【正文】 計(jì)算。 △ tm 可以看出在熱負(fù)荷 Q總傳熱系數(shù) K一定的情況下。根據(jù)具體的情況，抓住重要的方面作出適宜的選擇。 ⑦ 粘度大的流體一般在殼程空間流動(dòng)。 ⑥ 蒸汽一般通入殼程，因?yàn)檫@樣方便排出冷液。 ④ 壓力高的物料走管內(nèi)，這樣外殼可以不用承受高壓。 ② 需要提高流動(dòng)速度用來增大對流傳導(dǎo)系數(shù)的流體走管內(nèi)，因?yàn)楣軆?nèi)截面積通常都比管面的小，而且容易采用多管程以提高流體的速度。 價(jià)格。維護(hù)的要求。 操作的溫度，壓力及允許的壓降范圍。需要考慮的因素是多方面的，主要是： 流體的性質(zhì)。是很重要的很復(fù)雜的工作。綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用 U 型管式化工系畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 8 換熱器。 流體的種類、導(dǎo)熱率、粘度等物理性質(zhì)，以及腐蝕性、熱敏性等化學(xué)性質(zhì)，對換熱器選型有很大的影響。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(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。 缺點(diǎn)是 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。 U型管式管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖 11 所示， U形管式換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上 。 U 型管式換熱器 換熱設(shè)備有多種多樣的形式，每種結(jié)構(gòu)形式的換熱設(shè)備都有其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性，有些結(jié)構(gòu)形式，在某中情況下使用是好的，但是，在另外的情況下，卻不太適合，或就根本不能使用。在化工廠換熱器約占總投資的 1020%；由于工藝流程不同，生產(chǎn)中往往進(jìn)行著加熱、冷卻、蒸發(fā)或冷凝等過程。 課題簡介 換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，故又稱熱交換器。 4）填料函式換熱器： 這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，造價(jià)也比浮頭式低。 3） U 型管式換熱器 圖 3 U 型管換熱器 這類換熱器只有一個(gè)管板，管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。一般殼程壓強(qiáng)超過 時(shí)由于補(bǔ)償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。 為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差 50℃以上時(shí)，為安全起見，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性化工系畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 6 的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。 此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。 固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成。 2） 固定管板式換熱器 固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個(gè)補(bǔ)償圈 （ 或膨脹節(jié)）。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。 浮頭換熱器的特點(diǎn)： 浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動(dòng)，這個(gè)特點(diǎn)在現(xiàn)場能看出來。管子受熱時(shí)，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應(yīng)力。在進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管流動(dòng)，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另 種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。 結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。 列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器。 列管式換熱器分類 列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一 種換熱器。 5）蒸發(fā)器 蒸發(fā)器用于加熱流體，達(dá)到沸點(diǎn)以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相的變化。 3）預(yù)熱器 預(yù)熱器預(yù)先加熱流體，為工序操作提供標(biāo)準(zhǔn)的工藝參數(shù)。 換熱器按用途分為： 1）冷卻器 冷卻 器是把流體冷卻到必要的溫度，但冷卻流體沒有發(fā)生相的變化。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。 這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)式、閥門切換式等。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。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 間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動(dòng)，通過壁化工系畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 3 面的導(dǎo)熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進(jìn)行換熱。 換熱器的分類 換熱器作為傳熱設(shè)備被廣泛用于耗能用量大的領(lǐng)域。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強(qiáng)。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會(huì)存在兩種以上的流體參加換熱，但它的基本原理與前一種情形并無本質(zhì)上的區(qū)別。換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將通過把工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)合起來，進(jìn)行完整的換熱器設(shè)計(jì)，掌握化工設(shè)備設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，熟悉和了解有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)去分析、解決實(shí)際問題的能力，使我們受到本專業(yè)工程師的系統(tǒng)訓(xùn)練。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過 U 型管換熱器強(qiáng)度設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合起來，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)的一般程序，初步掌握科學(xué)研究 的基本方法與科學(xué)論文的寫作技巧與規(guī)范。這方面的研究進(jìn)展對于改善石油、化工、醫(yī)藥、食品等眾多生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝、節(jié)省能源消耗、化工系畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 2 降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品競爭能力，具有十分重要的意義。 管殼式換熱器的效率問題是設(shè)計(jì)的核心。近年來盡管管殼式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn) ,但由于管殼式熱交換器具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用材料廣等優(yōu)點(diǎn) ,管殼式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器 ,尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對優(yōu)勢。換熱器分類方式多樣，按照其工作原理可分為：直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器和間壁式換熱器三大類，其中間壁式換熱器用量最大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這類換熱器占總用量的 99%。 （ 5）抗腐蝕及控制結(jié)垢的研究（涉及使用壽命及保持傳熱效率 ） 。 （ 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）。這方面研究主要涉及到：物性模擬研究、分析設(shè)計(jì)研究（如溫度場、流動(dòng)分布的模擬研究等）、傳熱及流動(dòng)試驗(yàn)和工藝計(jì)算軟件的開發(fā)等。 關(guān)鍵詞： 傳熱面積，傳熱系數(shù)， U型式換 熱器，管殼式換熱器 目錄 1 緒論 .............................................................................................................................. 1 課題背景 ............................................................................................................. 1 國內(nèi)外發(fā)展概況 ................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)目的與要求 ................................................................................................ 2 換熱器簡介 ....................................................................................................... 2 換熱器概述 ................................................................................................ 2 換熱器的分類 ............................................................................................. 2 課題簡介 ............................................................................................................ 6 U 型管式換熱器 ....................................................................................... 7 換熱器選型 .............................................................................................. 7 工藝簡述 ............................................................................................................. 8 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .......................................................................................................... 8 介質(zhì)流動(dòng)空間的確定 .................................................................................. 8 介質(zhì)流動(dòng)方向的選擇 .................................................................................. 8 管子排列方式的選擇 .................................................................................. 9 傳熱計(jì)算步驟 ...................................................................................................... 9 傳熱量的計(jì)算 ............................................................................................. 9 （ 1） 根據(jù)原始數(shù)據(jù)表 1 與定性參數(shù)表 2 計(jì)算傳熱量 .......................................... 9 流體空間選擇 ............................................................................................12 型式的選取 ...............................................................................................12 校核傳熱系數(shù) K .......................................................................................12 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................................14 殼體、管箱殼體和封頭設(shè)計(jì) .............................................................................14 殼體的設(shè)計(jì) ...........................................................................................14 .................................................................................................14 封頭設(shè)計(jì) ..............................................................................................14 進(jìn)出口設(shè)計(jì) .....................................................................................................15 接管直徑的計(jì)算 ..