【正文】 .................................................................................... 49 開孔和開孔補強設計 ..................................................................................... 49 管箱開孔補強設計 ............................................................................... 50 殼體開孔補強設計 ............................................................................... 51 耳座的設計 ..................................................................................................... 54 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 II 頁 第三章 U型管式式換熱器的制造工藝 .................................................................... 58 .................................................................................. 58 筒體 ....................................................................................................... 58 封頭和管箱 ........................................................................................... 58 換熱管 ................................................................................................... 58 設備組裝 ............................................................................................... 58 換熱管管板的連接 ........................................................................................ 58 管板的加工 .................................................................................................... 59 第四章 換熱器的檢驗、安裝與維修 ........................................................................ 60 安裝 ................................................................................................................. 60 維修 ................................................................................................................. 60 清洗 ................................................................................................................ 60 結論 .............................................................................................................................. 61 參考文獻 ...................................................................................................................... 62 致謝 .............................................................................................................................. 63 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 III 頁 摘要 本設計著重就 E04102U型管換熱器的設計，并簡要論述了其加工制造過程，就以所給的物性參數(shù)和生產(chǎn)量為基礎，利用傳熱原理和傳熱計算所得換熱器面積確定 U型管換熱器的基本形式。依據(jù) GB150— 2021《壓力容器》和 GB151— 1999《管殼式換熱器》等標準對換熱器各零件結構與強度進行了設計，包括筒體、管箱、封頭、管板以及開孔補強等。 關鍵字 ： 傳熱面積 ， 傳熱系數(shù) ， U 型管換熱器 ， 管殼式換熱器 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 IV頁 Abstract This design mainly on E04102 U type heat exchanger design， and briefly discusses the processing and manufacturing process, with given physical parameters and production basis, calculated by using the theory of heat transfer and heat transfer heat exchanger area determine the basic form of U tube heat exchanger. According to GB1502021The pressure vessel and GB1511999 tube shell heat exchanger such as the standard for heat exchanger parts structure and strength design , including cylinder, Tube box, Head, Tube plate and opening reinforcement, etc. Finally U tube heat exchanger is introduced in the paper the contents of the inspection, installation, maintenance. Keywords： Heat transfer area Heat transfer coefficient U tube heat exchanger Tube and shell heat exchanger 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 1 頁 前言 1 換熱器的概況 節(jié)約能源是當今世界的一種重要社會意識，是指盡可能的減少能源的消耗、增加能源利用率的一系列行為。目前，在我國石油化工產(chǎn)業(yè)換熱器受到普遍的重視，而換熱器的廣泛應用性，決定了換熱器換熱性能的改善設計理論的不斷創(chuàng)新，企業(yè)經(jīng)濟的收益和工業(yè)的飛速發(fā)展都具有一定的積極作用為節(jié)約能源和保護環(huán)境有顯著的貢獻。在化工廠換熱器約占總投資的 10%20%。由于工藝流程不同，生產(chǎn)中往往進行著加熱、冷卻、蒸發(fā)或冷凝等過程。 2 換熱器的分類與結構特點 在 生產(chǎn)中有時把換熱器作為一個單獨的化工設備，有時則把它作為某一工藝設備中的組成部分，按傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法，換熱器可分為間壁式、混合式及蓄熱式 3 類，其中間壁式換熱器應用最普遍。按照有無溫度補 U 形管式換熱器的研究與優(yōu)化設計償及補償方法的不同 ，管殼式換熱器主要分為下列幾種： (1)固定管板式；殼體與傳熱管壁溫度之差大于 50℃ ，加補償圈，也稱膨脹節(jié)，當殼體和管束之間有溫差時，依靠補償圈的彈性變形來適應它們之間的不同的熱膨脹。 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 2 頁 (2)浮頭式；兩端的管板，一端不與殼體相連，可自由沿管長方向浮動。 特點：結構較為復雜，成本高，消除了溫差應力，是應用較多的一種結 構形式。 特點：結構較簡單，管程不易清洗，常為潔凈流體，適用于高壓氣體的換熱。 3 U 型管換熱器的概述 圖 1 U型管換熱器 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 3 頁 U型管換熱器的結構特點是：只有一塊管板，管束由多根 U形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上。當管子泄露損壞時，只有管束外圍處的 U 形管才便于更換，內層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而壞一根 U形管相當于壞兩根管，報廢率較高。特別適用于管內走清潔而不易結垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。 缺點： (1)U 形管束在與換熱管垂直方向的中心部位存在較大空隙，易結垢，流體易形成短路，使傳熱效率降低； (2)管板上排列的換熱管較少，管板直徑及厚度均較大，管子與管板間的殘余焊接應力大； (3)換熱管的彎管段無支承件，管束易振動，易在此處形成殼程流體流動死區(qū)，易結垢，影響傳熱效 果； (4)當 U 形管中有一根壞了，得同時堵死管子的兩頭，這樣會造成二倍管長的換熱管損失，比固定管板式的損失更多的換熱面積。在一定的熱負荷下，也即每小時要求傳遞的熱量一定時，傳熱效率（通常用傳熱系數(shù)表示）越高，需要的傳熱面積越小，當然這是 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 4 頁 在相同的溫差作比較。清洗檢修方便， 流體阻力小。 本次設計的目的： 1，了解設計換熱器所需要的工藝參數(shù)及傳熱計算，對換熱器的設計有一個初步的準備。 3，通過計算機制圖，更加熟練使用 CAD 繪圖軟件。 本次設計的換熱器在編制說明書分了六部分：第一部分前言，主要是對 U型管換熱器的應用、優(yōu)缺點作了論述。第三部分 就 U型管換熱器進行 結構及強度計算。 第 五 部分是關于 U型管式換熱器的檢驗、安裝、維修和使用。最后是 參考文獻。 將常壓下， ℃ 時 C|pm2校正為該溫度， 下的 Cpm2 圖 熱容校正圖 表 各氣體組分的臨界溫 度、臨界壓力 CO H2 CO2 N2 H2O H2S Tc（ K） Pc（ MPa） 摩爾分率 yi（ %） 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 7 頁 KT c iyiT m c??????????????? ? M P aP c iyiP m c??????????????? ? 3 0 9 1 0 2 7 5 2???? T mcTTmY 3 3 ??? P mcPPmY 查通用熱容校正圖可得： △ Cp= （ kcal/kmol.℃ ） ∴ ℃）△ ?????? k m o lk c a lCppmCC p m /(2 4 9 39。hk） 摩爾分率 yi（ %） 摩爾質量 M（ kg/kmol） 28 44 1kcal/m℃ = W/（ m 將常壓下， 384℃ 時 C|pm1校正為該溫度， 下的 Cpm1 表 各氣體組分的臨界溫度、臨界壓力