U型管换热器设计-毕业设计

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1、U型管换热器设计摘要：本设计着重就U型管换热器的设计，并简要论述了其加工制造过程，就已所给物性参数与生产量为基础，利用传热原理和传热技算所得换热器面积确定U型管换热器的基本形式。依据GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》等标准对换热器各零部件结构与强度进行了设计，包括筒体、管箱管板以及进出口管等。最后还介绍了U型管换热器检验、安装、维修的内容。关键词：传热面积，传热系数，U型式换热器，管壳式换热器目录1绪论11」课题背景11.2国内外发展概况11.3设计目的与要求21.4换热器简介2141换热器概述21.4.2换热器的分类21.5课题简介61.5

2、.1U型管式换热器71.5.2换热器选型71.6工艺简述81.6.1设计内容81.6.2介质流动空间的确定81.6.3介质流动方向的选择81.6.4管子排列方式的选择91.7传热计算步骤91.7」传热量的计算9（1）根据原始数据表1与定性参数表2计算传热量91.7.2流体空I'可选择121.7.4型式的选取121.7.5校核传热系数K122结构设计142.1壳体、管箱壳体和封头设计142.1.1壳体的设计142.1.2管箱壳体142.1.3封头设计142.2进出口设计152.2.2接管直径的计算162.2.3接管的外伸长度162.2.4接管与筒体、管箱壳体的连接162.2.5接管的

3、最小位置162.3管板与换热管182.3.1管板182.3.2换热管212.4壳体与管板、管板与法兰及换热管的连接222.4.1壳体与管板的连接232.4.3换热器与管板的连接232.5其他各部件结构232.5.1折流板和支持板232.5.2拉杆、定距管262.5.3防冲板282.6鞍座的设计283强度设计293.2钢材的选择293.3壳体、封头、法兰及开口补强293.3.1壳体的设计292.3.2内压封头设计312.3.3法兰设计323.3.4开口补强383.4管板413.4.1垫片压紧力作用中心圆直径42(1)垫片设计423.4.2确定管板设计压力433.4.3管板计算厚度5和

4、名义厚度戈432.4.4换热管轴向应力433.4.5换热器和管板连接拉脱力443.5支座443.5.1计算鞍座反力443.5.2计算圆筒轴向弯矩453.5.3计算圆筒轴向应力453.5.4计算圆筒、封头切向应力473.5.5计算圆筒周向应力483.5.6计算鞍座有效断面平均应力484换热器的制造、检验、安装与维修494.1换热器的制造、检验与验收494.1.1筒体494.1.2换热管494.1.3管板494.1.4折流板、支持板504.1.5管束的组装504.1.6换热器的组装503.1.7压力试验504.2换热器的安装与维护503.2.1安装503.2.3维护51结论52致谢53

5、参考文献541绪论1.1课题背景随着世界性的能源危机波及到了装备制造业及石油化工这些耗材及耗能的大户，以及国家节能减排长期国策的确立，作为能量回收装备一热交换设备的提高传热效能及降低能耗的研究被提高到了很重要的地位。这些研究归纳为以下几个方面：（1）传热与流动研究：旨在提髙传热及压降计算的准确性，寻求提髙传热效率，降低压降的途径。这方面研究主要涉及到：物性模拟研究、分析设计研究（如温度场、流动分布的模拟研究等）、传热及流动试验和工艺计算软件的开发等。（2）换热设备大型化、新型热交换设备的开发及降低能耗、节水的研究。（3）强化传热的研究：如强化传热管研究、板管的研究（如板壳式、板空冷

6、等）。（4）材料研究（相容性及经济性的结合）。（5）抗腐蚀及控制结垢的研究（涉及使用寿命及保持传热效率）。1・2国内外发展概况换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门，尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。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，其屮间壁式换热器用量最大，据统计，这类换热器占总用量的99%。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类，其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期的操作过程屮积累了丰富的经验，其设计资料比较齐全，在许多国家都有了系列化标准。近年来尽管管壳式换热器也受到

7、了新型换热器的挑战，但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点，管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业屮使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和人型换热设备中仍占有绝对优势。目前，我国已制定了列管式换热器的系列标准，但还有很多场合，所用列管式换热器是根据生产要求设计的非定型设备。管壳式换热器的效率问题是设计的核心。多年以来，国内外学者对列管式换热器的研究工作从来都没有间断过，目前研究的焦点主要集中在高温、高压和大型换热设备，如何优化它们的结