-1 换热器的概述11.1换热器的概述11.2换热器的根本要求11.2.1 换热器管子排列1制造工艺2质量检验21.3换热器的分类121.3.1 浮头换热器简介31.4换热器的工作方式1031.4.1 换热器的防腐蚀41.4.2 换热器的材料341.5换热器的安装1142 热力计算62.1设计参数6计算热负荷及重油的出口温度62.1.2计算两流体暂按单壳程，多管程进展计算逆流时的平均温差62.2计算传热面积262.3换热管规格72.3壳体尺寸及总管数572.4换热器校核48核算压力降8总传热系数K的计算93 构造计算和强度校核14123.1设计计算条件123.2浮头式换热器筒体计算12计算条件12厚度及重量计算12压力试验时应力校核6123.3前端管箱筒体计算:13计算条件13厚度及重量计算13压力试验时应力校核133.4 前端管箱封头计算714设计条件14厚度及重量计算14压力计算815水压实验153.5后端管箱筒体计算15设计条件915厚度及重量计算15压力试验时应力校核163.6后端管箱封头计算16设计条件16厚度及重量计算16压力计算17压力试验时应力校核173.7接收及其法兰计算17筒体进料及出料接收计算17管箱进料及出料接收计算18法兰厚度计算183.8筒体法兰计算21设计条件213.9后端筒体法兰计算25设计条件25应力计算293.10前端管箱法兰计算30设计条件303.11后端管箱法兰计算34设计条件:34应力计算373.12钩圈设计12383.13浮头计算1338设计条件383.14浮头式换热器管板计算393.14 浮头式换热器管板计算393.14.1 延长局部兼做法兰的固定式管板计算393.15开孔补强16473.16支座选用15473.17折流板选用20483.18浮头换热器构造特点483.19 换热器管子的排列493.20 换热器管子与管板的连接52结论54参考文献49致50英文文献50英文文献译文56. z.-1 换热器的概述1.1换热器的概述换热器是将热流体的局部热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。 由传热学理论可知道，热交换是一种复杂的过程， 它是由系统两局部的温度差异而引起的，热量总是自动地从温度较高的局部传给温度较低的局部。传热的根本方式有热传导、对流和辐射3种， 因此在换热器中， 热量总是从热流体传给冷流体，起加热作用的热流体又称加热介质如水蒸汽、烟道气、导热油或其他高温流体等；起冷却作用的冷流体又称冷却介质如空气、冷冻水、冷冻盐水等。在热交换过程中，热冷流体的温度是因整个流程而不断变化的，即热流体的温度由于放热而下降，冷流体的温度由于吸热而上升1.2换热器的根本要求随着经济的开展，各种不同型式和种类的换热器开展很快，新构造、新材料的换热器不断涌现。为了适应开展的需要，我国对*些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下根本要求： 1 合理地实现所规定的工艺条件； 2 构造平安可靠； 3 便于制造、安装、操作和维修； 4 经济上合理 换热器管子排列管子构成换热器的传热面，管子尺寸和形状对传热有很大影响。采用小直径的管子时，换热器单位体积的换热面积大一些，设备比拟紧凑，单位传热面积的金属消耗量少，传热系数也较高。但制造麻烦，管子易结垢，不易清洗。大直径管子用于粘性大或者污浊的流体，小直径的管子用于较清洁的流体。 换热器的管子在管板上的排列不单考虑设备的紧凑性，还要考虑到流体的性质、构造设计以及加工制造方面的情况。管子在管板上的标准排列形式有四种：正三角形和转角正三角形排列，适用与壳程介质清洁，且不需要进展机械清洗的场合。正方形和转角正方形排列，能够使管间的小桥形成一条直线通道，便于用机械进展清洗，一般用于管束可抽出管间清洗的场合。 另外对于多管程换热器，常采用组合排列方法，其每一程中一般都采用三角形排列，而各程之间则常常采用正方形排列，这样便于安排隔板位置。 当换热器直径较大，管子较多时，都必须在管束周围的弓形空间尽量配置换热管。这不但可以有效地增大传热面积，也可以防止在壳程流体在弓形区域短路而给传热带来不利影响。 管板上换热管中心距的选择既要考虑构造的紧凑性，传热效果，又要考虑管板的强度和清洗管子外外表所需的空间。除此之外，还要考虑管子在管板上的固定方法。假设间距太小，当采用焊接连接时，相邻两根管的焊缝太近，焊缝质量受热影响不易得到保证；假设采用胀接，挤压力可能造成管板发生过大的变形，失去管子和管板间的结合力。一般采用的换热管的中心距不小于管子外径的1.25倍。 当换热器多需的换热面积较大，而管子又不能做的太长时，就得增大壳体直径，以排列较多的管子。此时为了提高管程流速，增加传热效果，须将管束分程，使流体依次流过各程管束。为了把换热器做成多管程，可在一端或两端的管箱中分别安置一定数量的隔板制造工艺选取换热设备的制造材料及牌号，进展材料的化学成分检验，机械性能合格后，对钢板进展矫形，方法包括手工矫形，机械矫形及火焰矫形。 备料划线切割边缘加工探伤成型组对焊接焊接质量检验组装焊接压力试验质量检验化工设备不仅在制造之前对原材料进展检验，而且在制造过程中要随时进展检查。 质量检验容和方法： 设备制造过程中的检验，包括原材料的检验、工序间的检验及压力试验，具体容如下： 1原材料和设备零件尺寸和几何形状的检验； 2原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验、金相组织检验，总称为破坏试验 3原材料和焊缝部缺陷的检验，其检验方法是无损检测，它包括：射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等(4设备试压，包括：水压试验、介质试验、气密试验等。1.3换热器的分类1换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进展热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时别离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜外表或飞沫及水滴外表，热水和冷空气相互接触进展换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时别离。蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)外表，从而进展热量交换的换热器，如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气别离装置中。间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进展热量交换的换热器，因此又称外表式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的构造不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子外表作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足*些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。 浮头换热器简介浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体自由浮动，壳体和管束对膨胀是自由的，故当两介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆构造，使管束能容易的插入或抽出壳体。也可设计成不可拆的。这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器构造较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。 浮头换热器的浮头局部构造，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备自由移动外，还必须考虑到浮头局部的检修、安装和清洗的方便。 在设计时必须考虑浮头管板的外径Do。该外径应小于壳体径Di，一般推荐浮头管板与壳体壁的间隙b1=35mm。这样，当浮头出的钩圈撤除后，即可将管束从壳体抽出。以便于进展检修、清洗。浮头盖在管束装入后才能进展装配，所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。 钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。随着幞头式换热器的设计、制造技术的开展，以及长期以来使用经历的积累，钩圈的构造形式也得到了不段的改良和完善。 钩圈一般都为对开式构造，要求密封可靠，构造简单、紧凑、便于制造和拆装方便。 浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期使用过程中积累了丰富的经历。尽管近年来受到不断涌现的新型换热器的挑战，但反过来也不断促进了自身的开展。故迄今为止在各种换热器中扔占主导地位。1.4换热器的工作方式10换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热外表逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热外表两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。在完成同样传热量的条件下，采用逆流可使平均温差增大，换热器的传热面积减小；假设传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。当冷、热流体两者或其中一种有物相变化(沸腾或冷凝)时，由于相变时只放出或吸收汽化潜热，流体本身的温度并无变化，因此流体的进出口温度相等，这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。除顺流和逆流这两种流向外，还有错流和折流等流向。在传热过程中，降低间壁式换热器中的热阻，以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层)，和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。增加流体的流速和扰动性，可减薄边界层，降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会使能量消耗增加，故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。为了降低污垢的热阻，可设法延缓污垢的形成，并定期清洗传热面换热器的防腐蚀换热器的目的是为了传热，经常与腐蚀性介质接触的换热外表积很大，为了保护金属不遭受腐蚀，最根本的方法是选用耐腐蚀的金属或非金属材料，但同时对应用最广泛的钢铁材料设备采取防腐蚀措施也是十分必要的。有时在设计换热器时，根据所处介质的腐蚀性，已考虑到采用适宜的耐腐蚀材料，但如制造时焊接方法不当，则在焊缝及其附近亦易发生腐蚀。另外，在离换热管子入口端4050cm处的管端，由于介质的涡流磨损与腐蚀共存而经常发生管端腐蚀；管子侧存在异物沉积或粘着产生点腐蚀等。这样也要求采取一些必要的防腐蚀措施。关于金属材料的防腐蚀措施， 换热器的材料3管子材料的选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。一般换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；铜、铝及其合金多用于制造低温换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外，有些已开场用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等1.5换热器的安装11安装换热器的根底必须满足以使换热器不发生下沉，或