u型管换热器结构设计与建模设计本科学位论文.doc

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1、西南科技大学本科生毕业设计本科毕业设计（论文）U型管换热器结构设计与建模学院名称制造科学与工程学院专业名称过程装备与控制工程学生姓名XX学号XX指导教师XX讲师二〇一五年六月西南科技大学本科生毕业设计目录绪论第一章1.1换热器的发展及研究现状1.2换热器的生产需求第二章2.1设计任务2.1.1设计题目2.1.2设计参数2.2方案确定2.3确定介质物性参数2.4计算总传热系数2.4.1热流量2.4.2平均传热温差2.4.3水蒸气用量2.4.4总传热系数K2.5传热面积计算2.6工艺结构尺寸2.6.1管束数量确定2.6.2平

2、均传热温差校正2.6.3传热管排列和分程方式2.6.4壳体内径Di2.6.5折流挡板西南科技大学本科生毕业设计2.6.7接管尺寸第三章3.1构件材料选择3.1.1一般选材原则3.1.2压力容器常用钢3.1.3构件材料终定第四章4.1筒体计算4.1.1厚度计算4.1.2校核筒壁压力4.2封头尺寸计算4.2.1封头厚度计算4.2.2校核封头应力4.3管箱短节计算4.3.1管箱短节圆筒厚度的计算4.3.2压力及应力计算4.3.3管箱短节长度计算4.4管板设计及校核4.4.1布管面积4.4.2管板布管区的当量直径4.4.3管板计

3、算厚度4.4.4管板名义厚度西南科技大学本科生毕业设计4.4.5换热管轴向应力计算及校核4.5开孔补强计算4.5.1等面积法适用范围4.5.2壳程接管开孔补强4.5.3管程开孔补强第五章5.1设备外部结构5.1.1壳体结构5.1.2封头结构5.1.3管箱结构5.1.4接管设计5.1.5法兰选用5.1.6支座结构5.2设备内部件结构5.2.1折流板设计5.2.2拉杆和定距管设计5.2.3分程隔板设计5.2.4防冲挡板5.2.5管板设计5.2.6U型换热管5.3各构件连接形式5.3.1压力容器连接形式分类5.3.2椭圆封头和

4、壳体的连接西南科技大学本科生毕业设计5.3.3壳程接管和壳体的连接5.3.4管程接管与壳体的连接5.3.5管束和管板的连接西南科技大学本科生毕业设计第一章绪论1.1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

5、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

6、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（HeatTransferResearchInc.,即HTRI）开发的XchangeSuit软件；第二是成立于1976年的英国传热及流体服务中心（HeatTransferandFluidFlowService,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43西南科技大学本科生毕业设计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

7、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

8、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