換熱器畢業(yè)設(shè)計論文摘要

1、換熱器畢業(yè)設(shè)計論文摘要第1章浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種，它的特點是兩端管 板只有一端與外殼固定死，另一端可相對殼體滑移，稱為浮頭。浮頭 式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束， 因此不會因管束之間的差 脹而產(chǎn)生溫差熱應力， 另外浮頭式換熱器的優(yōu)點還在于拆卸方便， 易 清洗，在化工工業(yè)中應用非常廣泛。 本文對浮頭式換熱器進行了整體 的設(shè)計，按照設(shè)計要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，即殼側(cè)兩程，管側(cè)四程。 首先，通過換熱計算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結(jié)構(gòu) , 然后 按照設(shè)計的要求以及一系列國際標準進行結(jié)構(gòu)設(shè)計， 設(shè)計的前半部分 是工藝計算部分，主要設(shè)根據(jù)設(shè)計傳熱系數(shù)、壓強校核、殼程壓降、 管程

2、壓降的計算； 設(shè)計的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強度的設(shè)計。 主要 是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進行設(shè)備內(nèi)各零部件 （如殼體、折流板、 管箱固定管板、分程隔板、拉桿、進出口管、浮頭箱、浮頭、支座、 法蘭、補強圈）的設(shè)計。換熱器是國民經(jīng)濟和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應用十分廣泛的熱量交換設(shè) 備。隨著現(xiàn)代新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷開發(fā)和能源問題的日趨 嚴重，世界各國已普遍把石油化工深度加工和能源綜合利用擺到十分 重要的位置。換熱器因而面臨著新的挑戰(zhàn)。 換熱器的性能對產(chǎn)品質(zhì)量、 能量利用率以及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和可靠性起著重要的作用， 有時甚至是決定性的作用。目前在發(fā)達的工業(yè)國家熱回收率已達 96%。換熱設(shè)備在現(xiàn)代裝置

3、中約占設(shè)備總重 30%左右，其中管殼式換熱器仍然占 絕對的優(yōu)勢，約 70%。其余 30%為各類高效緊湊式換熱器、新型熱管 熱泵和蓄熱器等設(shè)備。其中板式、螺旋板式、板翅式以及各類高效傳 熱元件的發(fā)展十分迅速。 在繼續(xù)提高設(shè)備熱效率的同時， 促進換熱設(shè) 備的結(jié)構(gòu)緊湊性，產(chǎn)品系列化、標準化和專業(yè)化，并朝大型化的方向 發(fā)展。浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種。 換熱管束包括換 熱管、管板、折流板、支持板、拉桿、定距管等。換熱管可為普通光 管，也可為帶翅片的翅片管，翅片管有單金屬整體軋制翅片管、雙金 屬軋制翅片管、繞片式翅片管、疊片式翅片管等，材料有碳鋼、低合 金鋼、不銹鋼、銅材、鋁材、鈦材等。殼體

4、一般為圓筒形，也可為方 形。管箱有橢圓封頭管箱、 球形封頭管箱和平蓋管箱等。隨著我國工 業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的加快， 以及全球發(fā)展中國家經(jīng)濟的增長， 國內(nèi)市 場和出口市場對換熱器的需求量將會保持增長， 客觀上為我國換熱器 產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了廣闊的市場空間。 從市場需求來看， 在國家大 力投資的刺激下，我國國民經(jīng)濟仍將保持較快發(fā)展。石油化工、能源 電力、環(huán)境保護等行業(yè)仍然保持穩(wěn)定增長，大型乙烯項目、大規(guī)模的 核電站建設(shè)、大型風力發(fā)電場的建設(shè)、太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中多晶硅產(chǎn)量的迅速 增長、大型環(huán)境保護工程的開工建設(shè)、海水淡化工程的日益成熟，都 將對換熱器產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的拉動。未來散熱器將會朝著更加節(jié)能環(huán)

5、保和美觀實用的角度不斷創(chuàng)新與 發(fā)展，短時期鋼制柱式散熱器和銅鋁復合散熱器任將會是市場主流產(chǎn) 品與選擇。換熱器在工業(yè)生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應用，而且 其功作性能的優(yōu)劣直接影響著整個裝置和系統(tǒng)綜合性能的好壞， 因此 換熱器的合理設(shè)計極其重要， 所以一個合理的換熱器應滿足一下的幾 點要求：（1）在給定的工作條件（流體流量、進口溫度等）下，達到要求 的傳熱量和流體出口溫度；（2）流體壓降要小，以減小運行的能量消耗；（3）滿足外形尺寸和重量要求；（4）安全可靠，滿足最高工作壓力，工作溫度以及防腐、防漏、 工作壽命等方面要求；5）制造工藝切實可行，選材合理且有保證，以減少初投資；6）安裝、運輸

6、以及維修方便等。按照設(shè)計要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，為了增大壓差校正系數(shù)，采用了殼側(cè)兩程管側(cè)四程。通過換熱計算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結(jié)構(gòu)，然后按 照設(shè)計的要求以及一系列國際標準進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計時， 要 考慮許多因素，例如傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、流體性質(zhì)以 及拆卸等等。之后對有些部件進行強度校核并進行對其優(yōu)化設(shè)計。換熱設(shè)備是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機 械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。 在化工廠中， 換熱 設(shè)備的投資約占總投資的 10%-20%，在煉油廠中，約占總投資的 35%-40%。1.1 換熱設(shè)備的應用浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的

