2. 7 管壳式换热器安装、调试、运行、保养说明书
2.7.1 编制依据
SH 3535 石油化工换热器设备施工及验收规范
SH 3505 石油化工施工安全规程
GB 50236 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范
2.7.2 安装前的检查要求
设备安装前，应对基础及设备进行相关检查：
1）混凝土基础外协尺寸、坐标位置及预埋件，应符合设计图样的要求。
2）预埋地脚螺栓的螺纹，应完好无锈蚀。
3）预埋板表面应光滑平整。水平度偏差不得大于2mm/m。混凝土基础抹面不应高出预埋板。
4）换热器外部检查:包括设备连接管、排出管、法兰密封面有无变形和缺陷。
5）设备接管法兰面与支座支撑面是否平行或垂直；法兰规格、型号、压力等级是否符合设计要求。
6）滑动支座上的开孔位置、形状尺寸应符合图纸设计要求。
2.7.
3. 设备安装就位及连接要求
1）按设计图样和设备管口方位、中心线和中心位置，确认无误后方可就位。设备的找正与找平应按基础上的安装基准线（中心标记、水平标记）对应设备上的基准测点进行调整。设备各支撑的地面标高应以基础上的标高基线为基准。
2）换热器设备的找平、找正：
换热器找正、找平的测定基准点应符合以下规定：
A、设备中心线位置及管口方位，应以基础平面坐标及中心线为基准；
B、设备的垂直度，应以设备表面上0度、90度、或180度、270度的母线为基准；
C、设备的水平度，应以设备两侧的中心线为基准；
D、设备的找平，应采用垫铁或其他调整件进行，严禁采用改变地脚螺栓紧固程度的方法。
E、卧式换热器安装时，应保持整体水平。测定水平度应以换热器顶层换热管的上表面为基准。换热器的安装坡度，应按设计图样要求。
3）安装换热器连接管时，严禁强力装配。液面计、安全排水排气阀、温度计等附件应检查、试调试合格。
4）换热器设备安装合格后应及时紧固地脚螺栓。
2.7.4 换热器调试与使用说明
1）换热器启动前应按下列要求放尽腔室内的空气，以提高传热效率。
A、松开人、冷介质端的排气阀，关闭介质排出阀。
B、缓慢打开热、冷介质的进水阀，是热、冷介质从放气口溢出为止，然后拧紧排气阀，关闭进水阀。
2）水温升高后，慢慢打开冷却介质的进水阀（注意：切忌快速打开进水阀，因冷却水大量流过换热器时，会是换热器表面形成一侧导热性很差的“过冷层”）。，再打开热介质的出水阀，是指处于流动状态，然后注意调整冷却介质的流量，是热介质保持在需要的使用温度。
3）注意事项。以上2）中打开进水阀时，切忌快速打开进水阀，否则，因冷却水大量流过换热器时，会是换热器表面形成一侧导热性很差的“过冷层”。
2.7.5 换热器运行说明
本项目共有两组共六台换热器，每组换热器并联三台换热器（两开一备）。闭式循环水自闭式泵出来，从换热器壳程上入口进入换热器，经与辅助冷却水换热后从换热器
壳程下出口出换热器；辅助冷却水从换热器管程入口进人换热器，经与闭式循环水换热器从换热器管程出口处换热器。
2.7.6 换热器保养与维修
1）换热器长期工作后，换热管表面会因积垢二增大热阻和流阻，是换热性能逐渐下降，一直不能保证冷却效果。因此保养的重点是定期进行除垢清晰。
2）换热器洗要求
按2.6 《换热器清洗工艺要领书》
摘要 本次设计为浮头式换热器，浮头式换热器主要由管箱、管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等组成。浮头换热器的一端管板与壳体固定，另一端为浮动管板。因此其优点为热应力较小，便于检查和清洗，缺点为结构较为复杂。在传热计算工艺中，包括传热量、传热系数的确定和换热器径及换热管型号的选择，以及传热系数、阻力降等问题。在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、管板厚度计算以及折流板、法兰和接管、支座、分隔板等零部件的设计，还要进行一些强度校核。本设计是按照GB151《管壳式换热器》和GB150《钢制压力容器》设计的。换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果。 关键字：换热器，工艺计算，强度校核
Abstract This design is floating head heat exchanger, it is made up of tube box 、tube sheet、shell、heat exchange tube、baffle plate、draw bar、spacer pipe、hook circle、floating head cover and so on. One tube sheet of the exchanger is connected with shell, and the other tube sheet is floating tube sheet. So it’s easy to check and clean. On the other hand the structure of it complex. In the process of heat transfer calculation, include area computation 、capacity of heat transmission 、the determine of heat transfer coefficient and the choice of the heat exchange tube. About strength calculation, it involve the calculating of shell、tube box、sealing head and so on. This design is according to GB151 << shell-and-tube heat exchanger >> and GB150 << Steel pressure vessel >> to design. Heat exchanger is one of the indispensable process equipment. With the deepening of the research, industrial application made remarkable achievements. Keywords:heat exchanger; Process calculation；strength check
