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摘 要

本设计围绕过程工业中常见的的换热器——固定管板式换热器，首先先对换热器的工艺以及对其结构和尺寸的确定，再在上述设计的基础上，依据国家标准，对换热器的筒体厚度，封头，壳体厚度等进行了计算与设计；确定了换热管的排列方式，依据对换热管参数的确定，再对换热器的其余部件的确定，最后再对换热器强度进行校核，确定了本设计的合理性和可行性。

换热器的运行时整个工业过程中最重要的一环，所以合理地设计至关重要。固定管板式换热器结的成本较低，且经济性较高，运行也稳定。因此，本次设计选用固定管板式换热器作为再生气加热器的设计。

关键词：换热器；固定管板；法兰；折流板

Design of Condenser for Distillation Column

ABSTRACT

This design focuses on the most commonly used heat exchanger in the process industry -- the design of fixed tube-plate heat exchanger. Through the calculation of the structure and size of the heat exchanger, and then on the basis of the above design, according to the national standard, the thickness of the heat exchanger tube body, head, shell and so on were calculated and designed.Determine the arrangement of the heat exchange tube, according to the determination of the heat exchange tube parameters, and then the determination of the remaining parts of the heat exchanger, and finally the heat exchanger strength check, determine the rationality and feasibility of the design.

The operation of the heat exchanger is the most important part of the whole industrial process, so the rational design is very important.Fixed tube-plate heat exchanger has lower cost, higher economy and stable operation.Therefore, this design selects the fixed tube-plate heat exchanger as the design of the re-air heater.

Keywords: heat exchanger;Fixed tube plate;Flange;baffle

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 换热器的研究意义 1

1.2 换热器研究现状 1

第二章 再生器加热器的工艺计算 3

2.1 换热管参数 3

2.1.1 流体流经的确定 3

2.1.2 相关数据 3

2.1.3 管程数和单管长度 3

2.2结构与尺寸 4

2.2.1 计算筒体直径 4

2.2.2 折流板的规格 5

2.2.3 接管 5

2.3 设备核算 6

2.3.1 壳程传热系数 6

2.3.2 总传热系数 8

2.3.3 传热面积核算 9

2.4 流体阻力的计算 9

2.4.1管程总阻力： 9

2.4.2 壳程总阻力 10

第三章 再生器结构设计与强度计算 12

3.1 结构与尺寸设计 12

3.1.1 筒体壁厚计算 12

3.1.2 壳体、短节和封头设计 17

3.2 接管和法兰的选择 18

3.2.1 接管法兰选择 18

3.2.2 垫片和容器法兰的选择 19

3.3 管板 20

3.4 进出口设计 21

3.4.1 接管外伸长度 21

3.4.2 开孔补强的计算 22

3.4.4 最小位置的接管 23

3.5 换热管 25

3.5.1 中心距的确定 25

3.5.2 换热管的排列形式 25

3.5.3 布管限定圆 26

3.6 管子和管板的连接方式 27

3.7 其余部件设计 28

3.7.1 防冲板 28

3.7.2 折流板 28

3.7.3 膨胀节 29

3.7.4 拉杆 29

3.7.5 定距管 30

3.7.6 鞍座 30

第四章 经济性评价 32

4.1经济分析 32

4.2投资估算 32

参考文献 33

致 谢 35

第一章 绪论

1.1 换热器的研究意义

随着时代的发展，人民生活水平也在逐步的提高，但能源损耗依旧是大于其他国家的，目前耗能不符合绿色环保的理念，所以在这种状况下中国开始走可持续发展，

工业化的持续发展而使电力，煤炭化工等行业的凶猛发展，，经济的增长也随之而来，优秀的换热器会节省材料空间，而且本身的热阻也会较小，所以对于换热器的研究是对中国的可持续发展，对我国的经济的发展有着重要的里程碑的意义，优化和设计新型换热器是非常重要的

通过查找文献可得，在工业设计中换热器的设备支出占用了总装配费用30%，而运行费用也要近40%，因此换热器的使用和性能对于整个工艺过程有着很大的影响力，所以对于那些耗能较高的设备进行合理有效的改进，提高换热器对换热的效率，对于改善人民生活和环境等方面有着十分重要的意义。

1.2 换热器研究现状

在上世纪八十年代左右就有中国科学家对换热器就进行了研究，但由于当时条件的不足和装备的简陋让研究迟迟没有进展，也没有引起大家的关注，所以对于换热器的研究资料等也较少，但随着社会的发展，工业的发展，科研工作者们对于对工业而言十分重要的换热器产生了极大的兴趣。关于换热器的研究也在逐步的深入了解^[4] ，目前关于换热器的研究主要还是在于对其结构的优化，节能 ^[5,6]等方面。

换热器作为一种高耗能的装置是不符合国家的绿色环保要求，所以如今对于如何减少污染和降耗的研究越来越多了。通过对于换热器的结构等原理的了解，从而寻找到一种或者几种对于换热器中能耗较高设备的原因而来对其进行合理的加工改造，目前主要常用的几个如冷凝器，换热管，折流板等的改造来^[7]强化传热而达到目的

由于国内对于换热器的研究较晚，所以对于换热器的研究目前主要在对换热器的各个部件的研究，其他的方面还需多多的去借鉴外国学者，但随着中国的工业能力的进步，在计算机模拟流体以及有限元分析对于换热器的结构强化设计这方面有着很大的优化，同时，世界对于换热器的研究也在进行着日新月异的变化，但总体来说我国对于换热器的研究还是落后于其他工业国家。所以需要我们去努力去研究去拼搏，让中国的工业能够也处于世界前例，在计算资源无法满足数值模拟的要求时，依托试验的方法对相关数据进行测量分析，进而指导换热器的结构优化设计也较为可靠。在各种新型的换热器结构优化设计方法层出不穷的同时，依靠工程实践及理论计算总结出的换热器常规设计方法依旧值得参考，其在换热器制造加工及使用过程中，依旧发挥着十分重要的作用。

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