BEM600固定管板换热器设计
化工原理课程设计-固定管板式换热器
化工原理课程设计-固定管板式换热器
固定管板式换热器课程设计
一、固定管板式换热器介绍
固定管板式换热器是由一系列密封的管子和管板组成的固定式换热器，它是一种高效的传热设备。
固定管板式换热器由管头、管板、管和膨胀节
组成，管板被以阶梯形式安装在壳体内，壳体无特殊要求，可以是钢料或
不锈钢料。
在制造过程中，在管头和管板之间要有一个膨胀节，可以在换
热器的两端安装膨胀节，用于调节管头的压力。
固定管板式换热器的管头有支架结构，管头上的管可以直接在管头上
安装，无需特殊设备，且安装费用便宜。
另外，固定管板式换热器的支架
结构为有利回转，可以一次性安装比较多的管。
换热器的传热面积大，且
不会有结垢的烦恼，这使得固定管板式换热器备受客户青睐。
二、固定管板式换热器实验
1.实验准备
在实验准备阶段，首先要做的就是对实验装置进行检查，在检查过程中，要检查铡管的弯曲度是否符合要求，对膨胀节是否无异常进行检查；
其次把准备好的介质进行油温测试；最后根据测得的油温，调节管头的压力。
2.实验步骤
（1）首先将介质压入换热器，并使用电动泵将介质压入管内，介质
被。
固定管板换热器设计
固定管板换热器设计固定管板换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、化肥、电力、食品等行业中的热交换过程。
它通过管板将热交换管束固定在一个壳体内，流体在管束内外交换热量。
本文将对固定管板换热器的设计原理、结构组成、换热计算及局限性进行详细阐述。
固定管板换热器的设计原理是根据热传导原理，通过壳体和管束之间的热传导来实现热量的传递。
在换热过程中，冷热流体通过壳体中的进出口进入管束中进行换热。
管束由多个平行排列的换热管组成，通过固定管板将其固定在壳体内。
冷流体在进入管束的同时，与热流体发生换热，通过管壁将热量传递给冷流体，从而实现冷却或加热的目的。
固定管板换热器的结构组成主要包括壳体、管束、管板、支撑件和密封件等部分。
壳体是固定管板换热器的外部壳体，起到支撑和保护管束的作用。
管束由换热管组成，是热量传递的关键部分。
管板则起到将管束固定在壳体内部的作用，通过与壳体的密封配合，使热量只能通过管壁传递，保证换热效率。
支撑件用于支撑管束和固定管板的位置，确保换热器的结构稳定。
密封件则用于保证换热器的密封性，防止流体泄漏。
在固定管板换热器的设计中，换热计算是一个重要的环节。
换热器的换热面积、传热系数和温度差是换热计算的关键参数。
通过计算热负荷、流体的温度和流量等参数，可以确定换热器的换热面积和传热系数。
换热面积的大小决定了换热效率的高低，传热系数则与流体的流动性质、流速以及管束的结构有关。
在换热计算中还要考虑流体的压降和流速的限制，以确保换热器的正常运行。
固定管板换热器虽然具有许多优点，如结构简单、操作方便、容易清洗等，但它也存在一些局限性。
首先，固定管板换热器的传热系数相对较低，性能不如其他类型的换热器，如壳管式换热器。
其次，管束在壳体内无法进行维护和更换，一旦出现故障需要更换管束时，将需要拆卸整个换热器，造成一定的维护困难。
总之，固定管板换热器是一种常见的换热设备，在工业生产中有着广泛的应用。
它通过壳体和管束之间的热传导，实现热量的传递，达到冷却或加热的效果。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计摘要固定管板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、能源、冶金等行业。
本文将介绍固定管板式换热器的基本原理、设计方法以及注意事项，以帮助工程师们更好地进行换热器的设计。
1. 引言换热器是工业生产中常见的设备之一，用于在不同流体之间进行热交换。
固定管板式换热器由许多平行管道和固定的平板组成，流体通过管道与平板交换热量。
固定管板式换热器具有结构简单、换热效率高的优点，因此在工程实践中被广泛采用。
2. 基本原理固定管板式换热器的基本原理是将两种不同温度的流体分别通过管道和平板，使其在接触的过程中进行热量传递。
其中，管道中的流体称为管侧流体，平板上的流体称为壳侧流体。
管侧流体和壳侧流体之间的热量传递通过壳管之间的壁薄传导、对流传热和辐射传热三种方式进行。
3. 设计方法固定管板式换热器的设计需要考虑多个因素，包括流体特性、传热系数、温差、压降等。
下面将介绍设计固定管板式换热器的基本步骤：3.1 确定换热面积换热面积是固定管板式换热器设计中的重要参数，一般需要根据具体的工况来确定。
