【正文】 應(yīng)用最廣。例如，化 工廠和發(fā)電廠所用的 涼水塔 中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的密度差得以及時(shí)分離。板面式換熱器采用板材制造，在大規(guī)模組織成產(chǎn)時(shí)，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。 (1)管式換熱器 這類換熱器都是通過(guò)管子壁面進(jìn)行傳熱的換熱器。間壁式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的換熱器，其形式多種多樣。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱 量。由于兩種流體交替與蓄熱體接觸，因此不可避免地會(huì)使兩種流體少量混合。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的密度差得以及時(shí)分離。如冷卻塔、冷卻冷凝器等。為了強(qiáng)化傳XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 2 在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。因此，要求提供尺寸小，重量輕、換熱能力大的換熱設(shè)備。 60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。 30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。 Design。 設(shè)計(jì)的前半部分主要是對(duì)換熱器的原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行的詳細(xì)的描述，從而進(jìn)行換熱器的選型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析。 近二三十年來(lái)，化工、石油、輕工等過(guò)程工業(yè)得到了迅猛發(fā)展 。 換熱器 是化工、煉油、動(dòng)力、食品、輕工、原子能、制藥、機(jī)械及其它許多工業(yè)部門(mén)廣泛使用的一種通用設(shè)備。 在目前大型化工及石油化工裝置中，采用各種換熱的組合，就能充分合理地利用各種等級(jí)的能量，使產(chǎn)品的單位能耗降低，從而降低產(chǎn)品的成本已獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，要求提供尺寸小，重量輕、換熱能力大的換熱設(shè)備。設(shè)計(jì)的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進(jìn)行設(shè)備內(nèi)各零部件的設(shè)計(jì)，如管板、折流板 、定距管、鉤圈、管箱等 。 Check。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。 此外，自 60 年代開(kāi)始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。特別是 20 世紀(jì) 70年代的世界能源危機(jī)，加速了當(dāng)代先進(jìn)換熱技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。 換熱器的分類 在工業(yè)生產(chǎn)中，由于用途、工作條件和物料特性的不同，出現(xiàn)了各種不同形式和結(jié)構(gòu)的換熱設(shè)備。為增加兩流體 的接觸面積，以達(dá)到充分換熱，在設(shè)備中常放置填料和柵板，通常采用塔狀結(jié)構(gòu)。 蓄熱式換熱器 XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 3 這類換熱器又稱回?zé)崾綋Q熱器。若兩種流體不允許混合，則不能采用蓄熱式換熱器。以回收冷量為目的的同類設(shè)備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。 中間載熱體式換熱器 這類換熱器是把兩個(gè)間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接起來(lái)的換熱器。按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可以分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、管殼式換熱器和纏繞管式換熱器等。 (3)其他型式換熱器 這類換熱器是指一些具有特殊結(jié)構(gòu)的換熱器，一般是為滿足某些工藝特殊要求而設(shè)計(jì)的，如石墨換熱器、聚四氟乙烯換熱器和熱管換熱器等 換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。 蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體 (填料 )表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。 間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。（也可設(shè)計(jì)成不可拆的）。 浮頭換熱器的浮頭部分結(jié)構(gòu)，按不同的要求可設(shè)計(jì)成各種形式，除必須考慮管束能在設(shè)備內(nèi)自由移動(dòng)外，還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便。以便于進(jìn)行檢修、清洗。 鉤圈一般都為對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，要求密封可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、便于制造和拆裝方便。 管子 構(gòu)成換熱器的傳熱面，管子尺寸和形狀對(duì)傳熱有很大影響。 管子材料的選擇應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的壓力、溫度及腐蝕性來(lái)確定。 另外對(duì)于多管程換熱器，常采用組合排列方法，其每一程中一般都采用三角形排列，而各程之間則常常采用正方形排列，這樣便于安排隔板位置。除此之外，還要考慮管子在管板上的固定方法。此時(shí)為了提高管程流速，增加傳熱效果，須將管束分程，使流體依次流過(guò)各程管束。 備料－－劃線－－切割－－邊緣加工（探傷）－－成型－－組對(duì)－－焊接－－焊接質(zhì)量檢驗(yàn)－－組裝焊接－－壓力試驗(yàn) 質(zhì)量檢驗(yàn) 化工設(shè)備不僅在制造之前對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，而且在制造過(guò)程中要隨時(shí)進(jìn)行檢查。 如果介質(zhì)毒性為極度，高度危害或管、殼程之間不允許有微量泄漏時(shí)，必須增加氣密性試驗(yàn)。根據(jù)流體壓力和溫度的情況，確定選擇可拆卸式，還是釬焊式。流程組合形式應(yīng)根據(jù)換熱和流體阻力計(jì)算，在滿足工藝條件要求下確定。由于 “U” 形單流程的接管都固定在壓緊板上，拆裝方便。 