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1、U形管换热器设计摘 要本次毕业设计的题目是U形管换热器设计，它的实用意义很大，因为U形管换热器在工业生产中应用很多。它属于管壳式换热器，它的优点不少，其他换热器不能替代。随着我国工业快速的发展，相关技术也有了突飞猛进的发展，总结出了很多设计经验，它涵盖了与之有关的所有标准与规定。所以说对于U形管换热器的设计，并不是那么复杂，当进行结构设计和部件选型的时候可以查相关的国家标准来选定，若标准未能达到设计的要求，可以根据具体情况进行选定，但要注意进行精确的计算与准确的试验。有关的它的强度的计算，液压试验也有系统的标准和规定，其试验结果不能超过规定值。有关它的制造与安装工艺也比较成熟，这些都有利于它的
2、设计。关键词：U-Tube Heat Exchanger Design Author : Wu Lei Tutor : Li Hui AbstractThe topic of this graduation design is u-tube heat exchanger design, its practical significance is very big, because the u-tube exchanger used in industrial production. It belongs to the tube and shell heat exchanger, and its
3、 advantages, cannot replace other heat exchanger. The u-tube heat exchanger structure is relatively not so complicated, design is relatively easy. In addition, with Chinas rapid industrial development, related technologies also have the development by leaps and bounds, summarizes a lot of design exp
4、erience it covers all the relevant standards and regulations. So for the design of u-tube heat exchanger, is not so complicated, when for structural design and selection of parts can be selected to check the relevant national standards, if standard failed to meet the design requirements, can be sele
5、cted according to the specific situation, but must pay attention to the precise calculation and accurate test. About the calculation of its strength, hydraulic test also has a system of standards and regulations and the rest result cannot exceed the specified value. About its manufacturing and insta
6、llation technology is more mature, these are conducive to its design.Key words: U-tube heat exchanger, The structure design, Strength calculation, The hydraulic pressure test 目 录1 绪论11.1 管壳式换热器的概述11.2 本次毕业设计的目的21.3 设计要求21.4 设计步骤2 1.4.1 准备阶段2 1.4.2 机械结构设计32 工艺计算42.1 传热工艺计算4 2.1.1 换热器设计的原始数据4 2.1.2 确定
7、设计方案4 2.1.3 确定物性数据5 2.1.4 有效平均传热温差5 2.1.5 由换热面积估算热流量6 2.1.6 冷却水用量6 2.1.7 被冷却热空气用量6 2.1.8 结构工艺初设计6 2.1.9 传热系数核算7 2.1.10 压降校核112.2 换热器的结构设计14 2.2.1 换热管的设计14 2.2.2 壳体的设计15 2.2.3 管箱和封头15 2.2.4 接管和接管法兰17 2.2.5 管板的结构设计19 2.2.6 分程隔板20 2.2.7 布管定圆21 2.2.8 管孔21 2.2.9 换热管与管板的连接21 2.2.10 设备法兰22 2.2.11 拉杆23 2.2.