常用的方法包括热负荷法、流体物性法等。
3.2 确定壳体和管子的尺寸壳体和管子的尺寸设计需要考虑流体的流速、壳体和管子材料、压力等因素。
在设计过程中需要保证壳体和管子的强度和密封性。
3.3 确定流体的流量流体的流量是固定管板式换热器设计过程中的另一个重要参数，可以通过工况和传热系数来确定。
流体的流量决定了换热器的尺寸和性能。
3.4 计算传热系数传热系数是固定管板式换热器性能的关键参数。
传热系数的计算需要考虑流体的性质、流速、壳侧和管侧的传热方式等。
3.5 设计壳侧和管侧流体的流动方式壳侧和管侧流体的流动方式直接影响换热效果。
常见的流动方式包括并流、逆流和交叉流，选择合适的流动方式需要考虑流体的性质、压降等因素。
4. 注意事项设计固定管板式换热器时需要注意以下几点：•确保换热器的结构强度和密封性，避免泄漏和破裂的情况发生；•流体的选择和流量的确定需结合具体工况，合理选择流量和流速；•传热系数的计算需考虑流体的性质、壳侧和管侧的传热方式等因素；•确定壳侧和管侧的流动方式时，需综合考虑流体的性质、压降等因素。
固定管板式换热器课程设计
固定管板式换热器课程设计课程设计名称：固定管板式换热器课程设计课程设计目标：1. 了解固定管板式换热器的基本原理和工作原理；2. 掌握固定管板式换热器的设计计算方法和参数选择；3. 能够应用所学知识进行固定管板式换热器的设计与改进；4. 锻炼学生的团队合作能力、实际操作能力和问题解决能力。
课程设计内容：1. 换热器设计基础知识1.1 换热器的分类和基本工作原理；1.2 换热器的热传导基本原理；1.3 换热器的换热系数与传热面积关系；1.4 换热器设计的目的和要求。
2. 固定管板式换热器的结构和工作原理2.1 固定管板式换热器的主要构件和组成；2.2 固定管板式换热器的流体流动方式；2.3 固定管板式换热器的热传导过程。
3. 固定管板式换热器的设计计算3.1 换热器需求参数的确定；3.2 固定管板式换热器的传热面积计算；3.3 固定管板式换热器的管束设计；3.4 固定管板式换热器的板设计；3.5 固定管板式换热器的布置方式选择。
4. 固定管板式换热器的优化改进4.1 基于性能参数的优化改进；4.2 基于结构参数的优化改进；4.3 换热器系统的综合优化。
课程设计流程：1. 学生团队选定特定的换热器设计目标；2. 学生团队进行文献调研，了解固定管板式换热器的基本知识；3. 学生团队进行设计计算，根据选定的设计目标确定换热器参数；4. 学生团队进行换热器结构设计，包括管束设计和板设计；5. 学生团队根据设计结果进行性能和结构优化改进；6. 学生团队进行设计方案的整理和总结，并撰写设计报告。
课程设计评价指标：1. 设计报告的完整性和规范性；2. 设计计算的准确性和合理性；3. 设计结果的优化改进程度；4. 学生团队的合作能力和实践操作能力；5. 学生团队对于课程设计所学知识的应用能力。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计固定管板式换热器（Fixed Tube-sheet Heat Exchanger）是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业。
本文将介绍固定管板式换热器的设计原理、结构特点，并对其设计流程进行详细阐述。
一、设计原理在换热过程中，热量从高温流体通过管壁传递到低温流体。
高温流体进入管束，从管壁流过，将热量传递给管内的低温流体。
通过多个管束的交叉布置，可以实现大面积的热交换，提高换热效率。
二、结构特点1.管束结构合理：固定管板式换热器采用纵向布置的管束结构，利于流体流动，减小流体的阻力，提高换热效率。
2.管板紧密连接：管板与管束通过焊接或膨胀连接，保证流体不会泄漏或混合。
3.固定件的设计：固定件采用螺栓连接，可以方便地拆卸和维修换热器。
4.壳体结构合理：壳体采用圆筒形状，能够承受较大的内部压力，提供稳定的工作环境。
三、设计流程1.确定设计参数：根据工艺要求和流体性质，确定换热器的设计参数，包括换热面积、热交换系数、流体流量等。
2.确定管子布置方式：根据流体性质和布置空间，确定管子的布置方式，包括并列式、对流式、六边形等。
3.确定壳体尺寸和材质：根据管子的布置方式和流体流量，确定壳体的尺寸和材质，包括内径、壳体长度和壳体材质等。
4.选择管板和固定件：根据壳体尺寸和管子布置方式，选择合适的管板和固定件，包括管板和壳体的连接方式、固定件的材料等。
5.进行换热计算：根据流体性质和换热参数，进行换热计算，计算出换热器的换热效率和流体的出口温度等。
