南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）

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　　前 言

　　在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。這些過(guò)程均和熱量傳遞有著密切聯(lián)系，因而均可以通過(guò)換熱器來(lái)完成。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同型式和種類(lèi)的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適應(yīng)發(fā)展的需要，我國(guó)對(duì)某些種類(lèi)的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門(mén)。它的主要功能是保證工藝過(guò)程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器既可是一種單元設(shè)備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設(shè)備，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱交換器的噸位約占整個(gè)工藝設(shè)備的20%有的甚至高達(dá)30%，其重要性可想而知。

　　由于換熱器在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中所占的重要作用，根據(jù)已知數(shù)據(jù)求得換熱器的類(lèi)型、工藝結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)也是非常重要的，以便更好的了解乃至去生產(chǎn)合格、優(yōu)良的換熱器。本課題以管板式和浮頭式換熱器為例，通過(guò)查閱資料，進(jìn)行相關(guān)整理，將設(shè)計(jì)換熱器的設(shè)計(jì)過(guò)程以及方法展示出來(lái)。

　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我盡量采用較新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，做到既滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，又使結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低成本，以提高經(jīng)濟(jì)效益為主，力爭(zhēng)使產(chǎn)品符合生產(chǎn)實(shí)際需要，適合市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)為了使本次設(shè)計(jì)能夠進(jìn)行順利，我在設(shè)計(jì)前參閱了許多有關(guān)書(shū)籍和英文文獻(xiàn)，并做了一定的摘要。

　　**章 換熱器概述

　　1.1 換熱器簡(jiǎn)介

　　換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，無(wú)論在日常生活還是工業(yè)領(lǐng)域，換熱器的應(yīng)用十分廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在石油煉制、化工裝備中換熱器占設(shè)備總數(shù)的40%左右，占裝置總投資的30%~45%。近年來(lái)隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，換熱器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，利用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥找褞Я孙@著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　為滿(mǎn)足不同場(chǎng)合下的換熱要求，各種新型換熱器不斷涌現(xiàn)，但工業(yè)中用量*大的還是管殼式換熱器，這主要是由于其具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、操作彈性大、可靠程度高、使用范圍廣、清洗方便等優(yōu)點(diǎn)，但該換熱器在換熱效率、設(shè)備的體積和金屬材料的消耗量等方面不及其他新型的換熱設(shè)備。換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用更加廣泛。

　　1.2換熱器發(fā)展歷史

　　二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初，瑞典**制成螺旋板換熱器。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。30年代末，瑞典又制造出**臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意。

　　60年代左右，由于空間技術(shù)和**科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

　　此外，自60年代開(kāi)始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期，為了強(qiáng)化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。

　　1.3換熱器發(fā)展趨勢(shì)

　　由于國(guó)防工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，換熱器操作條件日趨苛刻迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強(qiáng)度材料。近年來(lái)國(guó)內(nèi)在節(jié)能增效等方面改進(jìn)換熱器性能，提高傳熱效率，減少傳熱面積降低壓降，提高裝置熱強(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績(jī)。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。

　　隨著工業(yè)的高速發(fā)展，換熱器技術(shù)技術(shù)必將迅速的發(fā)展。就目前情況分析，換熱器的基本發(fā)展趨勢(shì)是：提高傳熱效率，提高緊湊性，降低材料消耗，增強(qiáng)承受高溫、高壓、超低溫及耐腐蝕能力，保證互換性及擴(kuò)大容量的靈活性，通過(guò)減少污塞以減少操作事故，從選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)行操作等方面增長(zhǎng)使用壽命并在廣泛的范圍內(nèi)向大型化發(fā)展[1]。

　　1.4換熱器的分類(lèi)

　　換熱器按傳熱原理可以分為：直接接觸式換熱器、蓄熱式換熱器、間壁式換熱器和中間載體式換熱器。其中間壁式換熱器中得管殼式換熱器是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用*為廣泛的換熱器。

　　管殼式換熱器是把換熱管與管板連接，再用殼體固定的一種換熱器。根據(jù)管板和殼體的連接方式，管殼式換熱器又可大致可將其分為：固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器、以及填料函式換熱器等幾種。

　　1.4.1固定管板式換熱器

　　固定管板式換熱器

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