毕业设计 固定管板式换热器.doc

引 言 在工业生产中需要实现热量的交换，须采用一定的设备，此种交换热量的设备统称为换热器。换热器作为工艺过程不可缺少的设备，广泛的应用于石油，化工，动力，轻工，机械，冶金，交通，制药等工程领域中。据统计，在石油化工企业中，换热器的投资占总投资的30%；在炼油厂中，该项投资约占总投资的40％。由此可见换热器对整个企业的建设的投资及经济效益有重要的影响。 换热器的分类： 按照工作原理的分类： 1 间壁式换热器，也叫做表面接触式换热器，在此类换热器中，冷，热立体被固体壁面分开，互不接触，热量由热流体通过壁面传递给冷流体，该换热器使用于冷热流体不允许接触的场合。其中本设计的管壳式换热器都属于这种类型，2直接接触式换热器，也可以称为混合式换热器。在此类换热器中冷热流体可以直接接触，相互混合传递热量。该类换热器结构简单，传热效率高，使用与冷热流体允许混合的场所。常见的由电厂中使用的电厂凉水塔。3 蓄热式换热器，也可以称为回流式换热器，此类换热器是借助热容量较大的固体介质当蓄热体，当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接收能量，蓄热体的温度升高。然后与冷流体接触，将热量传递给冷流体，蓄热体的温度下降，从而达到换热的目的。例如回转式空气预热器就是蓄热式换热器。4 中间载体是换热器。 亦称热媒式换热器。 系类换热器是将两个间壁式换热器由在其中循环的在热体连接起来，在热体在高温留意的换热器内循环，这类换热器多用于核能工业，化工过程，冷冻技术以及预热的利用中。 换热器按工作原理的分类： 1 加热器， 加热器用于把流体加热到所需要的温度。被加热的流体在加热的过程中不发生相变。 2 预热器， 预热器用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。 3 过热器， 过热器用于加热饱和蒸汽，使其达到过热的状态。 4 蒸发器， 蒸发器用于加热流体，使之蒸发气化。 5 再沸器， 再沸器为蒸馏过程的专用设备，用于加热已经被冷凝的液体，使之受热气化。 6 冷却器， 冷却器用于冷却流体，使之到达所需要的温度。 7 冷凝器， 冷凝器用于冷却凝结性饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结汽化。 管式换热器的结构形式： 管壳式换热器 又称列管式换热器，是一种通用标准式换热器，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强的特点。在换热器设备中占有主导的地位。管壳式换热器根据其特点可以分为以下的几种形式：固定管板式换热器，浮头式换热器，U型管换热器，填料函式换热器。釜式换热器， 固定管板式换热器的结构： 固定管板式换热器的结构是由壳体，管束，管箱，管板，折流板，接管等部件组成的。其结构的特点是两块管板分别焊在壳体的两端，管束固定在管板上，整个换热器分为两部分，换热管内的通道与其两端相贯处称为管程，换热器管外通道与其相贯处为壳程。冷热流体分别管程和壳程内流动，流经管程的流体叫管程流体，流经壳程的流体叫壳程流体。若管流体一次通过管程，称为单管程，当换热器的传热面积较大，需要很多管子时，为了提高流体的流速，通常将换热管平均分成若干组，使流体在管内往返多次。则称为多管程。管程数 可以为2，4, 6, 8，若管程数太大，虽然提高了流体的流速，从而增加管内对流传热系数，但是同时回导致流动的阻力的增大，管程数不要太多2,4为最常见。 壳体一次通过壳程，称为单壳程，为提高流体的流速，也可以在管束轴线平行的方向上放置纵向隔板使壳程分为多程。壳程数即为壳流体在壳程内沿着轴线方向往返的次数。分成可以使壳流体的流速增大。流程加长，扰动剧烈，有助于强化传热。但是，不仅使流体的阻力增大，且制造安装较为困哪，故公程上很少应用，为了改善壳程的传热通常使用折流板，通过设置折流板来达到强化传热的目的。 固定管板式换热器的优点：固定管板式换热器的优点是结构简单，紧凑。在相同的壳体的内径内可以布置更多的管束，排管数最多，旁路最少。每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。其缺点使壳程不能进行机械清洗，当换热管与壳体的温差较大，大于50摄氏度时产生温差应力，需要在壳体上设置膨胀节，因而壳程的压力受膨胀节的限制不能太高。固定管板式换热器适用于壳程流体清洁不易结垢，两侧流体温差不大，或者使温差较大或者是温度较大但壳程压力不高的场合。 近年来很多新型的技术正在广泛的应用于换热器上，例如： 防结垢技术：结垢不仅造成了换热器的传热效率下降，和输送动力的增加，而且还大大的减小而来传热的面积和增大了材料的浪费。甚至会发生堵塞。现在伴随着结垢激励的研究，防止结垢的方法也获得了进展，声波除垢，和使用除垢剂等技术方法在工业上也得到了应用。 先进的制造技术：制造技术的先进主要是表现在各种强化管的加工工艺上，和日渐成熟的新型材料焊接工艺水平的提高。很多新型的材料在设计中的应用再来了焊接工艺的进步，同时也是进一步的推动了新型材