6.进行强度计算：根据壳体结构和管道布置，进行强度计算，确保换热器在正常工作条件下的安全可靠性。
7.绘制制图：根据设计参数和计算结果，绘制出换热器的制图，包括总装图、管束图、壳体图和焊接图等。
8.进行工艺设计：根据设计图纸和工艺要求，进行工艺设计，确定制造工艺和生产工序。
9.进行质量检验：对制造的换热器进行检验，包括外观质量、尺寸精度和焊接质量等。
固定管板换热器设计
固定管板换热器设计固定管板换热器由管束、壳体和管板组成。
管束通常由多条平行的管子组成，管子之间通过管孔与管板相连。
壳体包裹着管束，形成一个密闭的空间，通过进出口和出口与管道相连。
管板位于管束的两端，将壳体分成两个室内，分别为热介质的进出口。
在固定管板换热器的设计中，需要考虑以下几个关键因素。
首先是换热器的热量传递效率。
热量传递效率是指热量在单位时间内在换热器内的传递程度，通常用热传导系数表示。
要提高热传导系数，可以采用增加管子的数量、增加管子的长度、增加管子的表面积等方法。
其次是固定管板的材料选择。
固定管板可以使用不锈钢、铝合金、铜合金等材料制成。
选择合适的材料需要考虑热传导性能、耐腐蚀性能、强度等因素。
另外，还要考虑管板与管子之间的密封性，确保热介质能够在管内流动，而不会泄漏到外部环境。
第三是管子的布局和尺寸。
管子的布局和尺寸直接影响到换热器的热传导效率和压降。
通常情况下，管子的布局为平行排列，管子之间的距离一般保持在一定范围内。
管子的尺寸可以通过计算得到，需要根据工艺条件、热传导系数和流体性质等因素进行选择。
此外，还需要考虑固定管板换热器的清洗和维护。
换热器在使用一段时间后，管子内壁会有许多附着物，需要进行清洗。
为了方便清洗，可以在管板上设置洗涤孔，通过注入清洗液体进行清洗。
在固定管板换热器的设计中，还需要考虑结构的紧凑性和可靠性。
结构的紧凑性可以通过合理设计管板的形状和布局来实现，从而减小换热器的体积。
可靠性可以通过选择耐腐蚀的材料、合理设计管道的连接和密封等方式来确保。
总之，固定管板换热器的设计需要综合考虑热传导效率、材料选择、管子布局和尺寸、清洗和维护以及结构的紧凑性和可靠性等多个因素。
只有在注意这些关键因素的前提下进行设计，才能保证换热器的性能和使用寿命。
固定管板式换热器设计
固定管板式换热器设计BEM600-1.37/1.49-140-6/19-1设计摘要随着石化工业的不断进展，换热器在石化行业设备中占据着重要的地位。
本设计要紧针对的是固定管板式换热器，固定管板式换热器属于列管式换热器的一种，是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。
在本设计本设计包括四个部分：说明部分；运算部分；绘图部分和翻译部分。
说明部分要紧阐述了固定管板式换热器的工艺流程及其在炼油化工生产中的地位，换热器设备及其进展现状和国内外换热器的最新进展趋势，同时介绍了换热器的结构设计，换热器要紧零部件结构的设计及压力容器常用材料等。
最后对压力容器的制造，检验和验收等问题也作了简单的介绍。
运算部分中对筒体、管箱、封头、管板、法兰、膨胀节及其他附属设备进行了详细的运算,并对各组成部分的材料，厚度，应力，强度要求，进行了详细的分析，在满足设计要求的同时，以节约的原则对各部件进行了优化。
并对管板兼做法兰的四种危险工况分别进行了校核，使其能在满足在高温高压的要求同时花费最少的成本，拥有最好的质量。
其中有许多部分的设计借鉴了其他的一些先进理论和方法，不但节约了原料，更使换热器的质量得到了技术保证。
以节约能耗与提高使用性能为设计原则，最终满足设计的目的，即低能耗、低成本、高质量。
关键词：固定管板式换热器；换热面积；应力；管板兼作法兰；法兰连接The Design of the Fitted Tube-Sheet ExchangerBEM600-1.37/1.49-140-6/19-1AbstractW ith the continuous development of the petrochemical industry, heat exchanger equipment in the petrochemical industry occupies an important position. This design is aimed primarily at a fixed plate heat exchanger tube, fixed tube plate heat exchanger tube is a heat exchanger is