的最小厚度不得小于表的规定。表碳素钢或低合金钢圆筒的最小厚度公称直径浮头式型管式固定管板式管箱壳体管箱短节及其开孔应按的有关要求设计，管箱短节的最小厚度不得小于表的规定，取实际厚度为。多程管箱的内直径深度应保证两程之间的最小流通面积不小于每程管子流通面积的倍，如图当操作允许时也可以等于每程管子的流通面积。分程隔板的最小厚度不得小于表的规定，取隔板的最小厚度为，如图封头设计按工作原理，设计封头应为受压的椭圆形封头。采用长轴和短轴比为的淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页标准型封头，如表。图管箱的最小内侧深度示意图表分程隔板的最小厚度公称直径隔板最小厚度碳素钢及低合金钢高合金钢图分程隔板与管板的连接示意图椭圆形封头是由半个椭圆球和高度为的短圆筒即封头直边构成，直边的作用是避免筒体与封头连接的环焊缝受到边缘应力的影响。封头壁厚不包括壁厚附加量应小于封头直径的。进出口设计接管的要求接管应与壳体内表面齐平接管应尽量沿着壳体的径向或轴向设置接管与外部线可采用焊接连接在设计温度下，接管法兰不采用整体法兰必要时可设置温度及接口压力表接口及液面计接口。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页图椭圆形封头示意图接管直径的计算确定接管直径的基本公式仍用连续性方程式，经简化之后的计算公式为对计算出来的管径进行圆整，取最近的标准管径。接管上设置温度及接口压力表接口及液面计接口。对于不能利用接管或接口进行放气和排气的换热器，应在管程和壳体的最高点设置放气口，最低点设置排液口，且最小公称直径为。接管的外伸长度接管的外伸长度也叫接管的伸出长度，接管法兰面到壳体管箱壳体外壁的长度，可按下式计算除上式计算外，接管外伸长度也可取为。接管与筒体管箱壳体的连接结构型式接管与壳体管箱壳体包括封头连接的形式，可采用插入式焊接结构，般接管不能凸出与壳体内表面。开孔补强计算具体过程见强度计算。接管的最小位置在换热器的设计中，为使换热器面积得到充分利用，壳程进出口接管应尽量靠近两端管板，而管箱进出口接管因尽量靠近管箱法兰，可缩短管箱壳体长度，减轻设备质量。然而，为力保设备的制造安装管口距底的距离也不应淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页靠的太近，它受到最小位置的限制。壳程接管位置的最小尺寸壳程接管的最小位置，见图，可按下列公式计算带补强圈接管无补强圈接管由于本设计中壳程接管放气空均加补强圈，故根据公式计算得接管最小位置为。图壳程接管的最小位置示意图管箱接管位置的最小尺寸管箱接管的最小位置，见图，可按下列公式计算带补强圈接管无补强圈接管式中管板厚度壳程管箱接管位置最小尺寸补强圈外边缘无补强圈时，管外侧至管板或法兰与壳体连接焊缝之间的距离补强圈外径接管外径，。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页管板与换热管管板材料不锈钢厚度根据设计要求，为方便换热管的清洗，管板设计成可拆连接，采用焊接连接，管板的最小厚度不包括腐蚀裕量见表取包括腐蚀裕量表管板的最小厚度换热管外径用于炼油工业局易燃易爆有毒介质等严格场合用于无害介质的般场合布管换热管的排列形式，见图，本设计选择正三角形排列形式，如下图图换热管的排列示意图换热管中心距换热管中心距般不小于倍的换热管外径。常用换热管中心距见表。表常用换热管中心距换热管外径换热管中心距分程隔板槽两侧相邻管中心距见图根据表中要求，取换热管中心距为。布管限定圆按表确定。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页图管板中管孔的分布示意图表布管限定表换热器型式固定管板式型管式浮头式布管限定圆表布管限定表表布管限定表从表中可得，，且不小于，取管程分程根据设计要求，采用管程结构，布置形式可参照图，并应考虑尽可能使各管程的换热管数大致相等，分程隔板槽形状简单，密封面长度较短。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页图分程隔板的布置形式示意图壳程进出口处的布管，应考虑壳体内壁与管束之间的流通面积和介质进出口管处的流通面积相当。管孔Ⅱ级换热器的换热管和管孔直径允许偏差按表规定。根据表中要求，取管孔直径为，。表级换热器换热管和管孔直径允许偏差拉杆孔拉杆与管板采用螺纹连接，螺纹结构见图。图拉杆与管板的螺纹连接示意图螺孔深度为式中拉杆螺孔公圆筒周向应力在鞍座处横截面最低点处周向应力，按下式计算式中，考虑容器焊在鞍座上，有表查得，鞍座宽度。在鞍座边角的周向应力因，故按下式计算式中，由表查得。周向应力校核校核结果，合格。计算鞍座有效断面平均应力鞍座承受的水平分力按下式计算式中，由表查得。鞍座有效面积平均应力按下式计算式中，鞍座实际高度和两者中的较小值淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页，腹板名义厚度。鞍座有效断面平均应力校核式中，鞍座材料的许用应力。