【正文】 當(dāng)管子泄露損壞時(shí)，只有管束外圍處的 U 形管便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而壞一根管相當(dāng)于壞兩根，報(bào)廢率較高。管束的U 形端不加固定，可自由伸縮，故它適用于兩流體溫差較大的場(chǎng)合；又因其構(gòu)造較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，只有一塊管板，單位傳熱面積的金屬消耗 量少，造價(jià)較低，也適用于高壓流體的換熱。 30 年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門(mén)。 20 世紀(jì)到 80 年代以來(lái)，換熱器技術(shù)飛速發(fā)展，帶來(lái)了能源利用率的提高。所謂換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)就是使換熱器在單位時(shí)間、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能多。但管殼式這一傳統(tǒng)的換熱設(shè)備在化工生產(chǎn)中仍占據(jù)著主要地位，在高溫高壓或有腐蝕性介質(zhì)的作業(yè)中更能顯示其優(yōu)勢(shì)。 管殼式換 熱器是一種傳統(tǒng)的、應(yīng)用最廣泛的熱交換設(shè)備。 ④ U 形管式換熱器 U 形管式換熱器的換熱管呈“ U”形。 管束一端與殼體之間用填料密封。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高（比固定管板高 20%），在運(yùn)行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。當(dāng)冷熱兩種流體的平均溫差較大，或殼體和傳熱管材料膨脹系數(shù)相差較大，熱應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力時(shí)，在殼體上需設(shè)膨脹節(jié)，由于膨脹節(jié)強(qiáng)度的限制，殼程壓力不能太高。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來(lái)補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹。熱阻主要來(lái)源于間壁兩側(cè)粘滯于傳熱面上的流體薄層 (稱為邊界層 )，和換熱器使用中在壁兩側(cè)形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對(duì)較小。順流時(shí)，入口處兩流體的溫遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 3 差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室?；旌鲜綋Q熱器是通過(guò)冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器?？梢园磽Q熱器所使用的材料種類(lèi)、傳熱方式、功能和結(jié)構(gòu)等來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。同時(shí)可將它看成 重要的節(jié)能設(shè)備。說(shuō)明部分主要 闡述了 U形管式換熱器發(fā)展現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外換熱器的最新發(fā)展趨勢(shì)及其在煉油化工生產(chǎn)中的地位，同時(shí)介紹了壓力容器常用材料及換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。U 形 管式換熱器 的優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，價(jià)格便宜承壓能力強(qiáng)等特點(diǎn)，并適用于高溫、高壓、腐蝕性大的場(chǎng)合。 Mapping and translation. The narrative part introduce Utube heat exchange development of internal and external heat exchanger and the latest development trends and chemical production, meanwhile introduce materials pressure vessels monly used and the heat exchanger structure design. Calculation is head and the flange of the detailed calculation, and its hydrostatic test of the check. Completed a total assembly drawings and four parts maps,And pleed the foreign language translation of 20200 characters. Keywords： Utube heat exchanger； Shell； Pressure test； Check 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 1 目 錄 1 緒論 ................................................................ 1 換熱器的概述 ...................................................... 1 換熱器的分類(lèi) .................................................... 1 1. 3 換熱器的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................... 7 換熱設(shè)備的應(yīng)用 .................................................. 8 2 U 形管換熱器各部分的設(shè)計(jì)說(shuō)明 ...................................... 10 U 形管換熱器的介紹 .............................................. 10 結(jié)構(gòu)的選擇與論證 ............................................... 11 設(shè)備材料選擇 ................................................... 