列管式煤油冷却器的设计.docx

合肥 XX 大学化工原理课程设计说明书设计题目 列管式煤油冷却器的设计 学生姓名 XX 学生学号 XX 同组学生 XXX 指导老师 XX 学 院 医学工程学院 专业班级 制药工程 12-2 班 完成时间 2014 年 3 月 27 日 设计任务书一 设计题目：列管式煤油冷却器的设计二 设计任务及操作条件1. 处理能力：10 万吨/年煤油2. 设备形式：列管式换热器3. 操作条件（1）煤油：入口温度 140℃，出口温度 40℃（2）冷却介质：自来水，入口温度 30℃，出口温度 40℃（3）允许压强降：不大于 1000kPa（4）煤油定性温度下的物性数据：密度 825kg/m3，黏度 7.15*10-4Pa.s ，比热容 2.22kJ/(kg.℃) ，导热系数 0.14W/（m.℃）（5）每年按 330 天计，每天按 24 小时连续运行4. 提交文件 （1）设计说明书一份（2）A3 工艺流程图一张（3）A1 换热器装配图一张《化工原理》课程设计成绩评定表评定基元 评审要素 评审内涵满 分指导教师实评分评阅教师实评分格式规范 设计说明书是否符合规定的格式要求5内容完整 设计说明书是否包含所有规定的内容5设计方案 方案是否合理及符合选定题目的要求10设计说明书40%工艺计算过 程工艺计算过程是否正确、完整和规范20图纸规范 图纸是否符合规范 5标注清晰 标注是否清晰明了 5与设计吻合 图纸是否与设计计算的结果完全一致10设计图纸40%图纸质量 设计图纸的整体质量的全面评价20平时成绩10%上课出勤 上课出勤考核 5制图出勤 制图出勤考核 5内容表述 答辩表述是否清楚 5答辩成绩10% 回答问题 回答问题是否正确 5合计 100综合成绩 成绩等级 指导教师 评阅教师 答辩小组负责人(签 名 ) (签 名) (签 名)年 月 日 年 月 日 年 月 日说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(1900mm 时，折流板厚度 d 取 12mm。

19折流板的数目为 29 块表 3-3 折流板参数 单位：mm图 3-6 折流板标准尺寸图3.4 管板结构的设计选材为 16Mn 锻依据所选用的管箱法兰，管箱侧法兰的结构尺寸，确定固定端管板最大外径为D=730mm，固定管板最大布管圆直径：DL=Di-2f=600-2×5=590mm管板结构尺寸见图 3-4 和表 3-2容器公称直径 DN折流板直径D0管程 d1 孔数 n1 d2 孔数 n2600 597 4 25.8 184 11 5厚度 d hb 折流板间距 数量折流板与管板间距 L折流板材料12 143.6 200 29 200 A3F20图 3-4 管板结构表 3-2 管板尺寸表 单位：mmDN D D1 D2 D3 D4 D5 C d2600 730 690 655 607 642 610 12.5 23螺柱（栓）规格 数量bf b 材料 质量 /kgM20 40 50 54 16Mn 锻 139.5须用锻件的场合a. 板厚大于 60 mm当厚度大于 60 mm 时，钢板质量降低(分层、夹杂无法避免.各顶指标波动大)b. 形状复杂的管板此时若用板材则即费料又费时.c. 以凸肩直接与壳体相焊的管板。

此时一般管板过厚且对夹杂、分层要求更高在下列条件下可以选用 16Mn 结构钢板座管板①符合 GB 3274-88《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》标准: 21②按 GB 1591-79《低合金结构钢技术条件》复验化学成分和机械性能; ③设计压力，p≤1.6MPa；设计温度，0-350 度3.5 换热管采用 JB/T4714、4715-92 标准，换热管选用 ，m5.2材料采用 20 号碳钢 ， MPa130][t选择正三角形排列，主要是考虑这种排列布管比较紧凑，传热系数较高，传热效果好，便于管板划线及钻孔换热管的管心距 a=32mm，分程隔板槽两侧相邻管的中心距为 37mm；同时，由于换热管管间需要进行机械清洗，故相邻两管间的净空距离（S-d）不宜小于 6mm根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热管与管板的连接方式为强度焊因为强度焊加工简单、焊接结构强度高，抗拉脱力强，在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力管子数为 196 根，管长为 6000mm，管中心距 32mm3.6 拉杆和定距管设计拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘若对于壳体内径大于或等于 400mm的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于 4 个支承点。

拉杆直径取 Φ10， 数量取 6 根定距管的规格同换热管，其长度同实际需要确定本台换热器定距管的布置可以参照部件图拉杆的尺寸见表 3-5，结构简图见图 3-7，拉杆与定距管结构见图 3-8表 3-5 拉杆尺寸 单位：mm容器 DN 拉杆直径 d 拉杆螺纹公称直径 dn La Lb M600 10 12 12.5 60 10管板上拉杆孔深 Ld 拉杆数量 拉杆重量 kg 材料2218 6 0.617 A3结构简图 3-73—8 拉杆与定距管结构图3.7 分程隔板由于是多管程换热器，故此处需要用到分程隔板查 GB151-1999 可知：分程隔板槽槽深 4m，取 4mm，槽宽为 12mm，且分程隔板的最小厚度为 8mm，取厚度为 11mm选材为 A33-4 分程隔板参数表槽深 槽宽 厚度 个数 材料4mm 12mm 11mm 3 A33.8 接管设计选材 20 号碳钢在换热器的设计中，为了使传热面积得以充分利用，壳程流体进、出口接23管应尽量靠近两端管板，而管箱进、出口接管应尽量靠近管箱法兰，可缩短管箱壳体长度，减轻设备重量然而，为了保证设备的制造、安装，管口距管板或管箱法兰的距离也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。