8、12 折流板23 2.2.13 滑道24 2.2.14 防短路结构24 2.2.15 U形管尾部支撑25 2.2.16 支座263 强度设计273.1 筒体壁厚计算273.2 筒体短节、封头厚度计算273.3 管箱短节开孔补强的校核293.4 壳体接管开孔补强校核30总结31致谢32参考文献331 绪 论1.1 U形管换热器的概述管壳式换热器属于换热器的一类，其能够实现物料的热交换，它被用于工业生产中的时间较久。它之所以被应用的较多，是因为有自己的特点。这些特点包括：能制造此类换热器的材料有很多种它的结构设计比较坚固有很强的适应能力，都有规定。1.2 本次毕业设计的目的在进入工作之前，我们很是
9、需要将大学四年所学到专业知识总结一下，运用到实际的设计当中去，为此，毕业设计便成了重中之重。进行毕业设计，能将所学的知识更好的回顾与总结，得到有效的学以致用。通过毕业设计，能够很好的提高我们的各方面素质，包括遇到问题时，独立分析，独立解决。通过毕业设计，我们会掌握住一定的设计思想和设计步骤，能够对走上工作岗位实现有效的过渡，当然也实现了作为一位工程技术人员应有的基本技能与修养。总体上掌握了U形管换热器的设计，对以后从事本专业的工作更加有了信心。做毕业设计的这段时间，通过不停的查找文献，翻阅与之有关的专业书籍，让我意识到了做设计并不是一件容易的事情，它需要全身心的投入，可以说是废寝忘食。虽然有点
10、辛苦，但学到了很多东西，感觉很充实。在做设计的过程中，由于对U形管换热器的设计不是太了解，走了很多弯路。期间遇到了很多问题，而且都需要自己独立去分析去解决。有时遇到一个问题，需要查找很多的相关资料，然后才能总结出解决的方法，虽然过程很艰难，但是它锻炼了动手动脑的能力，而不是像以前只停留在纸面上。另外，又养成了遇到实在想不出的问题去和老师、同学交流的习惯，这是以前所没有的。在交流的过程中，能很快的找到解决的办法，同时又加深了对一个问题的记忆。1.3 设计要求题目内容及要求：主要工艺参数如下：冷却流体参数 冷却介质参数被冷却流体热空气 冷却介质类型循环水进气温度 150 进口温度 30 出气温度
11、40 出口温度 40 设计压力 设计压力 公称换热面积：90平方米。图1.1 U形管换热器1.4 设计步骤1.4.1 准备阶段（1）仔细研究设计任务，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设计的内容和要求； （2）查找有关书籍和文献；（3）做好时间规划，做到细之又细。1.4.2 结构设计接下来就是内、外附件的结构设计，做到实际计算结果和标准结合，不要只按一种结果。否则会造成设计出来的东西与标准冲突，使设计出来的东西无法投入生产。然后用电脑绘制它的装配图和零件图2。2 工艺计算2.1传热工艺计算2.1.1 换热器设计的原始数据冷热流体的设计参数见表2.1和2.2。表2.1 被冷却流体参数进气温度
12、150出气温度40设计温度200设计压力2.5MPa表2.2 冷却介质参数降低高温物质的低温物质H20进口温度30出口温度40设计温度200设计压力1.0MPa2.1.2 确定设计方案 本设计方案中的使温度降低的东西是水，时间久了水会生出水锈，影响生产，损坏机器。所以决定水在壳体内流动换热，温度较高的空气在管子内流动。这种选择方法符合国家标准规定和换热器的自身特点。U形管换热器的设计，并不是那么复杂，当进行结构设计和部件选型的时候可以查相关的国家标准来选定，若标准未能达到设计的要求，可以根据具体情况进行选定，但要注意进行精确的计算与准确的试验。有关的它的强度的计算，液压试验也有系统的标准和规定
13、，其试验结果不能超过规定值。有关它的制造与安装工艺也比较成熟，这些都有利于它的设计。2.1.3 确定物性数据 0.5(40+30) 35 它在此温度下的物理特性：密度 993.95 kg/m3定压比热容 4.187103 J/（kgK）导热系数 0.626 W/(mK) 粘度 0.72710-3 NS/m2普特朗数 4.96 0.5(40+30)95它在此温度下的物理特性：密度 1.047 kg/m3定压比热容 1.022103 J/（kgK）导热系数 0.03169 W/(mK) 粘度 2.1710-5 NS/m2普特朗数 0.689 2.1.4 有效平均传热温差 先按逆流计算，得2.1.5 由换热面积估算热流量本设计要求换热面积为90m2，根据所查阅的传热系数，估计K值为414 W/K，由传热速率方程 (2.1)可得热流量 W2.1.6 冷却水用量 (Kg/h)2.1.7 被冷却热空气用量 (Kg/h)2.1.8 结构工艺初设计（1）换热管 ，速度 。（2）
