论文总字数：14394字

摘 要

根据设计单位提供的关于所需换热器的要达到的工艺要求，进行换热器的相关设计工作。并且通过对现今各种论文资料的收集整理，初步理清几十年来换热器的历史发展与所取得的进步成果。

本文设计了一种常见的U形管式换热器，首先，确定换热器的形式，再根据设计条件和原始数据进行了换热器的热工计算，包括定性温度、导热系数质量流量，然后算出其导热面积，进而推导出换热器的结构，比如壳体内径、换热管数量和排列方式接管尺寸等等。最后根据国家规范^【1】，选择合适的材料^【2】，用SW6软件进行设计其强度的校核。

关键词：设计 U形管换热器 校核

The design of U tube heat exchanger

Abstract

According to the technical requirements of the required heat exchanger provided by the designer, carry out the relevant design work of the heat exchanger. And through the collection and arrangement of various papers, the historical development and progress of heat exchanger in recent decades are preliminarily clarified.

In this paper, a common U-tube heat exchanger is designed. Firstly, the form of the heat exchanger is determined, and then the thermal calculation of the heat exchanger is carried out according to the design conditions and the original data, including the qualitative temperature, the mass flow of the thermal conductivity coefficient, and then the thermal conductivity area is calculated, and then the structure of the heat exchanger is deduced, such as the inner diameter of the shell, the number of the heat exchanger tubes and the size of the arranged nozzles. Finally, according to the national standards, select the appropriate materials, and use SW6 software to check the.

Keywords: design; U tube heat exchanger; check the corresponding

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一部分 引言 1

1.1 设计背景 1

1.2 研究现状概述 2

1.3 U形管换热器 3

1.4 主要内容和预期目标 3

第二部分 管壳式换热器的结构型式 5

2.1各零部件的结构型号 5

2.1.1相关的各零部件名称 5

2.1.2 换热器的主要组合部件 6

2.2物料特性 7

第三部分 U形管换热器的设计 9

3.1热工计算 9

3.2 换热器结构设计 9

3.2.1 U形管换热器的计算与选型 9

3.2.2 详细结构设计与强度计算 17

3.3 结构设计 18

3.3.1 筒体 18

3.3.2 封头 19

3.3.3 管程接管补强计算 20

3.3.4 壳程接管补强 20

3.3.5 折流板 20

3.3.6 换热管 21

3.3.7 分程隔板 21

3.3.8 拉杆 21

3.3.9 定距管 21

3.3.10管板 22

第四部分 设备校核 23

4.1设备校核 23

第五部分 经济核算 24

第六部分 总结 26

参考文献 27

致 谢 29

第一部分 引言

1.1 设计背景

换热器是一种用来实现热量传递的常用的工业机械设备，在工业生产过程中用于不同流体之间的传热换热，比如：加热、冷凝与蒸发等^【3】。

换热器是一种工业通用设备，几乎在所有工业生产中都有不同程度的应用。换热器根据传热结构的不同可分成管式、板式、其他形式^【4】。比较常见的有固定管板式换热器：结构简单，排管数多，管子容易更换；浮头式换热器：管板有一端不连接在壳体上，称之为浮头，能有效消除热应力^【5】；U形管换热器：管子使用直管弯曲成U形，能有效提高换热效率；填料函式换热器：管板与法兰固定连接，壳体通过填料进行了密封，适用于低温低压的工作场所。其中，管壳式换热器结构简单，换热面积大，是我们这次需要使用的换热器^【6】。

管壳式换热器，顾名思义就是由换热管和外部壳体组成的换热器。壳体相对封闭，并以管子外壁进行热量的交换。结构包括 一个壳体，若干换热管，管板管束封头以及相关的一应零部件。管壳式换热器常用在石油化工等行业，根据结构的不同又能够分为多种多样的形式。目前市场上比较常用的一些主要有U形管式、固定管板式和浮头式换热器。其中，U形管换热器结构简单，耐压，造价性对较低，而且适用于高温高压环境，但管程清洗困难，合理选用将有效降低生产成本^【7】。目前国际通用的设计准则为美国的ASME和TEMA^【8】。

换热器作为通用工艺设备，在石化、能源、现代医药等生产过程中往往占到了相当大的成本投资，约为30%左右^【9】。所以，若能降低生产换热器的成本，或选用经济效益更高的换热设备，将极大地提高工业生产效率，提高企业利润^【10】。U形管换热器只有一个管板，换热管在内部可以自由伸缩，减小了热应力，但也存在明显缺点，比如由于采用的换热管是弯管，就导致了换热管比其他类型换热器更易结构且很难清洗，一旦堵塞将大大影响传热效果，还有弯头曲率也很难做到完全统一，从而引起管子长短不一，影响传热效果^{【11】【12】}。

1.2 研究现状概述

请支付后下载全文，论文总字数：14394字