U型管式换热器设计说明书_有全套图纸)
U型管换热器毕业设计说明书
机械制造工艺学学号：毕业设计说明书U型管换热器设计U tube heat exchanger design学院机电工程学院专业化工设备与机械班级学生指导教师（职称）完成时间年月日至年月日广东石油化工学院专科毕业设计诚信承诺保证书本人郑重承诺：《U型管换热器设计》毕业设计的内容真实、可靠，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所完成。
毕业设计中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。
学生签名：年月日毕业设计任务书院（系）：专业班级：学生：学号：一、毕业论文课题 U形管换热器设计二、毕业论文工作自年月日起至年月日止三、毕业论文进行地点本校、实习地四、毕业论文的内容要求 1.毕业设计说明书 2.零号图纸1.5张基础数据：序号项目名称壳程管程单位1设计压力1817MPa2工作压力17.115.6MPa3设计温度400454℃4工作温度373415℃5操作介质混氢油反应产物—6焊接街头系数11—7腐蚀裕量33mm8水压试验压力24.6424.31MPa9入口温度134370℃10出口温度316210℃主要内容：1.结构设计参照相关手册、标准等确定换热器的结构。
包括总体结构尺寸的确定、折流板、接管、法兰、支座及拉杆的选择。
2.强度计算通过此部分计算，确定换热器的强度尺寸。
包括筒体、封头、管板的强度计算。
要求：1.毕业设计说明书2.零号图纸1.5张设计进度计划：第1~5周——查阅资料、现场调研、确定设计方案、工艺计算、确定工艺尺寸；第6~13周——结构设计、强度计算、绘图；第14~15周——撰写论文、打印论文、准备答辩。
主要参考资料：[1]毛希谰. 换热器设计[M]. 上海：上海科学技术出版社，1998[2]姚玉英. 化工原理[M].天津：天津大学出版社，1999[3]夏青德. 化工设备设计[M].北京：化学工业出版社，2000[4]GB150-1998，钢制压力容器[S].中国标准出版社出版.2000[5]GB151-1999，管壳式换热器[S].中国标准出版社.1998.指导教师接受论文任务开始执行日期 2014 年 3 月17 日学生签名摘要换热器是许多工业部门广泛应用的工艺设备。
U形管换热器设计说明书
目录引言 (8)一文献综述................................. 错误！未定义书签。
1.1换热器在化工生产中的应用............... 错误！未定义书签。
1.2换热器的分类及其特点................... 错误！未定义书签。
1.3U形管式换热器......................... 错误！未定义书签。
1.4管壳式换热器的研究现状................. 错误！未定义书签。
1.5本文设计的主要内容..................... 错误！未定义书签。
二计算说明书............................... 错误！未定义书签。
1.1原始数据.............................. 错误！未定义书签。
1.2定性温度及物性参数.................... 错误！未定义书签。
1.3传热量与冷水流量...................... 错误！未定义书签。
1.4有效平均温差 ......................... 错误！未定义书签。
1.5管程换热系数计算...................... 错误！未定义书签。
1.6壳程换热系数计算...................... 错误！未定义书签。
1.7传热系数计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.8管壁温度计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.9管程压降计算 .......................... 错误！未定义书签。
1.1壳程压降计算.......................... 错误！未定义书签。
2.1换热管材料、规格的选择及功能的确定..... 错误！未定义书签。
2.2管子的排列方式........................ 错误！未定义书签。
U型管式换热器设计毕业设计说明书
换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域。U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板，结构简单，密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。一般高压、高温、有腐蚀介质走管程，这样可以减少高压空间，并能减少热量损失，节约材料，降低成本。
图4-6
接管位置
图4-7
偏心载荷简化图
图4-8
设备质心计算简化图
图4-9
支座
图4-10
耳式支座安装尺寸
图4-11
载荷近似计算简图
插
表
插
表
表2-1
钢板许用应力
表2-2
钢管许用应力
表2-3
锻件许用应力
表3-1
EHA椭圆形封头型式参数
表3-2
EHA椭圆形封头质量
表3-3
低铬钼钢弹性模量
表4-1
This design mainly based on GB150 "steel pressure vessels"and GB151 "shell and tube heat exchangers, " the main pressure parts of the equipment was designed and strength calculation, but also with HG/T20615 "steel pipe flange", JB / T 4712 "containers bearing" pressure vessels and other relevant standards, the design of other components, he finally completed the methanationⅡtype heat exchanger design.
