【正文】 備及 建筑 ,甚至造成人身傷亡事故 ,而由于內(nèi)部介質(zhì)向外擴(kuò)散帶來的化學(xué)爆炸、著火燃燒或惡性中毒等連鎖反應(yīng)更會(huì)造成不可估量的災(zāi)難性破壞。 首先設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)需要 所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠進(jìn)行穩(wěn)定可靠得操作，從而滿足正常的生產(chǎn)需要，此外，還能夠適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷以及操作參數(shù)在一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，所以產(chǎn)品的可操作性和可控制性是設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的重要問題。用作蒸汽發(fā)生器時(shí)，對(duì)蒸汽品質(zhì)要求不高。耐壓、耐溫及密封能力差，工作壓力不超過 40MPa，不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)。 缺點(diǎn)： ① 在管子的 U形處易沖蝕，應(yīng)控制管內(nèi)流速； ② 管程不適用結(jié)垢較重的場(chǎng)合； 浮頭式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)及三維 造型 6 ③ 單管程換熱器不適用； ④ 不適用于內(nèi)導(dǎo)流筒，故死區(qū)較大?？v向隔板是安裝在平行于換熱管方向的矩形平板上，以增加殼側(cè)介質(zhì)流速。 殼程內(nèi)一般可按工藝要求設(shè)置折流板和縱向隔板等。 U形管式換熱器一般用于高溫高壓的情況下。 U形管的彎管部分曲率不同，換熱管長(zhǎng)度不一致，因而物料分布不如固定管板式換熱器均勻。管束中心部分存在空隙，所以流體易短路， 影響傳熱效率。但換熱管內(nèi)清洗困難，所以換熱管內(nèi)的介質(zhì)必須是清潔且不易結(jié)垢的物料。因 U形管式換熱器僅有一塊管板，且無浮頭，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)比其它換熱器低。它是將換熱管彎成 U形，并將換熱管兩端固定在同一塊管板上，因此密封面較少。 缺點(diǎn)： ① 殼體和管子壁溫差一般易小于等于 50，大于 50 時(shí)應(yīng)在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)； ② 管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞； ③ 殼程無法機(jī)械清洗； ④ 管子腐蝕后造成連同殼體報(bào)廢，殼體部件壽命決定于管子壽命，故設(shè)備壽命相對(duì)較低； ⑤ 不適用于殼程易結(jié)垢場(chǎng)合。在熱膨脹之差較大時(shí)，可在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，以減少因管、殼程溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。其兩端管板，采用焊接方式與殼體連接固定，管程可分成多程，殼程也可分成雙程，規(guī)格范圍廣，故在工程中廣泛應(yīng)用。 防沖板 擋板 浮頭管板 鉤圈 支耳 圖 浮頭式換熱器 固定管板式換熱器 固定管板式換熱器（見 圖 ）是由管箱、殼體、管板、管子等零部件組成。 其優(yōu)點(diǎn)是： ① 管束可以抽出 ，以方便清洗管、殼程； ② 介質(zhì)間溫差不受限制； ③ 可在高溫、高壓下工作，一般溫度 ≤ 450oC ，壓力 ≤ MPa； ④ 可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合； ⑤ 可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。維修時(shí)可只更換管束，適用于管、殼程溫差大但工作壓力不超過 10MPa的工況。 浮頭式換熱器 浮頭式換熱器（見圖 ）是由管箱、殼體、管束、浮頭蓋、外頭蓋等零部件組成。為了要使傳熱效率提高、能耗 下降，就必須了解管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。它的形式大致分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、 U 形管殼式換熱器、外填料函式換熱器、填料函滑動(dòng)管板式換熱器、釜式重沸器等幾種。在工程設(shè)計(jì)中，按工藝特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足工藝上的需要。 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須考慮很多因素，如材料、壓力、溫度、壁溫差、結(jié)垢情況、流體性質(zhì)以及檢修與清理等，通過各種因素的綜合考慮及比較來選擇某一種 適合的結(jié)構(gòu)形式。 管殼式換熱器雖然在換熱效率、設(shè)備的體積和金屬材料的消耗量等方面不如其它新型的換熱設(shè)備，但它具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、操作彈性大、可靠程度高、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，所以在各工程中仍得到普遍使用。它具有選材范圍廣，換熱表面清洗比較方便，適用性較強(qiáng)，處理能力大，能承受高溫和高壓等特點(diǎn)。換熱器的結(jié)構(gòu)決定了換熱器的性能，一種性能能否發(fā)揮作用取決于設(shè)計(jì)者如何選擇合理結(jié)構(gòu)，任何一個(gè)場(chǎng)第一章 緒論 3 合都有適應(yīng)于這個(gè)場(chǎng)合特點(diǎn)的換熱結(jié)構(gòu)。為此，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)、溫度、壓力的不同選擇不同種類的換熱器，揚(yáng)長(zhǎng)避短，使之帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。 3） 板、管式換熱器 這類換熱器用量非常大，占總量的 99%以上，原理是熱介質(zhì)通過金屬或非金屬將熱量傳遞給冷介質(zhì)的傳熱設(shè)備，這類換熱器是我們通常稱為管殼式、板式、板翅式或板殼式換熱器。這類換熱器的介質(zhì)通常是一種是氣體，另一種為液體，主要是以塔設(shè)備為主體的傳熱設(shè)備，但通常又涉及傳質(zhì)，故很難區(qū)分與塔器的關(guān)系，通常歸為塔式設(shè)備，電廠用涼水塔為最典 型的直接接觸式換熱器。 按強(qiáng)化傳熱元件分 類 分為螺紋管換熱器、波紋管換熱器、異型管換熱器、表面多孔管換熱器、螺旋扁管換熱器、螺旋槽管換熱器、環(huán)槽管換熱器、縱槽管換熱器、翅管換熱螺旋繞管式換熱器、T形翅片管換熱器、新結(jié)構(gòu)器、內(nèi)插物換熱器、鋸齒管換熱器。重沸器又分為釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸發(fā)器、蒸汽發(fā)生器、廢熱鍋爐。 按傳熱種類分類 (1)無相變傳熱 一般分為加熱器和冷卻器。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)和型式亦不同，以下列舉其中的幾種分類 按材料分類 主要為金屬和非 金屬兩大類。與各種換熱器相比，主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳熱面積較大以及傳熱效果較好；此外，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作彈性也較大等，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用管殼式換熱器。 