管壳式换热器的优化设计最新

管壳式换热器的优化设计最新内容摘要：

...........错误 !未定义书签。 . . 校核总传热系数 ..........................................................错误 !未定义书签。 计算管程和壳程的压强降并校核 ....................................错误 !未定义书签。 管程压强降的计算 .......................................................错误 !未定义书签。 壳程压强降的计算 ......................................................错误 !未定义书签。 主要部件结构计算 .............................................................错误 !未定义书签。 壳体厚度的计算 ..........................................................错误 !未定义书签。 封头的选取 ..................................................................错误 !未定义书签。 换热器的进出口的接管直径的选取 ..........................错误 !未定义书签。 数据汇总 .................................................................................................... 12 结语 ............................................................... 13 参考文献 ........................................................... 14 致 谢 ...........................................错误 !未定义书签。 . . 第 1 章 绪论 换热器的种类 换热器是使 至少两种 流体之间进行能量交换的设备，分为 间壁式 、蓄热式和混合式 三 大 种 类型 ,间壁式换热器 不仅是 其中应用最普遍 的一种类型，并且它分为 夹套式、套管式、蛇管式、板式 、板翅式和列管式换热器 六类。 换热器的应用 目前， 很 多 领域 都用到换热器，例如石化、冶金、电力等 行业 ， 都是通过换热器的功能 来 实现 不同 物料之间热量传递 的。 换热器 的 特点 管壳式换热器 即 我们平时所说的 列管式换热器， 它的组成分为 壳体、传热管束、管板、折流板和管箱 五大部分。 作为 应用最广泛的换热器 ， 其 特点 是 把 封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。 不仅是 操作可靠，结构较简单，而且是 可 以 用 多种 结构 类型的 材料 来 制造， 还能 在高温、高压 的工况 下 正常 使用。 如下图 1 . . 图 1 换热器 管壳式换热器 的 分类 (1)固定管板式 ，如下图 2。 其 特点 是管束连接在管板上，管板与壳体焊接。 其结构 简单、紧凑，能承受较高的压力，造价低 ； 壳程清洗方便。 缺点是壳体和管束中 会 产生较大的热应力。 壳侧介质清洁且不易结垢的场合 ， 或 者 温差大但 是壳侧压力不高的场合 适用固定管板式换热器。 . . 图7 2 固定管板式换热器 图7 3 带 补偿器的固定管板式换热器 图 2 固定管板式换热器 (2)浮头式 如下图 3。 其 两端 的 管板一端与壳体固定，另一端可自由移动 ， 称为浮头。 虽然 浮头式换热器 的 管间和管内清洗方便 ； 但结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗量大，密封要求较高。 只有 壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合 才 使用浮头式换热器。 图 3 浮头式换热器 (3)U形管式 [1]，如下图 4。 其 只有一块管板， 其中的 管束 则 由多根 U形管组成，. . 管子可以自由伸缩 ，且 管的两端 固定在同一块管板上。 优点是 结构简单、价格便宜， 而且 承受能力 很 强， 非常 适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢 的 需要清洗、 而且又 不适宜采用浮头式 或者 固定管板式的场合， 尤其 对 于 那些 管内走清洁 并且 不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料 的情况 更适用 U形管式换热器。 它最大的 缺点是管板的利用率较差， 更换 U形管困难 ，并且 不易清洗管 子 内 部。 图7 6 U 形管式换热器 图 4 U形管式换热器 (4)填料函式 [1]，如下图 5。 在 换热器 的 两管板中一块通过螺栓与法兰固定连接，另一块类似于浮头 的 ，通过填料密封与壳体间隙处，可做一定量的移动。 其 优点是结构较简单，加工、制造、检修、清洗较方便， 缺点是 填料密封处易产生泄漏。 其只 用于压力 以及 温度都不高 的 、 不是 易燃 的 、难 以 挥发的介质 的 传热 的场合。 . . 图 5 填料函式换热器 总之， 每种结构形式 的换热器都有 各自不同的作用。 我们在 选择的时候必须考虑到 满足工艺要求 和 在整个使用寿命内最 好 的运行。 本课题的目的 以 及意义 目前管壳式换热器的设计 通用的方法 是 不断 加大厚度 来确保安全。 因为 只有 增大压力 的 损失 才能 提高总传热系数， 所以 在 满足要求的情况下， 我们已经 浪费 了大量资源和能源。 因此在 传统工业设计 中我们 采用 的是 小型 的 换热设备 以及传热面积小的 来节约材料。 然而采用 小 的 传热面积 并不是满足 任何情况。 相 对一个换热系统来说，增加换热 的 面积是 比较 有利的 ，因此 对于 任何一个 换热面积 ，总是 存在多种设计 的 方法， 例 如 考虑 适当来 调节管 和 壳程 的 压力或 者 改变 管的 直径，如何得到最优值 等， 具有非常重要的意义。 正是基于这种目的，本文从分析管壳式换热器出发，通过分析，优化， 设计， 得出不同设计条件下的优化方案，这对于管壳式换 热器的工程设计具有一定的借鉴意义。 . . 第 2 章 管壳式换热器 失效 的分析 管壳式换热器的主要零 部件包括：筒体、封头、管束、管板、折流板、支座、接管、法兰等。 不同的工 作情 况和 面临不同的介质环境 ,可能会发生多种形式的失效 [3]。 管壳式换热器 优化的 限制因素 流体 的 热附面层 的 热阻的限制 层流底层 是 流体与固体壁之间产生 的 边界层中接触固体壁的一层，其热阻 值占 居 了整个附面层热阻的 80%左右。 如果能进一步削弱 这个薄层， 那么 换热器的传热量 就会明显提高。 换热器 扩大传热 的 面积的限制 要想 提高 预热温度 或 增加热回收率。