U形管换热器毕业设计
摘要
随着工业化的发展，各种换热器需求量越来越大，一种重要的换热器是U形管换热器。U形管换热器在很多行业占据着重要的地位，在石油、化工、精细化学等领域，U形管换热器有着举足轻重的作用。U形管换热器比较性能，结构，使用寿命等方面拥有很多优点，因此成为现代换热器的一种重要设备。为了满足工业发展的要求，本文针对U形管换热器的工作原理，作用，结构特点，性能特点，设计方法，制造过程，优化计算，安装，检测，维修等方面，进行了详细的阐述和研究。
本文首先介绍了U形管换热器的工作原理、作用和结构特点。然后介绍了性能特点，主要包括换热效率、压力损失和外形尺寸等。接下来分析了U形管换热器的设计方法，以及U形管换热器的制造过程。本文还介绍了U形管换热器安装，检测，维修等细节要点，并且提出了一些优化建议，以提高U形管换热器的性能。
通过对U形管换热器的系统和全面的研究，本文旨在为U形管换热器的发展提供理论支持和实际参考，以及为用户提供可靠的保障。
关键词：U形管换热器，工作原理，性能特点。
第２４卷第１期 ２００６年３月 轻Ｉ枧槭 ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ ＶｏＩ．２４，Ｎｏ．１． Ｍａｒｃｈ．，２００６
［研究・设计］
基手ＡＮＳＹＳ 型簪换 器的
缡 优化设计
侯静，张亚新，韩维涛
（新疆大学化学化工学院，新疆鸟鲁木齐８３０００８）
摘要：介绍了基于ＡＮＳＹＳ的蛄构优化设计的基本原理和方法，用ＡＮＳＹＳ软件对ｕ型管换热器的管板厚度进行了优化 设计，得出了管板参数的最佳组合，为换热器的设计提供了理论依据。 关■词：ＡＮＳＹＳｌ优化设计；目标函数；管板 中圈分类号：ＴＱ０５１．５ 文献标志码｝Ａ 文章编号：１００５—２８９５（２００６）０１ ００２６—０４
０ 引 言 结构优化是结构设计的一个重要方面。在结构优
化中，有限元方法是重要方法之一。２Ｏ世纪６Ｏ年代以
来，随着计算机技术的蓬勃发展，有限元方法迅速发展 成为一种新的高效的数值计算方法，并很快广泛应用
到弹塑性力学、断裂力学、流体力学、热传导等领域。
ＡＮＳＹＳ系统是第一个通过ＩＳＯ９００１质量认证的大型
工程分析类有限元软件，在机械、土木和航空航天等领 域有着广泛和良好的应用基础［１］
换热器管板是换热器中的重要部件。根据管板结
构的特点，它直接影响着管箱的承压能力。它的变形情 况及应力分析对整个管箱结构的应力分析起着决定性
的作用。本文采用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件，建立换热
器管板的有限元模型，加载求解，利用其优化功能模块
进行优化处理，给出了管板参数的最优组合，为换热器 的设计提供了有价值的理论依据。
１ 优化设计基本原理 优化问题的基本原理是通过优化模型的建立，运
用各种优化方法，通过满足设计要求的条件下迭代计 算，求得目标函数的极值，得到最优设计方案。在一个
设计优化工作之前，用３种变量来阐明设计问题，优化 问题的数学模型可表示为［２
Ｍｉｎ Ｆ（Ｘ）＝（ｚ１， ２，……，ｚＪⅣ） Ｆｉｎｄ Ｘ＝（ｚＴ， ２，……，ｚＪⅣ） ∈Ｒ
1
XX大学
XX学院
化 工 原 理
课 程 设 计
班 级
姓 名
学 号
指导教师 ____
二零一X年X月X日
2
化工原理 课程设计任务书
设计题目 水冷却煤油列管式换热器的设计 指导教师 刘东
专业班级 制药工程1102班 学 生 金诚
设计的目的和要求 1、生产能力：1.5*105 吨/年煤油
2、工艺要求：列管式换热器
3、质量要求：(1) 煤油：入口温度140℃，出口温度40℃
(2) 冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度40℃
(3) 允许压强降：不大于1.1*105 Pa
(4) 煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，
黏度7.15*10-4 Pa.s，比热容2.22kJ/(kg·℃)，导热系数0.14W/(m·℃)
(5) 每年按320天计，每天24小时连续运行
设计的任务 1、工艺流程的设计计算和说明
2、绘出带控制点的工艺设备流程图和主体设备图
设计工作计划与
进度安排
1、收集查阅相关文献资料
2、初步确定工艺方案
3、物料衡算、能量衡算主要设备选型
4、最终确定工艺方案，撰写设计说明书
5、绘制相应图纸
主要参考文献资料
参考文献：
【1】 《化工原理》（第四版） 王志魁、刘丽英、刘伟主编 化学工业出版社
【2】 《化工原理实验》 吴洪特主编 化学工业出版社
【3】 《化工设备》 李健主编 化工工业出版社
【4】 GB4557.1——84机械制图图纸幅面及格式