其中管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱設(shè)備， 已作為一種標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備。 因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視，在全世界第一次能源危機(jī)爆發(fā)以來 ,各國(guó)都在下大力量尋找新的能源及在節(jié)約能源上研究新途徑。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、體積大、導(dǎo)熱差等缺點(diǎn)，用鈦、鉭、鋯等稀有金屬制成的換熱器價(jià)格過于昂貴，不銹鋼則難耐許多腐蝕性介質(zhì)，并產(chǎn)生晶間腐蝕。換熱器的分類比較廣泛：反應(yīng)釜 壓力容器 冷凝器 反應(yīng)鍋 螺旋板式換熱器 波紋管換熱器 列管換熱器 板式換熱器 螺旋板換熱器 管殼式換熱器 容積式換熱器 浮頭式換熱器 管式換熱器 熱管換熱器 汽水換熱器 換熱機(jī)組 石墨換熱器 空氣換熱器 鈦換熱器 換熱設(shè)備，要求制造換熱器的材料具有抗強(qiáng)腐蝕 性能。 目錄 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 1 何為換熱器 ................................................................................................................... 1 換熱器的應(yīng)用 ............................................................................................................... 1 換熱器分類 ................................................................................................................... 1 按材料分類 ........................................................................................................ 2 按傳熱種類分類 ................................................................................................ 2 按結(jié)構(gòu)分類 ......................................................................................................... 2 按強(qiáng)化傳熱元件分類 ......................................................................................... 2 按傳熱原理分類 ................................................................................................. 2 換熱器的結(jié)構(gòu)和使 用特點(diǎn) ........................................................................................... 2 浮頭式換熱器 ..................................................................................................... 3 固定管板式換熱器 ........................................................................................... 4 ...................................................................................................... 5 填料函式換熱器 ................................................................................................. 6 釜式重沸器 ......................................................................................................... 6 設(shè)計(jì)的思想 ................................................................................................................... 7 首先設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)需要 ............................................................................. 7 設(shè)計(jì)必須安全可靠 ............................................................................................. 7 設(shè)計(jì)必須經(jīng)濟(jì)合理 ............................................................................................. 7 設(shè)計(jì)的特點(diǎn) ................................................................................................................... 8 第二章 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 .................................................................................................. 9 設(shè)計(jì)壓力 ....................................................................................................................... 9 設(shè)計(jì)溫度 ....................................................................................................................... 9 焊接接頭系數(shù) ............................................................................................................... 9 腐蝕余量 ..................................................................................................................... 10 第三章 主要構(gòu)件材質(zhì)的選擇 ................................................................................................ 11 材料選用的一般原則 ................................................................................................ 11 材料的使用性能原則 ............