【正文】 危機(jī)波及到了裝備制造業(yè)及石油化工這些耗材及耗能的大戶，以及國(guó)家節(jié)能減排長(zhǎng)期國(guó)策的確立，作為能量回收裝備 — 熱交換設(shè)備的提高傳熱效能及降低能耗的研究被提高到了很重要的地位。 論文（設(shè)計(jì)）日期： 任務(wù)下達(dá)日期 完成日期 指導(dǎo)教師簽字： 新 疆 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）成 績(jī) 評(píng) 定 報(bào) 告 序號(hào) 評(píng)分指標(biāo) 具 體 要 求 分?jǐn)?shù)范圍 得 分 1 學(xué)習(xí)態(tài)度 努力學(xué)習(xí)，遵守紀(jì)律，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，按期完成規(guī)定的任務(wù)。 （ 2）選題有一定的理 論意義與實(shí)踐價(jià)值，必須與所學(xué)專業(yè)相關(guān)。 0— 25分 論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論證、分析邏輯清晰、正 確合理， 0— 20分 3 工作量 內(nèi)容充實(shí)，工作飽滿，符合規(guī)定字?jǐn)?shù)要求。 （ 2）換熱設(shè)備大型化、新 型熱交換設(shè)備的開(kāi)發(fā)及降低能耗、節(jié)水的研究。目前，我國(guó)已制定了列管式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)，但還有很多場(chǎng)合，所用列管式換熱器是根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)的非定型設(shè)備。 換熱器簡(jiǎn)介 換熱器概述 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備， 以實(shí)現(xiàn)不同溫度流體間的熱能傳遞， 又稱熱交換器。隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類越來(lái)越多。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。 4）過(guò)熱器 過(guò)熱器用于把流體 (工藝氣或蒸汽 )加熱到過(guò)熱狀態(tài)。 一種流體在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。這種換熱器殼體和管束的熱膨脹是自由的，管束可以抽出，便于清洗管間和管內(nèi)。 這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜，但 殼程清洗困難，對(duì)于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。 固定管板式換熱器的特點(diǎn) 旁路滲流較??； 造價(jià)低； 無(wú) 內(nèi)漏； 固定管板式換熱器的缺點(diǎn)是，殼體和管壁的溫差較大，易產(chǎn)生溫差力，殼程無(wú)法清洗，管子腐蝕后連同殼體報(bào)廢，設(shè)備壽命較低，不適用于殼程易結(jié)垢場(chǎng)合。通過(guò)換熱器熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝需求。 圖 11 U型管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 換熱器選型 換熱器選型時(shí)，需要考慮的因素很多，主要是流體的性質(zhì)；壓力、溫度及允許壓力降的范圍；對(duì)清洗、維修的要求；材料價(jià)格；使用壽命等。 流量及熱負(fù)荷。 ③ 具有腐蝕性的物料走管內(nèi)，這樣可以用普通的材料制造殼體，僅僅管子，管板和封頭要采用耐腐蝕性的材料。 介質(zhì)流動(dòng)方向的選擇 由公式 Q=KA178。 校核傳熱面積 若在 10%20%之間，符合要求 化工系畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 14 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 表 21 設(shè)計(jì)條件表 殼程 管程 設(shè)計(jì)壓力（ MPa） 操作壓力（ MPa） （進(jìn)口 /出口） 設(shè)計(jì)溫度（℃） 130 75 操作溫度（℃） 96/50（進(jìn)口 /出口） 25/45（進(jìn)口 /出口） 流量（ Kg/h） 5000 物料 乙烷 冷卻水 程 數(shù) 1 2 換熱面積 殼體、管箱殼體和封頭設(shè)計(jì) 殼體的設(shè)計(jì) 圓筒公稱直徑 據(jù)前面計(jì)算所知，圓筒的內(nèi)公稱直徑為 700mm 400mm，采用卷制圓筒。逆流的平均溫度差為 CCtt tt ?? ??? ?????? ????? ]25455096ln )2545()5096([lnt1212逆 254511 12 ??????? tT ttP 509612 21 ??????? tt TTR 由《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》查的 ?? 所以 CCtt tmm ??? ?????? ）（逆? 根據(jù)兩流體的情況，假設(shè) )m/(1 0 0 2 KWK ??估 故 220 ) 92020(t mmK QA m ????? 估 由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)選定 殼徑 /mm 500 管子尺寸 /mm 219?? 