u形管式换热器的研究与优化设计

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1、膏羁瓣授大学硬究生学位论文1绪论1．1换热器在他王生产中的应用换热器是在工业生产中实现物料之间热量传递过程的～种设备，它是化工、炼滟、动力、油鞋{储运集输系统和原子能及其许多工监部门广泛应用的～种通用设备，是保证工范流程鞠条件，利用二次能源实现余热残牧和节约§2源熊主娶设备。在化工厂换热器约占总投溢的i0～20％；在炼油厂换热器约占全部工艺设备授爨熊35～40％fll。由予工艺滚翟不溺，堡产中往往透露着热燕、冷帮、蒸发或冷凝等过稷。通过换热器热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工兹需要。

2、1。2换热器的分类及其特煮换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常蛰遍，特别是在耗能用量十分大的领域。随著节能技术的飞速发展，换热器的种类开绞越来谶多。适用予不同介质、工况、濑度郡压力的抉热器，其缀毒龟和型式也不媚固。按使用目的不同，换热器可分为加热器、冷凝器、蒸发器秽再沸辨等。出于佼蠲条侔帮工作环境不阕，挟热器又宥各种各样的形式稻结褐。在生产中有时把换热器作为一个单独的化工设备，有时则把它作为某一工艺设镊中的缎戏部分，如氨合成塔中的下部热交换嚣、精馏塔底部的再沸器和顶部的圈流冷凝器或分凝器蛰。

3、按糖热骧瑷帮实现热交换豹方法，换热器霹分秀阕壁式、混合式及蓄热式3类，其中间壁式换热器应用疑普遍。麓壁式捩热舔在吾工盈部门中使掰辍冀广泛，据受赣各释捺热任务，倒始用以加热、蒸发、冷凝和废热回收等。由于它们的使用条件和要求差别很大，如容量、温度、聪力和工作介质的性质等，涉及的范围极广，围此换热器的结橡型式逸多嵇多撵。间壁式换热器，从作为换热面的间壁形式看，主要分为管式釉板式两大类。管究式、套管式羧热器静换热蕊亩管予梅畿，属予管式羧燕器；板趣式、板式换热器的换热面硅{板片构成，属于板式换热器。备种间壁式

4、换热器的特征、工作特性、允许的使用范丽等差剐很大，其结构设计、热计算也铸有特点。誊壳式换熬黎又称为剜警式挟热嚣，它j

5、嚣子阉壁式羧热器。按照菇无湿度{}U形譬式换热嚣戆臻究与缆他没谴‘嫠及斡偻方法静不越，管壳式按熟器主簧势为下歹l咒秘：(i)蕊定篱援式。鬣定蛰缀式滚热器戆夔型继稳蹩管柬连接在簿校』：，簿投与巍体焊接。其优点悬键肇、紧璇，能承受较禽的压力，造价低；宽稷溃沈方便，管予损坏时翁予墙管藏更换。缺点怒当蛰策与壳体的攘溢羞藏材辩盼线膨胀系数相差较大时，壳体和管束咔j将产生较大昀热应力。这种换热器

6、适用于究侧介艨清洁控不易结垢静璐台；餐、宠糕磷测溢麓不太躐溢差较大毽轰翻箍力不毫豹场合。(2)浮头式。浮头式挟热嚣的典黧继抟是蒋端管檄中只每～端与竞体固定，弱一蛹可穗对旁俸自由移动称为浮头。浮头国浮头管板、钩圈和浮头端盖蕴成，怒可攥联接，管隶可从竟钵内灏遵。管藤与党体的热变形嚣不约束，因丽不会产窳熟威力。浮头式换熬器鹣特点是警阔耧餐内漆洗方程；毽嚣缝擒爱象，造徐毙瓣意戆投式换热髅离，设备笨羹，材料消耗量丈，。旺浮头端小盏程操作中无法检查，制造时对密封要求较商。它适甭予笼体和镶束之闻壁瀣蓉较大戏壳程介

7、震易结垢的场合。(3)U形管式。u移管式获熬器的蒸蝥结构麓灵智一浚管板，管束盘多裰V形管组成，管鲍两壤阉定在弼～块管投上，麓予可戳囊鑫悸缩。警壳体与U形羧热管有湓麓酎，不会产生热或力。其主簧蚨点是U形警其蠢一逡蛉弯怼半径，款繁投豹测羽率较差，管内不易演洗，U形管更换阑难。U形管按热器缨构比较简单、馀掇便宜，承受能力强，适髑予管、壳蹙激麓较大兢壳穗介麓易缔垢需妥清洗、又不适宣采箱浮头式和阖定营板式翡场台，耱弱适躅子彗内囊清漓丽不易翁垢漆螽游、高压、蕊镰程大翁糖料。(《)填料函茂。挨熬嚣蒋管缀中一块与法

8、兰逶避螺梭疆定连接，舄～莰炎截予浮头，与爨体阏浆处遵邋填糕密封，可傲一定羹的移动。j篼缝构的特点蹩皴梅较麓萃，热王、露《造、梭修、清洗较方便，但填料密封楚易产生泄漏。填料濑式换热器适用于压力和温度都不商、非翁燃、难挥发解介质传热。在运我豹诲多化工过程中，懿装群、合成及聚合等，大都癸求程离瀵凑毽下迸彳予，有的艇力离这250MPa，湛发高迭75§℃，在这榉的条{串下，竞其逐存在瘸键黪鞲援下，实现换热燮蠹难。～方嚣，偿髓蔫现代化工厂生产煺搂的豳魅增大，换热设番瞧提成囱大蝥纯方囱发菇，以降鬣动力港耗鞠金攥消

9、耗；男一方淫，隧羞糖缨化=E的迅遮l嘲起，攮热设备也有向小而精方向发展的趋势，蛰壳式结构的青岛科技入学研究生学位沧文换热器能满足这样的硬求{2《]。1。3u形簿式换热器u形镣式换热器是管壳式换热器的种，由管板、壳体、管束等零部件组成，霪量较轻。在同一。文径情况下换热面积避大，结构简单、紧凑，在高滠、高压下金属耗量最小。其优点是：(1)管束可抽出来机械清洗：(2)壳体与管蓬不受溢麓限涮；(3)可在高温、高压下：l：作，一般适用于濑度4500℃，压力410MPa(4)可霜