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页结论首先很高兴我按时完成了这次毕业设计。此次高效冷却器的设计，选用的是管壳式换热器中的型管式换热器。选用型管换热器的主要原因是考虑到两介质的温差较大这个因素。依照型管换热器的特点，只有块管板，管束由很多根型换热管组成，管的两端固定在同个管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与换热管有温差时，不会产生热应力。这次换热器结构设计方面，选择了型管式，管子与管板的连接采用焊接，不设置膨胀节等等。其它零部件结构详见设计图纸。通过强度计算，校核了壳程圆筒封头法兰开孔接管管板和支座并进行了开口补强的设计计算。总的来说，通过此次毕业设计，我的收获是很大的。各方面的知识都有涉及，如手工画图就概括了整个制图课程的知识。电脑制图有进步熟练了软件操作。总之，此次设计是整个大学四年所学知识的整理与应用，大大提高了我的设计能力。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页致谢通过做这个高效冷却器的设计，我懂得了很多换热器相关知识及其由理论向实际转变的过程。我非常感谢我的设计指导老师徐舒老师。徐老师严谨的治学态度渊博理论知识丰富的实践经验以及细心的教导让我体会颇深，在这个学期里，我学会了很多很多，所有这些将引导我不断前进，并是我终身受益，所有这些我将铭记在心。本设计的设计过程自始至终都得到徐老师的细心教导，从设计的选题的确定，到设计计算及论文的整理审稿最后定稿，无不倾注了徐老师辛勤的汗水,衷心感谢机械工程学院，为我们这次设计提供设计画图教室，画板等等硬件方面的帮助。衷心感谢本设计小组的每位同学，他们为我提供了榜样，帮我解决了无数疑难问题，让我学到了很多东西。我之所以能按时顺利的完成我的毕业设计，是与老师的指导和同学的帮助分不开的，在本次设计过程中，得到了过程机械系各位老师的指导和帮助。在此，我对那些指导和帮助过的老师同学及朋友表示衷心的感谢。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页参考文献秦叔经叶文邦等编换热器北京化学工业出版社，国家行业标准管壳式换热器北京中国标准出版社。贺匡国主编化工压力容器及设备简明设计手册北京化学工业出版社，上海医药设计院编化工工艺设计手册北京化学工业出版社，董大勤压力容器与化工设备实用手册北京化学工业出版社，郑津洋等编过程设备设计北京化学工业出版社，聂清德化工设备设计北京化学工业出版社，华南理工大学化工原理教研室编化工过程及设备设计广州华南理工大学出版社，淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页附录本设计符号说明英文字母折流板间距系数，无量纲管径换热器外壳内径摩擦系数系数圆缺高度总传热系数，管长程数指数管数程数管数程效折流板数努塞尔特准数压力普兰特准数热通量传热速率半径汽化潜热热组，因数雷诺准数传热面积冷流体温度管心距热流体温度流速质量流量希腊字母对流传热系数，有限差值导热系数，粘度，密度校正系数下标冷流体热流体管内介平均管外污垢。淮海工学院二〇〇届本科毕业设计论文第页共页绪论课题背景随着世界性的能源危机波及到了装备制造业及石油化工这些耗材及耗能的大户，以及国家节能减排长期国策的确立，作为能量回收装备热交换设备的提高传热效能及降低能耗的研究被提高到了很重要的地位。这些研究归纳为以下几个方面传热与流动研究旨在提髙传热及压降计算的准确性，寻求提髙传热效率，降低压降的途径。这方面研究主要涉及到物性模拟研究分析设计研究如温度场流动分布的模拟研究等传热及流动试验和工艺计算软件的开发等。换热设备大型化新型热交换设备的开发及降低能耗节水的研究。强化传热的研究如强化传热管研究板管的研究如板壳式板空冷等。材料研究相容性及经济性的结合。抗腐蚀及控制结垢的研究涉及使用寿命及保持传热效率。国内外发展概况换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门，尤其在石油化工生产中应用更为广泛。换热器分类方式多样，按照其工作原理可分为直接接触式换热器蓄能式换热器和间壁式换热器三大类，其中间壁式换热器用量最大，据统计，这类换热器占总用量的。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类，其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期的操作过程中积累了丰富的经验，其设计资料比较齐全，在许多国家都有了系列化标准。近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管壳式热交换器具有结构简单牢固操作弹性大应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。目前，我国已制定了列管式换热器的系列标准，但还有很多场合，所用列管式换热器是根据