目录 一、设计任务 (2) 二、概述与设计方案简介 (3) 2.1 概述 (3) 2.2设计方案简介 (4) 2.2.1 换热器类型的选择 (4) 2.2.2流径的选择 (6) 2.2.3流速的选择 (6) 2.2.4材质的选择 (6) 2.2.5管程结构 (6) 2.2.6 换热器流体相对流动形式 (7) 三、工艺及设备设计计算 (7) 3.1确定设计方案 (7) 3.2确定物性数据 (8) 3.3计算总传热系数 (8) 3.4计算换热面积 (9) 3.5工艺尺寸计算 (9) 3.6换热器核算 (11) 3.6.1传热面积校核 (11) 3.6.2．换热器压降的核算 (12) 四、辅助设备的计算及选型 (13) 4.1拉杆规格 (13)
4.2接管 (13) 五、换热器结果总汇表 (14) 六、设计评述 (15) 七、参考资料 (15) 八、主要符号说明 (15) 九、致 (16) 一、设计任务
二、概述与设计方案简介 2.1 概述 在工业生产中用于实现物料间热量传递的设备称为换热设备，即换热器。换热器是化工、动力、食品及其他许多部门中广泛采用的一种通用设备。 换热器的种类很多，根据其热量传递的方法的不同，可以分为3种形式，即间壁式、直接接触式、蓄热式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互
换热器课程设计说明书 专业名称：核工程与核技术姓名：*** 班级：*** 学号：*** 指导教师：*** 哈尔滨工程大学 核科学与技术学院 2017 年 1 月 13 日
目录 1 设计题目…………………………………………………………………………… 1.1 设计题目………………………………………………………………………1.2 团队成员……………………………………………………………………… 1.3 设计题目的确定过程………………………………………………………… 2 设计过程…………………………………………………………………………… 3 热力计算…………………………………………………………………………… 4 水力计算…………………………………………………………………………… 5 分析与总结………………………………………………………………………… 5.1 可行性评价和方案优选………………………………………………………5.2 技术分析………………………………………………………………………5.3 总结与体会……………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………附录计算程序………………………………………………………………………
1.1、设计题目 设计一台管壳式换热器，把 18000 kg/h 的热水由温度 t 1 ’冷却至 t 1 ”，冷却水入口温 度 t 2 ’，出口温度 t 2 ”，设热水和冷却水的运行压力均为低压。 初始参数： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 80℃； 热水出口温度 t 1 ”： 50℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 20℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 45℃； 1.3设计题目的确定过程 首先，我们小组集中讨论了本次课程设计内容，即换热器设计的内容和具体细节上的要求，然后在组内达成了共识——求同存异。在题目初始参数相同的情况下对后续的计算以及编程过程发挥各自的特长，并将自己存在的疑问于组内其他成员讨论，充分发挥组内成员的自主和协作能力，努力做到一个合格并且优秀的核专业学生应有的素质。 对于管壳式换热器的设计计算，我们查阅了相关的资料（在本说明书最后一并提到），第一次尝试选择参数，如下： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 82℃； 热水出口温度 t 1 ”： 46℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 23℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 43℃； 并尝试进行初步计算，不过在后面进行有效平均温差的计算时，针对我们手头有限的资料（见附录3），为了保证R可查，将参数修正为以下值。 二次选择参数： 热水的运行压力：0.2MPa (绝对压力) 冷却水运行压力：0.16MPa(绝对压力) 热水入口温度 t 1 ’： 82℃； 热水出口温度 t 1 ”： 42℃； 冷却水入口温度 t 2 ’： 23℃； 冷却水出口温度 t 2 ”： 43℃； 继续往下计算，我们通过之前的知识，发现在换热器的设计中，除非处于必须降 ψ>，至少不小于0.8。 低壁温的目的，一般按照要求使0.9
