论文总字数：34775字

摘 要

管壳式换热器作为一种高效、紧凑的换热设备，目前被应用于各行各业，蒸发装置预热器属于管壳式换热器的一种。其壳程的加热介质为饱和蒸汽，管程的预热介质为原料氯化钾母液，主要安装在蒸发器之前，用来给原料预热，使原料达到进料口温度，来提升整个装置总的传热效率。蒸发器作为一种特殊的传热设备，目前在石化领域的设备中多有应用。

本课题以固定管板式换热器作为研究对象进行蒸发装置预热器的设计与分析，首先根据给定的原始数据对该换热器进行传热特性、阻力特性的计算总结，由此确定换热面积A和换热系数K。然后进行预热器壳体和零件的计算与选用，并利用SW6软件对整个设备零件进行强度校核，确保设备的安全性，最后对整个设备进行经济性评估，来评价其社会经济效益以及项目的可行性。通过计算绘制出图纸并投入设计使用。

关键词：蒸发器 固定管板式换热器 工艺计算 结构设计 强度校核

Abstract

As a high-efficiency and compact heat-exchange equipment, shell-and-tube heat exchangers are currently used in various industries. The evaporator preheater is a type of shell-and-tube heat exchanger. The heating medium in the shell side is saturated steam, and the preheating medium in the tube side is the raw material potassium chloride mother liquor. It is mainly installed before the evaporator and is used to preheat the raw materials so that the raw materials reach the temperature of the inlet to increase the total Heat transfer efficiency. As a special heat transfer equipment, the evaporator has many applications in the petrochemical field.

In this paper, the design and analysis of the preheater of the evaporator is carried out with a fixed tube-plate heat exchanger as the research object. Firstly, the heat transfer characteristics and resistance characteristics of the heat exchanger are calculated and summarized based on the given original data. From the results of the summary, the heat transfer area A and the heat transfer coefficient K are determined. Then start the calculation and selection of the preheater shell and parts, and use SW6 software to perform strength check on the entire equipment parts to ensure the safety of the equipment. Finally perform an economic evaluation of the entire equipment to evaluate its social and economic benefits and projects Feasibility. Drawings are drawn through calculations and put into design use.

Keywords : The evaporator; Fixed tube-plate heat exchanger; Process calculation; Structural design; Strength check

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 7

1.1课题背景 7

1.2国内外研究情况 7

1.3选题的意义 8

第二章 工艺设计 10

2.1 工艺设计的相关参数 10

2.2 计算总传热面积 10

2.2.1平均传热温差 10

2.2.2热量计算 11

2.2.3换热面积 11

2.3 选择换热器型式与流程安排 11

2.3.1换热器形式 12

2.3.2流程安排 12

2.4 主体构件的工艺尺寸 12

2.4.1换热管管径和管内流速 12

2.4.2管程数和传热管数 12

2.4.3管束相关参数 13

2.4.4壳体内径的确定 13

2.4.5折流板 13

2.4.6接管口的确定 14

2.5 热量核算 15

2.5.1壳程表面传热系数 15

2.5.2管程表面传热系数 16

2.5.3污垢热阻和管壁热阻 17

2.5.4传热系数 18

2.5.5壁温核算 18

2.6 换热器内流体阻力核算 19

2.6.1管程流体阻力 19

2.6.2壳程流体阻力 20

第三章 换热器结构设计与强度计算 21

3.1 壳体 21

3.1.1筒体材料的确定 21

3.1.2筒体尺寸的确定 21

3.1.3筒体的强度校验 22

3.1.4筒体的水压试验 22

3.2 管箱法兰和垫片 23

3.2.1管箱法兰 23

3.2.2管箱垫片 24

3.3 管板 24

3.3.1管板结构计算 24

3.3.2换热管与管板的连接 25

3.3.3管板与壳程圆筒、管箱圆筒连接方式 26

3.4 接管 26

3.4.1壳程接管 26

3.4.2管程接管 27

3.5 管箱的设计 28

3.5.1封头材料 28

3.5.2封头尺寸 28

3.5.3管箱短节长度 29

3.5.4筒体的强度校验 29

3.5.5筒体的水压试验 30

3.6 壳程接管开孔补强校核 30

3.7 管箱接管开孔补强校核 31

3.8 折流板 32

3.9 拉杆及定距管 33

3.9.1拉杆 33

3.9.2定矩管 34

3.10 旁路挡板 34

3.11 接管位置 34

3.11.1壳程接管位置 34

3.11.2管程接管位置 35

3.12 排气管、排液管的选用和布置 35

3.13 支座的选择与布置 36

3.14 应力计算 37

3.14.1热交换器所受的应力 37

3.14.2温差应力 38

3.14.3拉脱力 39

3.14.4许用应拉脱力 39

3.15 换热器设计结果汇总 39

第四章 经济性评价 41

4.1 经济性评价的目的与方法 41

4.2 预热器的造价预算 41

4.2.1主要材料的费用 41

4.2.2金属材料费 41

4.2.3焊条费 42

4.2.4油漆费 42

4.2.5人机费 42

4.2.6 辅材费 43

4.2.7设备总价 43

4.2.8利润和税金 43

4.2.9项目总价 43

4.3经济性分析 43

第五章 总结 44

参考文献 45

附录 48

致谢 63

第一章 绪论

1.1课题背景

在石油化工行业，蒸发装置在各类工艺流程中是必不可少的一部分。我们都知道，蒸发的能耗非常的高，在工艺流程中占了很大一部分，蒸发是利用饱和蒸汽或者过热蒸汽作为热源，并且汽耗比是用来衡量这一单元操作的重要指标，他的大小直接影响了所需能源的使用，需要更低的汽耗比来节省更多的能量，以满足环保指标^[1]。为了响应政府号召，减小单位能耗，提高蒸发效率，降低蒸发过程的能耗是十分重要的。

请支付后下载全文，论文总字数：34775字