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摘 要

本文主要对液氨冷却器进行整体结构设计和强度计算。本文的液氨冷却器采用了釜式重沸器的形式，釜式重沸器在结构上与其他换热器有所不同，其特别之处在于壳体上部设有一个蒸发空间，可以根据产气量的多少和所要求的蒸汽品质来合理设计蒸发空间的大小。本设计中，釜式重沸器的管束采用了U形管式的结构，管程采用双管程，传热性能较好，检修方便，流程较长，流速较快，结构也较为简单，总体造价不高。本次设计为第Ⅱ类压力容器，设计温度较低且温差较大，设计压力较高，因而设计要求高。换热管材料使用不锈钢。本文主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件设计。

关键词：低温设备 冷却器 液氨 设计计算

The Design of Liquid Ammonia Cooler

Abstract

This paper mainly carries on the overall structural design and strength calculation of liquid ammonia cooler. The ammonia cooler used the form of kettle type reboiler ,kettle type reboiler is different with other heat exchangers in structure, its special place is provided with an evaporation space in the upper part of the shell, which can according to gas production and the required quality of steam to rational design of the size of the space evaporation. In this design, the tube bundle of the autoclave is used for the U - tube structure, used of double tube process, which has good transfer performance, and the maintenance is convenient, the process is long, the flow rate is fast, the structure is also relatively simple, the overall cost is cheap.The design for the second category of pressure vessels, which has low design temperature, large temperature difference, and high design pressure, so the design demands are strict. Heat exchanger tube material using stainless steel .In the design, I mainly carried out the design of heat exchanger structural design, strength of design and parts selection and process design. 

Key Words: cryogenic equipment; cooler; liquid ammonia; design and calculation

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换热器的分类 1

1.3换热器的选型 1

第二章 工艺计算 2

2.1工艺简述 2

2.2.1明确设计任务 2

2.2.1总体设计 2

2.2热工计算 2

2.2.1原始数据 2

2.2.2定性温度与物性参数 2

2.2.3物料与热量衡算 3

2.2.4有效平均温差 3

2.2.5初算传热面积 3

2.2.6换热器结构设计 4

2.3压力降计算 5

2.3.1管程传热与压降 5

2.3.2壳程传热与压降 5

2.3.3总传热系数 6

2.3.4传热面积与壁温衡算 6

第三章 详细结构设计及强度计算 7

3.1筒体壁厚确定 7

3.2管箱短节壁厚确定 8

3.3壳程标准椭圆封头厚度的计算 8

3.4管箱标准椭圆封头厚度的计算 9

3.5设备法兰的选型 10

3.6接管法兰的设计 10

3.7拉杆和定距管的确定 11

3.8分程隔板厚度选取 12

3.9支座的选择及应力校核 12

3.9.1支座的选择 12

3.9.2支座的校核 12

3.10 管板的设计 15

第四章 总结与展望 17

参考文献 18

附件1 20

第一章 绪论

1.1换热器的研究意义

步入二十一世纪，能源成为世界关注的焦点，能源短缺越来越成为制约经济发展、社会进步、科技创新的重要因素，因此，如何合理、有效地对能源进行开发及转换利用已成为各国竞相开展的主题^［1、2］。在工业生产中，换热器是不可或缺的设备，其贯穿在能源系统的整个使用过程中，被石油、化工、冶金、制药、机械等诸多工业部门广泛使用，起着至关重要的作用^［3、4］。因此，无论是从促进工业发展的角度考虑还是从优化能源利用的方向考量，加强对换热器的研究，使换热器设计更为合理、制造更为简便，对节约和高效利用能源有着重要意义^［5］。

换热器在工业生产中发挥的作用不可谓不大，其主要作用是使热量（或焓）在高温和低温流体间进行传递，从而使流体温度符合工艺过程的规定，以满足工艺过程上的需要，同时还能进行能量的储存、转化和回收，提高热能的利用率，降低能耗，提高工艺生产的经济效益^［6］。

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