當(dāng)管內(nèi)外兩側(cè)給熱系數(shù)相差較大時(shí)，翅片管的翅片應(yīng)布置在給熱系數(shù)低的一側(cè)。 非金屬：石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等。 XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 10 45 176。(a)正 三角形 (b)轉(zhuǎn) 角正三角形 (c)正 方形 (d)轉(zhuǎn) 角正方形 圖 換熱管排列型式 換熱管中心距一般不小于 倍的換熱管外徑。 ① 管板材料 選擇管板材料，除力學(xué)性能外，還應(yīng)考慮管程和殼程流體的腐蝕性，以及管板和換熱管之間的電位差對(duì)腐蝕的影響。 XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 11 形狀主要有：平面形、橢圓形、碟形、球形、撓性薄管板等。 圖 所示為雙管板結(jié)構(gòu) (3)管箱 管箱位于管殼式換熱器的兩端。 圖 為管箱的幾種結(jié)構(gòu)形 式。圖 （ c）形式是將管箱與管板焊成一體，從結(jié)構(gòu)上看，可以完全避免在管板密封處的泄漏，但管箱不能單獨(dú)拆下，檢修、清理不方便，所以在實(shí)際使用中很少采用。當(dāng)殼體法蘭采用高頸法蘭或殼程進(jìn)出口接管直徑較大或采用活動(dòng)管板時(shí)，殼程進(jìn)出口接管距管板較遠(yuǎn)，流體停滯區(qū)過(guò)大；靠近兩端管板的傳熱面積利用率很低。 ρ — 密度 υ — 流速 導(dǎo)流筒：減小流體停滯區(qū)，改善兩端流體的分布，增加換熱管的有效換熱長(zhǎng)度，提高換熱率，并起防沖擋板的作用。 常用的折流板形式有弓形和圓盤(pán) 圓環(huán)形兩種。 弓形折流板缺口高度應(yīng)使流體通過(guò)缺口時(shí)與橫向流過(guò)管束時(shí)的流速相近。若氣體中含有少量液體時(shí)，則在缺口朝上的折流板最低處開(kāi)設(shè)通液口，見(jiàn)圖 （ a）；若液體中含有少量氣體，則應(yīng)在缺口朝下的折流 圖 折流板形式 XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 15 圖 折流板缺口布置 板最高處開(kāi)通氣口，如圖 （ b）。折流板上管孔與換熱管之間的間隙以及折流板與殼體內(nèi)壁之間的間隙應(yīng)合乎要求，間隙過(guò)大，泄漏嚴(yán)重，對(duì)傳熱不利，還易引起振動(dòng)；間隙過(guò)小，安裝困難。90176。當(dāng)換熱管外徑小于或等于 14mm 時(shí)，采用折流板與拉桿點(diǎn)焊在一起而不用定距管，如圖 （ b）所示。不僅減少了傳熱死區(qū)，而且提高了傳熱效率。折流圈可由棒材或板材加工而成，支撐桿可由圓鋼或扁鋼制成。 XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 17 2 計(jì)算部分 浮頭式換熱器筒體的計(jì)算 計(jì)算條件 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)壓力： 管程： ，殼程： 設(shè)計(jì)溫度 管程： 60℃， 殼程： 120℃ 操作介質(zhì) 管程：水 殼程：丙烷 程數(shù) 管程： 4， 殼程： 1 換熱面積 m2 安裝地點(diǎn) 撫順 設(shè)計(jì)溫度下屈服點(diǎn) MPas 345?? 焊接系數(shù) ?? 前端管箱筒體壁厚計(jì)算 （ 1）厚度計(jì)算 計(jì)算厚度 ? ： 設(shè)計(jì)厚度 d? ： mmd ??? ?? 根據(jù)管殼式換熱器對(duì)于低合金鋼板的最小厚度要求，當(dāng) 時(shí)，最小厚度為 8mm，又考慮此處有兩個(gè)大開(kāi)孔，利用多余的壁厚進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，所以： 名義厚度 n? ： d 2 1 C C m m??? ? ? ? ?圓 整 有效厚度 e? ： 1 4 m m12 ???? CCne ?? （ 2）壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類型：水壓試驗(yàn) 允許最大操作壓力 ??wP ： ? ? ???? ???? Ct iC PDP ???mmDi 500?XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 18 水壓試驗(yàn)校核： M P aS 9 2 6 33 4 ????? 滿足要求?? st ?? 后端管箱筒體壁厚計(jì)算 （ 1）計(jì)算厚度 根據(jù)管殼式換熱器對(duì)于低合金鋼板的最小厚度要求，當(dāng) mmDi 800? 時(shí)，最小厚度為 10mm, 名義厚度 n? ： m in 2 1 2 .0n C m m??? ? ? 有效厚度 e? ： 1 0 m m12 ???? CCne ?? （ 2） 壓力及應(yīng)力計(jì)算及水壓試驗(yàn)校核 水壓試驗(yàn)校核： 壓力試驗(yàn)允許通過(guò)的應(yīng)力水平： M P aS 1 03 4 ???? 試驗(yàn)壓力下圓筒的 應(yīng)力： ? ? ? ?? ? MP aDPeitew ?? ?????? ? ???? ?? ? MP aPP tT ????? ??? ? ? ? MP aDPeeiTt ?? ????? ? ??? ? MP aPPD ct ci ???? ???? ???? ? ? ?? ? MP aDPeitew ?? ?????? ? ???? ?? ? MP aPP tT ????? ??M P )10600(22 )( ??? ????? ?? ?? e eiTT DPmmDi 600?XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 19 ?? ?T? ? 合格。 22iiDh?? ? mmPDKP Ct iC ????? ???? ???? ? ? ? MP aKP tew ei??? ?????? ????? ?wPP?T?mmDi 500?mmDi 500? mmDi 600?XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院論文 21 后端封頭的厚度計(jì)算 （ 1）厚度計(jì)算： ； ； 根據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)查表得到橢圓封頭形狀系數(shù)： 1K? ； 計(jì)算厚度 ? ： 設(shè)計(jì)厚度 d? ： mmCd ????? ?? 名義厚度 n? ： mmCdn ????? ?? 有效厚度 e? ： mmCCne 10202021 ??????? ?? （ 2）壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類型：水壓試驗(yàn) 最大允許壓力 ??wP ： 水壓試驗(yàn)校核： ? ?? ? MPPP tcT ??????? ?? 由于 TP ＜ ??wP ，所以該厚度的后端封頭滿足使用要求。 換熱器的應(yīng)力校核 由 ?t? ? ? ? ? ~/ 2131 ?? aptk 4 .1G w e24151GB ?得圖查 ① .當(dāng)只有管程