the use of partitions so that high-temperature fluid andlow-temperature fluid for convective heat transfer in order to achieve the heat transfer between materials .During the design of the design includes four parts: that part of it; calculation part; mapping and translation of some parts. Note on some of the major fixed-plate heat exchanger tube and its application in the process of refining the position of chemical production, heat exchanger and the development of equipment and heat exchangers at home and abroad the latest development trends, at the same time introduced a heat exchanger structural design, heat exchanger design of the structure of the main components and pressure vessels commonly used materials. Finally, pressure vessel manufacturing, testing and acceptance of other issues also made a brief introduction. Calculated in part on the cylinder, control box, head, control panels, flanges, expansion joints and other ancillary equipment to carry out a detailed calculation of the various components of the material, thickness, stress, strength requirements, in detail analysis ofdesign requirements are met at the same time in order to save the principles of the various components were optimized. Flange and tube sheet of four taking the risk of workers have been checking the status of, respectively, to enable them to meet the requirements of high temperature and high pressure in the least expensive costs at the same time, have the best quality.Most of the designments use advanced technology and method at home and abroad for reference. We not only save material，but also guaranteed the heat exchanger’s quality. Saving energy and improving the using capability is the principle of the designments and finally satisfies the purpose of the designments，such as spending lower energy and cost and having better quality.Keyword：Fitted Tube-Sheet Exchanger; Exchange area; Strew ; Tube sheet extended as a flange; Flange coupling目录1 