毕业设计(论文)-U型管式换热器设计(全套图纸)

X X X X 大学《材料工程原理B》课程设计设计题目： 5.5×104t/y热水冷却换热器设计专业： -----------------------------班级： -------------学号： ----------- 姓名： ---- 日期： ---------------指导教师： ----------设计成绩：日期：换热器设计任务书目录1.设计方案简介2.工艺流程简介3.工艺计算和主体设备设计4.设计结果概要5.附图6.参考文献1.设计方案简介1.1列管式换热器的类型根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。

以下根据本次的设计要求，介绍几种常见的列管式换热器。

（1）固定管板式换热器这类换热器如图1-1所示。

固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。

当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开，从而发生介质的泄漏。

（2）U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。

管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。

U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。

其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。

此外，其造价比管定管板式高10%左右。

（3）浮头式换热器浮头式换热器的结构如下图1-3所示。

其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。

浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。

无温差限制
易清洗
优点
结垢严重 场合
高温、高压
易腐蚀场合
U形管束与换热管垂直方向 的中心部位存在较大空隙 易结垢，流体易走短路 使传热效率降低
新型U形管式换热器一定程度上克服了以上缺点
研究步骤、方法及措施
1.检索大量相关资料，对本课题有一个整体的理解和思路。 2.筛选搜集的资料，对本课题的国内外研究动态有一个大 致了解，自己形成一个设计大纲。书写开题报告、文献综 述和外文翻译。 3.根据课题进行工艺计算和结构设计 4.U形管式冷却器和主要部件强度计算、设计以及附件结 构的选择。 5.绘制设计图、装配总图和部件图。 6.书写毕业论文。
强化传热技 新型换热器
术
开发
CFD
模型化技术
高技术体系
• 大型化
• 高效率化
选题的依据、意义
• 1、管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材 料范围广等优点。
• 2、管壳式换热器仍占换热设备的主导地位，在广大的工业 部门，管壳式换热器占整个换热器投资的50%～70%。
பைடு நூலகம் U形管式换热器
U型管式换热器是管壳 式换热器中的一种重 要类型，应用比较广 泛。
研究工作进度
• 1-3周：检索资料，完成开题报告、文献综述、外文翻译 初稿；
• 4-10周：进行工艺计算，完成初步方案设计，进行结构设 计计算，完成设计说明书。
• 11-15周：中期考核，绘制设计草图，完成装配总图。绘 制装置的零部件图；
• 16周：撰写设计说明书毕业答辩。
谢谢老师
目录
1
课题背景
2
国内外研究动态
3
选题的依据、意义
34
U形管式换热器优、缺点

本科毕业设计 (论文)循环氢冷却器设计Design of Recycle Hydrogen Cooler学院：机械工程学院专业班级：过程装备与控制工程装备092 学生姓名：学号：指导教师：张志文（副教授）2013 年 6 月目录1绪论 02结构计算与强度校核 (1)已知条件 (1)管子数 (1)管子的排列 (3)圆筒直径 (3)筒体及封头壁厚 (4)水压试验 (5)筒体与封头连接 (7)管板尺寸 (7)折流板 (12)接管 (13)定距管 (13)拉杆 (14)开孔补强 (14)支座选取 (22)支座应力校核 (24)筒体应力校核 (26)分程隔板 (31)旁路挡板 (32)结论 (33)致谢 (32)参考文献 (33)1 绪论：化学工业是现代经济发展的重要指标之一，而化工生产是以化工设备为主体，以其他工艺为辅的生产方式。

工业生产中，化工设备分为储存设备、传质设备、反应设备及传热设备等。

而传热设备是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。

它主要由管束、支座、筒体、封头组成，热流体在管程内流动，冷流体在壳程流动，通过热传递，热气体将热量传递给壳程的冷流体，从而达到冷却热流体，使其达到工艺所需要的温度要求。

换热器具有可靠性高、适应性广、运用广泛等特点，近年来，换热器在研发和设计方面取得了较为显著的成果，各种新思路与新结构的涌现，使得换热器朝着更高效、经济、环保的方向发展。

换热器的发展主要表现在以下方面：在材料使用上，开发使用新型的防腐蚀材料，用材强度高、抗氢性好、焊接性好、耐温性好的；在结构上，换热器正不断朝着大型化发展；在制造方面，各种新材料的出现，各种新结构的完善，产业市场化和生产专业化使得换热器的制造更加方便快捷；换热管（板）种类多样化的发展使得换热器的类型据越来越多。

按传热方式分为直接接触式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器和中间载热体式换热器。

间壁式换热器分为蛇管式换热器、套管式换热器、管壳式换热器和缠绕管式换热器。

可拆卸管束式U型管换热器介绍在U型管换热器内，换热管是互相嵌套的，每一根换热管的形状都严格按U型系列弯曲，所有换热管连接到同一个管板，如图7所示。

每根管子可以相对于外壳自由移动，以及彼此之间的自由移动。

所以设计的理想是当管程、壳程流体间存在较大的温度差时使用。

这种灵活性使U型管换热器应用广泛，能适用于易受热变慢或间歇性的换热反应。

与其他可移动式换热器相比，壳的内壁以及管外壁易清洗。

然而，与直管式换热器相比，虽能清洗换热管内部，但没有实际办法进入U型管内各部位，因此，管内壁清洗需要用化学方法。

图7 U型管换热器设计作为经验法则，非污染液体应由走管程，而污染性流体走壳程。

这种廉价方便的换热器允许排放多束换热管。

但是由于U型管换热器的管程流体流动方向不可能是单一的，所以真正的逆流是不可能的。

通用的设计标准是美国换热器设计标准和欧洲联盟规定的标准，典型的应用包括油冷却、化学冷凝和蒸汽加热。

1.1特殊设计对于蒸汽流量和压力都较大的情况，管壳式换热器必须采用特殊设计。

特殊设计也可以用于当温度与通道有着密切关系时，这意味着热流体出口温度超过了冷却液。

以下是几个例子; 美国标准的K型壳体，允许再沸器适当的液体脱离接触，美国标准的J型壳体，能容纳高压蒸汽壳程分流; 美国标准的双向通道F型壳外文资料中文译文体，可用于温度存在交叉（下文）的情况下使用;美国标准的D型封头的设计往往应用于高压管程的情况。

虽然这些特殊设计的换热器可能解决一些问题，但投入成本往往比按标准设计的换热器高。

美国换热器设计标准包括BKU，BJM BFM和DED。

特殊设计的换热器，往往是作为再沸器、蒸汽炉、蒸汽冷凝器和给水加热器等使用。

1.2管壳式换热器固定管板式换热器和U型管壳式换热器管都是管壳式交换器，管壳式交换器是最常见的类型。

这种类型通常用作蒸汽冷凝器、液-液热交换器、再沸器和气体冷却器。

标准的固定管板式换热器是最常见的壳管式换热器，直径范围在2到8 in之间。