1、 沈阳化工大学 本科毕业论文 题 目： 流量为 148t/h 的 U 形 管加热器 院 系： 能源与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 过控优创 1201 学生姓名： 房佳 指导教师： 林伟 李伟 论文提交日期： 2016 年 6 月 20 日 论文答辩日期： 2016 年 6 月 29 日 毕业设计（论文）任务书 （理工类） 题目名称： 流量为 148t/h 的 U 形 管加热器 学院（系）： 能源与动力工程学院 专业： 过程装备与控制工程 学生姓名： 房佳 学号： 12090120 指导教师： 林伟 李伟 职称： 高级工程师 论文起止时间： 2015 年 12 月 20
2、日 2016 年 6 月 26 日 毕业设计（论文）任务下达表 题目：流量为 148t/h 的 U 形 管加热器 Title:Flow of 148 t/h U tube heater 一、题目来源（在合适的项目前划） （ ）结合科研（ ）结合生产实际（）自拟题目（ ）其他 二、 设计（论文）要求，设计参数。 设计要求的内容 ： 有关换热器综述一篇；设计说明书一份； 计算说明书一份； 绘制施工图折合 A1 号图四张以上； 翻译英文文献一篇。 具体设计参数 ： 壳程：壳程介质为 水，由 95被冷却到 60； 管程：管程介质为 水 ，入口温度为 20 ，出口温度为 50 ； 流量为 148t/h
3、结构为 U 形 管加 热器 三、个人重点工作。 在给出管、壳程介质的温度、压力、流量情况下通过热量衡算确定所需传热面积，并确定 U 型管 换热器的大致结构，确定壳体直径、换热管直径等主要尺寸，然后通过流体力学计算确定管、壳程的流体阻力，然后根据 GB150、 GB151等相关标准确定换热器整体结构及管箱、折流板等具体结构，并进行筒体、封头、管板、支座、开孔补强等强度计算，最后绘制完整的 U 型管 换热器施工图一套（折合 A1#图 4 张以上）。 此外，将上述计算内容整理成一套完整的计算说明书，并写出有关换热器的概述及与换热器相关的英文翻译各一份。 四、各阶段工作进度安排及应完成的工作量。 第一
4、周 查阅书籍和文献，获取设计所需的基本数据资料； 第二周 查阅与设计任务有关的国内外资料，了解本行业的发展动态；学习标准规范，完成一篇 40005000 字的有关换热器综述； 第三周 查阅与设计任务有关的换热器的相关英文资料，完成一篇 30004000 字英文翻译； 第四周 掌握热量衡算方法，通过试算确定管程传热系数和壳程传热系统，确定总传热系数； 第五周 完成初步结构设计，包括换热管管径和管长的选择，管子的排布方式，确定管程和壳程各接管的尺寸，计算换热器总长，给出换热器的设计条件图； 第六周 进行强度计算，包括筒体和封头的厚度确定 ； 第七周 进行管板厚度计算及强度校核。 第八周 进行开孔补
5、强计算，应用等面积补强方法进行补强设计； 第九、十周 毕业实习； 第十一周 掌握 CAD 绘图技巧，明确换热器装配图和零部件图绘制中需要遵循的规范； 第十二周 绘制管箱、垫片、非标法兰等的零部件图； 第十三周 绘制管板等的零部件图； 第十四、十五周 绘制换热器装配图等零部件图 ； 第十六周 确保 电子版计算说明书内容的正确性及格式的规范性，进行修改和查重 ； 第十七周 将论文递交指导教师及相关评语教师； 第十八周 依据指导教师及评阅人意见，进行说明书及图纸的修改，准备答辩 。 五、应阅读的资料及主要参考文献。 1 GB150-2011钢制压力容器 中国标准出版社 2 GB151-2014管壳式
6、换热器 国家质量技术监督局发布 3 GB4700 4707压力容器法兰桑如苞等 云南科技出版社 4 HG20592钢制管法兰、垫片、紧固件化工部设备设计 技术中心站 5压力容器安全技术监察规程 中国劳动出版社 6 G20580 20585 全国化工工程建设标准编辑中心 7化工设备图样技术要求化工部设备设计技术中心站 8化工设备设计文件编制规定 HG/T20668中国寰球化学工程公司 9化工工艺设计手册（上） 上海医药设计院 10换热器设计手册 钱颂文主编 化学工业出版社 11 化学工程手册（一） 化学工业出版社 12 化学工程手册（二）化学工业出版社 指导教师： 林伟 李伟 2015 年 12
7、 月 20 日 教研室主任： 王宗勇 2015 年 12 月 20 日 学院（系）盖章 年 月 日 毕业设计（论文）诚信承诺书 本人郑重承诺此处所提交的学位论文是在指导教师的指导下，严格按照学校和学院（系）有关规定完成的。论文中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任并接受学校的处理。 作者签名： 日期： 2016 年 6 月 20 日 关于学位论文使用授权的说明 本论文的研究成果归沈阳化工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳化工大学
8、有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权沈阳化工大学可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 （保密的论文在解密后应遵循此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 2016 年 6 月 20 日 沈阳化工大学学士学位论文 摘要 摘要 换热器是用于在两种或两种以上流体间、一种流体一种固体间、固体粒子间或者热接触切具有不同温度的同一种流体间的热量（或焓）传递的装置，也称热交换器。换热器在石油、化工、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。换
9、热器在石油化工生产中可作为加热器、冷凝器、冷却器、再沸器和蒸发器等，应用更加广泛。 本次课题主要关于换热器的换热原理和强度设计，并且讨论了换热器的特性和给定条件下换热器参数的计算和换热器的结构及尺寸。已知条件为：设计压力为管程 2.4MPa，壳 程 1.2MPa，工作温度管程 35 ，壳程 77.5 ,管程介质为水，壳程介质为水。依据给定的条件，查阅 GB150、GB151、化工设备设计手册，通过试算法获得总传热系数，所得总传热系数，所得传热面积为 235 。考虑到介质特性、温度、压力、流速等方面的因素，采用规格为 25x2.5x6000、材料为 20 号钢的无缝钢管，本次设计采用 500 根
10、换热管能够满足换热量。根据设计手册要求设定拉杆数量为 6 根，计算得到的筒体直径为 DN=1000mm。完成了管程、壳程液压和压降的计算。结构强度设计计算中，依据 GB150、 GB151 进行筒体、封头强度设计及校核，依据流量进行入口接 管、出口接管等管孔孔径的选择，依据等面积补强法进行开孔补强计算。本设计选择平面管板和长径对焊法兰，依据 GB150、 GB151 中支撑假设对管板进行设计和校核，管板和换热管之间连接方式为标准焊接，拉杆与管板之间为螺纹连接 ,拉杆分布在管孔的边缘，折流板上下排列，设置壳程进出口、管程进出口、排气口、排净口，进行卧式容器的鞍座校核。在本次设计中，在满足工作设计
