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摘 要

丙烷作为一种较为常见的液态烃燃料，在化工生产过程中具有举足轻重的作用，丙烷冷却器是丙烷生产工艺过程中的一个重要的生产装置，值得我们去探讨研究。本课题主要围绕丙烷冷却器热工艺计算与结构设计、检验以及强度校核，工程图纸制图和经济成本核算。对热交换器的定义、研究重点、发展状况进行简单的介绍。然后围绕课题展开设计，根据工艺要求完成了丙烷冷却器的热工计算及结构设计和材料选择，最终完成丙烷冷却器的热工艺与结构设计。在设计过程中主要依据GB150-2011《压力容器》和GB/T151-2014《热交换器》等标准进行设计。在计算过程中，主要对丙烷冷却器的筒体、管板、管箱做出了结构设计与强度校核，最后对丙烷冷却器的设计过程进行了归纳并对其未来的发展做出了展望。

关键词：丙烷 热工艺计算 结构设计 强度校核

Propane Cooler Design

Abstract

Propane as a more common liquid hydrocarbon fuel, in the chemical production process had a pivotal role in the propane cooler propane production process was an important production device, it was worth to study.This project mainly focuses on the calculation and structural design, inspection and strength checking, engineering drawing and economic cost accounting of propane cooler.The definition of the heat exchanger, research focus, the development of a brief introduction.Then, the design of the propane cooler was completed according to the technical requirements. The thermal process and structural design of the propane cooler were completed. Finally, the thermal process and structural design of the propane cooler were completed.In the design process mainly based on GB150-2011 "pressure vessel" and GB / T 151-2014 "heat exchanger" and other standards for design.In the calculation part, the design, calculation and strength checking of the cylinder, the head, the tube plate and the tube box were mainly carried out. Finally, the propane cooler design was summarized and its future development was prospected.

Key Words: Propane; Thermal process calculation; Structural design;Strength Check

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1换热器的概念 1

1.2 研究意义 1

第二章 冷却器设备设计计算 2

2.1 工艺设计 2

2.2 冷却器的计算与选型 3

2.2.1.总体设计 3

2.2.2.热工计算 3

2.2.3详细结构设计与强度设计 10

2.3 结构设计 11

2.3.1筒体 11

2.3.2管箱 12

2.3.3管程接管补强计算 13

2.3.4换热管 14

2.3.5折流板 14

2.3.6管板计算 15

第三章 设备维护与维修 19

3.1 热交换器的维护 19

3.1.1 热交换器的检查 19

3.2 换热器的故障与处理 19

3.2.1 换热器的故障及原因分析 19

3.2.2 换热器故障处理 20

第四章 经济评价 21

4.1经济评价 21

第五章 总结 22

5.1 热交换器的未来展望 22

参考文献： 23

附录 25

强度校核 25

第一章 引言

1.1换热器的概念

换热器主要用来使两种温度不一样的介质进行热量交换[1]，起到加热或冷却的目的，是将热源体与冷原体进行热量交换的设备，从而实现热量间的相互传递。换热器在各行各业都具有较广的运用面，例如在食品生产厂、化工原料加工厂、石油炼化、机械等众多行业领域都占有较高的地位[2-4]，根据其功能性可以分为蒸发器、冷却器、冷凝器、加热器等，应用十分广泛。

1.2 研究意义

随着现代工业的迅速发展, 大型换热器的使用也越来越广泛[5]，集中工业生产的各个行业，与我们的生活息息相关占据很重要的作用。换热器的制造技术日渐升级改进已使换热器的形式更加多样化且功能性也原来越强[6-7]，其中的管壳式换热器又是应用最为广泛使用量最大的换热器型式[8]。但是目前仍然有许多工艺结构上的问题在制约着换热器的发展优化，即使这样企业也要迎难而上，破解难题，建立更高知名度的换热器品牌，创新发展热交换器技术。而本次设计的内容是丙烷冷却器，其设计要求如下，管程工作介质/壳程工作介质: 循环水/丙烷；介质特性: 易爆；工作温度：40℃/40℃；设计温度:50/50℃；管程工作压力：4 MPa，壳程工作压力：0.5 MPa ，管程设计压力：4.2，壳程设计压力：0.55 MPa。

第二章 冷却器设备设计计算

2.1 工艺设计

根据所给的工艺条件，我们对丙烷冷却器的工艺流程进行了计算。

表2-1 设计的基本参数

1. 丙烷的流量q=10000 m/h= 446.43 kmol/h=10000.1 kg/h

丙烷的比热容c=1.693 kJ/(kg·K)

Q=cmt=10000.11.693（45-25）=3.3310kJ/h

1. 压力为4MPa时水的冷凝热为：

用水量 w=Q/( ct)= 3.310/(4.1810)=7.910kg/h

2.2 冷却器的计算与选型

2.2.1.总体设计

①确定结构形式。由于丙烷和循环水的换热温度差别不大，在工艺和结构没有一些特殊的要求，因此选用固定管板式换热器。

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