1、 1 前前 言言 毕业设计是完成教学计划实现专业培养目标的一个重要的教学环节；是教学计划中综 合性最强的实践性教学环节。它对提高学生综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力 以及培养学生的工作作风、工作态度和处理问题等方面具有很重要的意义。 本次毕业设计的题目是液固两相流降温问题，针对此问题设计了三组换热器。固定管 板式换热器是国能换热器厂生产的主要设备之一， 主要用于冷凝器， 余热利用的换热器等， 并且设计的原始资料及数据均来源于工厂中正在设计的设备。 这次设计中的主要内容为:换热器的热力计算、工艺计算、换热器的结构与强度设计。 其中，热力计算和工艺计算主要是确定换热器的换热面积、换热器的选
2、型、压降计算、壁 温计算等； 而结构与强度设计则主要包括： 管板厚度计算、 换热管的分布、 折流板的选型、 开孔补强计算以及各种零部件的材料选择等。 在设计过程中， 我尽量采用较新的国家标准， 做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经济效益为主，力争使产品符合 生产实际需要，适合市场激烈的竞争。同时为了使本次设计能够进行顺利，我在设计前参 阅了许多有关书籍和英文文献，并做了一定的摘要。 因为换热器设计是属于压力容器设计范畴，与我所学的课程有紧密的联系，所以这次 设计对我的设计能力有了很大的提高。它不仅使我贯通几年里所学习的专业基础知识和专 业理论知识，还培养和提高我们群体合作、相互
3、配合的工作能力。换热器在设计过程中为 技术分析与产品开发可以为设计者提供一个广阔的思维想象空间，还能激发设计者的创新 意识。在设计过程中，我们可以很好地将所学的知识加以应用，在自己的脑海中巩固，这 是我选择这个课题的初衷，而事实上我也达到了预期的目的。 由于水平有限，在设计过程中一定存在许多疏漏和不够合理之处，恳请各位老师和同 学批评指正。特此致谢！ 2 目 录 摘 要 .错误错误!未定义书签。未定义书签。 ABSTRACT.错误错误!未定义书签。未定义书签。 前 言 . 1 1 换热器概述 5 1.1 换热器的应用 5 1.2 换热器的主要分类 . 5 1.2.1 换热器的分类及特点 . 5
4、 1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 6 1.3 管壳式换热器特殊结构 11 1.4 换热管简介 11 2 工艺计算 13 2.1 设计条件. 13 2.2 第一级 热力计算 13 2.2.1 估算换热量 . 14 2.2.2 计算换热器换热面积 . 14 2.2.3 总传热系数的计算 . 15 2.2.4 校核换热面积： 17 2.3 压力降的计算 18 2.3.1 管程压力降. 18 2.3.2 壳程的压力降 19 2.4 换热器壁温计算 . 21 2.4.1 换热管壁温计算 21 2.4.2 圆筒壁温的计算 21 3 换热器结构设计与强度校核 25 3.1 壳体与管箱厚度的确定 25
5、3.1.1 壳体和管箱材料的选择 25 3.1.2 圆筒壳体厚度的计算 . 25 3.1.3 管箱厚度计算 26 3 3.2 开孔补强计算 27 3.2.1 壳体上开孔补强计算 . 27 3.2.2 前端管箱开孔补强计算 29 3.2.3 排污口和排气孔开孔补强计算 . 31 3.3 水压试验. 32 3.4 换热管 . 32 3.4.1 换热管的排列方式 . 32 3.4.2 布管限定圆. 33 3.4.3 排管 33 3.4.4 换热管束的分程 34 3.4.5 换热管与管板的连接 . 34 3.5 管板设计. 35 3.5.1 管板与壳体的连接 . 35 3.5.2 管板计算 . 35
6、3.5.3.换热管的轴向应力 39 3.5.4. 换热管与管板连接拉脱力 . 40 3.5.5 管板重量计算 41 3.6 折流板 . 41 3.6.1 折流板的型式和尺寸 . 41 3.6.2 折流板排列. 42 3.7 拉杆与定距管 43 3.7.1 拉杆的结构形式 43 3.7.2 拉杆的直径、数量及布置 44 3.7.3 定距管 44 3.8 膨胀节 44 3.9 防冲板 . 46 3.10 保温层 46 3.11 法兰与垫片 . 47 50 3.12 分程隔板及支座 . 50 3.12.1 支反力计算如下： . 50 3.12.2 鞍座的型号及尺寸 . 52 3.13 接管的最小位置 . 52 4 第四章 换热器的腐蚀、制造与检验 . 54 4.1 换热器的腐蚀 54 4.1.1 换热管腐蚀. 54 4.1.2 管子与管板、折流板连接处的腐蚀 54 4.1.3 壳体腐蚀 . 54 4.2 换热器的制造与检验 54 4.2.1 总体制造工艺 54 4.2.2 换热器质量检验 55 4.2.3 管箱、壳体、头盖的制造与检验. 55 4.2.4 换热管的制造与检验 . 56 4.