16 3 計(jì)算部分 ...........................................................18 U 型管筒體和封頭厚度計(jì)算校核 .................................... 18 設(shè)計(jì)條件 ....................................................... 18 筒體和封頭厚度計(jì)算校核 ......................................... 19 管板的計(jì)算 ..................................................... 21 法蘭和螺栓的計(jì)算 ............................................... 24 筒體的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 ........................................... 31 結(jié) 論 ..............................................................33 參考文獻(xiàn) ............................................................34 謝 辭 ..............................................................35 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 1 1 緒論 換熱器的概述 在煉油廠和石油化工廠 ,幾乎所有的工藝過(guò)程都有加熱、冷卻或冷凝過(guò)程。從而，廢熱和余熱的回收提高了熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提 高了工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。 （ 2）按傳熱方式分類(lèi) 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 2 ①混合式換熱器。在傳熱過(guò)程中，冷熱兩種流體交替通過(guò)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。 當(dāng)冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化 (沸騰或冷凝 )時(shí)，由于相變時(shí)只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無(wú)變化，因此流體的進(jìn)出口溫度相等，這時(shí)兩流體的溫差就與流體的流向選擇無(wú)關(guān)了。 （ 3）按功能分類(lèi) 石油化工裝置換熱設(shè)備按用途可分為加熱器、冷卻器、冷凝器和重沸器。殼程清洗困難，對(duì)于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。 浮頭換熱器的特點(diǎn)：它的突出特點(diǎn)是當(dāng)換熱器殼體與換熱管之間存在溫差而熱遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 6 膨脹量不同時(shí)，管束可以在殼體內(nèi)沿殼體軸線自由伸縮移動(dòng)。同時(shí)，由于管束可以抽出殼體之外，故便于機(jī)械清洗。雙管板換熱器管子兩端分別連接在兩塊管板上兩塊管板之間留有一定的空間，并裝設(shè)開(kāi)孔接管。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在余熱鍋爐中適用廣泛。然而 ,由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和使用工況的多樣性 ,也常常出現(xiàn)換熱器的局部失效甚至整體報(bào)廢。但在追求高效傳熱的今天。換熱設(shè)備傳熱過(guò)程的強(qiáng)化就是力求使換熱 設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多。換熱器是化工、石油、鋼鐵、汽車(chē)、食品及其他許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 10 2 U 形管換熱器各部分的設(shè)計(jì)說(shuō)明 U 形 管換熱器的介紹 圖 .U 形管式換熱器 U 形管式換熱器的換熱管呈“ U”形。因此，它適用于溫差很大的兩流體換熱。由于換熱管的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系，管子的更換除外側(cè)一層外，內(nèi)部管子大部分不能更換管束中心部分存在空隙，所以流體易走短路，影響傳熱效果。 等面積補(bǔ)強(qiáng)法規(guī)定，在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面積等于大于開(kāi)孔的所削弱的殼體面積。 換熱器的筒體可以用鋼板卷制，也可以用無(wú)縫鋼管制作，通常以 400mm 為界。 2) 先拼板成形后的封頭拼接焊縫，在成形前應(yīng)打磨至母材齊平， 100%壓制成形后進(jìn)行射線檢測(cè)。 圖 U形管簡(jiǎn)圖 U 形管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)換熱管的尺寸精度要求與一般的液體輸送管線用管不同，因?yàn)樵诮M裝管束時(shí)，換熱管必須穿過(guò)管板及折流板，所以對(duì)其外徑有一定尺寸精度要求，否則會(huì)給裝備工作帶來(lái)困難。正三角形排列形式可以再同樣的管板面積上排列最多的管數(shù)，故 用得最為普遍，但管外不易清洗。 壓力容器使用的材料，取決于它的工作條件，主要指容器的工作壓力、 工作溫度及介質(zhì)特性等因素。 焊接元件用鋼要求是焊接性能良好的鋼材。另外， GB150 規(guī)定的遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 18 所有材料都可以用于常壓容器。 jAn dL?? 均 = 4 225 ??= 由于實(shí)際的管板布置的情況，實(shí)際管子數(shù)為 294 根 于是 U 型管為 n=14 采用正三角形排列 由 GB1511999 中 表 12 得 S=32 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 22 由于實(shí)際的需要取層數(shù)為 16 (2)管子 的 校 核 管軸向應(yīng)力 ： t? =（ sP tP ） 24da? tP ()n tna t d?? ??? = ?? 1（ ） = 2mm ○ 1 只有 殼程 設(shè)計(jì)壓力 sP = M aP ，殼程設(shè)計(jì)壓力 tP =0