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摘 要

立式导热油-水换热器设计是管壳式换热器里的一种，利用该设备可使两种不同温度的液体介质实现热交换，从而达到加热和降低温度的目的。本设计通过对管壳式换热器中的固定管板式换热器研究，先确定两种流体的物性参数，然后对换热量、总换热系数、换热面积等工艺参数的确定再进行校核。然后对筒体、管箱、封头、管板、法兰、折流板进行选择并进行校核，再按照GB151-2014和GB150-2011对壳程、管程、管板等部件进行了结构的设计，最后完成CAD画图工作。

 关键词：管壳式换热器， 换热器，工艺参数，制图设计

The Design of vertical oil-water heat exchanger

Abstract

The vertical oil-water heat exchanger is a kind of Shell and tube heat exchanger which is widely used as heat exchanger equipment．two type of different temperature liquids can have heat exchange by this device to raise and reduce temperature．The fixed tube plate type heat exchanger is researched by This design，which is one of Shell and tube heat exchanger．Firstly，we assure the physical parameters of materials， Secondly determine the heat，and heat exchange capacity and heat transfer area and then check them．Thirdly， we selects bowl， tube， channels， heads， tube， sheets， flanges，baffle．Then use GB151-2014 and GB150-2011 on the shell tube， tube sheet of structure design. Lastly，we should draw CAD．

Key Words: The vertical oil-water heat exchanger， heat exchanger， technological design， drawing design

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪 论 1

1.1换热器背景 1

1.2换热器的目的与意义 2

1.3换热器的分类 2

1.3.1管壳式换热器 3

1.3.2板式换热器 3

1.3.3热管式换热器 3

1.3.4板翅式换热器 4

1.4管壳式的类型 4

1.4.1固定管板式热交换器 5

1.4.2U形管式热交换器 5

1.4.3浮头式热交换器 6

1.5管壳式热交换器的特点 6

1.6此次热交换器设计内容 7

1.7对于污垢 7

第二章 热力计算 8

2.1设计计算 8

2.1.1设计任务和计算 9

2.1.2换热器的类型 9

2.1.3求传热面积 10

2.2对尺寸的计算 10

2.2.1计算管程数和传热管数 11

2.2.2温差校正及壳程数 11

2.2.3传热管排列和分程方法 12

2.2.4壳体内径 12

2.2.5折流板 13

2.2.6接管 13

2.3热流量计算 14

2.3.1管程对流传热系数 14

2.3.2壳程对流传热系数 15

2.4壁温核算 15

2.5换热器内流体流动阻力 16

2.5.1管程阻力 16

2.5.2壳程阻力 17

第三章 结构设计 17

3.1接管 17

3.1.1接管高度的确定 18

3.1.2接管位置尺寸 18

3.2管箱 19

3.3管板 19

3.4封头 20

3.5法兰 21

3.6膨胀节 21

3.7垫片 22

3.8支座 23

第四章 结论与展望 24

参考文献 25

致 谢 26

附 录一 27

1. 绪 论

1.1换热器背景

当今世界面临着石油，燃煤，天然气等各种各样的能源危机，这些问题对我们人类来说是刻不容缓的，所以各国都在致力于新能源的开发，正好热交换器与新能源是息息相关的。

热交换器在生活中随处可见，比如电厂里的除氧器，加热器，锅炉厂里的省煤器，空预器，过热器，制冷工业中的冷凝器，还有各种类型的蒸发器，甚至在航天工业里，都会出现。热交换器在各个范畴里愈发显得不可缺少，我们对它越来越依赖^[1]。它不但是被广泛应用的通用设备，同时也是许多产品的关键部位，比如在石化工厂中，它的投资占到建厂投资的1/5左右，它的重量占总重量的25％等等。

换热器发展悠久，其在国民经济中一直都占有着重要地位^[2]，其中管式器更是在工业中被广泛应用，近代工业中，经常需要在高温高压下进行作业，往往很难实现，但我们管壳式热交换器选材范围很广，表面清洗方便，方便快捷，有很强的适应性，能承受高温和高压。

1.2换热器的目的与意义

热交换器的发展为传热学提供了广泛而深远的课题，与此同时传热学的研究给了热交换器的传热性能和设计方面提供了数据和算法。

在相关工厂设备里，热交换器的投资占到15% 到25%左右；在石油厂中，热交换器的投资大约占到30% 到45%左右；而海水淡化工艺里几乎所有装置都是由热交换设备。

热交换器技术是否发展进步关系到我国的经济增长和老百姓生活质量的提高，它与现代科学息息相关。其在国民经济中占有重要的地位。

一般来说，热交换器是一种把流体热量以各种形式来传递出来的设备，其中一般有两种流体，分别是温度高的流体和温度低的流体，然后温度高的放出热量，温度相对低的就接受其放出的热量，从而达到热量交换目的。

1.3换热器的分类

换热器可以按照一些共同特征来区分，接下来我们举几个例子：

按热流体和冷流体流动方向来分：混流式，错流式，顺流式。

按传热的方法来分：间壁式，混合式，蓄热式。等等。

1.3.1管壳式换热器

管壳式热交换器是类似圆柱体内两端有两个管板^[3]，以此固定管子，这些管子都是平行排列的^[4]，也就是管束平行排列，其中有管内空间也就是管程，壳程也就是管外空间，我们把两种不同温度的流体分别从这两个空间里流入，并进行热交换^[5]。

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