U型管换热器设计说明书
U型管换热器毕业设计说明书
机械制造工艺学学号：毕业设计说明书U型管换热器设计U tube heat exchanger design学院机电工程学院专业化工设备与机械班级学生指导教师（职称）完成时间年月日至年月日广东石油化工学院专科毕业设计诚信承诺保证书本人郑重承诺：《U型管换热器设计》毕业设计的内容真实、可靠，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所完成。
毕业设计中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。
学生签名：年月日毕业设计任务书院（系）：专业班级：学生：学号：一、毕业论文课题 U形管换热器设计二、毕业论文工作自年月日起至年月日止三、毕业论文进行地点本校、实习地四、毕业论文的内容要求 1.毕业设计说明书 2.零号图纸1.5张基础数据：序号项目名称壳程管程单位1设计压力1817MPa2工作压力17.115.6MPa3设计温度400454℃4工作温度373415℃5操作介质混氢油反应产物—6焊接街头系数11—7腐蚀裕量33mm8水压试验压力24.6424.31MPa9入口温度134370℃10出口温度316210℃主要内容：1.结构设计参照相关手册、标准等确定换热器的结构。
包括总体结构尺寸的确定、折流板、接管、法兰、支座及拉杆的选择。
2.强度计算通过此部分计算，确定换热器的强度尺寸。
包括筒体、封头、管板的强度计算。
要求：1.毕业设计说明书2.零号图纸1.5张设计进度计划：第1~5周——查阅资料、现场调研、确定设计方案、工艺计算、确定工艺尺寸；第6~13周——结构设计、强度计算、绘图；第14~15周——撰写论文、打印论文、准备答辩。
主要参考资料：[1]毛希谰. 换热器设计[M]. 上海：上海科学技术出版社，1998[2]姚玉英. 化工原理[M].天津：天津大学出版社，1999[3]夏青德. 化工设备设计[M].北京：化学工业出版社，2000[4]GB150-1998，钢制压力容器[S].中国标准出版社出版.2000[5]GB151-1999，管壳式换热器[S].中国标准出版社.1998.指导教师接受论文任务开始执行日期 2014 年 3 月17 日学生签名摘要换热器是许多工业部门广泛应用的工艺设备。
U形管换热器设计说明书
目录引言 (8)一文献综述................................. 错误！未定义书签。
1.1换热器在化工生产中的应用............... 错误！未定义书签。
1.2换热器的分类及其特点................... 错误！未定义书签。
1.3U形管式换热器......................... 错误！未定义书签。
1.4管壳式换热器的研究现状................. 错误！未定义书签。
1.5本文设计的主要内容..................... 错误！未定义书签。
二计算说明书............................... 错误！未定义书签。
1.1原始数据.............................. 错误！未定义书签。
1.2定性温度及物性参数.................... 错误！未定义书签。
1.3传热量与冷水流量...................... 错误！未定义书签。
1.4有效平均温差 ......................... 错误！未定义书签。
1.5管程换热系数计算...................... 错误！未定义书签。
1.6壳程换热系数计算...................... 错误！未定义书签。
1.7传热系数计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.8管壁温度计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.9管程压降计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.1壳程压降计算.......................... 错误！未定义书签。
2.1换热管材料、规格的选择及功能的确定..... 错误！未定义书签。
2.2管子的排列方式........................ 错误！未定义书签。
U型管换热器设计说明书
流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
U型管式换热器毕业设计说明书
摘要换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。
广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域。
U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板，结构简单，密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。
一般高压、高温、有腐蚀介质走管程，这样可以减少高压空间，并能减少热量损失，节约材料，降低成本。
甲烷化换热器，是合成氨生产中的重要设备之一, 它能将27℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至90℃。
甲烷化换热器一般选用U型管换热器，它由一台Ⅰ型甲烷化换热器与一台Ⅱ型甲烷化换热器连接组成。
其中Ⅰ型甲烷化换热器将27℃的H2N2混合气升温至150℃，同时将215℃的H2N2精制气降温至90℃；Ⅱ型甲烷化换热器能将150℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至215℃。
