优秀论文审核通过未经允许切勿外传新疆工程学院毕业设计（论文）2013 届题目固定管板式换热器设计专业设备维修技术学生姓名韩向阳学号小组成员侯磊、张立东、蒋颖超指导教师蔡香丽、薛风完成日期新疆工程学院教务处印制新疆工程学院毕业论文（设计）任务书班级化设备10-6班专业设备维修技术姓名韩向阳日期 2013.3.4 1、论文（设计）题目：固定管板式换热器设计2、论文（设计）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。
（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。
（3）主题明确，思路清晰。
（4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。
（5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。
（6）所有学生必须在5月15日之前交论文初稿。
3、论文（设计）日期：任务下达日期 2013.3.4完成日期 2013.4.104、指导教师签字：新疆工程学院毕业论文（设计）成绩评定报告序号评分指标具体要求分数范围得分1 学习态度努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。
0—10分2 能力与质量调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。
0—15分综合能力论文能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价值。
0—25分论文（设计）质量论证、分析逻辑清晰、正确合理，0—20分3 工作量内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。
绘图(表)符合要求。
0— 15分4 撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范，0— 15分合计0—100分评语：成绩：评阅人（签名）：日期：毕业论文答辩及综合成绩答辩情况自述情况清晰、完整流利简练清晰完整完整熟悉内容基本完整熟悉内容不熟悉内容提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩小组评语及建议成绩：答辩委员会综合成绩：答辩委员会主任签字：年月日固定管板式换热器韩向阳(新疆工程学院, 乌鲁木齐 830091)摘要：本设计以安全为前提，并尽可能保证其质量、经济合理性以及实用性等技术指标。
本说明书在编写过程中语言力求简洁明了，对来源于实践中的结构和方案在使用时作了详细的分析和校核，对借鉴的理论、公式、方案以及结论都注明了出处，以便查询。
本设计过程主要分五部分内容：1.工艺流程；2.工艺设计及计算；3.机械设计及计算；4.技术条件的编制。
绪论中详述了本换热器在工艺流程中的地位以及该换热器的特点、合理选型，并对该换热器在实用中的发展状况作了简要的分析。
工艺设计及计算主要是通过介质的物性参数以及它们所处的工作状况进行了设备轮廓尺寸的计算，即换热器筒体的内径等；通过热负荷的计算得到了设备的换热面积以及排管数等参数。
机械设计及计算主要解决的是结构和强度两个问题，其思路大致如下：在设计条件的规范下，从材料的选择和结构的设计入手，辅以合理的强度计算与校核得到设备所需的结构。
关键词：工艺流程，工艺计算，机械计算，技术要求目录第一章工艺流程设计及控制说明 (1)1.1工艺流程文字说明 (1)1.1.1 尿素生产工艺概述 (1)1.1.2反应机理 (1)1.1.3 具体说明 (2)1.2 部分设备性能一览表 (3)1.3部分机器性能一览表 (4)1.4调节阀阀门一览表 (5)1.4.1 尿素合成及一段分解 (5)1.4.2 一段循环 (5)1.4.4二段循环 (6)第二章单体设备－一分加热器设计 (7)2.1一分加热器概述及结构特点 (7)2.1.1设备在化工工艺中的地位 (7)2.1.2 结构特点 (7)第三章化工工艺设计及计算 (8)3.1设计方案 (8)3.2确定物性数据 (8)3.3估计传热面积 (9)3.3.1 热流量 (9)3.3.2 平均传热温差 (9)3.3.3 传热面积 (9)3.3.4 冷却水用量 (9)3.4工艺结构尺寸 (10)3.4.1管径和管内流速 (10)3.4.2管程数和传输管数 (10)3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (10)3.4.4壳体内径 (11)3.4.5折流板 (11)3.4.6接管 (12)3.5换热器核算 (12)3.5.1热流量核算 (12)3.5.2 管内表面传热系数 (13)3.5.3污垢热阻和管壁热阻 (13)3.5.4传热系数 (14)3.5.5平均温差 (14)3.5.6换热器内流体的流动阻力 (15)第四章结构设计 (16)4.1 设计条件的确定 (16)4.1.1 设计压力 (16)4.1.2 设计温度 (17)4.2 筒体壁厚的结构设计 (17)4.2.1 圆筒材料 (17)4.2.2 圆筒壁厚 (17)4.3 封头的结构设计 (18)4.3.1 封头厚度的计算 (18)4.3.3 封头与管板的连接 (19)4.4管板的结构设计 (20)4.4.1管板厚度的计算 (20)4.4.1管板结构设计 (21)4.4.3管板与换热管的连接 (22)4.4.4管板与壳体的连接 (23)4.5折流板的结构设计 (23)4.5.5折流板厚度 (24)4.6 拉杆的结构设计 (24)4.6.1拉杆的结构形式 (24)4.6.2 拉杆的数量和直径 (24)4.6.3 拉杆的尺寸 (24)4.6.4 拉杆的布置 (25)4.7换热管的结构设计 (25)4.7.1 换热管的规格 (25)4.7.2尺寸公差 (25)4.7.3换热管的中心距 (25)4.7.4换热管的排列图 (26)4.8 填料密封的结构设计 (26)4.9 吊耳和吊环螺钉的结构设计 (27)4.9.1吊耳的结构设计 (27)4.10壳程和管程进出料口法兰的选择 (28)4.10.1接管法兰的结构设计 (28)4.10.2双头螺柱的结构设计 (29)4.11管箱法兰和壳体法兰以及垫片设计 (29)4.11.1 法兰的选择 (29)4.11.2 垫片的选择 (31)4.12主螺栓的结构设计 (31)4.12.1主螺栓结构如下如所示 (31)4.13 管箱圆筒的结构设计 (32)4.14支座的结构设计 (33)4.14.1支座的选型 (33)4.14.2鞍座的安装位置 (36)4.15进出口接管位置以及外审长度 (36)4.15.1接管外审长度 (36)4.15.2接管位置 (37)第5章强度校核 (37)第6章技术条件的说明 (44)6.1 钢材 (44)6.2 冷热加工成型 (44)6.2.1焊接 (45)6.2.2热处理 (45)6.2.3无损探伤 (45)6.3换热器的尺寸偏差 (45)6.4装配图的技术条件 (46)6.4.1技术要求 (46)6.4.2折流板、支持板技术条件 (46)6.4.3管板技术条件 (46)6.4.4法兰技术条件 (47)参考文献 (49)致谢 (50)前言在设计中，第一部分重点介绍了该厂的合成尿素全过程的工艺流程。
第二部分重点介绍化工工艺设计及计算，主要是换热器的型式及换热器的传热系数的阐述和计算，在此基础上，进行了换热器的选择。
第四部分重点介绍了换热器的结构设计及计算，主要是封头、换热管、折流板、拉杆的选择，筒体端部、螺栓的设计和校核。
第五部分介绍技术条件的编制，并且对焊接工艺进行了说明。
以上达到了对设计完整性的介绍，具体的设计内容在设计说明书中将具体阐述。
在本次设计中，得到了许多老师和同学的帮助，特别是辅导老师的大力帮助。
'绪论在工业生产中，总避免不了进行传热（升温和冷却）的处理，而在此过程中用的最多的装置就是换热器。
在大型的工厂中换热器所占的比例是很高的，故换热器的应用领域是非常广泛的。
在生产中，由于不同的需要，换热器的型式是各不相同的。
以下大致介绍一下换热器的型式：依据换热原理和实现热交换的方法，换热器可分为间壁式、混合式和蓄热式三类，其中以间壁式换热器应用最为普遍。
随着人类的发展，换热器的型式也出现了新的型式，但多是用于特殊的场合，故在此就不去论述。
在众多的换热器中，又以列管式换热器的造价和制造简单而应用最广泛。
列管式换热器的基本型式分为：固定管板式、U型管式、浮头式换热器。
本次设计的换热器为固定管板式换热器。
1 工艺流程第一章 工艺流程设计及控制说明 1.1工艺流程文字说明 1.1.1 尿素生产工艺概述在各种化学化学肥料中，氮素肥料需要量最大，应用范围最广，而尿素是氮素肥料中占重要地位的一个品种。
尿素的化学名称为CO （NH 2）2。
它是一种无色、无味、无臭的针状或棱柱状结晶。
分子量为60.06，含氮量为46.65%。
工业上由氨和二氧化碳合成尿素大致可分为下面四个步骤： （1）氨和二氧化碳原料的供应与净化； （2）氨和二氧化碳合成尿素；（3）尿素熔融液与未反应成尿素的物质的分离与回收； （4）尿素熔融物的加工。
按上述四步，可画出生产尿素概略工艺流程图，如图1-1所示：解吸气解吸废液蒸发冷凝液成品尿素解吸原料净化和压缩尿素合成一段吸收一分气部分蒸发冷凝液二段吸收一段分解一段分解二分气尾吸塔一段分解二段分解尿液加工图1-1流程图1.1.2反应机理工业上生产尿素都是采用由氨和二氧化碳直接合成的方法。
其反应总式如下； 2NH 3+CO 2 =======CO 2（NH 2）2+H 2O+Q这是一个强放热的可逆反应。
这个反应在合成塔中是分两步进行的。
第一步，液氨与二氧化碳作用生成液体氨基甲酸铵（简称甲铵）。
2NH3+CO2 ===== NH4CO2NH2+Q1这个反应速度很快，极易达到平衡，二氧化碳转化率可高达90%以上。
第二步，液态甲铵在一定温度压力下脱水生成尿素。
NH4CO2NH2===== CO（NH2）2+H2O-Q2这是一个吸热反应。
反应速度较慢，要较长时间才能达到平衡。
即使达到了平衡也不可能使全部甲铵脱水转化为尿素。
一般只有50~70%，是合成尿素过程中的控制反应。
1.1.3 具体说明〈一〉合成尿素：1.二氧化碳压缩及脱硫：来自脱碳工段的35~40℃，0.1053Mpa（绝），加防腐空气后纯度为95.7％（体积），含氧量为0.4%~0.5%（体积）的原料二氧化碳气体，经气液分离器后进入压缩机；经一二段压缩到0.981~1.128Mpa（绝），冷却抽水后送往二氧化碳脱硫槽，经脱硫后气体进入压缩机，经三四五段压缩到20.69 Mpa（绝），约125℃，送往合成塔。
2.氨输送及尿素合成来自冷冻工段液氨贮槽的≤20℃≥2.06Mpa（绝）的原料液，经液氨流量计后至尿素主框架上的液氨过滤器再进入液氨缓冲槽的原料室。
来自氨冷凝器的循环液氨缓冲槽的回流室，其中一部分过档板，与原料氨混合，经泵加压送往氨预热器，然后进入合成塔。