板式换热器安装与使用说明书 板式换热器安装与使用 1、拆箱 板式换热器一般情况下都是木质包装，在拆箱签一定要确认木箱是否在正确的位置。因为，设备在木箱内。固定挡板面市向下放置的，以使设备的重心在木箱的下方，所以，未拆 箱前搬动箱体时，不要使箱体侧倒或道里，以免因箱体重心不稳，砸伤人员、摔坏设备。 拆箱时，用工具先将顶部木板拆除，再依次将四周的木板拆除；木箱最下面的木板与换 热器是固定在一起的，需将固定铁片剪断，此时，装箱文件即可取下，请注意保存好。至此，拆箱工作结束。 2、吊运 吊运换热器前，一定要仔细阅读装箱文件中的使用手册，以保证正确的方式进行吊运工作。吊装时，须注意对换热器采取保护措施，避免碰撞和坠落事件的发生。 3、安装 板式换热器为整机出厂。出厂前，工厂对换热器性能的各项指标已经进行了检测。因此， 运抵安装现场的换热器，可直接安装使用。 （ 1）基础 制作换热器的安装基础，主要是为了换热器的水平安装和有利于连接配管以及方便日后对换热器的维修、保养，所以，基础的制作是依照现场情况来考虑的。板式换热器出厂时， 在换热器上配制了三个地脚，并在装箱时为用户准备了一份安装尺寸图，用户可根据实物和 安装尺寸图在基础中做预埋件，安装时拧紧地脚螺栓，以免启动时振动影响换热器性能和造 成损坏。安装时，不允许有外力加在换热器上，以免使换热器变形、影响正常运行。 （ 2）配管的连接 用户在连接配管时。首先要特别注意热侧和冷侧进、出口配管的连接位置，凡是在换热器设计选型时，设计参数表上注明‘流程为1’个接口方向D1为热介质进口，D2为热介质 出口， D3为冷介质进口，D4为冷介质出口。安装人员必须在确认了每个配管的功能之后， 方可进行连接配管的工作。配管连接前还需要仔细检查流道内有无硬杂物，以免运行时堵塞 流道或降低换热效率。泵的安装方式分为硬性联接安装和柔性联接安装。（由客户视具体情 况而定） （ 3）特别提示 根据我公司技术人员对可拆板式换热器的跟踪调查，发现，一些用户在使用过程中是
浮头式换热器设计说明书 设计者：徐凯 指导教师：张玲张亚男秦敏 系别：机械工程系 专业：热能与动力工程 日期：2009.11 宁夏理工学院
前言 换热器是非常重要的换热设备。在国民生产的各个领域得到了广泛的应用。本设计说明书主要介绍浮头式换热器的原理和设计思路及整个设计过程。 在浮头式换热器中，浮头式换热器的两端的管板，一端不与壳体相连，该端亦称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。 浮头式换热器主要有如下特点：浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场就能清楚地看出来。这种换热器的壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂造价高，一般比固定管板高20%左右，在运行中浮头处发生泄漏不易检查处理。浮头式换热器适应于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的工作条件下。 本书内容系统、完整，理论与实际并重。书中对浮头式换热器设计中所需的各学科知识均有简要的介绍和解释。同时该书对换热器在编写时注重介绍的方法简明扼要，条理清楚，深入浅出，紧密结合工程实际。 期间得秦敏、张春兰、张亚男、张玲等老师的悉心指导。在此表示真挚的感谢！由于编者水平有限，其中难免不妥之处，恳请各位读者批评指正。 编者：徐凯 2009-11-26
目录 第一章绪论 第二章设计任务和设计条件 (1) 第三章确定设计方案 (3) 3.1 换热器类型的确定 (3) 3.2 管程及壳程的流体安排 (3) 第四章确定物性数据 (4) 4.1定性温度的确定 (4) 4.2列表 (6) 第五章传热面积的估算 (7) 第六章工艺结构尺寸的确定 (9) 6.1 管径和管内流速的确定 (9) 6.2 管程数和传热管数的确定 (9) 6.3 平均传热温差的校正 (10) 6.4 传热管排列和分程方法确定 (10) 6.5 壳体内径的确定 (11) 6.6 折流板的确定 (11) 6.7 其它附件的确定 (12) 第七章所设计换热器的校核算 (13) 7.1 传热热流量的核算 (13) 7.2 壁温的校核计算 (15) 7.3 换热器内流体的流动阻力的核算 (17) 参考文献 (19) 换热器原理课程设计心得体会 (21)
课程设计设计题目：列管式换热器 专业班级：应化1301班 姓名：王伟 学号： U201310289 指导老师：王华军 时间： 2016年8月
目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3．1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3．3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)
4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)
列管换热器设计一般步骤 1、作出流程简图。 2、按生产任务计算换热器的换热量Q。 3、选定载热体，求出载热体的流量。 4、确定冷、热流体的流动途径。 5、计算定性温度，确定流体的物性数据（密度、比热、导热系数等）。 6、初算平均传热温度差。 7、按经验或现场数据选取或估算Ｋ值，初算出所需传热面积。 8、根据初算的换热面积进行换热器的尺寸初步设计。包括管径、管长、管子数、管程数、管子排列方式、壳体内径（需进行圆整）等。 9、核算Ｋ。 10、校核平均温度差D。 11、校核传热量，要求有15－25％的裕度。 12、管程和壳程压力降的计算。 二、机械设计 1、壳体直径的决定和壳体壁厚的计算。 2、换热器封头选择。 3、换热器法兰选择。 4、管板尺寸确定。 5、管子拉脱力计算。 6、折流板的选择与计算。 7、温差应力的计算。