11、要求的条件下，极大的简化了设备的结构型式和生产加工工艺，沈阳化工大学学士学位论文 摘要 延长了设备的使用寿命，提高了设备的工作效率，简化了设备的维护程序，节省了设备生产的成本。 关键词： U型 管换热器，传热系数，管板，开孔补强。 沈阳化工大学学士学位论文 Abstract Abstract Heat exchanger is used between two or more fluids, a fluid between a solid, or a thermal contact between the solid particles having a heat-cut (or enthal
12、py) at different temperatures with a fluid transfer between the means is also said heat exchanger. Heat exchanger occupies an important position in the petroleum, chemical, power, food and many other industrial production. Heat exchangers in petrochemical production can be used as heaters, condenser
13、s, coolers, reboiler and evaporator, etc., more widely. The main topic on the principle of heat exchanger design and strength, and discusses the characteristics of heat exchangers and heat exchanger and to calculate the parameters of the heat exchanger under given conditions of the structure and siz
14、e. Known conditions: tube design pressure of 2.4MPa, shell 1.2MPa, working temperature tube 35 , shell 77.5 , tube medium is water, shell medium is water. Based on the given conditions, access GB150, GB151, chemical equipment design manual to get the total heat transfer coefficient through the test
15、algorithm, and the resulting overall heat transfer coefficient, the resulting heat transfer area of 235 . Taking into account factors dielectric properties, temperature, pressure, flow rate, etc., using the specifications for 25x2.5x6000, material is 20 steel seamless pipe, this design uses 500 calo
16、ries of heat transfer tubes to meet the change. According to the design requirements of the manual lever is set to the number six, the calculated cylinder diameter DN = 1000mm. Finished tube, shell and hydraulic calculation of pressure drop. Structural strength design calculations, according to GB15
17、0, GB151 performed cylinder, head strength design and verification, based on flow inlet nozzle outlet aperture hole to take over the selection, according to the area making up strong opening reinforcement calculation method. The flat tube design choices and the major diameter 沈阳化工大学学士学位论文 Abstract w
18、elded flange plate, according to GB150, GB151 support the hypothesis of the tube plate design and check the connection between the tube plate and heat exchange between a standard way of welding, Trolley distributed at the edge of the hole, under the baffle arrangement, set up shell import and export
19、, import and export tube, vent, drain port,rod and tube plate threaded connection. Saddles were checking horizontal container. In this design, to meet the design requirements of working conditions, which greatly simplifies the structure type and production processing equipment, extend equipment life, improve equipment efficiency, simplify equipment maintenance program, saving the cost of production equipment. Keywords: U-tube heat exchanger, heat transfer coefficient, tube sheet, open ing reinforcement.