本次设计主要根据GB150《钢制压力容器》及GB151《管壳式换热器》对设备的主要受压元件进行了设计及强度计算，又结合HG/T20615《钢制管法兰》、JB/T 4712《容器支座》等其它压力容器相关标准，对其它各部件进行设计，最终完成了Ⅱ型甲烷化换热器的设计。
关键词：换热器；甲烷化换热器AbstractHeat exchanger is important in the process of chemical production equipment, which can be achieved between the heat exchange media. Widely used in petroleum, chemical, pharmaceutical, food, light industry, machinery and other fields. U-tube heat exchanger is a heat exchanger, it has only one tube plate, simple structure, less sealing surface, and the U-shaped tubes are free to stretch, no thermal stress, it can be used for high temperature and pressure of the occasion . General high-pressure, high temperature, corrosive media, take control process, thus reducing the pressure of space, and can reduce heat loss and saving materials and reduce costs.Methanation heat exchanger, ammonia production is one of the important equipment, it will be 27 ℃of H2N2 mixture heated to 274 ℃, 339 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 90 ℃. Methanation heat exchanger is generally used in U-tube heat exchanger, which consists of Type Ⅰand type Ⅱmethanation methanation Heat exchanger connected to form a methanation type. Heat exchanger type Ⅰmethanation of H2N2 to 27 ℃heating the mixture to 150 ℃, 215 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 90 ℃; Ⅱ-type heat exchanger can methanation 150 ℃, heating the mixture to the H2N2 274 ℃, 339 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 215 ℃.This design mainly based on GB150 "steel pressure vessels"and GB151 "shell and tube heat exchangers, " the main pressure parts of the equipment was designed and strength calculation, but also with HG/T20615 "steel pipe flange", JB / T 4712 "containers bearing" pressure vessels and other relevant standards, the design of other components, he finally completed the methanation Ⅱtype heat exchanger design.Keywords: Heat exchanger;Methanation heat exchanger目录图表清单 (1)符号说明 (3)引言 (8)第一章换热器件简介 (9)1.1U型管换热器简介 (9)1.2甲烷化换热器简介 (9)1.2.1.Ⅱ型甲烷化换热器的作用 (9)1.2.2甲烷化换热器工作原理 (10)第二章设计方案的确定 (11)2.1设计参数的确定 (11)2.2换热器主要零部件结构形式的确定 (12)第三章强度计算 (13)3.1圆筒的设计 (13)3.2封头设计 (13)3.2.1下封头设计 (13)3.2.2管箱封头设计 (14)3.3管箱圆筒短节设计 (15)3.4压力试验 (15)3.4.1压力试验条件确定 (15)3.4.2水压试验时强度校核 (15)3.5换热管设计 (16)3.5.1换热管选取 (16)3.5.2布管形式 (16)3.5.3布管限定圆 (17)3.5.4 U形管长度选取 (18)3.5.5换热管与管板的连接 (18)3.6管板设计 (19)第四章换热器其他各部件设计 (23)4.1进出口接管设计 (23)4.1.1精制气入口接管 (23)4.1.2精制气出口接管 (25)4.1.3混合气入口接管 (26)4.1.4混合气出口接管 (26)4.1.5 管板排气口接管设计 (27)4.1.6加强管设计 (28)4.2接管开孔补强的设计计算 (28)4.2.1精制气进口处补强设计 (28)4.2.2精制气出口处补强设计 (31)4.2.3混合气入口处补强设计 (33)4.2.4混合气出口处补强设计 (36)4.2.5上排气口处补强设计 (38)4.2.6下排净口处补强设计 (40)4.3管法兰设计 (42)4.4折流板、支撑板设计 (48)4.5防冲板设计 (49)4.6分程隔板 (49)4.7纵向隔板设计 (49)4.8接管最小位置 (50)4.8.1壳程接管最小位置 (50)4.8.2管箱上接管最小位置 (50)4.9管箱的最小内测深度 (51)4.10管箱筒节长度确定 (51)4.11拉杆定距管 (51)4.12支座选取 (51)参考文献 (60)谢辞 ................................................................................................. 错误！未定义书签。
U形管换热器机械设计说明书
摘要使热量从热流体传递到冷流体的设备成为换热设备。
它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。
在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%—20%；在炼油厂中，约占总投资的35%—40%。
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺要求规定的指标,以满足工艺过程上的需要。
此外，换热设备也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。
在本设计中，我所设计的是U型管换热器。
U型管换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U型管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。
当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。
U型管式换热器结构比较简单、价格便宜，承压能力强，适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。
特别适用于管内走清洁而不宜结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。
关键词：换热设备，U型管换热器，结构特点AbstractThe equipment that transfer heat from hot liquid to the cool one is called heat exchanger.It is a general equipment that widely used in chemical industry,oil refining,motive power,atomic energy,pharmacy,mechanism and many other department of industry.In chemical industry,the investment of heat exchanger is 10% to 20% percent of total investment;In oil refining factory,the one is 35% to 40%.In the industrial producing,transfer heat from higher temperature liquid to the lower one is the main function of the heat exchanger,it make the temperature of liquid reached the stipulate target of technological process,so that to satisfy the requirement in technological process.In addition,the heat exchanger is effective install that can retrieve surplus heat and waste heat.The structure characteristics of U-tube heat exchanger is what there is only one tube plate,the tube bundle is make up of many U-tube,both ends of the tube are fixed on the same tube plate,the tube can stretch out and draw back freely.When there is a temperature difference between the shell and the U-tube,there would not be thermal stress.The structure of the U-tube heat exchanger is simple,the price is cheap and the ability of bearing pressure is strong,it is adapt to the temperature difference between tube wall and shell wall is relative large or the medium of the shell are easy to scaling and unwell adopt float heat exchanger and fixed tube plate heat exchanger.especially adapt to the materiel and supplies in the tube is high temperature,high pressure and largecorrosive property.Keywords:heat exchanger,U-tube heat exchanger,structure characteristic目录1说明部分 (6)1.1 绪论......................................... 错误！未定义书签。
