论文总字数：29053字

摘 要

随着化工产业的发展，需要进行热交换的介质属性各异，经常会出现严禁介质泄露的情况。而普通的换热器以无法满足这一生产需要，因此双管板换热器应运而生。本文按照氯硅烷液体的特点，依据设计的条件，设计了用于氯硅烷液体的双管板换热器。在分析，引用相关文献资料的基础上，根据、以及其它有关的专业标准，从结构选型、强度计算、经济性评估对该双管板换热器进行了设计，并且使用cad画出装配总图和零部件图纸。最终通过SW6校核，设计的双管板热交换器结构选择合适，并且能够满足以后的生产和强度方面的要求。

关键词：双管板，换热器，介质，泄露

ABSTRACT

With the development of chemical industry, the need for heat exchange of different media properties, often appear to prohibit the media leak situation. And the ordinary heat exchanger to meet this production needs, so double tube plate heat exchanger came into being. In this paper, according to the characteristics of chlorosilane liquid, according to the design conditions, designed for chlorosilane liquid dual tube plate heat exchanger. Based on the analysis, reference to the relevant literature, based on, and other relevant professional standards, from the structural selection, strength calculation, economic evaluation of the dual tube plate heat exchanger was designed, and use the CAD to draw the total assembly Drawings and parts drawings. Finally, through the SW6 check, the design of the dual tube plate heat exchanger structure selection is appropriate, and can meet the future production and strength requirements.

Keywords: double tube plate, heat exchanger, mediu,leak

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

第二章 双管板换热器综述 2

2.1前言 2

2.2 研究背景 2

2.3 国内标准 2

2.4 国外标准 2

2.5 双管板换热器设计 3

2.5.1 双管板换热器结构选择 3

2.5.2 换热管与管板连接 3

2.6 换热器主体材料的选择 4

2.6.1 换热管与管板材料 4

2.6.2 管板的设计 4

2.6.3 双管板间距确定 4

2.6.4 管板厚度计算 4

3 双管板换热器的改进 5

第三章 双管板换热器的设计 6

3.1 换热器机械结构设计 6

3.1.1 管箱设计 6

3.1.2 封头设计 6

3.1.3 管箱法兰及垫片 7

3.1.4管板 7

3.1.5 内外管板的型式 8

3.1.6 换热管选型排列及与管板的连接 8

3.2 零部件的结构设计 9

3.2.1 折流板 9

3.2.2 拉杆 9

3.2.3 防冲板 10

3.2.4 接管、接管法兰及垫片 10

3.2.5 膨胀节 12

3.2.6换热管设计 14

3.3．鞍座 14

3.3.1 鞍座工作载荷的确定 14

3.3.2 鞍座选型 14

第四章 强度计算 16

4.1 壳程筒体强度计算 16

4.2 封头强度计算 16

4.3接管开孔补强计算 16

4.3.1 管程进、出口接管开孔补强 17

4.3.2 壳程进、出口接管开孔补强 18

4.4 法兰强度计算 19

4.4.1 法兰垫片强度 19

4.4.2 垫片预紧力 19

4.4.3 法兰螺栓强度计算 20

4.4.4 法兰强度校核 21

4.5 管板强度设计 24

4.6水压试验校核 26

4.6.1 壳程压力试验 26

4.6.2管程压力试验 26

第五章 经济性评价 27

5.1经济简述 27

5.2 材料成本 27

5.3 加工成本 27

结束语 28

参考文献 29

附录 30

第一章 绪论

热交换器在各个产业的应用非常普遍 ，就算在平时生活中换热设备也普遍存在的，是十分重要的工业设备之一。近年来由于人们对换热器研究的进展，各种适应生产需要的换热器结构接连出现并使用在工业生产中。双管板U型管式换热器就是在普通的热交换器基础上再加1块管板（双管板固定管板式换热器是两端各添加一块管板）。在实际生产中，由于双管板换热器制造较为困难主要在几种特殊的情况下使用：一种是严禁管壳程中的介质相互混合的情况出现，例如，管壳程中介质混合会产生反应生成会损坏换热器结构的物质。采用双管板换热器，能够更可靠的阻止管壳程中介质泄露，使换热器更安全；第二种是有些工况下管壳程中介质的压力差距较为明显，这时如果不处理直接工作的话，对管件的压力较大影响换热器的寿命。而采用双管板换热器的话可以在内外管板之间加入其它物质来降低管壳程介质由于压力不同而带来对管件的载荷，保护了换热器。

双管板换热器主要有两种：双管板固定管板式、双管板 U形管式式。固定管板换热器换热时，一般会将需换热的介质的流动方向与冷却液的流动方向相反，这样会使传热效益高。而U形管式换热器在工作过程中，由于管束分程换热管中介质流动方向不一致既有顺向逆向流动，所以其传热效果较前者而言不好。但是U型管式换热器的管板只有两块，和其他的双管板换热器比较泄漏点减少了，使得密封性更为可靠。

第二章 双管板换热器综述

2.1前言

换热器在各种工业生产中使用率极高，由于使用工况出现了各种各样结构的换热器,现在出现最频繁的是固定管板式换热器^【1】。对于管板式换热器而言管板和换热管的连接形式是需要重点考虑的，因为如果 连接方式不当会产生介质泄露。在一般生产过程中，常用管板式换热器，管子与管板连接形式是胀接，焊接和胀焊并用三种形式，根据不同的要求选择连接形式也可以使连接处满足使用需要，让换热器能正常的工作。但是在特殊情况下，停车，开车时管子与管板连接处有时也会发生。因此双管板换热器由于其可靠的连接紧密性在工业生产过程中使用的愈加频繁。

2.2 研究背景

随着工业的发展，在某些生产过程中对换热器的性能要求越发严格，比如说绝对不允许管壳程介质泄露进而造成的混合，因为这样可能会引起下述情况：

1. 产生腐蚀或有毒性物质。
2. 引发燃烧或爆炸。
3. 形成固体或胶状污垢导致换热器堵塞。
4. 发生化学发应，污染产品，导致产品质量下降^【2】。

因此引入了双管板换热器设计概念。双管板换热器特别适合在对管壳程中介质要求紧密性的场合，改善传统单管板换热器的一些不足，从而避免由于管板与换热管连接处泄露而导致的管壳程介质泄露的现象发生，杜绝生产过程中的一些事故的发生^【3】。

2.3 国内标准

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