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摘 要

本文一开始先对换热器的发展历程，基本情况及特点进行了介绍，并设计了U型管式换热器。通过参考各项资料，包括GB150，GB151等，对U型管式换热器的工艺，设备参数，产品要求进行了分析，甲醇的平均温度和热流体水的温差较大，确定了甲醇走壳程，水走管程。本文第二章对U型管式换热器进行了工艺计算，其中先确定物性参数，计算出换热面积，然后再计算各部分的结构尺寸，根据传热管长度确定管程数为四管程，计算出换热管根数，确定排列方式。第三章根据本文的设计条件选取换热管，管板，法兰和垫片的各项数据，接着对两种筒体进行计算，再对管板进行校核，之后对壳程和管程的开孔进行补强计算。确定了适合本文要求的设备选型，把设计和检验都完成，画出了相应的装配图和零件图；最后文章简洁的总结了U型管式换热器的整体设计。

关键词：换热器 U型管式 工艺计算 强度校核

ABSTRACT

This article first present the general situation of the development process and characteristics of the heat exchanger，and design the U tube heat exchanger.By reference to all information, including GB150, GB151, etc., the technology, equipment parameters and product requirements of the U tube heat exchanger are analyzed.The average temperature of the methanol and water of hot fluid temperature’s difference is too much, then determine the methanol shell side, water passes away. In this paper, the second chapter describes the U tube heat exchanger process calculation, the first to do is determining physical parameters, calculating the heat exchange area, and then calculating the structure size of each part, according to the length of the pipe to determine the number of passes for the four sides, calculate the number of heat exchange tube, determine the arrangement . According to the selection in this paper, the Third chapter design conditions of heat exchange tube and tube plate, flange and gasket in all kinds of data, then the two cylinder is calculated, and then check the tube plate,then calculate the shell side and tube side opening reinforcement . Determine the suitable requirements of the equipment type selection in this paper,, the design and test is completed, draw the corresponding assembly drawing and part drawing;The last article concise sums up the integral design of the U tube heat exchanger.

Key words：heat exchanger ；U type；process calculation；strength check

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 管式换热器的综述 1

第二章工艺计算 2

2.1设计任务及操作条件 2

2.2 确定流动空间 2

2.3 确定物性参数 2

2.4计算传热面积 3

2.5工艺结构尺寸 4

2.6换热器核算 6

第三章 强度计算 11

3.1强度计算的设计条件 11

3.2受压元件材料及数据 12

3.3壳体圆筒计算 13

3.4管箱圆筒计算 13

3.4.1.垫片压紧力作用中心直径D_G： 14

3.4.2.螺柱载荷： 14

3.4.3.螺柱面积Am: 14

3.4.4.螺柱设计载荷W： 15

3.4.5.结构特征系数K 15

3.5管板的计算 16

3.6开孔补强 32

3.6.1 计算壳体上的开孔补强 33

3.6.2 计算出前端管箱的开孔补强 34

3.6.3 计算外头盖开孔的补强 36

3.7 水压试验 36

3.8接管设计 37

3.8.1接管最小位置 37

3.8.2 接管外伸长度 37

3.9 接管法兰设计 38

3.9.1壳程进出口接管法兰 38

3.9.2管程进出口接管法兰 38

3.10 拉杆 39

3.11 折流板 39

3.12鞍座设计 40

3.12.1 鞍座的选型 40

3.12.2 鞍座位置的确定 41

第四章 总结 42

参考文献 45

致谢 46

附录一 文中相关符号含义 47

第一章 管式换热器的综述

管壳式换热器是由壳体、传热管束、管板和折流板等各种各样的部件组成的。壳体在一般情况下是圆筒形，里面有管束，管束的两端一般要求固定在管板上。换热的流体有两种，分别是冷流体和热流体，一种是在管内流动，因此称之为管程流体；还有一种是在管外流动，因此称之为壳程流体。在设计U型管式换热器的时候需要增加传热分系数，一般需要在壳体内安放若干个挡板。挡板是用来增加流体速度，增强流体的湍流程度。换热管在管板上可以按照等边三角形或者正方形的排列方式排列。等边三角形排列一般比较紧凑，因为管外流体湍动程度较为高，传热分系数较为大；正方形排列的优点在于管外清洗方便，适用于易结垢不易清洗的流体。

管程即为流体每通过管束一次的过程；壳程即为每通过壳体一次的过程。为了提高管内流体的速度,可以在两端管箱的内部设置隔板，将全部的管子分成若干组。这样以来流体每次只能通过部分管子，因而可以在管束中往返多次，我们称之为多管程。同样，为了提高管外流速，也可以在壳体内安装纵向挡板，使得流体多次通过壳体空间，称之为多壳程。这两个不一样的管子也可以配合运用。

第二章工艺计算

2.1设计任务及操作条件

参数条件及操作条件

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