【正文】 difference, scaling, fluid properties, as well as maintenance and cleaning, and so on to choose an appropriate structure. With a form of heat exchangers, for a variety of conditions, often used structures are not the same. In engineering design, apart from used as far as possible the training series, often designed according to their specific conditions, to meet the needs of technology (supported by most reasonable under suitable conditions the most effective and most economic manufacture of heat exchangers, and so on). Key words： Course design of shellandtube heat exchanger Shellandtube heat exchanger use Structure design of shellandtube heat exchanger 化工與材料學院 09級本科生化工機械設備課程設計 1 目 錄 摘要 ................................................. Ⅰ ABSTRACT ............................................ Ⅱ 1 前言 ................................................ 1 概述 ............................................... 1 換熱器的類型 ..................................... 1 換熱器 ........................................... 1 設計的目的與意義 ................................... 2 管殼式換熱器的發(fā)展史 ............................... 2 管殼式換熱器的國內(nèi)外概況 ........................... 3 殼層強化傳熱 ....................................... 3 管層強化傳熱 ....................................... 3 提高管殼式換熱器傳熱能力的措施 ...................... 4 設計思路、方法 ..................................... 5 換熱器管形的設計 ................................. 5 換熱器管徑的設計 ................................. 5 換熱管排列方式的設計 ............................. 5 管、殼程分程設計 ................................. 5 折流板的結構設計 ................................. 5 化工與材料學院 09級本科生化工機械設備課程設計 2 管、殼程進、出口的設計 .......................... 6 選材方法 ......................................... 6 管殼式換熱器的選型 ............................. 6 流徑的選擇 ..................................... 8 流速的選擇 ..................................... 9 材質的選擇 ..................................... 9 管程結構 ....................................... 9 2 殼體直徑的確定與殼體壁厚的計算 ................. 11 管徑 ........................................... 11 管子數(shù) n......................................... 11 管子排列方式，管間距的確定 ...................... 11 換熱器殼體直徑的確定 ............................ 11 換熱器殼體壁厚計算及校核 ......................... 11 3 換熱器封頭的選擇及校核 ......................... 14 4 容器法蘭的選擇 ................................ 15 5 管板 .......................................... 16 管板結構尺寸 .................................... 16 管板與殼體的連接 ................................ 16 管板厚度 .................................... 16 化工與材料學院 09級本科生化工機械設備課程設計 3 6 管子拉脫力的計算 .............................. 18 7 計算是否安裝膨脹節(jié) ............................ 20 8 折流板設計 .................................... 22 9 開孔補強 ...................................... 25 10支座 ......................................... 27 群座的設計 ..................................... 27 基礎環(huán)設計 ..................................... 29 地角圈的設計 ................................... 30 符號說明 ....................................... 32 參考文獻 ....................................... 34 謝辭 ........................................... 35 化工與材料學院 09級本科生化工機械設備課程設計 1 1 前言 概述 換熱器的類型 管殼式換熱器是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導作用，主要有殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等組成。一種流體在管內(nèi)流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱 面。其主要優(yōu)點是單位體積所具有的傳熱面積大，傳熱效果好，結構堅固，可選用的結構材料范圍寬廣，操作彈性大，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍流程度大為增加。 列管式換熱器中，由于兩流體的溫度不同，使管束和殼體的溫度也不相同，因此它們的熱膨脹程度也有差別。若兩流體溫差較大（ 50℃以上）時，就可能由于熱應力而引起設備的變形，甚至彎曲或破裂， 因此必須考慮這種熱膨脹的影響。 換熱器 換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設備，在生產(chǎn)中占有重要地位。由于生產(chǎn)規(guī)模、物料的性質、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。 按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分為三大類：混合式、蓄熱式、間壁式。 間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。在這類換熱器中，冷、熱流體被固體壁面隔開，互不接觸，熱量從熱流體穿過壁面?zhèn)鹘o冷流體。該類換熱器適用于冷、熱流體 不允許直接接觸的場合。間壁式換熱器的應用廣泛，形式繁多。將在后面做重點介紹。 直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器。在此類換熱器中，冷、熱流體相互接觸，相互混合傳遞熱量。該類換熱器結構簡單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場合。常見的設備有涼水塔、洗滌塔、文氏管及噴射冷凝器等。 蓄熱式換熱器又稱回流式換熱器或蓄熱器。此類換熱器是借助于熱容量較大的固體蓄熱體，將熱量由熱流體傳給冷流體。當蓄熱體與熱流體接觸時，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度 下降，從而達到換熱的目的。此類換熱器結構簡單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點是設備的體積龐大，且不能完全避免兩種流體的混合。 工業(yè)上最常見的換熱器是間壁式換熱器。根據(jù)結構特點，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。 緊湊式換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等。 化工與材料學院 09級本科生化工機械設備課程設計 2 管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標準換熱設備，在許多工業(yè)部門被大量采用。列管式換熱器的特點是結構牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方 便，制造工藝成熟，選材范圍廣泛，適應性強及處理能力大等。這使得它在各種換熱設備的競相發(fā)展中得以繼續(xù)存在下來。 使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節(jié)的固定管板式、浮頭式和 U形管式等幾種類型。 設計的目的與意義 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備， 以實現(xiàn)不同溫度流體間的熱能傳遞， 又稱熱交換器。換熱器是實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備 。