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U型管换热器E301设计

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U型管换热器E301设计摘要使热量从热流体传递到冷流体的设备成为换热设备。

它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。

在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%—20%；在炼油厂中，约占总投资的35%—40%。

在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺要求规定的指标,以满足工艺过程上的需要。

此外，换热设备也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。

在本设计中，我所设计的是U型管换热器。

U型管换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U型管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。

当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。

此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

但管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。

此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。

这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结关键词：换热设备，U型管换热器，结构特点AbstractThe equipment that transfer heat from hot liquid to the cool one is called heat exchanger.It is a general equipment that widely used in chemical industry,oil refining,motive power,atomic energy,pharmacy,mechanism and many other department of industry.In chemical industry,the investment of heat exchanger is 10% to 20% percent of total investment;In oil refining factory,the one is 35% to 40%.In the industrial producing,transfer heat from higher temperature liquid to the lower one is the main function of the heat exchanger,it make the temperature of liquid reached the stipulate target of technological process,so that to satisfy the requirement in technological process.In addition,the heat exchanger is effective install that can retrieve surplus heat and waste heat.The structure characteristics of U-tube heat exchanger is what there is only one tube plate,the tube bundle is make up of many U-tube,both ends of the tube are fixed on the same tube plate,the tube can stretch out and draw back freely.When there is a temperature difference between the shell and the U-tube,there would not be thermal stress.The structure of the U-tube heat exchanger is simple,the price is cheap and the ability of bearing pressure is strong,it is adapt to the temperature difference between tube wall and shell wall is relative large or the medium of the shell are easy to scaling and unwell adopt float heat exchanger and fixed tube plate heat exchanger.especially adapt to the materiel and supplies in the tube is high temperature,high pressure and large corrosive property.Keywords:heat exchanger,U-tube heat exchanger,structure characteristic目录1 说明部分 (1)1.1 绪论 (1)1.1.1 换热器的概述 (1)1.1.2 U型管换热器的介绍 (2)1.2 换热器结构形式的选择 (2)1.3 设备材料的选择 (3)1.4 设备之间的连接 (4)2 U型管换热器的结构设计 (5)2.1 筒体的设计 (5)2.2 开孔与接管 (5)2.3 换热管 (5)2.4 U型管 (6)2.5 折流板 (6)2.6 拉杆 (6)2.7 鞍座 (6)2.8 接管 (7)3 U形管换热器设计计算及强度校核 (8)3.1 筒体、封头的厚度计算及压力试验校核 (8)3.1.1 筒体厚度计算 (8)3.1.2 前端管箱筒体计算 (8)3.1.3 前端管箱封头计算 (9)3.1.4 后端壳体封头计算 (9)3.2 水压试验校核 (10)3.2.1 筒体及后端筒体封头的水压试验校核 (10)3.2.2 前端管箱及前端管箱封头的水压试验校核 (10)3.2.3 封头的最小厚度校核 (11)3.3 法兰和螺栓 (11)3.3.1 垫片的选择和计算 (11)3.3.2 螺栓的选择及强度校核 (12)3.3.3 法兰的选择 (13)3.3.4 法兰的校核及应力计算 (13)3.4 开孔补强计算 (15)3.4.1 前端管箱筒体及封头补强 (16)3.4.2 筒体及筒体封头的补强 (17)3.5 管板及换热管的选择计算 (18)3.5.1 换热管的选择计算 (18)3.5.2 管板厚度计算 (19)3.5.2管子的校核 (20)结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)1 说明部分1.1 绪论在工业生产中，为了实现物料之间热量传递的一种设备，统称为换热器。

它是化工. 煤油. 动力. 原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工业设备。

在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%～20%；在炼油厂中，约占总投资的35%～40%。

由此可见，对于迅速发展的化工、煤油等工业生产来说，换热器尤为重要。

在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。

此外，换热设备也是回收余热、废热、特别是低位能的有效装置。

换热器就是用来进行这些热传递的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺的需求。

总之换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。

而在这些换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器，它与其它的换热器相比较，最突出的优点是：单位体积内能够提供较大的传热面积，传热效果比较好，由于它的结构坚固，而且可以选用的材料范围较广，故适应性强，操作弹性大。

换热过程的强化是炼厂节能工作中的重要一环。

随着节能工作的深入发展，炼油厂各装置内部及装置间的换热量明显增大，而换热器冷热流之间的温度差则不断减小。

为了节约投资，不过多的增加换热面积，提高换热器的总传热系数就成了一个十分紧迫的任务。

这也就是换热器未来的发展方向。

1.1.1 换热器的概述化工厂常需在高温或低温下对介质进行处理，即需要对介质进行加热或冷却的单元操作。

将实施这个单元操作的设备，即一般的传热装置称为广义的换热器。

U 型管换热器是管壳式换热器的一种，它是将传热管弯成U形，管的两端固定在同一个管板上，其优点是不产生热应力，管外壁可以清扫，结构简单，易于制造。

换热器是以两种不同温度的流体进行热量交换的设备，又称热交换器。

它即可是一种单独的设备，也可是某一工艺设备的组成部分。

换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可缺少的工艺设备之一。

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。

随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。

进入20世纪90年代以来，随着装置大型化的发展要求大型换热器的使用需求增加。

近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。

换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。

换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。

在三类换热器中,间壁式换热器应用最多。

1.1.2 U型管换热器的介绍U型管式换热器是管壳式换热器的一种，属石油化工设备，由管箱、壳体及管束等主要部件组成，因其换热管成U形而得名。

U 形管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上。

此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

但管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凄，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。