绪论 (1)2换热器的分类及其工作原理 (2)2.1换热器的分类及其工作原理 (2)2.2换热器的材料 (6)2.2.1 换热器常用钢材 (6)2.2.2 有色金属和非金属 (8)2.3换热器研究现状及进展趋势 (11)3 换热器设备各部分的设计说明 (18)3.1换热器设备各部分的材料选择 (18)3.1.1 常压容器对材料的差不多要求 (18)3.1.2 常压容器钢材的选择 (20)3.2设备制造工艺过程 (22)3.2.1 筒体 (22)3.2.2 管箱 (23)3.2.3 管板 (23)3.2.4 换热管 (23)3.2.5 折流板及支撑板 (24)3.2.6 管束组装 (24)3.3换热设备中换热管与管板的连接 (25)3.3.1 胀接 (25)3.3.2 焊接 (25)3.3.2 胀焊连接 (26)3.3.4 换热管与管板连接方式的选择 (27)3.4换热器的检验 (28)3.4.1 无损检测 (28)3.4.2 焊后热处理 (29)3.4.3 压力测验 (30)3.4.4 换热管与管板连接接头的密封性能检验 (30)3.5换热设备的日常检测与修理 (32)3.5.1 日常检查 (32)3.5.2 换热器腐蚀的防护 (32)3.5.3 换热器的检修 (33)3.6换热器各部分结构的选择 (34)3.6.1 筒体的选择 (34)3.6.2 封头的选择 (35)3.6.3 管箱的选择 (36)3.6.4 管板的选择 (36)4 筒体的运算......................................... 错误!未定义书签。
固定管板式换热器的设计
固定管板式换热器的设计固定管板式换热器（Fixed Tube Plate Heat Exchanger）是一种常见的换热设备，广泛应用于工业领域中的化工、石油、制药等行业。
本文将详细介绍固定管板式换热器的设计原理、主要构件、设计流程以及常见的设计要点。
一、设计原理二、主要构件1.管板：管板是固定管板式换热器的核心部件，用于固定管子，通常由碳钢、不锈钢等材料制成。
管板上开有与管子直径相匹配的孔，用于安装管子，并通过焊接或螺栓将管子固定在管板上。
2.壳体：壳体是换热器的外壳，通常由碳钢、不锈钢等材料制成。
其内部为与管板相垂直的管束通道，通过壳体上的进孔和出孔与外部流体进行连接。
壳体上还设有弹性密封装置，用于保证管壳内外流体的完全隔离。
3.弹性密封装置：弹性密封装置一般由O型圈、封头等构件组成，用于保证管壳内外流体的完全隔离，防止泄漏。
其应具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点。
三、设计流程1.确定换热器的工艺参数：包括流体的性质、流量、温度、压力等。
根据这些参数来计算换热器的换热面积和需求。
2.确定换热器的材料：根据工艺参数和所需性能，选择合适的材料，如碳钢、不锈钢等。
对于腐蚀性较强的介质，需要使用耐腐蚀材料。
3.计算换热面积：根据工艺参数和热传导方程，计算出所需的换热面积。
换热面积的计算与换热量有关，可以使用经验公式或者专业软件进行计算。
4.确定管子的直径和长度：根据所需的换热面积和流体的流速，确定管子的直径和长度。
一般来说，管子的直径越大，换热效果越好，但成本也会增加。
5.设计管板和壳体：根据管子的直径和长度，设计管板和壳体的尺寸和布局。
管板上的孔径和孔距应根据管子的直径和布局来确定，以确保管子的安装和布局的合理性。
6.计算管程和壳程的压降：根据流体的流动性质和管子的布局，计算管程和壳程的压降。
为了保持换热器的正常运行，管程和壳程的压降应在一定范围内。
7.选择弹性密封装置：根据工艺参数和介质的性质，选择合适的弹性密封装置，保证管壳内外流体的完全隔离和泄漏的防止。
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名义厚度取6mm
四、强度计算和结构设计
• 管板兼做法兰
鉴于本设备压力较低，介质为 水，主要采用Q345R材料。
2.管板厚度的计算
管板计算厚度
0.75d=14.25mm
结构开槽深度5mm 分程隔板槽深度4mm,最后圆整钢
板规格50mm
管板布管区周边的剪 切应力
壳体法兰应力 许用应力
管子应力 12
固定管板换热器
性能优点
性能缺点
结构简单，制造 成本较低。管内 不易积累污垢， 污垢便于清洗。
管子外表面进行检 查和机械清洗，不 适宜处理脏的或有 腐蚀性的介质
二.主要设计思路
•1. 根据已知参 数进行传热热面积
核算
4.强度计算
和结构设计
三.主要设计过程
五、结构部件的选择