8、接管、接管法兰选择及开孔补强等。 9、绘制主要零部件图。 三、编制计算结果汇总表 四、绘制换热器装配图 五、提出技术要求 六、编写设计说明书 3 1 2列管换热器设计步骤 常规的列管换热器的设计步骤如下。 (1) 输入已知条件:如热流体的生产任务qm2、T1、T2为已知，确定冷流体,则冷流体进口温度t1也为已知，再优化确定t2;确定管材的内径d1、外径d2、管长L,管间距l和挡板间距B;根据冷热流体的性质确定 污垢热阻Rd1和Rd2。 (2) 选择流体流通的通道和方向、管程数和壳程数。 (3) 计算冷流体流量qm1和热负荷。 (4) 计算逆流的Δtm和平均温度差修正系数ψ,再计算实际Δtm。 (5) 计算定性温度tm和Tm,选定流体物性方程,计算定性温度下的物性参数:ρ1, μ1, λ1, cp1, Pr1, ρ2, μ2, λ2, cp2, Pr2。 (6) 设定K的初值。 (7) 由传热速率式计算A。 (8) 由已知管材参数计算n, D。 (9) 计算S1, S2和Re1, Re2。 (10) 设定壁温tW,计算μ1μ1W0 14, μ2μ2W0 14。 (11) 计算α1, α2。 (12) 计算tWc,比较tW与tWc,如不符要求,重复步骤(10)～(12); (13) 计算Kc和Ac,比较A与Ac,考虑一定的安全系数,A>115% Ac,最终设计以A为换热器的传热面积。如 不符要求,重复步骤(6)～(13)。 在编制程序时,应把有关通用部分编制成独立子程序模块。 ①物性数据库,必须包括传热计算所需的冷热流体物性,如密度、黏度、比热容、导热系数、汽化潜热等， 饱和蒸汽、过热蒸汽的温度和压强的相关参数。 ②由于对流给热系数α的关联式很多,可以建立计算α的专用模块。 ③设备的尺寸模块,如系列化尺寸,对计算得到的设备尺寸应按标准系列进行圆整；又如已知列管数和管间 距计算各种排列的管壳的内径,并圆整列管数。 ④计算过程中的试差部分需要有相应的迭代计算子程序。
甲醇■甲醇换热器II的设计 第一部分设计任务书 一，设计题目 甲醇-甲醇换热器II的设计 二，设计任务 1,热交换量：8029.39kw 2,设备形式：长绕管式换热器 三，操作条件 ①甲醇：入口温度7.83°C,出口温度-31.68°C ②甲醇：入口温度-37.68°C,出口温度1.00°C ③允许压强降：管侧不大于1.5*105pa壳侧不大于2.9*10’pa. 四，设计内容 ①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。 ②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积和传热系数。 ③换热器的主要结构尺寸设计。 ④主要辅助设备选型。 ⑤绘制换热器总装配图。 第二部分换热器设计理论计算 1,计算并初选换热器的规格
(1) 两流体均不发生相变的传热过程，管程，壳程的介质均为 甲醇。 (2) 确定流体的定性温度，物性数据。 管程介质为甲醇，入口温度为7.83°C,出口温度-31.68°Co 壳程介质也为甲醇，入口温度?37.68°C,出口温度1.00°Co 管侧甲醇的定性温度:打=7兀：型=-H.925 °C 。 2 壳侧的甲醇定性温度：仏=二门卑V —1&34°C 。 2 两流体在定性温度下的物性数据： ⑶传热温差 △ _ 7厂力)一72一" _ (7.83-1)-[-31.8 — (-37.68)] _ 6.83-6 —钳％ °C 」厂T- 7?83-(一31?68)_39?51 r-f " 1-(-37.68) ~ 38.68 ") p=hzk= 1—(—37S)=坯=085 「-匕 7.83-(-37.68) 45.51 … 由R 和P 查图得到校正系数为：处ul,所以校正后的温度为 = ^=6.406°C （查传热课本 P288） ,6.83 In ----- 6 [-31.8-(-37.68)]
换热器安装施工方案集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
换热器安装施工方案 一、依据： 二、施工工艺程序： 三、方法 1、施工准备： 2、设备基础验收及处理： 3、垫铁的选用及安装要求： 4、设备及其附件检查； 5、设备安装： 四、安装质量控制点： 一、依据： 《石油化工换热器设备施工及验收规范》 SH3532-95 《中低压化工设备施工与验收规范》HGJ209-83 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98 《石油化工施工安全规程》SH3505-99 换热器设备装配图；业主提供的施工程序文件； 二、施工工艺程序： 三、方法： 1、施工准备： 1-1、施工现场的“三通一平”已具备，设备基础已中交合格； 1-2、施工方案已编制，并已审批； 1-3、施工所需的机具、人员已经到位； 1-4、所有用于测量的仪器已进行校核，并在使用合格周期内。 2、设备基础验收及处理：
2-1、设备安装前，应对基础进行检查，混凝土基础的外形尺寸、坐标位置及预埋件，应符合设计图样的要求； 2-2、混凝土基础的允许偏差，应符合下列要求： 2-3、预埋地脚螺栓的螺纹，应无损坏、锈蚀，且有保护措施； 2-4、滑动端预埋板上表面的标高、纵横向中心线及外形尺寸、地脚螺栓，应符合设计图样的要求； 2-5、预埋板表面应光滑平整，不得有挂渣、飞溅及油污。水平度偏差不得大于 2mm/m。基础抹面不应高出预埋板的上表面。 2-6、换热器安装后利用垫铁进行找正，因此在基础验收合格后，在放置垫铁的位置处凿出垫铁窝，其水平度允许偏差为2mm/m 3、垫铁的选用及安装要求： 3-1、当设备的负荷由垫铁组承受时，设备每个地脚螺栓近旁放置一组垫铁，垫铁组尽量靠近地脚螺栓。 3-2、垫铁组放置尽量放在设备底座的加强筋下，相邻两垫铁组的距离宜为500m。 3-3、每一组垫铁组的高度一般为30-70mm，且不超过5块，设备安装后垫铁露出设备支座底板边缘10-20mm。斜垫铁成对使用，斜面要相向使用，搭接长度不小于全长的3/4，偏斜角度不超过3度。 3-4、每组垫铁组面积，应根据负荷，按下式计算： A≥C（Q 1+Q 2 ）*104/R