可拆卸管束式U型管换热器介绍
可拆卸管束式U型管换热器介绍在U型管换热器内，换热管是互相嵌套的，每一根换热管的形状都严格按U型系列弯曲，所有换热管连接到同一个管板，如图7所示。
每根管子可以相对于外壳自由移动，以及彼此之间的自由移动。
所以设计的理想是当管程、壳程流体间存在较大的温度差时使用。
这种灵活性使U型管换热器应用广泛，能适用于易受热变慢或间歇性的换热反应。
与其他可移动式换热器相比，壳的内壁以及管外壁易清洗。
然而，与直管式换热器相比，虽能清洗换热管内部，但没有实际办法进入U型管内各部位，因此，管内壁清洗需要用化学方法。
图7 U型管换热器设计作为经验法则，非污染液体应由走管程，而污染性流体走壳程。
这种廉价方便的换热器允许排放多束换热管。
但是由于U型管换热器的管程流体流动方向不可能是单一的，所以真正的逆流是不可能的。
通用的设计标准是美国换热器设计标准和欧洲联盟规定的标准，典型的应用包括油冷却、化学冷凝和蒸汽加热。
1.1特殊设计对于蒸汽流量和压力都较大的情况，管壳式换热器必须采用特殊设计。
特殊设计也可以用于当温度与通道有着密切关系时，这意味着热流体出口温度超过了冷却液。
以下是几个例子; 美国标准的K型壳体，允许再沸器适当的液体脱离接触，美国标准的J型壳体，能容纳高压蒸汽壳程分流; 美国标准的双向通道F型壳外文资料中文译文体，可用于温度存在交叉（下文）的情况下使用;美国标准的D型封头的设计往往应用于高压管程的情况。
虽然这些特殊设计的换热器可能解决一些问题，但投入成本往往比按标准设计的换热器高。
美国换热器设计标准包括BKU，BJM BFM和DED。
特殊设计的换热器，往往是作为再沸器、蒸汽炉、蒸汽冷凝器和给水加热器等使用。
1.2管壳式换热器固定管板式换热器和U型管壳式换热器管都是管壳式交换器，管壳式交换器是最常见的类型。
这种类型通常用作蒸汽冷凝器、液-液热交换器、再沸器和气体冷却器。
标准的固定管板式换热器是最常见的壳管式换热器，直径范围在2到8 in之间。
u型管换热器设计说明书(1)
圆整为 24mm
（4）.管板直径
根据容器法兰相关参数需要，取管板直径 D=473mm
考虑到金属的热膨胀尺寸，可由微小负偏差，但不允许有正偏
差。
（5）.管板连接设计
由之前热力计算部分以确定布管方式选用正方形排布，布管限定
t 189 MPa
焊接接头系数取 0.85
8
0.5 400
0.623mm
2 189 0.85 0.5 0.5
又封头厚度因与筒体厚度相同以减少焊接所产生的应力，最终取封
头厚度为 8mm
2. 管箱短节设计：
管箱深
（1）管箱短节厚度设计：
度 300mm
管箱短节厚度与筒体厚度相同， 8mm
11
由 NB/T47020—47027-2012 查得长颈对焊法兰如下图所示： 其中：
D=565m m
L=26mm 螺栓 M24 C=26mm
（2）由上述数据可得 （3）预紧状态下的法兰力矩按下式计算：
12
（4）由机械设计手册查得 M20 的小径为 由此可得实际使用的螺栓总面积
（5）操作状态的法兰力矩计算： 作用于法兰内径截面上内压引起的轴向力 由下式计算：
，允许正偏差为，负偏差为 0，
即管孔为
（4） 折流板的固定
拉杆直
折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管板固定，其固 径
定形式由一下几种：
12mm
a. 采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固定，
拉杆长
每块折流板与拉杆焊接固定。
度
b. 拉杆一段用螺纹拧入管板，每块折流板之间用定距
8000mm
U型管换热器设计说明书
流体流量进口温度出口温度压力煤油水一．热力计算1.换热量计算2.冷却剂用量计算由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算查图得ε∆t=0.85传热面积估算：取传热系数：K=450取安全系数0.1：4管径，管长，管数确定：由流量确定管数：煤油在管中的流速为0.8~1，取管程流体流速A=38.13n=20N=4常用换热管为与选用外径换热管。
管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：取管数由换热面积确定管程数和管长：由于是U型管换热器，由GB151-1999管壳式换热器查得有2，4两种管程可选。
初选管程为4考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距；分程隔板两侧管心距按下图作正方形排列L=8m布管限定圆圆筒工程直径DN=400选择布管限定圆直径由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
