摘 要
换热器是化工﹑石油﹑动力﹑轻工等许多工业部门中应用最为广泛的设备之一。按用途可以分为加热器﹑冷却器﹑冷凝器和蒸发器等，固定管板式换热器是其中使用最广泛的设备之一。
本设计首先对换热器的作用、种类分别行了介绍，根据设计条件确定设计方案并进行相应的工艺计算；其次进行了结构设计和选材，并对换热器的主要零部件：筒体、封头、管板、鞍座等进行了强度的校核；最后，对本次设计的改进方案进行讨论。
根据规范和相关标准所设计的该台甲醇塔顶冷凝器最终能满足化工厂生产能力的要求。
关键词：固定管板式换热器；甲醇；工艺计算；强度校核
Abstract
目 录
第一章 绪论 ................................................................................................ 错误！未定义书签。
1.1换热器在化学工业中的应用 ................................................................................................................. 1 1.2换热器的分类 ......................................................................................................................................... 3 1.3间壁式换热器 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
第二章 换热器工艺设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。
2.1设计任务 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2确定设计方案 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
2.2.1 由任务书定物性参数 ................................................................................. 错误！未定义书签。 2.2.2 流程安排 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.3 计算温度t................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 确定流体的定性温度 ................................................................................. 错误！未定义书签。 2.3 估算换热面积 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
2.3.1计算平均温差 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.3.2 估算换热面积 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.4换热器的选型及结构尺寸的确定........................................................................ 错误！未定义书签。
2.4.1换热器的选型 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.4.2管内流速 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.4.3换热器的排列及分程方法 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.4.4折流板 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.4.5其他附件 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.5核算换热器的流动阻力 ....................................................................................... 错误！未定义书签。
２.5.1管程流体阻力 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 ２.5.2壳程流体阻力 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 2.6核算总传热系数 ................................................................................................... 错误！未定义书签。
2.6.1壳程对流传热系数 ...................................................................................... 错误！未定义书签。 2.6.2管程对流传热系数 ...................................................................................... 错误！未定义书签。 2.6.3污垢热阻 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。
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2.6.4总传热系数
Ko(管壁热阻忽略) ................................................................. 错误！未定义书签。
2.7面积裕度 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.8核算壁温 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.9设计参数及计算结果表 ....................................................................................... 错误！未定义书签。
第三章 换热器结构设计 .......................................................................... 错误！未定义书签。
3.1筒体壁厚的计算 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2管箱、封头厚度计算 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
3.2.1管箱厚度计算 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.2.2封头厚度计算 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3管板设计 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4法兰设计 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.5接管设计 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。
3.5.1壳程流体进出口接管设计 .......................................................................... 错误！未定义书签。
第四章 强度计算及校核 ........................................................................ 错误！未定义书签。
4.1判断是否需要膨胀节 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2管板的计算 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
4.2.1初始数据 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.2壳程压力下的危险组合 .............................................................................. 错误！未定义书签。 4.2.3管程压力下的危险组合 .............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3鞍座校核 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.4筒体校核 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。
4.4.1圆筒上的轴向应力 ...................................................................................... 错误！未定义书签。 4.4.2支座截面处圆筒和封头上的切向应力和封头的附加拉伸应力 .............. 错误！未定义书签。 4.4.3支座截面处的圆筒周向弯曲应力 .............................................................. 错误！未定义书签。 4.4.5周向弯曲应力和周向压缩应力的强度校核 .............................................. 错误！未定义书签。 4.4.6鞍座强度校核 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
第五章 专题讨论 ........................................................................................ 错误！未定义书签。
5.1换热器的研究现状 ............................................................................................... 错误！未定义书签。
5.1.1研究动向 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。
5.1.2计算机的使用 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 5.1.3高温高压换热器的进展 .............................................................................. 错误！未定义书签。 5.1.4大力开展关于振动的研究 .......................................................................... 错误！未定义书签。 5.1.5发展强化传热管 .......................................................................................... 错误！未定义书签。 5.1.6采用新材料 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 5.1.7控制结垢高效运行 ...................................................................................... 错误！未定义书签。 5.1.8热管换热器的使用 ...................................................................................... 错误！未定义书签。 5.2换热器的发展趋势 ............................................................................................... 错误！未定义书签。
总 结 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。 参 考 文 献 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 致 谢 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。
第一章 绪论
1.1换热器在化学工业中的应用