目录 设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1 一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2 二、结构设计-------------------------------------------------------------5 1、管径及管长的选择---------------------------------------------------5 2、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------5 3、筒体内径确定-------------------------------------------------------5 4、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------6 5、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------7 6、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------7 7、外头盖结构设计-----------------------------------------------------8 8、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------8 9、管箱结构设计-------------------------------------------------------8 10、管箱结构设计------------------------------------------------------8 11、垫片选择----------------------------------------------------------9 12、折流板------------------------------------------------------------------------------------------9 13、支座选取----------------------------------------------------------10 14、拉杆的选择--------------------------------------------------------13 15、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------13 16、防冲板------------------------------------------------------------13 17、设备总长的确定----------------------------------------------------13 18、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------14 19、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14 三、强度计算--------------------------------------------------------------14 1、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------14 2、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------15 3、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------16 4、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------16 5、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------16 6、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------17 7、固定管板计算-------------------------------------------------------18 8、无折边球封头计算 --------------------------------------------------19 9、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20 四、设计汇总-----------------------------------------------------21 五、设计体会--------------------------------------------------------------21 参考文献--------------------------------------------------------------22
摘要： 列管式换热器属于间壁式换热器，冷热流体通过换热管壁进行热量的交换。参照任务书的任务量,需设计年冷却15000吨乙醇的列管式换热器，设计时先确定流体流程，壳程走乙醇，其进、出口温度都为80℃，相变放出潜热，井水走管程冷却乙醇，进口温度为32℃，出口温度为40℃。再进行热量衡算、传热系数校核，初选冷凝器的型号，然后通过进行设备强度校核等一系列的计算和选型，最终确定的设计方案为固定管板式换热器，所选用型号为BEM400-2.5-30-9/25-2 Ⅰ，换热器壳径为400mm，总换热面积为27.79m2,管程为2，管子总根数为60，管长6000 mm,管束为正三角排列，两端封头选取标准椭圆封头。 关键词：列管式换热器，乙醇，水，温度，固定管板式。 