U型管换热器设计.docx

BatchDoc Word BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word BatchDoc Word 文档批量处理工具 本科毕业设计（论文） 本科毕业设计（论文） U 型管换热器结构设计与建模 制 造 科 学 与 工 程 学 院 过 程 装 备 与 控 制 工 程 XX XX XX 讲 师 学 院 名 称 专 业 名 称 学学 指 生 导 姓 教 名号 师 二〇一五年六月 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 目录 绪 论 第一章 换热器的发展及研究现状 换热器的生产需求第二章 设计任务 设计题目 设计参数 方案确定 确定介质物性参数 计算总传热系数 热流量 平均传热温差 水蒸气用量 总传热系数 K 传热面积计算 工艺结构尺寸 管束数量确定 平均传热温差校正 传热管排列和分程方式 壳体内径 Di 折流挡板 2.6.7 接管尺寸第三章 构件材料选择 一般选材原则 压力容器常用钢 构件材料终定第四章 筒体计算 厚度计算 校核筒壁压力 封头尺寸计算 封头厚度计算 校核封头应力 管箱短节计算 管箱短节圆筒厚度的计算 压力及应力计算 管箱短节长度计算 管板设计及校核 布管面积 管板布管区的当量直径 管板计算厚度 管板名义厚度 换热管轴向应力计算及校核 开孔补强计算 等面积法适用范围 壳程接管开孔补强 管程开孔补强第五章 设备外部结构 壳体结构 封头结构 管箱结构 接管设计 法兰选用 支座结构 设备内部件结构 折流板设计 拉杆和定距管设计 分程隔板设计 防冲挡板 管板设计 U 型换热管 各构件连接形式 压力容器连接形式分类 椭圆封头和壳体的连接 壳程接管和壳体的连接 管程接管与壳体的连接 管束和管板的连接 BatchDoc Word BatchDoc Word 文档批量处理工具 第一章 绪论 换热器的发展及研究现状 是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。二十世纪 20 年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效 果好，因此陆续发展为多种形式。 30 年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。 30 年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60 年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完 善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。自 60 年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一 步的发展。 70 年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热 管式换热器。 目前对换热器的研究现状，工程上已经大量使用商业的软件进行换热器的计 算。最著名的专业换热器计算软件主要有以下几个：第一是成立于 1962 年的美国 传热研究公司（ Heat Transfer Research Inc即., HTRI ）开发的 Xchange Suit软件；第 二是成立于 1976 年的英国传热及流体服务中心（ Heat Transfer and Fluid Flow Service,即 HTFS）开发的 HTFS 系列软件和 B-JAC 软。因此，换热器计算软件发展到今天已经可以向很多制造厂商提供设备条件。目前 工业上用得较多的管壳式换热器主要有浮头式、固定管板式和 U 型管式，其中以浮头式换多。本次选择设计的是 U 型管式换热器，它的管板比固定管板式换热器少，其泄露量也相应减少， 并且 U 型管式换热器具有壳程水压试验后烘干更容易，适用场合广、换热面积 大、管内介质流速大效率高、检修简便、操作弹性较大、结构简单、价格便宜承受 能力强的特点。由于 U 型换热管的两端都同时固定在上同一块管板上，管子可以自由伸缩，因此，当壳体与 U 形换热管有温差时不会产生热应力。但是， U 型管换热器的主要缺点就是 U 型管具有一定的弯曲半径，故管板的利用率较差，管内 不容易清洗，一旦内层有管束堵塞更换困难，只有将堵塞的换热管两端封住，影响传热。 所以， U 型管式换热器适用于管与壳壁温差较大或管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的介质的情形；有时候也用在换热器壳程容易结垢，需要清 洗，但又不适宜用浮头式或固定管板式的场合。 U 型管换热器是一种典型的管壳 式换热器， 其管子弯成 U 形,管子的两端固定在同一管板上， 因此每根管子可以自由伸缩，而与其他管子及壳体无关。 U 型管换热器仅有一块管板，且无浮头，