图3-9壳程接管位置3.8.1壳程接管位置壳程接管位置的最小尺寸，见图3-5，可按下式进行计算：带补强圈接管 CbDLH)4(21 mm不带补强圈接管 d1 mm以上两式中取 C≥4S（S 为管箱壳体厚度，mm），且≥30mm我们采用的是不加补强圈接管，所以我们用的公式是 mm壳程接管 DN=74mm, m278壳程接管位置，其最小尺寸为：mm13548)5(274)(21 cbdL取 m4013.8.2 管箱接管位置CbdLH)4(2124图3-6 [8] 管箱接管位置管箱接管位置的最小尺寸，见图3-6，可按下式进行计算：带补强圈接管 ChDLfH21 mm不带补强圈接管 df1 mm以上两式中取 C≥4S（S 为管箱壳体厚度，mm），且≥30mm以上四式中 b，h f——管板厚度，mm；L1/L2——壳程/管箱接管位置最小尺寸，mm；C——补强圈外缘（无补强圈时，为管外壁）至管板（或法兰）与壳体连接焊缝之间的距离，mm；DH——补强圈外圆直径，mm；dH——接管外径，mm。

通过计算我们选用的不用加补强圈故我们的公式选用 ChdLfH21管箱接管 DN=128mm， m213管箱接管位置，其最小尺寸为： mm150483211 ChdLfmL1502253.8.3 接管最小高度表3-4 [8] PN2230kg/m·s2；（2）其它各种液体，其ρv 2>740kg/m·s2防冲板的形式防冲板的形式，推荐以下四种喇叭管，D≤273mm 的换热器图中a15=15mm，a2≈d4，d4≈2di，σ=6mm防冲板焊在壳体上，用于 D≥325mm 左、右缺边折流板和 D≤600mm 上、下缺边折流板的换热器防冲板焊在定距管上，用于 D≥700mm 上、下缺边折流板的换热器防冲板焊在定距管上，用于 D≤1200mm 上、下缺边折流板的换热器26防冲板选矩形防冲板，其与壳体内壁的高度为 H1=（1/4~1/3）接管外径，取 H1=25mm；防冲板边长 L 大于接管外径 20mm，取为 120mm；厚度取B=4.5mm；选材为 A3F图 3-11 防冲板安装形式3.10 接管法兰的选取查 HG20602-97 中表 PN1.6MPa，选取接管法兰为不锈钢衬里法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。

根据标准中规定，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）将查得的各参数整理见表选材 16Mn 锻表 3-6 凸面平焊钢制管法兰 PN 1.6MPa(16bar) 单位：mm公称通径 DN 80 12527法兰外径 D 200 250螺孔分布直径 K 160 210螺孔直径 L 18 18螺孔数量 n 8 8连接尺寸螺纹 Th M16 M16法兰厚度 C 20 22d 132 184d1 75 110X 120 175W 106 155密封面尺寸f2 4 4.5t 3 2凸面t1 2 2衬里厚度凸面榫度 t 10 10理论重量 kg 7.34 10.8428图 3-13 接管法兰 3.11 垫片查 BS EN 1514-1-1997 -中文版-法兰及其连接件 —法兰用垫片尺寸(米制)，根据设计压力，选取的法兰结构和尺寸，选择各管口的密封垫片见（图 3-14），各垫片的尺寸见表 3-7垫片类型如下：29A)FF 型垫片，适用于 A 型（平面）或 B 型（凸面）法兰密封面B)IBC 型垫片，适用于 A 型（平面）或 B 型（凸面）法兰密封面C)TG 型垫片，适用于 C/D 型（榫或槽）法兰密封面D)SR 型垫片，适用于 E/F 型（凸或凹）法兰密封面 图 3-14（2）使用 IBC 型垫片的 B 型法兰密封面表 3-7 垫片尺寸表 （BS EN 1514-1-1997）管口名称 公称直径/mm内径 D1/mm 外径 D2/mm 厚度 材料管程进料口 125 141 182管程出料口 125 141 182壳程进料口 80 89 132壳程出料口 80 89 132容器法兰垫片600 610 6791.5mm A3注：填充材料为石棉橡胶板。

303.12 螺柱（螺栓）查 HG/T 20592-2009，得螺柱的长度和平垫圈尺寸见表 3-8表 3-8 螺栓及垫片尺寸HG/T 20592-2009 单位：mm 平垫圈规格法兰/DN螺栓规格（直径×长度）每千个螺栓重量（带螺母）kg数量 材料 内径d1外径d2公称厚度h壳程进口法兰/75 M16×70 138 8 17 30 3壳程出口法兰/75 M16×70 138 8 17 30 3管程进口法兰/125 M16×70138 8 17 30 3管程出口法兰/125 M16×70138 8 17 30 3容器法兰/600 M20×120359 40A321 37 33.13 鞍座3.13.1 鞍座选用设备上的支座是支撑设备质量和固定设备位置用的一种不可缺少的部件，支座的结构形式和尺寸往往决定于设备的形式、载荷情况及构造材料由于本31次设计的换热。