毕业（设计）论文_u型管换热器设计 精品.docVIP

吉林化工学院 《过程设备设计》课程设计 换热器设计-U型管式 专业：过程装备与控制工程 姓名：黄少华 学号指导教师：张志文 2008年12月15～25日  摘要 本文扼要介绍了U型管换热器的特点及在工业中的应用和发展前景，详细的阐述了U型管式换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护。 参照GB151-1999及换热器设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；而强度计算的内容包括换热器的材料，确定主要结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，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。 设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。 关键词：换热器、U型管式、结构设计、强度设计  目 录 摘要 - Ⅰ - 第一章 绪论 1 第二章 U型管换热器的特点 2 第三章 结构设计 3 3.1 管箱设计 3 3.3 封头设计 4 3.4 管板设计 5 3.5 拉杆和定距管的确定 7 3.7 旁路挡板设计 8 3.8 容器法兰的设计 8 3.9 选取支座 9 第四章 强度校核 9 4.1 管箱筒体计算 9 4.1.1计算条件： 9 4.1.2厚度及重量计算 9 4.1.3压力试验时应力校核 10 4.1.4压力及应力计算 10 4.2 壳程圆筒计算 10 4.2.1计算条件 10 4.2.2厚度及重量计算 11 4.2.3压力实验时应力校核 11 4.2.4压力及应力计算 11 4.3 开孔补强计算 11 4.3.1计算条件 11 4.3.2开孔补强计算 12 4.3.3设计条件 12 4.3.4开孔补强计算 13 4.4管板和法兰的强度计算 13 4.5仅有壳程压力作用下的危险组合工况 15 4.6仅有管程压力作用下的危险组合工况 17 第五章 换热器的制造、检验、安装与维修 18 5.1 换热器的制造、检验与验收 18 5.1.1筒体 18 5.1.2 换热管 18 5.1.3管板 18 5.1.4 折流板、支持板 18 5.1.5 管束的组装 18 5.1.6换热器的组装 19 5.1.7 压力试验 19 5.2 换热器的安装与维护 19 5.2.1安装 19 5.2.3 维护 19 结束语 20 参考文献 21  第一章 绪论 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。在工程实践中有时也会有两种以上流体参加换热的换热器，但其基本原理与前一致。 化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用各种换热器，它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。 本次课程设计的内容是U型管换热器，属管壳式（列管式）换热器，其设计分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。其中以结构设计最为重要, U型管式换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。对于列管式换热器，一般要根据换热流体的腐蚀性及其它特性来选择结构与材料，根据材料的加工性能，流体的压力和温度。换热器管程与壳程的温度差，换热器的热负荷，检修清洗的要求等因素决定采用哪一类的列管式换热器。 由于我们水平和能力有限，设计时间仓促，存在不妥之处在所难免，恳请老师给予批评指正。 第二章 U型管换热器的特点 U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定在同一管板上，这一换热器的优点是：管束可以自由伸缩，不会因为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。 缺点：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，在管板中心部分部管不紧凑，所以管字数不能太多，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，直管部分必须用壁较厚的管子。这就影响了其适用场合