Abstract: The tube type heat exchanger is a dividing wall type heat exchanger, fluids with different temperatures exchange heat by means of tube wall’s heat transfer.According to the assignment, A tube type heat exchanger which has a process capacity of .?4 1510t/a is needed. The ethanol flow in the shell,the temperature in the entrance and exits is 80℃.The water which cool the ethanol flow in tubes, the inlet and outlet temperatures are 32℃and 40℃.Then by taking series calculating to confirm the module of the heat exchanger . After the design of intensity designing and a series calculating and choosing , the last result of our design is the fasten-board heat exchanger. The style of the heat exchange is 9 BEM400 2.530 2 25 Ⅰ ----, and the diameter of the receiver is 400mm ,The area of the heat exchange is 27.79 m2, The heat-exchanger in cludes two tube passes,one shell passes and 60 tubes.And the length of tubes is 6000mm . Tubes are ranked of the shape of triangle ，the envelops are oval-shaped.
化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $
目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料
： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）
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 分类 管 壳 式 名称 特性 管式 固定管板式 刚性结构用于管壳温差较小的情况(一般≤50°C)，管间不 能清洗 带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低的压 力 浮头式 管内外均能承受高压，壳层易清洗，管壳两物料温差>120℃； 内垫片易渗漏 U 型管式 制造、安装方便，造价较低，管程耐压高；但结构不紧凑、 管子不易更换和不易机械清洗 填料 函式 内填料函：密封性能差，只能用于压差较小场合 外填料函：管间容易泄露，不易处理易挥发、易爆易燃及压 力较高场合 釜式 壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离 套管 双套管式 结构比较复杂，主要用于高温高压场合或固定床反应器中
板式换热器安装及操作规程 换热器安装 1 、板式换热器的两块压紧板上有 4 个吊耳，供起吊时用，吊绳不得挂在接管、定位横梁或板片上。 2 、换热器周围要留有 1 米左右的空间，以便于检修。 3 、冷热介质进出口接管之安装，应严格按照出厂铭牌所规定方向连接，否则，换热器性能将受到影响。 4 、安装管路时，应在管路上配齐阀门、压力表、温度计，流量控制阀应装在换热器进口处，在出口处应装排气阀。 5 、设备管道里面要清理干净，防止砂石焊渣等杂物进入换热器，造成堵塞。 6 、当使用介质不干净，有较大颗粒或长纤维时，进口处应装有过滤器。 7 、换热器连接管道安装焊接时，应将电焊地线搭在焊接处，严禁将地线搭在远处，使电流回路通过换热器而造成损坏。 使用投产前准备
1 、设备使用前应检查夹紧螺栓是否松动，按照说明书应紧到尺寸 A 保证所有螺栓均匀一致。 2 、使用前按 1.25 倍的操作压力分到进行水压试验，保压二十分钟无泄漏方可投产。 3 、本设备使用前用清自来水进行 20 分钟左右清洗循环即可了。 4 、在管路系统中应设有放气阀开启后应排出设备中空气防止空气停留在设备中，降低传热效果。 5 、冷热介质进出口接管之安装，应严格按出厂铭牌所规定方向连接。否则，没能发挥设备最佳性能。 6 、本设备用于食品、制药投产前将每只螺栓松开，将每板片用棕刷清洗干净，应按照流程进行均匀组装完毕。 82 o － 90 o 热水进行 10 － 20 分钟循环消毒，立即起动物料泵，使冷却物料把板片内剩余水全部顶出，直至完全是物料即可生产了。 板式换热器操作规程 1 、开始运行操作时，如两种介质压力不一样，要先应缓慢打开低压侧阀门，然后开入高压侧阀门。 2 、停车运行时应缓慢切断高压侧流体，再切断低压流体，请注意这样做将大大有助于本设备之使用寿命。
化工原理课程设计说明书列管式换热器设计 专业：过程装备与控制工程 学院：机电工程学院
化工原理课程设计任务书 某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为220301kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。 已知： 混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg =g ℃ 热导率10.0279w m λ=g ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=?g 循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg =g K 热导率10.624w m λ=g K 粘度310.74210Pa s μ-=?g
