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xxxxxx 大学 本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目：翅片管换热器的机械设计 学生姓名：xx 学 号： 专 业：过程装备与控制工程 班 级： 指导教师： 翅片管换热器的机械设计翅片管换热器的机械设计 摘摘 要要 本篇文章大概讲述了管壳换热器的基本类型和机械结构，以及这种换热器的具体 分类和工作原理。另外还叙述了该机械在工业和生活中的重要地位。 在工业生产与实际应用中，想要实现把热量在不同介质间的相互传递，必然需要 用到某种机器的辅助，这种用于完成传递介质之间热量的机器称为换热器。 由于各类 换热器的工作原理与环境的大不相同，以及其中进行换热的流体种类和数目差异非常 大，所以为了让人们的研究更加方便，根据不同换热器的工作方式进行了具体分类。 翅片管换热器属于壳管式换热器之一，翅片管换热器主要应用在空调、石油化工、 制冷和动力工程中。 翅片管式换热器是全世界人民在完善和发展管式换热器的进程中最具代表性的设 计之一。直到目前为止，它依旧是所有管式换热器强化传热方法中应用最普遍的一种。 它不仅仅可以用在单向介质的流动，还对研究有相变的换热也有非常大的意义。 本论文是用于气体和水的热交换而设计的，使用翅片管换热器。本论文的几个部 分有管壳式换热器的综合概述、翅片管换热器的设计与制造，还有强化换热方法研究 等。 关键字：翅片管换热器、换热强化、换热元件 Mechanical design of EA11-V100 finned tube heat exchanger Summary This article probably describes the basic types and mechanical structures of shell and tube heat exchangers, as well as the specific classification and working principle of such heat exchangers. It also describes the important position of the machine in industry and life. In industrial production and practical applications, in order to achieve the mutual transfer of heat between different media, it is necessary to use the assistance of a certain machine. This machine for completing the heat between the transfer media is called a heat exchanger. Since the working principle of various heat exchangers is very different from the environment, and the types and numbers of fluids in which heat exchange is performed are very different, in order to make peoples research more convenient, according to the working mode of different heat exchangers, specific classification. Finned tube heat exchangers are one of the most representative designs in the process of perfecting and developing tubular heat exchangers. Until now, it is still the most common type of heat transfer method for all tubular heat exchangers. It can be used not only in the flow of unidirectional media, but also in the study of heat transfer with phase change. This paper is designed for heat exchange between gas and water, using finned tube heat exchangers. Several parts of this paper are a comprehensive overview of shell-and-tube heat exchangers, the design and manufacture of fin-and-tube heat exchangers, and research on enhanced heat transfer methods. Keywords: finned tube heat exchanger, enhanced heat transfer, heat transfer element 目录 第一章 绪论 .I 1.1 换热器综述.1 1.2 换热器的合理设计.1 1.3 换热器分类.1 第二章 管壳式换热器设计概述.3 2.1 基本类型.3 2.2 管壳式换热器结构.7 2.2.1 管子及其排列.7 2.2.2 壳程结构.9 2.3 管板的设计.10 2.3.1 设计管板的设计标准.11 2.3.2 设计管板.11 2.3.3 薄管板设计.11 2.4 膨胀节设计.12 第三章 翅片式换热器的设计与制造工艺.12 3.1 