按《GB150.1~.4-2011压力容器》中圆筒厚度计算公式：计算压力圆筒内径由选定的圆筒公称直径得设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料Q345R从GB150.2中查得折流板间距200mm焊接接头系数由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀yu量又由于Q345R在公称直径为400mm是可选取得最小厚度为8mm，则选择圆筒厚度为8mm折流板间距：折流板间距一般不小于圆筒内径的五分之一且不小于50mm；因此取折流板间距为200mm核算传热系数：由GB151—1999管壳式换热器得到包括污垢在内的，以换热管外表面积为基准的总传热系数K的计算公式:管外流体给热系数:查得定性温度下流体的粘度为壁温下流体的粘度1004查得壳程流体的普朗克数查得水的导热系数管内流体给热系数：查得煤油的导热系数查得煤油的密度K=483管内流体的流速煤油的粘度煤油的比热换热管的内径在总传热系数计算公式中，可看作管外流体的污垢热阻管内流体的污垢热阻用外表面表示的管壁热阻查GB151—1999管壳式换热器得换热管材料导热系数总传热系数：初选K值为450相对误差处于相对许可范围内壁温计算：假设换热面积裕度：换热面积裕度符合要求压降计算：(1)管程阻力计算：沿程阻力可按下式计算封头厚度mm8=δ短节厚度mm8=δ莫迪圆管摩擦系数：莫迪圆管系数可由管内流体雷诺数得到管内流体雷诺数：管内为湍流。
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流体流量进口温度出口温度压力煤油水一．热力计算1.换热量计算2.冷却剂用量计算由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算查图得ε∆t=0.85传热面积估算：取传热系数：K=450取安全系数0.1：4管径，管长，管数确定：由流量确定管数：煤油在管中的流速为0.8~1，取管程流体流速A=38.13n=20N=4常用换热管为与选用外径换热管。
管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：取管数由换热面积确定管程数和管长：由于是U型管换热器，由GB151-1999管壳式换热器查得有2，4两种管程可选。
初选管程为4考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距；分程隔板两侧管心距按下图作正方形排列L=8m布管限定圆圆筒工程直径DN=400选择布管限定圆直径由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
按《GB150.1~.4-2011压力容器》中圆筒厚度计算公式：计算压力圆筒内径由选定的圆筒公称直径得设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料Q345R从GB150.2中查得折流板间距200mm焊接接头系数由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀yu量又由于Q345R在公称直径为400mm是可选取得最小厚度为8mm，则选择圆筒厚度为8mm折流板间距：折流板间距一般不小于圆筒内径的五分之一且不小于50mm；因此取折流板间距为200mm核算传热系数：由GB151—1999管壳式换热器得到包括污垢在内的，以换热管外表面积为基准的总传热系数K的计算公式:管外流体给热系数:查得定性温度下流体的粘度为壁温下流体的粘度1004查得壳程流体的普朗克数查得水的导热系数管内流体给热系数：查得煤油的导热系数查得煤油的密度K=483管内流体的流速煤油的粘度煤油的比热换热管的内径在总传热系数计算公式中，可看作管外流体的污垢热阻管内流体的污垢热阻用外表面表示的管壁热阻查GB151—1999管壳式换热器得换热管材料导热系数总传热系数：初选K值为450相对误差处于相对许可范围内壁温计算：假设换热面积裕度：换热面积裕度符合要求压降计算：(1)管程阻力计算：沿程阻力可按下式计算封头厚度mm8=δ短节厚度mm8=δ莫迪圆管摩擦系数：莫迪圆管系数可由管内流体雷诺数得到管内流体雷诺数：管内为湍流。
用公式:得管内粘度校正因子取1.05回弯阻力可由下式得到：进出口接管阻力：管箱深度300mm分程隔板厚度mm8=δ煤油进出口管径70mm水进出口管径100mm管程总阻力:管程压降符合要求壳程压降计算：壳程压降符合要求机械设计一．管箱设计计算管箱有封头，管箱短节，法兰，分程隔板等零件组成。
1. 封头设计及厚度计算。
由于椭圆封头经线曲率变化平滑，应力分布均匀，且椭圆形封头较半球形封头深度小得多，易于冲压成形，是目前最常用的封头之一，故次换热器采用标准椭圆形封头。
对于标准椭圆封头，K=1厚度计算公式为：[]ctic p D p 5.02-⋅=φσδMPa p c —设计压力，— mm D i —圆筒内径，—[]MPa t —许用应力，—σφ——焊接接头系数封头材料选用与圆筒材料相同的在压力容器中最常用的材料Q345R 其在使用温度下的许用应力可由《过程设备设计》附录D 中查得[]MPa t 189=σ焊接接头系数取85.0=φmm 623.05.05.085.018924005.0=⨯-⨯⨯⨯=δ又封头厚度因与筒体厚度相同以减少焊接所产生的应力，最终取封头厚度为mm 8=δ 2. 管箱短节设计：（1）管箱短节厚度设计：管箱短节厚度与筒体厚度相同，mm 8=δ （2）管箱的最小内侧深度：由GB150——1998规定： a. 轴向开口的单程管箱，开口中心处的最小深度应不小于接管内径的31b. 多管程管箱的内侧深度应保证两程之间的最小流通面积不小于每程换热管流通面积的1.3倍；当操作允许时，也可等于每程换热管的流通面积。
两程之间的最小流通面积是指管箱被平行于地面的平面所剖开所形成的截面积；每程换热管流通面积是指同一管程内的换热管管内截面所形成的面积之和。
由于由计算所求得的管箱深度太小，故根据各方面需要取300mm3. 分程隔板：由GB151——1999管壳式换热器得，分程隔板的最小厚度不应小于下表因分程隔板两侧无明显压差，分程隔板可按上表选取。
