毕业论文（设计）：浮头式换热器设计

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1、摘要换热器是化工、动力、冶金、能源、航天等各种工程领域中普遍使用的基本设备，虽然使用历史已久，但是仍然处于不断改进和发展之中。本换热器是用来实现焦化厂中的贫油和富油之间的热交换器，从而实现贫油的热能再利用。考虑到工艺需求以及价格，采用了浮头式换热器。换热器的设计可以分为工艺计算和机械设计两个部分，在工艺设计部分，根据给定的设计参数假设传热系数，计算换热器的换热面积以及初步确定换热器型号、换热管、管程和壳程数、折流板间距和数目以及内径等工艺尺寸，然后进行热力核算和压力降核算，确定面积裕度和换热器压力降均在合理范围之内，否则，要重新设定传热系数，

2、重复上述过程，直至通过核算。机械设计部分分为两步，第一步：根据第一部分已设计出的工艺尺寸设计筒体、管箱、接管、折流板以及各部分之间的连接等结构和尺寸；第二步：依据GB150、GB151的规定进行强度校核，其中主要包括对管板、壳体与换热管进行的强度校核，校核通过后根据所设计结构参数绘制图纸。通过复算与校核，使所设计的换热器能够满足生产工艺的要求。关键词：浮头式换热器工艺计算机械设计强度校核目录绪论11我国焦化厂粗苯生产技术生产现状12我国焦化厂粗苯生产技术发展趋势21换热器31.1概述31.2工作流体特性31.3传热的一般概念31.4换热器的分

3、类31.4.1根据传热方式分类41.4.2根据生产中的使用目的分类51.4.3详细分类51.5几种换热器的特点及使用61.5.1管壳式换热器61.5.2板式换热器61.6换热器在化学工业中的应用71.7选择换热器类型82焦化厂贫富油换热装置工艺计算102.1主要设计参数及技术指标102.2热力计算102.2.1确定物性参数102.2.2初步选定换热器类型以及尺寸112.2.3估算换热面积112.2.4初选换热器的型号122.3热力核算142.3.1传热系数的计算142.3.2管外给热系数162.3.3传热面积核算172.4换热器的内压降核算1

4、92.5换热器壁温计算222.5.1换热管壁温计算222.5.2圆筒壁温的计算232.6换热器主要结构尺寸和计算结果243换热器结构设计与强度设计253.1壳体与管箱厚度的确定253.1.1壳体和管箱材料的选择253.1.2圆筒壳体厚度的计算以及校核253.1.3管箱厚度计算263.2开孔补强计算293.2.1壳体上的开孔补强293.2.2前端管箱开孔补强计算323.2.3外头盖开孔补强计算353.3换热管373.3.1换热管的排列方式373.3.2布管限定圆383.3.3分程隔板形式选定393.3.4排管393.3.5换热管束的分程413.

5、3.6换热管与管板的连接413.4法兰和垫片选型413.4.1固定端的壳体法兰、管箱法兰及垫片413.4.2外头盖法兰、垫片与浮头垫片433.4.3接管法兰形式与尺寸443.5管板设计463.5.1管板的选择463.5.2管板与壳体的连接523.6接管523.6.1接管与筒体、管箱壳体的连接523.6.2排气、排液管533.6.3接管外伸长度533.7接管位置的最小尺寸533.7.1壳程接管位置的最小尺寸533.7.2管箱接管位置的最小尺寸543.8折流板设计553.8.1折流板的型式和尺寸553.8.2折流板的排列553.8.3折流板的布置

6、563.8.4折流板重量计算563.9拉杆与定距杆573.9.1拉杆的结构形式573.9.2拉杆的直径、数量及布置583.9.3定距管593.10防冲板593.11保温层603.12浮头盖计算603.12.1管程压力作用下（内压）浮头盖的计算623.12.2壳程压力作用下（外压）浮头盖的计算643.13钩圈663.14鞍式支座选择66总结69参考文献70专题论文71翻译部分79英文原文79中文翻译89致谢94绪论本设计所涉及到的换热器是以焦化厂中粗苯工段的贫油和富油的热交换为目的的，工艺背景是炼焦煤气中苯族烃的回收工段。煤是我国重要的能源，除

7、了燃烧利用其热能外，还可以经过综合加工利用，生产各种化学产品。炼焦化学工业就是实现煤的综合利用的一种途径，是一种非常重要的煤化工项目，对炼焦煤气中的芳香烃加以提取再利用，而芳香烃是一种重要的化工原料。因此，煤的综合加工对合理利用我国煤炭资源，提高经济收益具有重要的现实意义。良好的换热设备对提高粗苯工段效益有着非常重要的影响，故选择合适的换热器至关重要。1我国焦化厂粗苯生产技术生产现状近十多年来，中国的焦炭总产量翻了一番还多，1997年达到了历史最高峰的13902万t。从1993年起，中国的焦炭产量已连续居世界第一位。中国历年来焦炭产量见表1。

8、中国也是世界焦炭出口大国，2000年中国出口焦炭1520万t，占世界焦炭出口总量2510万t的60％以上。粗苯作为焦炭的副产品，其生产、市场变化与焦炭产业的发展息息