7、約束，因此不會因管束 之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應力， 另外浮頭式換熱器的優(yōu)點還在于拆卸 方便，易清洗，在化工工業(yè)中應用非常廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè) 備的主要作用是使熱量又溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體， 使 流體溫度達到工藝過程規(guī)定的指標， 以滿足工藝過程上的需要。 此外， 換熱設(shè)備也是回收余熱和廢熱，特別是低位熱能的有效裝置。圖 1-1 浮頭式換熱器實物圖1.2 換熱器設(shè)備的分類1.2.1 按作用原理分類（1）直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器，是利用冷，熱流體直接接 觸，彼此混合進行換熱的換熱器。為增加兩流體的接觸面積，以達到 充分換熱，在設(shè)備中常放置填料和柵板，通常采用

8、塔狀結(jié)構(gòu)。如冷卻 塔，冷卻冷凝器等。（2）蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器又稱回熱式換熱器，是借助于固體構(gòu)成的蓄熱體與 熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱器。 在換熱器內(nèi)首先由熱流體通過， 把熱量積蓄在蓄熱體中， 然后由流體 通過，由蓄熱體把熱量釋放給冷流體。 由于兩種流體交替與蓄熱體接 觸，因此不可避免地會使兩種流體少量混合。 若兩種流體不允許有混 合，則不采用蓄熱式換熱器。3）間壁式換熱器它又稱表面式換熱器，是利用間壁將進行熱交換的冷熱兩種流體 隔開，互不接觸， 熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體的換熱器。間 壁式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中應用最為廣泛的換熱器， 其形式多樣， 如管 殼

9、式換熱器和板式換熱器都屬于間壁式換熱器。（4）中間載流體式換熱器它是把兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載流體連接起來的換熱 器。載流體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)， 在高溫流 體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體，如熱管式換熱器等。1.2.2 按作用方式分類（1）管式換熱器管式換熱器都是通過管子壁面?zhèn)鳠岬膿Q熱器。按傳熱管的結(jié)構(gòu)形 式不同大致可分為蛇管式換熱器、 套管式換熱器、 纏繞管式換熱器和 管殼式換熱器等。 蛇管式換熱器一般由金屬或非金屬管子， 按需要彎 曲成所需的形狀，如圓盤形、螺旋形和長的蛇行等。它是最早出現(xiàn)的 一種換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單和操作方便等優(yōu)點

10、。按使用狀態(tài)不同， 蛇管式換熱器又可分為沉浸式蛇管和噴淋式蛇管兩種。 套管式換熱器 是由兩種不同大小直徑的管子組裝成同心管， 兩端用 U 形彎管將他們 連接成排，并根據(jù)實際需要，排列組合成傳熱單元，換熱時，一種流 體走內(nèi)管，另一種流體走內(nèi)外管間的環(huán)隙，內(nèi)管的壁面為傳熱面，一 般按逆流方式進行換熱。兩種流體都可以在較高的溫度、壓力、流速 下進行換熱。套管式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，工作適應范圍大，傳 熱面積增減方便， 兩側(cè)流體均可提高流速， 使傳熱面的兩側(cè)都可有較 高的傳熱系數(shù)；缺點是單位傳熱面的金屬消耗量大，檢修、清洗和拆 卸都較麻煩， 在可拆連接處容易造成泄漏。 管殼式換熱器是目前應用 最為廣

11、泛的換熱設(shè)備。在圓筒形殼體中放置了許多管子組成的管束， 管子的兩端固定在管板上， 管子的軸線與殼體的軸線平行。 為了增加 流體在管外空間的流速并支撐管子， 改善傳熱性能， 在筒體內(nèi)間隔安 裝多塊折流板， 用拉桿和頂距管將其與管子組裝在一起。 換熱器的殼 體上和兩側(cè)的端蓋上裝有流體的進出口，有時還在其上裝設(shè)檢查孔， 為了安置測試儀表用的接口管， 排液孔和排氣孔等。 纏繞管式換熱器 是芯筒與外筒之間的空間內(nèi)將傳熱管按螺旋閑形狀交替纏繞而成， 相 鄰兩成螺旋狀傳熱管的螺旋方向相反， 采用一定形狀的定距管使之保 持一定的距離。 纏繞狀傳熱管可以采用單根繞制， 也可采用兩根或多 跟組焊后一起繞制。 管內(nèi)

12、可以通過一種介質(zhì)， 稱通道型纏繞管式換熱 器；也可分別通過幾種不同的介質(zhì)， 而每種介質(zhì)所通過的傳熱管均匯集在各自的管板上， 構(gòu)成多通道型纏繞管式換熱器。 纏繞管式換熱器 適用于同時處理多種介質(zhì)等場合。（2）板面式換熱器板面式換熱器是通過板面進行傳熱的換熱器。板面式換熱器按傳 熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為以下五種：螺旋板式換熱器、板式換熱器、 板翅式換熱器、 板殼是換熱器和傘式換熱器。 板面式換熱器的傳熱性 能要比管式換熱器優(yōu)越， 由于結(jié)構(gòu)上的特點， 使流體能在較低的速度 下就達到湍流狀態(tài)，從而強化了傳熱。板面是換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管 式換熱器差。生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告表說明：1、論文（設(shè)計）類型：A理論研究；B應用研究；C- 設(shè)計等；2 、論文（設(shè)計）：指科研項目、生產(chǎn) /社會實際、教師選題或其 他（學生自擬）等；3 、各項欄目空格不夠，