【正文】 油冷卻器課程項目設計方案第1章 設計綜述 換熱器是許多工業(yè)部門的通用設備。根據(jù)不同的目的不同，換熱器可以是熱交換器、加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的方式，換熱器可以分為以下三大類：⑴直接接觸式換熱器 這類換熱器的主要工作原理是兩種介質接觸而相互傳遞熱量，實現(xiàn)傳熱，接觸面積直接影響到傳熱。這類換熱器的介質通常是一種是氣體，另一種為液體，主要是以塔設備為主體的傳熱設備，但通常又涉及傳質，故很難區(qū)分與塔器的關系，通常歸口味塔式設備，電廠用涼水塔為最典型的直接接觸式換熱器。⑵蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器主要由對外充分隔熱的蓄熱室構成，室內(nèi)裝由熱容量大的固定填充物。熱流體通過蓄熱室時將冷的填充物加熱，當冷流體通過時則將熱量帶走。熱、冷流體交替通過蓄熱室，利用固體填充物來積蓄或放出熱量而達到熱交換的目的。蓄熱器結構簡單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的利用或冷卻。其缺點是設備體積較大，過程是不定常的交替操作，且不能完全避免兩種流體的摻雜。所以這類設備化工上用的不多。⑶間壁式換熱器 其特點是在冷、熱流體之間用以金屬壁（或石墨等導熱性能良好的非金屬壁）隔開，使兩種流體在不發(fā)生混合的情況下進行熱量傳遞。從傳熱的基本特征分類，間壁式換熱器可分為管式和板式。其中包括夾套式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器以及其他高效換熱器。 列管式換熱器的類型⑴固定管板式換熱器固定管板式換熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結構簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結構是殼側清洗困難，所以殼程宜用于不易結垢和清洗的流體。當管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，常會使管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生介質的泄露。為此在外殼上焊以膨脹節(jié)，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產(chǎn)生的熱應力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。由此可見，這種換熱器比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。⑵浮頭式換熱器浮頭式換熱器針對固定管板式的缺陷做了結構上的改進。兩端管板只由一端與管體完全固定，另一端則可相對于殼體作某些移動，該端稱之為浮頭，如 圖12所示。此類換熱器的管束膨脹不受殼體的約束，所以殼體與管束之間不會由于膨脹量的不同而產(chǎn)生熱應力。而且在清洗和檢修時，僅需要將管束從殼體中抽出即可，所以能適用于管殼壁間溫差較大，或易于腐蝕和易結垢的場合。但該類換熱器結構復雜、本中，造價約比固定管板式高20%左右，材料消耗量大，而且由于浮頭的端蓋在操作中無法檢查，所以在制造和安裝時要注意其密封，以避免發(fā)生內(nèi)漏，管束和殼體的間隙較大，在設計時要避免短路。至于殼程的壓力也受滑動接觸的密封限制。⑶U形管換熱器見圖13為一U形管換熱器，其結構特點為每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，封頭用隔板分成兩室，故相當于雙管程。這類換熱器的特點是：管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應力，熱補償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強；管束可以從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結構簡單，造價便宜。但管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊，所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。此外，為了彌補彎管后壁管的減薄，直管部分必須用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質易結垢而管程介質不易結垢，高溫、高壓、腐蝕性強的情形。⑷填料函式換熱器此類換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端采用填料函密封，如圖14所示。它的管束也可自由膨脹，所以管殼之間不會產(chǎn)生熱應力，且管程和殼程都能清洗，結構較浮頭式簡單，造價較低，加工制造方便，材料消耗較少。但由于密封處易于泄露，故殼程壓力不能過高，也不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的場合。 列管式換熱器的結構 管程結構介質流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。⑴換熱管布置和排列間距常用換熱管規(guī)格有Ф192mm、Ф252mm(1Cr18Ni9Ti)、Ф25（碳鋼10）。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形錯列和三角形直列和同心圓排列，如圖1所示。圖1換熱管排列方式 正三角形排列結構緊湊；正方形排列便于機械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布均勻，結構更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。對于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程內(nèi)都采用三角形排列，而在各程之間為了便于安裝，采用正方形排列。管間距（管中心的間距）t與外管徑d。的比值，～。管子材料常用的為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金等。應根據(jù)工作壓力、溫度和介質腐蝕性等條件決定。此外海域一些非金屬材料，如石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等亦有采用。在設計和制造換熱器時，正確選用材料很重要。既要滿足工藝條件的要求，又要經(jīng)濟。對化工設備而言，由于各部分可采用不同材料，應注意由于不同種類的金屬接觸而產(chǎn)生的電化學腐蝕作用。⑵管板管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達到密封緊固的作用。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設計壓力不超過4MPa，設計溫度不超過350℃的場合。焊接法在高溫高壓條件下更能保證接頭的嚴密性。管板與殼體的連接有可拆連接和不可拆連接兩種。固定管板常采用不可拆連接。兩端管板直接焊在外殼上并兼作法蘭，拆下頂蓋可檢修彭脹口或清洗管內(nèi)。浮頭式、U型管式等為是殼體清洗方便，常將管板夾在殼體法蘭和頂蓋法蘭直接按構成可拆連接。⑶封頭和管箱封頭和管箱位于殼體兩端，其作用式控制及分配管程流體。①封頭 當殼體直徑較小式常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體直接按用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。②管