分程隔板选材为Q235，属碳素钢，故取分程隔板厚度为mm8=δ二．接管管径设计：1.煤油进出口管径：进出口管径可由公式：uVdπ4=V——液体的体积流量u——液体的流速md07.0100347.04=⨯⨯=π煤油2.水进出口管径：md1.091.00814.4水=⨯⨯=π三．容器法兰选取及校核由NB/T 47020——2012选取长颈对焊法兰，密封面采用全平面密封，法兰采用锻件，材料选用20号钢。
垫片选择石棉像胶板，厚度为3mm，垫片系数m=3.50，比压力y=44.8MPa1.垫片设计计算垫片压紧力：由《过程设备设计》查得下列公式计算垫片压紧力：由NB/T 47020—47027—2012查得垫片宽度N=22mm，由此的垫片密D=565mmL=26mm螺栓M24C=26mm封基本宽度，垫片有效密封宽度，则操作时需要的压紧力有操作密封比压引起，由于原始定义m时是取2倍垫片有效接触面积上的压紧载荷等于操作压力的m倍，所以计算时操作密封比压应为，则2.螺栓设计计算：螺栓材料选择40Cr。
（1）螺栓载荷：预紧状态下需要的最小螺栓载荷按下式计算：操作状态下需要的最小螺栓载荷计算：内压引起的轴向力按下式计算：最小螺栓载荷按下式计算：（2）螺栓面积：螺栓面积按下列规定确定a.预紧状态下需要的最小螺栓面积按下式计算：从GB150.2查得40Cr在室温下的许用应力:操作状态下所需的最小螺栓面积按下式计算：从GB150.2查得40Cr在40下的许用应力:取其中面积较大者（3）螺栓设计载荷螺栓设计载荷按下列规定确定：a.预紧状态螺栓设计载荷按下式计算：b.操作状态螺栓设计载荷按下式计算：由所需螺栓直径和个数：此处需要确定直径与个数其中之一的数值，由筒体外径查NB/T 47020—47027—2012得螺栓使用个数为20将其带入上式由NB/T 47020—47027—2012查得所用螺栓为M20螺栓符合要求。
3.法兰选用与校核（1）法兰的相关标注如下图由NB/T47020—47027-2012查得长颈对焊法兰如下图所示：其中：（2）由上述数据可得（3）预紧状态下的法兰力矩按下式计算：（4）由机械设计手册查得M20的小径为17.29mm由此可得实际使用的螺栓总面积（5）操作状态的法兰力矩计算：作用于法兰内径截面上内压引起的轴向力由下式计算：内压引起的总轴向力F与内经截面上的轴向力之差按下式计算：法兰力矩按下式计算：（6）法兰材料选取管法兰一般选用锻件或铸件，不推荐钢板制造因此选用16Mn（7）法兰设计力矩法兰设计力矩按下式计算并去最大值由《过程设备设计》查得150MPa则（8）法兰应力a) 轴向应力按下式计算：管板厚度24mm管板直径473mm折流板厚度得2.75由于，以代替57由GB150.3-2011查得.95T，U可由参数K从GB150.3-2011查得K——法兰外径与内经的比值则T=1.78 f=0.118 U=7.28 Z=3.43 Y=6.635mm拉杆直径12mm拉杆长度8000mm拉杆螺纹公称直径12mmb)径向应力按下式计算：c)环向应力按下式计算：（9）应力校核a)轴向应力轴向应力校核合格b)径向应力径向应力合格c)环向应力环向应力合格d)组合应力组合应力合格4.管板设计计算（1）管板形式选择：管板形式选择a型：管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接。
管板形式如下图：（2）管板计算按照GB151——1999管壳式换热器中a型连接方式管板的计算步骤进行下列计算。
a)根据布管尺寸计算在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换热管支撑的面积，对于正方形排布正方形排布：b)计算，以查图或查表得到查得c)管板材料选择管板材料选择压力容器中常用的Q345B d)管板计算厚度e)换热管轴向应力（3）.管板名义厚度根据GB151——1999管壳式换热器，管板的名义厚度不小于下列三者之和：I．管板的计算厚度或最小厚度，取较大值II．壳程腐蚀裕量或结构开槽深度，取较大值III．管程腐蚀裕量或分程隔板槽深度，取较大值由于垫片宽度为3mm，则开槽取4mm。
壳程侧隔板槽深4mm，管程隔板槽深4mm。
圆整为24mm（4）.管板直径根据容器法兰相关参数需要，取管板直径D=473mm考虑到金属的热膨胀尺寸，可由微小负偏差，但不允许有正偏差。
（5）.管板连接设计由之前热力计算部分以确定布管方式选用正方形排布，布管限定圆直径，由GB151——1999管壳式换热器，查得对于换热管的管孔直径为，正偏差，负偏差为0，管孔直径为。
5.折流板设计计算：折流板的结构设计，是根据工艺过程及要求来确定，折流板的作用主要是为了增加管间流速，提高传热效果。
同时设计折流板对于卧式换热器的换热管有一定支撑作用，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，减小折流板的间距，对缓解换热管的受力形况和防止流体流动诱发振动有一定作用。
（1）折流板缺口高度弓形折流板缺口高度使流体通过缺口时与横过管束时的流速相近。
缺口大小用切去的弓形弦高占圆筒内直径的百分比确定，单弓形折流板缺口见下图，缺口弦高h，宜取0.20~0.45倍的圆筒内直径。
取折流板缺口弦高h为0.25倍的圆筒内径，即（2）折流板厚度之前热力计算中已经确定折流板间距为200mm，查得内径400mm的圆筒折流板最小厚度为4mm，取折流板厚度为5mm（3）折流板管孔由GB151——1999管壳式换热器规定，管孔直径，允许正偏差为0.3，负偏差为0，即管孔为（4）折流板的固定折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管板固定，其固定形式由一下几种：a.采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固定，每块折流板与拉杆焊接固定。