目录 1、确定设计方案 ............................................................................................. - 4 - 1.1选择换热器的类型 (4) 1.2流程安排 (4) 2、确定物性数据............................................................................................. - 4 - 3、估算传热面积............................................................................................. - 5 - 3.1热流量 (5) 3.2平均传热温差 (5) 3.3传热面积 (5) 3.4冷却水用量 (5) 4、工艺结构尺寸............................................................................................. - 5 - 4.1管径和管内流速 (5) 4.2管程数和传热管数 (5) 4.3传热温差校平均正及壳程数 (6) 4.4传热管排列和分程方法 (6) 4.5壳体内径 (6) 4.6折流挡板 (7) 4.7其他附件 (7) 4.8接管 (7) 5、换热器核算 ................................................................................................ - 8 - 5.1热流量核算 (8) 5.1.1壳程表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.2管内表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.3污垢热阻和管壁热阻...................................................................................... - 9 -5.1.4传热系数.......................................................................................................... - 9 -5.1.5传热面积裕度.................................................................................................. - 9 -5.2壁温计算. (9) 5.3换热器内流体的流动阻力 (10) 5.3.1管程流体阻力................................................................................................ - 10 -5.3.2壳程阻力........................................................................................................ - 11 - 5.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果................................................................ - 11 - 6、结构设计 .................................................................................................. - 12 - 6.1浮头管板及钩圈法兰结构设计 (12) 6.2管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 (13) 6.3管箱结构设计 (13) 6.4固定端管板结构设计 (14) 6.5外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.6外头盖结构设计 (14) 6.7垫片选择 (14)
换热器安装施工方案 Prepared on 22 November 2020
换热器安装施工方案 一、依据： 二、施工工艺程序： 三、方法 1、施工准备： 2、设备基础验收及处理： 3、垫铁的选用及安装要求： 4、设备及其附件检查； 5、设备安装： 四、安装质量控制点： 一、依据： 《石油化工换热器设备施工及验收规范》 SH3532-95 《中低压化工设备施工与验收规范》HGJ209-83 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98 《石油化工施工安全规程》SH3505-99 换热器设备装配图；业主提供的施工程序文件； 二、施工工艺程序： 三、方法： 1、施工准备： 1-1、施工现场的“三通一平”已具备，设备基础已中交合格； 1-2、施工方案已编制，并已审批； 1-3、施工所需的机具、人员已经到位；
1-4、所有用于测量的仪器已进行校核，并在使用合格周期内。 2、设备基础验收及处理： 2-1、设备安装前，应对基础进行检查，混凝土基础的外形尺寸、坐标位置及预埋件，应符合设计图样的要求； 2-2、混凝土基础的允许偏差，应符合下列要求： 2-3、预埋地脚螺栓的螺纹，应无损坏、锈蚀，且有保护措施； 2-4、滑动端预埋板上表面的标高、纵横向中心线及外形尺寸、地脚螺栓，应符合设计图样的要求； 2-5、预埋板表面应光滑平整，不得有挂渣、飞溅及油污。水平度偏差不得大于2mm/m。基础抹面不应高出预埋板的上表面。 2-6、换热器安装后利用垫铁进行找正，因此在基础验收合格后，在放置垫铁的位置处凿出垫铁窝，其水平度允许偏差为2mm/m 3、垫铁的选用及安装要求：