6.法兰的选择 容器法兰选用甲型平焊法兰
公称压力为1.0MPa。
五、结构部件的选择
接管法兰选用带颈平焊法兰 公称压力为1.0MPa。
五、总结
首先根据工业生产的要求设计符合要求的换热器， 工艺计算初选了换热器规格，确定的换热器壳径600mm、 管子数362、公称压力1.0MPa、管子尺寸为Φ 19×2、管长 4500mm、单壳程双管程；进行了管壳程压降的核算，管程 压降31.1KPa，壳程压降45.5KPa，均符合不大于50KPa的 要求；计算得到的传热系数Ko=1291W/m2·K，传热安全系 数为21.3%，满足工艺要求。 选取管箱、筒体和封头的材料均为Q345R板材，确定了 筒体的厚度为6mm；接管、换热管的材料均选用Q345R，接 管采用无缝钢管制造；管板材料选用Q345R锻件，计算所 得名义厚度为50mm；折流板和分程隔板也选用Q345R板材 ；折流板厚度为6mm，分程隔板厚度为10mm。
谢谢各位老师！
固定管板式列管换热器
22
五、结构部件的选择
• 4.鞍座
鞍座选取DN600mm、重形、120度包角、焊制、双筋、 带垫板鞍座，鞍座和垫板材料均选用Q345R板材。
• 5.吊耳（在管箱上设置）
五、结构部件的选择
• 防冲板
为了防止壳程物料进口处流体对换热管表 面积的直接冲刷，应在壳程进口管处设置防冲 板。 防冲板的固定形式为：用U型螺栓固定在换 热管上。 厚度为6mm。
青岛科技大学本科毕业设计
题目：BEM600固定管板式换热器设计
• 指导教师： 学生姓名： 学号： • 班级：装控104班
一.固定管板式换热器
• 1、固定管板式换热器的结构特点
此种换热器的特点是管束以焊接或胀接在两 块管板上，管板分别焊接在外壳的两端并在其上 连接有顶盖，顶盖和壳体上装有流体进出口接管。
• 1.根据已知参数进行传热计算，并初选设备规格 初选传热系数K=1200w/(㎡/K) 所需传热面积S
换热管选用Φ19×2，正三角形排列。 管内流速v=1.5 m/s 可计算出所需换热管数n=332 根。 采用单壳程双管程，管长L=4.5m 壳体内径D=600 mm
三.主要设计过程
• 2.压降校核 管程压降(Pa)
三.主要设计过程
• 1.根据已知参数进行传热计算，并初选设备规格 初选传热系数K=1200w/(㎡/K) 所需传热面积S
换热管选用Φ19×2，正三角形排列。 管内流速v=1.5 m/s 可计算出所需换热管数n=332 根。 采用单壳程双管程，管长L=4.5m 壳体内径D=600 mm
一.固定管板式换热器
壳程圆筒轴向应力
换热管与管板拉脱应力 固定管板式列管换热
器
四、强度计算和结构设计
4.换热管与管板的连接
本换热器设计压力小于4MPa，且设计温度小于300℃， 操作中无剧烈的振动，无过大的温度变化及无明显的应力 腐蚀，故管板与换热管可采用强度胀接。
四、强度计算和结构设计
• 5.管板与壳体、管箱的连接方式
固定管板换热器管板兼做法兰，选用C型。
五、结构部件的选择
1.接管的选择及开孔补强
接管内径为150mm，进行开孔补强计算，计算知不需要进 行补强。
• 2.拉杆与定距管
拉杆定距管结构，此结构适用于换热管外径d≥19mm的管 束，4根拉杆。
五、结构部件的选择
3.折流板
设置折流板的主要目的是为了增加壳程流体的流速，提高壳 程的传热膜系数，从而达到提高总传热系数的目的。同时， 设置折流板对于卧式换热器的换热管具有一定得支撑作用，当换 热管过长，而管子承受的压应力过大时，在满足换热器壳程允许压降 的情况下，增加折流板的数量，减小折流板间距，对于焊接换热管 的手里状况和防止流体流动诱发震动有一定的作用。而且， 设置折流板也有利于换热管的安装。
壳程压降(Pa)
固定管板式列管换热器
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四、强度计算和结构设计
管程 筒体计算厚度：
P 0.88 600 cD 1.65m m t 2 189 0.85 0.88 2 P c
强 度 计 算
名义厚度取6mm
壳程 封头计算厚度：
Pc D 0.88 600 1.65mm t 2 0.5Pc 2 189 0.85 0.5 0.88
一.固定管板式换热器
固定管板换热器
性能优点
性能缺点
结构简单，制造 成本较低。管内 不易积累污垢， 污垢便于清洗。
管子外表面进行检 查和机械清洗，不 适宜处理脏的或有 腐蚀性的介质
壳程
介质 工作压力 进出口温度 流量
水 0.8MPa 70/95℃
管程
水 0.8MPa 130/110℃ 160t/h