参考网站：
【1】 /view/5504526ea98271fe910ef910.html
【2】 /view/f943978302d276a200292e77.html
【3】 /view/28405e59804d2b160b4ec06a.html
第 1 页 共 3 页 u型管式换热器简图
U形管换热器的机械设计
摘 要
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，通过这种设备使物料能达到指定的温度以满足工艺的要求。换热器是化工、石油、动力、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，已经得到越来越广泛的应用。
本设计为U形管换热器的机械设计，在设计过程中，严格按照GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》及换热器设计手册等标准进行设计和计算。综合考虑各种因素，结构设计合理、经济，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；换热器的材料、主要结构尺寸选择恰当，满足强度、刚度、稳定性及水压试验等校核要求。
根据设计压力确定的壁厚，使换热器有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。同时设计中阐述了换热设备的分类、用途、发展趋势以及对各部分结构的制造工艺过程等。在本次设计过程中已完成了设计说明书、一张总装配图和三张零件图的绘制，还对一篇外文进行了翻译等工作。
换热器，U形管，结构设计，校核 第 2 页 共 3 页 Abstract
Heat exchanger is the equipment that transfers a
part of heat from the hot fluid to the cold. It is the
kind of equipment that can make materials achieve the
specified temperature to meet the technological
requirements. Heat exchange is the universal equipment
for the chemical, petroleum, power, food and other
industrial sectors, which occupies an important
管壳式换热器（过热蒸汽0.65MPa,295℃;水0.8MPa,50℃）
摘要
本设计说明书是关于固定管板是换热器的设计，设计依照GB151-1999《钢制管壳式换热器》进行，设计中对换热器进行化工计算、结构设计、强度计算。
设计第一步是对换热器进行化工计算，主要根据给定的设计条件估算换热面积，初定换热器尺寸，然后核算传热系数，计算实际换热面积，最后进行阻力损失计算。设计第二步是对换热器进行结构设计，主要是根据第一步计算的结果对换热器的各零部件进行设计，包括管箱、定距管、折流板等。设计第三步是对换热器进行强度计算，并用软件SW6进行校核。最后，设计结果通过图表现出来。
关键词：换热器，固定管板，化工计算，结构设计，强度计算。
Abtract
The design statement is about the fixed tube sheet heat exchanger .In the design of the heat exchanger ,the
chemical calculation,the structure design and the strength calculation must according to GB151-1999“Steel System
Type Heat exchanger ”.
The first step of the design is the chemical calculation .Mainly according to the given design conditions to
estimate the heat exchanger area and select heat exchanger size.Then check the heat transfer coefficient, calculate
the actual heat transfer area,and finally calculate the resistance loss.The second step of the design of heat exchanger
