U形管换热器机械设计说明书.doc
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1、摘 要 使热量从热流体传递到冷流体的设备成为换热设备。它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中,换热设备的投资约占总投资的10%20%;在炼油厂中,约占总投资的35%40%。在工业生产中,换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体,使流体温度达到工艺要求规定的指标,以满足工艺过程上的需要。此外,换热设备也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。在本设计中,我所设计的是U型管换热器。U型管换热器的结构特点是,只有一块管板,管束由多根U型管组成,管的两端固定在同一块管板上,管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温
2、差时,不会产生热应力。U型管式换热器结构比较简单、价格便宜,承压能力强,适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗,又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。特别适用于管内走清洁而不宜结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。 关键词:换热设备,U型管换热器,结构特点Abstract The equipment that transfer heat from hot liquid to the cool one is called heat exchanger.It is a general equipment that widely used in chemical industry,oil ref
3、ining,motive power,atomic energy,pharmacy,mechanism and many other department of industry.In chemical industry,the investment of heat exchanger is 10% to 20% percent of total investment;In oil refining factory,the one is 35% to 40%. In the industrial producing,transfer heat from higher temperature l
4、iquid to the lower one is the main function of the heat exchanger,it make the temperature of liquid reached the stipulate target of technological process,so that to satisfy the requirement in technological process.In addition,the heat exchanger is effective install that can retrieve surplus heat and
5、 waste heat. The structure characteristics of U-tube heat exchanger is what there is only one tube plate,the tube bundle is make up of many U-tube,both ends of the tube are fixed on the same tube plate,the tube can stretch out and draw back freely.When there is a temperature difference between the s
6、hell and the U-tube,there would not be thermal stress.The structure of the U-tube heat exchanger is simple,the price is cheap and the ability of bearing pressure is strong,it is adapt to the temperature difference between tube wall and shell wall is relative large or the medium of the shell are easy
7、 to scaling and unwell adopt float heat exchanger and fixed tube plate heat exchanger.especially adapt to the materiel and supplies in the tube is high temperature,high pressure and large corrosive property. Keywords:heat exchanger,U-tube heat exchanger,structure characteristic 目 录1 说明部分61.1 绪论61.1.
8、1 换热器的概述71.1.2 换热器的分类及应用81.1.3 U型管换热器的介绍141.1.4 U型管换热器的机械设计步骤151.2 换热器结构形式的选择161.2.1 封头171.2.2 开孔补强设计171.2.3 法兰181.3 设备材料的选择191.4 设备之间的连接201.5 设备的制造211.6 设备的安装221.7 设备的检测231.8 设备的密封242 U型管换热器的结构设计252.1 筒体的设计252.2 开孔与接管252.3 换热管262.4 U型管262.5 折流板272.6 拉杆272.7 鞍座282.8 接管283 U形管换热器设计计算及强度校核283.1 筒体、封头的
9、厚度计算及压力试验校核293.1.1 筒体厚度计算293.1.2 前端管箱筒体计算303.1.3 前端管箱封头计算313.1.4 后端壳体封头计算323.2 水压试验校核333.2.1 筒体及后端筒体封头的水压试验校核333.2.2 前端管箱及前端管箱封头的水压试验校核353.2.3 封头的最小厚度校核363.3 法兰和螺栓373.3.1 垫片的选择和计算373.3.2 螺栓的选择及强度校核383.3.3 法兰的选择403.3.4 法兰的校核及应力计算403.4 开孔补强计算453.4.1 前端管箱筒体及封头补强453.4.2 筒体及筒体封头的补强473.5 管板及换热管的选择计算493.5.
10、1 换热管的选择计算493.5.2 管板厚度计算503.5.3 管子的校核52结论55致 谢56参考文献583 U形管换热器设计计算及强度校核设计参数: 管程 壳程 设计温度 设计压力 介 质 循环水 丙烷 程 数 2 1 内 径 焊接接头系数 3.1 筒体、封头的厚度计算及压力试验校核3.1.1 筒体厚度计算根据操作介质、设计压力、设计温度选取筒体材料为16MnR。设计压力、设计温度、内径、钢板负偏差、腐蚀裕量、设计温度下的许用应力 、焊接系数 计算厚度: = = 设计厚度: = = 名义厚度: =向上圆整 = 有效厚度: = 3.1.2 前端管箱筒体计算 设计压力、设计温度、内径、钢板负偏
11、差、腐蚀裕量、焊接系数,设计温度下的许用应力。 计算厚度: = = 设计厚度: = = 名义厚度: =向上圆整 = 有效厚度: = =3.1.3 前端管箱封头计算 设计压力、设计温度、材料16MnR、内径、钢板负偏差、腐蚀裕量、焊接系数,设计温度下的许用应力。选用标准椭圆形封头,则形状系数K=1。此时,则曲面高度。 计算厚度: 设计厚度: = = 名义厚度: = 有效厚度: =3.1.4 后端壳体封头计算 材料为16MnR。设计压力、设计温度、内径、钢板负偏差、腐蚀裕量、焊接系数,设计温度下的许用应力。 选用标准椭圆形封头,则形状系数K=1。此时,则曲面高度。 计算厚度: 设计厚度: = =
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