【正文】 式換熱器。在換熱器內(nèi)首先由熱流體通過，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后由冷流體通過，由蓄熱體把熱量釋放給冷流體。 ⑵ 蓄熱式換熱器 這類換熱器又稱回熱式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。為增加兩流體的接觸面積，以達到充分換熱，在設備中常放置填料和柵板，通常采用塔狀結構。 ⑴ 直接接觸式換熱器 這類換熱器又稱混合式換熱器，它是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器。 換熱器的分類及特點 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構的換熱設備。到目前為止，已研究和開發(fā)出多種新的強化傳熱技術和高效傳熱元件。特別是 20世紀 70年代的世界能源危機，加速了當代先進換熱技術和節(jié)能技術的發(fā)展。能源緊缺已成為世界性重大問題之一，各工業(yè)部分都在大力發(fā)展大容量、高性能設備，以減少設備的投資和運轉(zhuǎn)費用 。 此外，自 60 年代開始，為了適應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一步的發(fā)展。在此期間，為了解決強腐蝕性介質(zhì)的換 熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。接著英國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，用于飛機發(fā)動機的散熱。以板代管制成的換熱器，結構緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長期以來在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。 例如，如煙道氣（約 200～ 300℃ ）、高爐爐氣（約 1500℃ ）、需要冷卻的化學反應工藝氣（ 300～ 1000℃ ）等的余熱，通過余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽，作為供熱、供氣、發(fā)電和動力的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。 第二章 換熱器的應用及發(fā)展和分類特點 9 第二章 換熱器的應用及發(fā)展和分類特點 換熱器的應用及發(fā)展 它是化工 、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其它許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設備。然后按照設計的要求以及一系列國際標準進行結構設計，在結構設計時，要考慮許多因素，例如傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、流體性質(zhì)以及便于拆卸等等。 按照設計要求，在結構的選取上，為了增大溫差校正系數(shù)，采用了 12型，即殼側(cè)一程管側(cè)二程。浮頭式換熱器的優(yōu)點還在于方便拆卸，清洗方便，對于管子和殼體間溫差大、殼程介質(zhì)腐蝕性強、易結垢的情況很能適應。 針對固定管板式與 U 型管式的缺陷，浮頭式作了結構上的改進，兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對殼體滑移，稱為浮頭。分程隔板可將管程及殼程介質(zhì)分成多程，以滿足工藝需要。殼體一般為圓筒形，也可為方形。換熱管束包括換熱管、管板、折流板、支持板、拉桿、定距管等。因此出現(xiàn)了 TEMA、 API660、 JISB8249等一批管殼式換熱器標準， ISO目前也正在與 API聯(lián)手并會同有關國家編 ISO管殼式換熱器標準。 本次設計簡介 浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種， 管殼式換熱器以其對溫度、壓力、介質(zhì)的適應性，耐用性及經(jīng)濟性，在換熱設備中始終占有約 70%的主導地位。其余 30% 為各類高效緊湊式換熱器、新型熱管熱泵和蓄熱器等設備，其中板式、螺旋板式、板翅式以及各類高效傳熱元件的發(fā)展十分迅速。目前在發(fā)達的工業(yè)國家熱回收率已達 96% 。換熱器因而面臨著新的挑戰(zhàn)。該換熱器推薦用于氦技術和冷卻工藝。所以關鍵是要選取最佳的接觸寬度，也就是繞絲時管子變形留下的痕跡的寬度。但若利用金屬絲作為筋條（翅片）以增加換熱面積時，只有當非釬焊筋條的有效傳熱面不小于釬焊連接時，才應更偏重于此方法。 俄 羅斯推薦一種新方法制造繞絲筋管，即借助在管子上纏繞和拉緊金屬絲時產(chǎn)生的機械接觸來固定筋條。但這種方法對整個設備的質(zhì)量有一系列的影響，因為釬焊法必將從換熱中“扣除”很大一部分管子和金屬絲的表面。估計在化工、石油化工行業(yè)中具有廣闊的應用前景。凡是用管殼式換熱器和傳統(tǒng)裝置之處均可用此種換熱器取代。組裝換熱器時也可采用螺旋扁管與 光管混合方式。 由于管子結構獨特使管程與殼程同時處于螺旋運動，促進了湍流程度。螺旋扁管的制造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個工序。 三、新型麻花管換熱器 Alares 公司開發(fā)了一種扁管換熱器，通常稱為麻花管換熱器。 螺旋折流板結構可滿足相對寬的工藝條件。相鄰折流板的周邊相接，與外圓處成連續(xù)螺旋狀。此種結構克服了普通折流板的主要缺點。 為此，美國提出了一種新方案，即建議采用螺旋狀折流板。 對普通折流板幾何形狀的改進，是發(fā)展殼程的第一步。其后果是，與活塞流相比，弓形折流板會降低凈傳熱。而這些死角又能造成殼程結垢加劇，對傳熱效率不利。 二、螺旋折流板換熱器 在管殼式換熱器中，殼程通常是一個薄弱環(huán)節(jié)。 因而氣動噴涂法不但可用于成型，還可用來將按普通方法制造的翅片固定在換熱器管子的表面上，也可用來對普通翅片的底面進行補充加固。 對過渡區(qū)試片的分析表明，連接邊界的整個長度上無不嚴密性的微裂紋。 將研究的翅片的效率與計算數(shù)據(jù)進行比較，得出的結論是：氣動噴涂翅片的底面的接觸阻力對效率無實質(zhì)性影響。試驗是采用在翅片表面噴涂 ac－鋁，并添加了 24a 白色電爐氧化鋁。 通常在實踐中翅片底面的接觸阻力是限制管子加裝翅片的因素之一。其實質(zhì)是采用高 速的冷的或稍微加溫的含微粒的流體給翅片表面噴鍍粉末粒子。而換熱器在結構方面也有不少新的發(fā)展。雖然各種板式換第一章 緒論 5 熱器的競爭力在上升，但管殼式換熱器仍將占主導地位。 70 年代中期，為了 進一步減小換熱器的體積，減輕重量和金屬消耗，減少換熱器消耗的功率，并使換熱器能夠在較低溫差下工作，人們更是采用各種科學的辦法來增強換熱器內(nèi)的傳熱。 60 年代左右，由于空間技術和尖端科學的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應用。 30 年代末，瑞典又制造出 第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。 30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。 （ 2）國外換熱器發(fā)展前景 在國外二十世紀 20 年代出現(xiàn)板式換熱器，并應用于食品工業(yè)。 國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展帶來的良好機遇，以及進口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同預示著我國換熱器行業(yè)良好的發(fā)展前景。換熱器臺數(shù)的選擇和單臺能力的確定應適應熱負荷的分期增長，并考慮供熱的可靠性。生活熱水系統(tǒng)的換熱器應易于清除水垢，以上要求常常相互制約，難燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 4 于同時滿定，因此應視具體情況，在換熱器的選型和設計中有所側(cè)重，滿足工程對換熱器的主要要求。要便于制造、安裝和檢修 。要有足夠的機械強度，抗腐蝕和抗損壞能力要強，維護工作量要少 。換熱器的熱損失要少，換熱效率要高 。換熱器的作用不同，其設計、選型、運行工況也各不相同。換熱器的作用可以是以熱量交換為目的。 近年來，隨著制造技術的進步，強化換熱元件的開發(fā)，使得新型高效換熱器的研究有了較大的發(fā)展，根據(jù)不同的工藝條件與工況設計制造了不同結構形式的新型換熱器，也取得了較大的經(jīng)濟效益。當然現(xiàn)在各式換熱器的設計各有新穎之處，結構上各具特色。例如，排除不凝氣體的影響，順利地排除冷凝液等。都是高效換熱元件。換熱效率同比提升 30%，但此 時流動阻力也會增加。按光面計算則換熱系數(shù)可高 1~2 倍。在管外加螺旋線圈，由于表面張力使凝結液流到金屬螺旋線圈的底部而排出，上部及四周液膜變薄，從而凝結換熱系數(shù)有時甚至可提高 2倍。 應用螺旋槽管和管外加螺旋線圈。有時當液膜流速較低時，粗糙壁面還會滯留液膜，對換熱反而不利。實驗證明，當粗糙高度為 時，水蒸氣的凝結換熱系數(shù)可提高 90%。用電鍍法在表面涂一層貴金屬，如金、鉑、鈀等效果很好，缺點是價格昂貴。 管外凝結換熱的強化 對冷卻表面的特殊處理，主要是為了在冷卻表面上產(chǎn)生珠狀凝結。其主要方法歸結為下 述兩個原理：溫度邊界層減勃和調(diào)換傳熱面附近的流體。所謂提高換熱器性能，就是提高其傳熱性能。所以這些年來，換熱器的開發(fā)和研究成了人們關注的課題。 70 年代的世界能源危機，有力促進了換熱強化技術的發(fā)展。為了適應發(fā)展的需要，我國對某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標準，形成了系列。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長期以來在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。 關鍵詞 浮頭式換熱器；換熱管；選材 摘要 Ⅰ Abstract Heat exchanger is a typical refinery equipment, mainly for the original and the heat transfer oil, etc., or cooling. Many types of heat exchangers, according to the cold, the thermal fluid heat exchange principles and methods are basically divided into three main categories namely: partitions type, hybrid and regenerative. In the three types of heat exchangers, the partitions heat exchangers most widely used. Shell and tube heat exchanger is the partitions of the main types of heat exchangers. The subject of my design is to reduce II / oil coolers, heat exchangers in the form of shell and tube heat exchangers used in the floating head. First, according to the given process parameters preprocess calculation, the main purpose of this section is to determine the specific floating head heat exchanger models, and some impact on the structural design of the next key data. Process in general terms the contents of the heat transfer area calculation, the initial selection, checking the heat transfer coefficient, effective mean temperature difference, check the heat transfer area, fluid power calculations, the wall temperature calculation. Which after the initial selection of the heat transfer coefficients of primary check, if failed to be reselection, repeated the spreadsheet. Check the fluid resistance part of operating costs and to consider the balance between manufacturing cost. Followed by in calculations. This part is the management board to take over, flanges and other specific parts of the design and selection. Material selection: the selection of ponents for the main pressure for the material Q345R. As corrosive media is not high, so use 20 steel for the tubes of the material. Selection of materials and manufacturing costs are closely linked, so the design should ensure that the premise of minimizing costs. Keywords Floating Head Heat Exchanger Design Check Ⅳ 目 錄 摘要 ...................................................................................................................... II A