公稱壓強(qiáng) /at 管長(zhǎng) /m 6 化工系畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 11 公稱面積 /m2 80 管子總數(shù) 228 管程數(shù) 2 管子排列方法 ? 實(shí)際傳熱面積 20 1 2 8 mLdnA ?????? ? （ 2） 核算總傳熱系數(shù) ① 管程對(duì)流傳熱系數(shù) 2? smdnqum/36009943955422222?????? ?? 32 ?? ???? ?? ?udR e 33 ?????? ???pr cP )/(500)()1125( [ KmWd ??????? ?? ② 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 1? )()())(( wcudd pee ????? ??? ? 取換熱器列管之中心距 t=25mm，流體通過(guò)管簡(jiǎn)最大截面積為 21m a x ) ([)1( mtdhDS ?????? smSqvu / 5000m a x1 ????? 68PrRe])4(4[)4(4333221212??????????????????????????????peecudmmddtd 殼程中乙烯唄冷卻，取 )( ?w?? 化工系畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 12 ? ? )/()( KmW ??????? ③ 污垢熱阻 WKmR WKmR Sa /00 /00 03 2122?? ?? ④ 總傳熱系數(shù) )/(1550019151111 22212121s1KmWddddRRKs??????????????????????????計(jì) 按此傳熱系數(shù)，計(jì)算需要的傳熱面積 92020 mtK QAm ????? 計(jì)計(jì) ??計(jì)AA 所選換熱器的傳熱面積具有足夠的裕量，故該換熱器適合。而且蒸汽比較清潔，其對(duì)于流體傳熱系數(shù)與流速關(guān)系小。 設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，尺寸及空間的限制。 工藝簡(jiǎn)述 設(shè)計(jì)內(nèi)容 換熱器的選型 傳熱設(shè)備的類型很多，各種形式的都有它特定的應(yīng)用范圍，某一種場(chǎng)合下性能很好的換熱器 ,如果換到另一種的場(chǎng)合中，則傳熱效果和性能都有很大的改變，因此，針對(duì)具體情況正確的選者換熱器的類型。 此類換熱器的特點(diǎn)是管束可以自由伸縮，不會(huì)因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長(zhǎng)，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強(qiáng)；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。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。 列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來(lái)分，主要有以下幾種：浮頭式換熱器、固定式換熱器、 U 形管換熱器、填料函式換熱器等 1）浮頭式換熱器 浮頭式換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。 例如， 冷水塔 、氣體冷凝器等。 2）蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器通過(guò)固體物質(zhì)構(gòu)成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質(zhì)先通過(guò)加熱固體物質(zhì)達(dá)到一定溫度后，冷介質(zhì)再通過(guò)固體物質(zhì)被加熱，使之達(dá)到熱量傳遞的目的。 在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要 的地位。 設(shè)計(jì)目的與要求 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，提高分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生得到從事實(shí)際工作所必需的基本訓(xùn)練和進(jìn)行科學(xué)研究工作的初步能力。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 換熱器是進(jìn)行熱交換操作的通用工藝設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)，尤其在石油、化工生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛。最后還介紹了 U型管換熱器檢驗(yàn)、安裝、維修的內(nèi)容。 （ 6）所有學(xué)生必須在 5 月 15 日之前交論文初稿。 （ 3）主題明確，思路清晰。繪圖 (表 )符合要求。 （ 3）強(qiáng)化傳熱的研究：如強(qiáng)化傳熱管研究、板管的研究（如板殼式、板空冷等）。 管殼式 換熱器的效率問(wèn)題是設(shè)計(jì)的核心。換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備 。適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結(jié)構(gòu)型式也不同，換熱器的具體分類如下： 換熱器按傳熱原理可分為： 1）間壁式換熱器