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U型管式换热器的设计 U型管式换热器的设计 摘要 ?本设计着重就PN2.0DN700 ?U型管式换热器的设计,并简要论述了其加工制造过程,就以所给物性参数与生产量为基础,利用传热原理和传热计算所得换热面积确定U型管式换热器的基本形式.依据GB150—1998《钢制压力容器》和GB151—1999《管壳式换热器》等标准对换热器各零件结构与强度进行了设计，包括筒体、管箱管板以及进出口管等。最后还介绍了U型管换热器检验、安装、维修的内容。 【关键词】：传热面积 ?传热系数 ??U型式换热器 ???管壳式换热器 前言 使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备，换热器是化学工业，石油工业及其它行业中广泛使用的热量交换设备。通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资10-20%，在石油炼油厂中，换热器约占全部工艺设备投资的35-40%。石油、化工装置中的换热设备，应用得最为广泛的是管壳式换热器。 ????虽然现在出现大量结构紧凑高效的换热设备，例如：波纹板换热器、板翅式换热器、螺旋板换热器、散板换热器等，但在各行业的换热设备中，管壳式换热器仍占据着主导地位。因为许多工艺过程都具有高温、高压、高真空、有腐蚀等特点，而管壳式换热器具有选材范围广(可为碳钢、低合金钢、高合金钢、铝材、铜材、钛材等)，换热表面清洗较方便，适应性强，处理能力大，特别是能承受高温和高压等特点，所以管壳式换热器被广泛应用于化工、炼油、石油化工、制药、印染以及其它许多工业中，它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等方面。 U型管换热器的结构特点是：只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一块管板上。由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利。当管子泄露损坏时，只有管束外围处的U形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而坏一根U形管相当于坏两根管，报废率较高。 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易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。设计换热器时，其基本的要求是： 第一，热量能有效的从一种流体传递的另外的一种流体，即传热效率高，单位传热面上能传递的热量多。在一定的热负荷下，也即每小时要求传递的热量一定时，传热效率（通常用传热系数表示）越高，需要的传热面积越小，当然这是在相同的温差作比较。 第二，换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转安全可靠，严密不漏。清洗检修方便，流体阻力小。 第三，要求价格便宜，维护容易，使用时间长。 U型管换热器简图 本次设计的目的：1，了解设计换热器所需要的工艺参数及传热计算，对换热器的设计有一个初步的准备。2，在设计的过程中，学会参照国标以及查阅相关的文献获得设计所需要的物性以及结构参数。3，通过计算机制图，更加熟练使用CAD绘图软件。4，从宏观上把握化工设备的生产过程，为以后的工作打下基础。 ??? 本次设计的换热器在编制说明书分了六部分：第一部分前言，主要是对U型管换热器的应用、优缺点作了论述。。第二部分简单了工艺计算，通过计算传热量，流体阻力来选型。第三部分就所选型式换热器作结构及强度计算。第四部分简要介绍了U型管式换热器的制造工艺。第五部分是关于U型管式换热器的检验、安装、维修和使用。第六部分是材料的的经济性讨论；第七部分个人小结以及致谢，是针对本次设计的总结和设计后的感想。最后是附录， 参考文献。 第一章 ??工艺简述 1.1设计内容 1.1.1换热器的选型 传热设备的类型很多，各种形式的都有它特定的应用范围，某一种场合下性能很好的换热器,如果换到另一种的场合中，则传热效果和性能都有很大的改变，因此，针对具体情况正确的选者换热器的类型。是很重要的很复杂的工作。 选型时。需要考虑的因素是多方面的，主要是： 流体的性质。 流量及热负荷。 操作的温度，压力及允许的压降范围。 对清洗。维护的要求。 设备的结构材料，尺寸及空间的限制。 价格。 1.1.2介质流动空间的确定 在换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流体流过壳程，可以考虑以下几点作为选择的一般原则： ①不洁净或者容易分解的结垢的物料应当流过容易清洗的一面，对于直管管束，上述的物料一般应该走管内，但当管束可以拆出清洗时，也可以走管外。 ②需要提高流动速度用来增大对流传导系数的流体走管内，因为管内截面积通常都比管面的小，而且容易采用多管程以提高流体的速度。 ③具有腐蚀性的物料走管内，这样可以用普通的材料制造壳体，仅仅管子，管板和封头要采用耐腐蚀性的材料。 ④压力高的物料走管内，这样外壳可以不用承受高压。 ⑤温度高的物料应该走管内用来减少热量的损失。 ⑥蒸汽一般