此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。

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U形管换热器课程设计 U形管换热器结构设计

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U形管换热器课程设计-- U形管换热器结构设计目录过程设备课程设计任务书 (4)前言 (5)摘要 (6)第一章绪论 (7)1.1 管壳式换热器的概述 (7)1.2 本毕业设计的目的 (7)1.3、设计的要求及内容 (8)1.4 、课程设计的步骤 (9)1.4.1设计的准备阶段 (9)1.4.2机械结构设计 (9)第二章换热器结构设计 (10)2.1换热管数的计算 (10)2.2 换热管排列方式，管间距的确定 (10)2.3 筒体结构设计 (11)2.4管箱及封头 (12)2.4.1管箱管箱分类 (12)2.4.2封头 (12)2.5 接管、接管法兰 (13)2.5.1接管 (13)2.5.2接管法兰的确定 (13)2.5.3管箱法兰和管箱侧壳体法兰 (14)2.6 管箱的最小内测深度 (14)2.7 分程隔板 (14)2.8 U形管 (15)2.8.1 U形管选择 (15)2.8.2 U形管弯管段的弯曲半径 (15)2.9 管板 (16)2.91分程隔板槽 (16)2.9.2管板 (16)2.9.3 布管定圆 (16)2.9.4管孔 (16)2.9.3拉杆孔 (17)2.10换热管与管板的连接 (17)2.11折流板和支撑板管孔 (18)2.12 U型管尾部支撑 (18)2.11拉杆 (19)2.12 折流板 (20)2.12.1折流板的主要几何参数 (20)2.12.2 折流板与壳体间隙 (20)2.12.3 折流板厚度 (20)2.12.4 折流板的管孔 (20)2.12.4 材料的选取 (21)2.13 滑道 (21)2.14防短路结构 (22)2.14.1旁路挡板 (22)2.14.2挡管 (22)2.14.3中间挡板 (23)2.15垫片设计 (23)2.16支座 (24)2.17 附件 (24)(1)起吊附件 (24)三、确定设计压力 (24)3.1筒体壁厚计算 (24)3.2筒体短节、封头厚度计算 (25)3.3管箱短节、封头厚度计算 (26)3.4管箱短节开孔补强的校核 (27)3.5壳体接管开孔补强校核 (28)参考文献 (29)过程设备课程设计任务书一、设计题目： U形管换热器结构设计二、设计任务及条件：被冷却流体热空气进气温度150℃出气温度40℃设计温度150℃设计压力 2.5Mpa冷却介质类型循环水OH2进口温度30℃出口温度40℃设计温度40℃设计压力 1.0Mpa90换热面积2m换热管规格及管束级别Φ19⨯2 长6m Ⅰ类程数 2 2标准规范GB150-1999；GB151-19991、根据两种介质的流量、进出口温度、操作压力等计算出换热器所需的传递热量2、根据介质性质选择合适的材料。

U型管式换热器设计毕业设计说明书

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摘 要
换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域。U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板，结构简单，密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。一般高压、高温、有腐蚀介质走管程，这样可以减少高压空间，并能减少热量损失，节约材料，降低成本。
图4-6
接管位置
图4-7
偏心载荷简化图
图4-8
设备质心计算简化图
图4-9
支座
图4-10
耳式支座安装尺寸
图4-11
载荷近似计算简图
插
表
插
表
表2-1
钢板许用应力
表2-2
钢管许用应力
表2-3
锻件许用应力
表3-1
EHA椭圆形封头型式参数
表3-2
EHA椭圆形封头质量
表3-3
低铬钼钢弹性模量
表4-1
This design mainly based on GB150 "steel pressure vessels"and GB151 "shell and tube heat exchangers, " the main pressure parts of the equipment was designed and strength calculation, but also with HG/T20615 "steel pipe flange", JB / T 4712 "containers bearing" pressure vessels and other relevant standards, the design of other components, he finally completed the methanationⅡtype heat exchanger design.
U型管换热器设计说明书

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流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。

3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。

换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。

按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。

U型管换热器毕业设计

U型管换热器毕业设计

U型管换热器毕业设计摘要换热器是热工学中最常用的装置，用于将热能从一种流体转移到另一种流体。

它是由加热器、贮热器以及分离器组成。

U型管换热器是一种常见的热交换装置，用于改变一个流体的温度，一般用于石油及其他液体的加热和冷却。

本文研究了U型管换热器的基本原理，如何设计和优化U型管换热器，并提出了几种改进设计方案，以增加热交换效率。

关键词：U型管换热器；换热器；热交换；设计1 Introduction2 Working principleU-tube heat exchangers are consists of two pipes connected to each other in the form of letter "U".The two pipes are connected at one end to the outlet of the heater and the other end is connected to the inlet of the cooler.The two pipes are filled with the same liquid medium,and the liquid flows through the two pipes in opposite directions.When the heated liquid flows through one pipe,the other side of the pipe absorbs the heat and the liquid temperature rises.When the cooled liquid flows through the other pipe,the other side of the pipe emits the heat and the liquid temperature decreases.The heat is transferred from one fluid to another through the pipes.3 Design and optimization3.1 Basic design3.2 Improving designThere are several ways to improve the design of U-tube heat exchangers,such as increasing the length of the tube,increasing the number of tubes,increasing the space between thetubes,arranging the pipes in a spiral shape,increasing the thermal conductivity of the material and coating the pipes with a highly thermal conductive material.All of these design improvements can help increase the efficiency of heat transfer.4 Conclusion。