毕业设计论文U型管式换热器设计全套图纸Word文档下载推荐.docx
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中文摘要 I
英文摘要 II
绪论 1
1管壳式换热器的类型、结构与型号 2
1.1换热器的零部件名称 2
1.2换热器的主要组合部件 3
2换热器材料选择 4
2.1选材原则 4
3换热器结构设计 5
3.1壁厚的确定 6
3.2管箱圆筒短节设计 6
3.3壳体圆筒设计 7
3.4封头设计 8
3.4.1后封头计算 9
3.4.2管箱封头计算 10
3.5换热管设计 11
3.5.1换热管的规格和尺寸偏差 11
3.5.2U形管的尺寸 12
3.5.3管子的排列型式 12
3.5.4换热管中心距 13
3.5.5布管限定圆 13
3.5.6换热管的排列原则 15
3.6管板设计 15
3.6.1管板连接设计 17
3.6.2管板设计计算 19
3.7管箱结构设计 21
3.7.1管箱的最小内侧深度 22
3.7.2分程隔板 22
4换热器其他各部件结构 23
4.1进出口接管设计 23
4.1.1接管法兰设计 23
4.1.2接管外伸长度 25
4.1.3接管与筒体、管箱壳体的连接 25
4.1.4接管开孔补强的设计计算 25
4.1.5接管最小位置 29
4.1.6壳程接管位置的最小尺寸 30
4.1.7管箱接管位置的最小尺寸 30
4.2管板法兰设计 30
4.2.1垫片的设计 33
4.2.2螺栓设计 34
4.2.3法兰设计 38
4.3折流板 38
4.3.1折流板尺寸 39
4.3.2折流板的布置 39
4.3.3折流板的固定 36
4.4拉杆与定距管 38
4.4.1拉杆的结构型式 39
4.4.2拉杆的直径和数量 39
4.4.3拉杆的尺寸 40
4.4.4拉杆的布置 42
4.4.5定距管尺寸 42
4.5防冲与导流 42
4.5.1防冲板的形式 42
4.5.2防冲板的位置和尺寸 42
4.5.3导流筒 43
4.6双壳程结构 43
4.7防短路结构 44
4.7.1旁路挡板的结构尺寸 44
4.7.2挡管 44
4.7.3中间挡板 44
4.8鞍座 45
结论 46
参考文献 47
致谢 48
附录英文文摘及翻译 49
绪论
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管壳式换热器的类型、结构与型号
1.1换热器的零部件名称
表1.1
序号
名称
1
接管法兰
11
活动鞍座（部件
）
21
纵向隔板
2
管箱法兰
12
U形换热管
22
接管
3
壳体法兰
13
挡管
23
内导流筒
4
防冲板
14
固定鞍座（部件
24
圆筒
5
补强圈
15
滑到
25
管箱侧垫片
6
壳体（部件）
16
管箱垫片
26
凸形封头
7
折流板
17
管箱圆筒（短节
27
双头螺柱或螺栓
8
拉杆
18
封头管箱（部件
28
放气口
9
定距管
19
分层隔板
29
螺母
10
支持板
20
中间挡板
图1.1U型管式换热器
1.2换热器的主要组合部件
换热器的主要组合部件有前段管箱、壳体和后端结构（包括管束）三部分。
详细分类见图1.2。
图1.2[2]主要部件的分类及代号
2换热器材料选择
在进行换热器设计时，对换热器各种零部件的材料，应根据设备的操作压力、操
作温度、流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。
当然，最后还要考虑材料的经济合理性。
一般为了满足设备的操作压力和操作温度，即从设备的强度或刚度的角度来考虑，是比较容易达到的，但对于材料的耐腐蚀性能，有时往往成为一个复杂的问题。
如在这方面考虑不周，选材不妥，不仅会影响换热器的使用寿命，而且也大大提高设备的成本。
至于材料的制造工艺性能，是与换热器的具体结构有着密切的关系。
2.1选材原则
换热器用钢的标准、冶炼方法、热处理状态、许用应力、无损检测标准及检测项目均按GB150-1998第四章及其附录A的规定。
换热器的目的是为了传热，经常与腐蚀性介质接触的换热表面积很大，为了保护金属部受腐蚀，最根本的方法是选择耐腐蚀的金属或非金属材料。
换热器主要部件材料选择见表2.1
表2.1材料
零部件
材料
设计压力
设计温度
许用应力[s]t
标准
管箱封头
15CrMoR
8.0
323
128.24
GB6654
后封头
8.5
273
136.4
筒体
管箱圆筒短节
管板
0Cr18N
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