchaswasteheatrecoveryunitinpetrochemicalindustry,coalindustry,andsoon.Temperatureheatexchangeraretwodifferentmaterialsinaheatexchangingequipment,eventuallyachievethematerialcooling,orheatingequipmentforthepurposeofcoldmaterial.Commonheatexchangeris:
offloatingheadheatexchanger,fixedtubeplateheatexchanger,stuffingboxtypeheatexchanger,theutubeheatexchanger,heatexchangercoil,singleanddoubleshellsideheatexchangertubeheatexchangerandtubeheatexchangeranddiversiontubeheatexchanger,therodbaffleheatexchanger,heatpipeheatexchanger,heatexchanger,intubationslidingtubeplateheatexchanger,etc.Thisheatexchangerissteamcondenserisverycommoninintoduringequipment,theheatexchangerhastheadvantagesofresistancetohighpressure,lowcost,convenientcleaningisunfavorableandscaleadvantages.
Shellsideofthedesigntaskdescriptionofdimethylamineingivenconditions,thetemperatureis49.96℃,0.9MPabegancondensation,theflowrateof1500kg/h.Tubemediumiswater,coolingwatertemperaturerisefromthebeginningof43℃to33℃,pressureis0.6MPa.Completedthepressuredropcalculation,strengthcalculation,reinforcement,shorttubeboxpartofwallthicknesscalculation,strengthdesign,strengthdesignbasedoncylindrical,headandchecking,accordingtotheflowrateofinletconnectionandthechoiceofoutletnozzlediameter,openingreinforcementmethodonthebasisofequalareareinforcementcalculation.Thedesignoftheflange,tubesheetextended,accordingtotheelasticsupporthypothesistubeplatedesignandinspection,tubeplateconnectedtotheheatexchangetube,rodandtubesheetweldingstructureofthreadedconnection.Atthesametime,thesaddlehorizontalvesselinspection.
Thisdesignmakefulluseofthematerial,moreoccasions.Atthesameheatexchangerheatexchangerisverycheapandsafe.Therefore,theheatexchangeroccupiesanimportantpositioninthefactory.
Keywords:
Fixedtubesheet;Heatexchanger;Differentmaterials;
Reinforcing
第一章固定管板式换热器设计方案的选择
1.1换热器类型的选定
换热器是化工生产中最为常用的一种机器,它的主要作用是进行几种介质之间的热量传递。
常见的热交换器:
热交换器、浮头换热器、固定管板换热器、管式换热器、管换热器、双壳侧换热器、多管换热器、换热器、折管式换热器、热管式换热器、滑管板换热器[1]。
图1.1为立式壳程冷凝器和水分配器
如上面所示的壳侧立式冷凝器。
后壳侧档板或板,蒸汽流过冲击板流从上到下,由底水排放冷凝水。
降膜管流的形式,因此低压冷却水侧要求;一个大由于水的传热系数,所以消费更少的水,但水不容易均匀的分布,可在管口安装一水分配器。
图1.2为卧式壳程冷凝器
这种冷凝器管程是单向或双向的。
管的长度和直径的大小,和管道的安排取决于管、壳程传热需求。
使用双管程冷凝水可以引出管方之间,这样我们可以减少液相所覆盖的区域也可以降低压降,在同一时间,减少的数量的方法第二工艺管道保持恒定的质量速度。
在这种冷凝器,蒸汽和冷凝物接触不好,所以沸腾范围广泛的蒸汽冷凝是完全不合适的。
此外,由于冷凝管道局部填补,所以过冷度很低。
根据设计要求,所选用的换热器为四管程固定管板式换热器。
它的应用十分之广泛,且结构坚固,稳定性高,适应性广,好制造,生产成本低廉[2]。
1.2本文研究的内容
摘要二甲胺容量为1500kg/h的固定管板式换热器的设计。
主要内容如下:
(1)类型和类型的热交换器进行调查和总结。
此类设备的几种典型结构详细介绍,对固定管板式换热器的设计。
确定本文的研究路线和内容。
(2)确定换热器的设计。
选择合适的换热器材料基于介质。
冷热介质在管的分布和壳程。
(3)设计条件下的固定管板式换热器的温度、压降和传热面积计算与检查。
初步确定换热器管的结构参数和布。
机械设计提供了进一步研究的基础。
(4)基于GB150、GB151、换热器的壳,管和管板强度设计,进行检查。
的作用下在壳程和管程压力验算,最后分裂洞加固计算。
(5)配件如换热器设计过程的要点隔膜罐,法兰、隔板、鞍座、吊耳、电极、清洗系统和保护系统的设计和选择。
1.3换热器换热方式的选择
由于所选用的换热器为四管程固定管板式换热器,而它的换热方式大致有并流法、错流法、平流法和逆流法。
并流法与逆流法在平时的生产生活中都非常常见[3]。
考虑到本换热器的介质是水和二甲胺,蒸汽量并不大,而且二甲胺是通过汽化潜热来交换热量的,对换热的能力要求比较高,所以可以选择逆流法进行操作。
1.4流体进出口温度的确定
壳程:
二甲胺,入口温度为49.96℃、0.9MPa冷凝,流量为1500kg/h。
管程:
冷却水,冷却水温度从33℃升到43℃、压力为0.6MPa。
因此冷热流体之间的交换温度为
冷却水入口温度:
33℃;
冷却水出口温度:
43℃。
二甲胺入口温度:
49.96℃,汽相;
二甲胺出口温度:
49.96℃,液相;
1.5换热器材料的选择
二甲胺是一种剧毒物质,还能和氧化剂发生猛烈的反应[4]。
因为二甲胺走壳程,所以对于换热器管板、壳体、换热管和折叠板可抗腐蚀可采用0Cr18Ni9不锈钢。
第二章固定管板式换热器的工艺计算
2.1换热器的工艺参数
管程水的进口温度=33℃
管程水的出口温度=43℃
管程水的工作压力=0.6MPa
管程水的定性温度℃
两流体的温度差℃
壳程二甲胺的流量=1500kg/h
壳程二甲胺的入口温度=49.96℃汽相
壳程二甲胺的出口温度=49.96℃液相
壳程二甲胺的工作压力=0.9MPa
壳程二甲胺汽化潜热潜热
2.2换热器的物性参数
两种流体定性温度下的物性参数如下表:
物性
流体
温度
℃
密度
kg/m3
粘度
mPa·s
比热容
kJ/(kg·℃)
导热系数
W/(m·℃)
二甲胺蒸汽
49.96进
9.517
0.0097
1.785
0.0187
49.96出
620.1
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