1、题目:1000万吨/年常减压蒸馏装置闪底油减压渣油换热器设计 指导教师：刘长海设计人：刘丹工艺计算工艺计算结构设计结构设计强度校核强度校核1.1.概述概述 换热器在石油、化工、动力、换热器在石油、化工、动力、钢铁、食钢铁、食 品、发电及其它许多工业品、发电及其它许多工业部门中都占有重要的地位。管壳式部门中都占有重要的地位。管壳式换热器应用最广，本设计选用的是换热器应用最广，本设计选用的是浮头式换热器，它的优点是管壳程浮头式换热器，它的优点是管壳程互不约束，不产生温差应力，承压互不约束，不产生温差应力，承压能力较高，缺点是结构复杂，造价能力较高，缺点是结构复杂，造价高。高。管程管程壳程壳程流量流
2、量kg/s13532压力，压力，MPa3.83.2温度温度操作操作进进/出出196/211.9293/227设计设计260370介质介质闪底油闪底油减压渣油减压渣油腐蚀余量腐蚀余量00程数程数41焊接接头系数焊接接头系数0.850.85 已知条件已知条件2.工艺计算工艺计算 通过已知条件，查找相关物性参数，计算出热流量，通过已知条件，查找相关物性参数，计算出热流量，平均传热温差，最终确定传热面积，和换热器的工结构平均传热温差，最终确定传热面积，和换热器的工结构尺寸：壳体内径，折流板形式及尺寸，换热管数等。尺寸：壳体内径，折流板形式及尺寸，换热管数等。3.结构设计结构设计传统的换热器大多采用弓形
3、折流板 3、由于圆缺区中流体以平行于管轴的方、由于圆缺区中流体以平行于管轴的方向流动，故致使传热性能下降；向流动，故致使传热性能下降；1、壳程流体成弯曲的、壳程流体成弯曲的Z字形流动字形流动,多次改变多次改变流动方向易在折流板边缘处产生流体分离，流动方向易在折流板边缘处产生流体分离，增大流动阻力；增大流动阻力；2、在弓形折流板与壳体间存在着流动滞、在弓形折流板与壳体间存在着流动滞止死区，导致传热效率降低；止死区，导致传热效率降低；传统折流板的缺点传统折流板的缺点3.结构设计结构设计 4、流动滞止死区的存在，使壳侧流体容易、流动滞止死区的存在，使壳侧流体容易结垢；结垢；5、折流板中多次折流的叉流
4、流动，减少、折流板中多次折流的叉流流动，减少了传热的平均温差；了传热的平均温差；6、弓形折流板冷换设备大型化面临着振动、弓形折流板冷换设备大型化面临着振动失效和压降大这两个致命弱点。失效和压降大这两个致命弱点。3.结构设计结构设计螺旋折流板板式浮头换热器3.结构设计结构设计 螺旋折流板的优点螺旋折流板的优点1 1、介质在壳体内连续平稳螺旋流动，避、介质在壳体内连续平稳螺旋流动，避免了横向折流产生的严重压力损失，因而免了横向折流产生的严重压力损失，因而具有压降低的特点；具有压降低的特点；2 2、在同样的压降下，可大幅度提高壳程在同样的压降下，可大幅度提高壳程介质的流速，从而提高介质的流速，从而提
5、高Re，使介质传热能，使介质传热能力增大；力增大；3 3、由于壳程介质螺旋前进，因而在径向、由于壳程介质螺旋前进，因而在径向截面上产生速度梯度，形成径向湍流，使截面上产生速度梯度，形成径向湍流，使换热管表面滞留底层减薄，有利于提高膜换热管表面滞留底层减薄，有利于提高膜传热系数；传热系数；3.结构设计结构设计 4 4、和横向折流方式比，不存在滞止死区，和横向折流方式比，不存在滞止死区，在提高换热系数的同时，减少污垢沉积，在提高换热系数的同时，减少污垢沉积，热阻稳定，可使换热器一直处于高效运行热阻稳定，可使换热器一直处于高效运行状态，尤其是适用于较黏稠介质，可降低状态，尤其是适用于较黏稠介质，可降
6、低热阻，提高膜传热系数，同时可大大减少热阻，提高膜传热系数，同时可大大减少停车清洗次数。停车清洗次数。5、螺旋折流板对换热管的约束要强于弓形、螺旋折流板对换热管的约束要强于弓形折流板，减少了管束振动，延长了设备的折流板，减少了管束振动，延长了设备的运行运行寿命。寿命。3.结构设计结构设计每一片折流板都与壳体轴线垂直，与每一片折流板都与壳体轴线垂直，与壳体横截面成夹角壳体横截面成夹角，本设计壳程走减，本设计壳程走减压渣油，粘度很大，选取压渣油，粘度很大，选取=63.结构设计结构设计螺旋折流板板螺旋推进3.结构设计结构设计3.结构设计结构设计螺旋折流板板式浮头换热器3.结构设计结构设计3.3.结构
7、设计结构设计浮头盖结构总图(结构动画)3.3.结构设计结构设计浮头盖结构-勾圈3.3.结构设计结构设计浮头盖结构-浮动管板3.3.结构设计结构设计浮头盖结构-浮头法兰3.3.结构设计结构设计浮头盖结构-拱盖3.3.结构设计结构设计管箱结构（装配图）3.3.结构设计结构设计管箱结构-法兰3.3.结构设计结构设计管箱结构-隔板3.3.结构设计结构设计管箱结构-封头3.3.结构设计结构设计管箱结构-接管3.3.结构设计结构设计管箱结构-固定管板3.3.结构设计结构设计外头盖结构（装配图）3.3.结构设计结构设计外头盖结构-法兰3.3.结构设计结构设计管箱结构-吊耳3.3.结构设计结构设计壳体结构-外壳3.3.结构设计结构设计总装配图 本章对螺旋折流板式浮头换热器的主要承压部件进行了强度校核，主要有：浮动管板，壳体，浮头法兰，鞍座等，所有校核均符合要求。4.4.强度校核强度校核
