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1、青岛科技大学过程设备课程设计DN500U型管式换热器设计学校：青岛科技大学学院：机电学院专业：过程装备与控制工程姓名：学号：37/37青岛科技大学摘要本文介绍了U型管换热器的整体结构设计计算。U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、支座及管壳程的其他附件等。本次设计为二类压力容器，设计温
2、度和设计压力都较高，因而设计要求高。换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。37/37青岛科技大学目录中文摘要Ⅱ绪论51换热器材料选择52.1选材原则62换热器结构设计62.1壁厚的确定72.2管箱圆筒短节设计82.3壳体圆筒设计72.4封头设计92.4.1后封头计算92.4.2管箱封头计算122.5换热管设计132.5.1换热管的规格和尺寸偏差132.5.2U形管的尺寸132.5.3管子的排列型式142.5.4换热管中心距142.5.5布管限定圆152.5.6
3、换热管的排列原则162.6管板设计162.6.1管板连接设计182.6.2管板设计计算202.7管箱结构设计222.7.1管箱的最小内侧深度232.7.2分程隔板233换热器其他各部件结构233.1进出口接管设计2437/37青岛科技大学3.1.2接管法兰设计243.1.3接管与筒体、管箱壳体的连接253.2管板法兰设计283.2.1垫片的设计283.2.2法兰设计283.3折流板292.3.1折流板尺寸292.3.2折流板的布置292.3.3折流板的固定303.4拉杆与定距管313.4.1拉杆的结构型式313.4.2拉杆的直
4、径和数量313.4.3拉杆的尺寸313.4.4拉杆的布置323.4.5定距管尺寸32结论46参考文献47致谢4837/37青岛科技大学绪论37/37青岛科技大学能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。近几年由于新技术发展和新能源开发利用，各种类型的换热器越来越受到工业界的重视，而换热器又是节能措施中较为关键的设备，因此，无论是从工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的合理设
5、计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。换热器分类方式多样,按照其工作原理可分为:直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,间壁式换热器又可分为列管式和板壳式换热器两类,其中列管式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中积累了丰富的经验,其设计资料比较齐全,随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。近年来尽管列管式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于它具有结构
6、简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,列管式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。列管式换热器适用于化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等行业的液和液,汽和汽,汽和液的对流传热,蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。列管式换热器是由一个圆筒形壳体及其内部的管束组成。管子两端固定在管板上，并将壳程和管程的流体分开。壳体内设有折流板，以引导流体的流动并支承管子。用拉杆和定距管将折流板与管子组装在一起。列管式换热器共有三种结构型式:固定管板式、浮头式和U形管
7、式。固定管板式换热器结构简单、紧凑、造价低，每根换热管可以单独清洗和更换，在结构尺寸相同的条件下，与浮头式和U形管式换热器相比，换热面积最大。固定管板式换热器的壳程清洗困难，适应热膨胀能力差，决定了固定管板式换热器适用于换热介质清洁，壳程压力不高，换热介质温差不大的场合。浮头式换热器由于管束的热膨胀不受壳体的约束，而且可拆卸抽出管束，检修更换换热管、清理管束和壳程污垢方便，因此，浮头式换热器应用最广泛，在油田储运集输系统中，60%～70%的换热器为浮头式换热器。 Ｕ形管式换热器是管壳式换热器的一种,它由管板、壳体、管束等零部件
8、组成。在同样直径情况下,Ｕ形管换热器的换热面积最大；它结构简单、紧凑、密封性能高,检修、清洗方便、在高温、高压下金属耗量最小、造价最低;Ｕ形管换热器只有一块管板,热补偿性能好、承压能力较强,适用于高温、高压工况下操作。1换热器材料选择37/37青岛科技大学在进行换热器设计时，
