文档介绍：目录
第一章前言 1
第二章 U型管换热器的特点 2
第三章结构设计 3
管箱设计 3
圆筒设计 4
封头设计 6
管板设计 6
拉杆和定距管的确定 9
旁路挡板设计 8
容器法兰的设计 8
选取支座 10
第四章强度校核 10
管箱筒体计算 10
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壳程圆筒计算 12
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开孔补强计算 13
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第五章换热器的制造、检验、安装与维修 20
换热器的制造、检验与验收 20
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换热管 21
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折流板、支持板 21
管束的组装 21
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压力试验 22
换热器的安装、试车和维护 22
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维护 22
结论 23
参考文献 24
第一章前言
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。
由于我们所学的知识和时间有限,所以在设计当中会出现许多问题,希望老师指正。
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,仅宜用于管壳壁温相差较大,或壳程介质易结垢而管程介质不易结垢,高温、高压、腐蚀性强的场合。
第三章结构设计
管箱设计
a 材料:由于管程走循环水,对管箱来说,要求不高,腐蚀性极低,所以选其材料为20R板材。
b 加工:采用20R钢板卷制,使用氩弧打底的单向焊焊接。
c 尺寸:根据GB151-1999表8中低合金钢圆筒的最小厚度规定公称直径DN=1000~1500时,U型管换热器筒体最小厚度为12,即=12根据GB151-89规定,短节长度L≥300,取L=500所以短节尺寸DN=1300,=12mm L=500。
a 材料:选用Q235-A板材,许用应力。
b 尺寸:根据GB151-1999表6中碳素钢及低合金钢分成隔板最小厚度规定:当DN=600~1200时,,取=12。分程隔板长度L同管箱深度。
c 为了使换热器在停车时将水排净,要在分程隔板上开设一个的排净孔或三角口。
d 隔板应连续焊在管箱壁上。
a 根据图2—1得管箱深度L=866。
b 根据钢制U型管换热器结构手册P165得换热器的管箱最小长度
其中——换热管内径。
——各相邻的管程间分程处物料流通的最小宽度。
根据钢制U型管换热器结构手册P167表