初始参数的设定与壳体材料的选择.12 3.1.1 初始参数.12 3.1.2 壳体材料.12 3.2 壳体的设计及壳体压力实验校核.13 3.2.1 初设壳体直径和初设壳体壁厚的设计计算.13 3.2.2 前后端板的设计计算.13 3.2.3 压力试验.14 3.2.4 壳体的制造工艺.15 3.3 管束的设计.15 3.3.1 设计条件.16 3.3.2 确定物性数据.16 3.3.3 传热面积的计算.16 3.3.4 管束结构尺寸.17 3.3.5 前后管板厚度设计.19 3.3.6 管束的安装工艺简介.20 3.4 传热总系数的校核.21 3.4.1 各部件表面积的计算.21 3.4.2 导热系数.22 3.4.3 各项热阻.23 3.4.4 总传热系数的计算.24 3.5 弹性支座和接管设计.25 3.5.1 弹性支座的位置设计.25 3.5.2 接管设计.25 3.6 开孔补强设计.26 3.6.1 壳体开孔补强设计.26 3.6.2 水箱开孔补强设计.27 3.6.3 管板开孔补强设计.27 第四章 换热器的传热增强措施.29 4.1 强化传热的目标.29 4.2 强化传热的原则.29 4.3 管内强化传热.30 4.4 对有相变的传热强化.31 4.4.1 沸腾传热强化.31 4.4.2 冷凝传热强化.31 4.5 强化换热元件的选择.31 结 论.33 参考文献.34 致 谢.35 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 第一章第一章 绪论绪论 1.1 换热器综述换热器综述 换热器还可以称之为热交换器，换热器是实现热量在两种介质互相传递的换热点 机械。 换热器是各工业部门中最普遍的通用设备，换热器主要应用在化工领域和机械领 域。换热器因为可以操控非常多工艺过程，所以成为广泛应用的机械设备，同时也是 利用和开发工业二次能源，达成节能和处理余热的重要机械。 时至今日，关于换热器的研究已经有一百多年的历史。换热器在经过长时间的发 展，已经在各种领域得到大量应用。在进入 80 年代之后，随着人类对机械研究和材料 科技的大力发展，各国的专家都非常重视现代换热器制作科技的创新，各国点换热器 研究都被认定为为国家重点研究项目。 1.2 换热器的合理设计换热器的合理设计 在各种加工项目和人民生活之中换热器的应用都有很大的应用。因为机械中换热 器的工作能力是否优秀直接或间接的影响着整个生产速率的快慢，所以说关于换热器 设计的是否合理是无比重要的。 换热器设计的是否合理主要有以下几点要求： 1、流体压降越小机械的能量消耗也就越小； 2、为了机器运行的稳定，要做好防泄漏工作，尽可能点延长机器的有效使用寿命； 3、满足外形的尺寸和重量要求； 4、制造换热器时的工艺更加可行，选材更加经济实惠，可以有效的减少机械的制 造成本； 5、要充分考虑设备的运输、安装没有太苛刻的要求以及维修方便等； 上面叙述的所以要求通常都是彼此影响、彼此制约的。 在各种设计条件下，完成 各项要求的难易程度也有所差别，因此设计时的偏重也应不同。 1.3 换热器分类换热器分类 根据换热器中的热传递方式可以分为以下几类： 、直接接触式换热器1 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 体体体 体体体体体2、 体体体体体体3、 体体 体体体体体体体体4、 直接接触式换热器（混合式换热器） ，是不同温度点介质直接进行换热的机械。比 较常见的该机械通常一种介质是气体另一种为气化压力比较低点液体，该机器完成换 热后两种介质比较易于分开。 现实生活中的应用在水冷却塔中，为了达到冷却水的目 的，空气和热水在直接接触的中进行热量的传递。 间壁式换热器， （表面式换热器） ，使用固体壁面达到隔开其中的冷介质和热介质 的功能，热能就可以使用这种壁面进行相互传递。这种换热器大量的在工业中应用。 该换热器的间壁的组成，主要是由管和板，管和板上可以带有各类翅片，有效的增强 了换热器的传热面，通过不同翅片组成换热器有很多种类。 周期流动式换热器（蓄热式换热器） ，该机器为了达到换热的目的， 通过固体制 成的蓄热体交替的与热介质和冷介质相接触，蓄热体在热介质中吸收热能， 然后与冷 介质接触把热能释放给冷介质，如此反复进行完成换热。 前者与后者相比具有下面三个主要优点： （1） 周期流动式换热器的传热表面更为紧凑。 （2） 在设计要求一定的情况下，周期流动式换热器的传热面更加便宜。 （3） 周期流动式换热器的表面因为不断的冲刷有自动清扫功能，可以不用经常 清理。 其主要缺点如下： （1）间壁式换热器由于机械组装的原因，导致一部分冷热介质相互混合。 （2）间壁式换热器在不同压力下，旋转型设备的密封会受到影响。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 第二章第二章 管壳式换热器设计概述管壳式换热器设计概述 管壳式换热器性能非常好这是它最常见的因素之一，各种行业都能见到他的 身影。现在的换热器高速的前进，不断有着新型换热器的挑战，壳管式换热器依就有 着相当重要的地位。 2.12.1 基本类型基本类型 管壳式换热器又称其为列管换热器。它主要是由圆筒行壳体和许多平行排列的 管子构成的管束所组成，管子是基本的传热元件。管壳式换热器管程和壳程分别流过 两种不同的换热介质。在一个壳程之中可以同时拥有很多根管程。 因为可以用很多种不同的材料和结构来制作这种换热器，所以这种换热器可以使 用在不同的介质中和操作中。这种换热器的可靠性很高可以使用的时间非常高，在操 作的过程中可以使用很多种不同的方法。它凭借着简易的结构和比较低的制作价格在 各行各种中都应用的很广泛。关于这类换热器的制作的工艺，由于很多专家多年的研 究和发展，这种换热器的工艺发展的非常成熟。在一个标准下换热器的制作已经非常 成熟，在工业上的应用也非常广。这种换热器可以在高温高压的条件下正常的工作。 根据其内部结构的不同管壳式换热器可以分为： A、固定管板式换热器；B、浮头式换热器；C、U 形管式换热器； D、填