电子版U型管换热器说明书
第二部分、设计说明书1、传热工艺计算1. 原始数据壳程水蒸气的进口温度 错误!未找到引用源。
=205.1 错误!未找到引用源。
壳程水蒸气的出口温度 错误!未找到引用源。
=95℃ 壳程水蒸气的工作压力 错误!未找到引用源。
=0.75Mpa 管程冷却水的进口温度 错误!未找到引用源。
=38ºC 管程冷却水的出口温度 错误!未找到引用源。
=97ºC 管程冷却水的工作压力 错误!未找到引用源。
=1.6 MPa 管程冷却水的流量 2G =120t/h2. 定性温度及物性参数管程冷水定性温度错误!未找到引用源。
(38+97)/2=64 错误!未找到引用源。
管程冷水密度查物性表得错误!未找到引用源。
=981 Kg/错误!未找到引用源。
管程冷水比热查物性表得错误!未找到引用源。
=4.182KJ/Kg 错误!未找到引用源。
ºC 管程冷水导热系数查物性表得错误!未找到引用源。
=0.663w/m 错误!未找到引用源。
℃ 管程冷水黏度错误!未找到引用源。
=444.4⨯10¯6 Pa 错误!未找到引用源。
s 管程冷水普朗特数查物性表得Pr 2=3.41壳程水蒸气定性温度 =+=2/)("'111t t t （205.1+95）=150壳程水蒸气密度查物性表得 错误!未找到引用源。
=2.584Kg/错误!未找到引用源。
壳程水蒸汽比热查物性表得 错误!未找到引用源。
=2.3142错误!未找到引用源。
壳程水蒸气导热系数查物性表得错误!未找到引用源。
=0.0263w/m 错误!未找到引用源。
壳程水蒸气黏度 错误!未找到引用源。
=1.39⨯510-pa 错误!未找到引用源。
s 壳程水蒸气的普朗特数查物性表Pr 1=1.113. 传热量与冷水流量取定换热效率为η=0.98 查表得 r=2113.1310⨯ 则设计传热量:3600/1000)('"22220⨯⨯⨯⨯=-ηt t C G Q p错误!未找到引用源。
U型管换热器设计说明书
流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
U型管式换热器毕业设计说明书
摘要换热器是化工生产过程中的重要设备，它能够实现介质之间热量交换。
广泛应用于石油、化工、制药、食品、轻工、机械等领域。
U型管式换热器是换热器的一种，它只有一个管板，结构简单，密封面少，且U形换热管可自由伸缩，不会产生温差应力，因此可用于高温高压的场合。
一般高压、高温、有腐蚀介质走管程，这样可以减少高压空间，并能减少热量损失，节约材料，降低成本。
甲烷化换热器，是合成氨生产中的重要设备之一, 它能将27℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至90℃。
甲烷化换热器一般选用U型管换热器，它由一台Ⅰ型甲烷化换热器与一台Ⅱ型甲烷化换热器连接组成。
其中Ⅰ型甲烷化换热器将27℃的H2N2混合气升温至150℃，同时将215℃的H2N2精制气降温至90℃；Ⅱ型甲烷化换热器能将150℃的H2N2混合气升温至274℃，同时将339℃的H2N2精制气降温至215℃。
本次设计主要根据GB150《钢制压力容器》及GB151《管壳式换热器》对设备的主要受压元件进行了设计及强度计算，又结合HG/T20615《钢制管法兰》、JB/T 4712《容器支座》等其它压力容器相关标准，对其它各部件进行设计，最终完成了Ⅱ型甲烷化换热器的设计。
关键词：换热器；甲烷化换热器AbstractHeat exchanger is important in the process of chemical production equipment, which can be achieved between the heat exchange media. Widely used in petroleum, chemical, pharmaceutical, food, light industry, machinery and other fields. U-tube heat exchanger is a heat exchanger, it has only one tube plate, simple structure, less sealing surface, and the U-shaped tubes are free to stretch, no thermal stress, it can be used for high temperature and pressure of the occasion . General high-pressure, high temperature, corrosive media, take control process, thus reducing the pressure of space, and can reduce heat loss and saving materials and reduce costs.Methanation heat exchanger, ammonia production is one of the important equipment, it will be 27 ℃of H2N2 mixture heated to 274 ℃, 339 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 90 ℃. Methanation heat exchanger is generally used in U-tube heat exchanger, which consists of Type Ⅰand type Ⅱmethanation methanation Heat exchanger connected to form a methanation type. Heat exchanger type Ⅰmethanation of H2N2 to 27 ℃heating the mixture to 150 ℃, 215 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 90 ℃; Ⅱ-type heat exchanger can methanation 150 ℃, heating the mixture to the H2N2 274 ℃, 339 ℃while the H2N2 refined gas cooled to 215 ℃.This design mainly based on GB150 "steel pressure vessels"and GB151 "shell and tube heat exchangers, " the main pressure parts of the equipment was designed and strength calculation, but also with HG/T20615 "steel pipe flange", JB / T 4712 "containers bearing" pressure vessels and other relevant standards, the design of other components, he finally completed the methanation Ⅱtype heat exchanger design.Keywords: Heat exchanger;Methanation heat exchanger目录图表清单 (1)符号说明 (3)引言 (8)第一章换热器件简介 (9)1.1U型管换热器简介 (9)1.2甲烷化换热器简介 (9)1.2.1.Ⅱ型甲烷化换热器的作用 (9)1.2.2甲烷化换热器工作原理 (10)第二章设计方案的确定 (11)2.1设计参数的确定 (11)2.2换热器主要零部件结构形式的确定 (12)第三章强度计算 (13)3.1圆筒的设计 (13)3.2封头设计 (13)3.2.1下封头设计 (13)3.2.2管箱封头设计 (14)3.3管箱圆筒短节设计 (15)3.4压力试验 (15)3.4.1压力试验条件确定 (15)3.4.2水压试验时强度校核 (15)3.5换热管设计 (16)3.5.1换热管选取 (16)3.5.2布管形式 (16)3.5.3布管限定圆 (17)3.5.4 U形管长度选取 (18)3.5.5换热管与管板的连接 (18)3.6管板设计 (19)第四章换热器其他各部件设计 (23)4.1进出口接管设计 (23)4.1.1精制气入口接管 (23)4.1.2精制气出口接管 (25)4.1.3混合气入口接管 (26)4.1.4混合气出口接管 (26)4.1.5 管板排气口接管设计 (27)4.1.6加强管设计 (28)4.2接管开孔补强的设计计算 (28)4.2.1精制气进口处补强设计 (28)4.2.2精制气出口处补强设计 (31)4.2.3混合气入口处补强设计 (33)4.2.4混合气出口处补强设计 (36)4.2.5上排气口处补强设计 (38)4.2.6下排净口处补强设计 (40)4.3管法兰设计 (42)4.4折流板、支撑板设计 (48)4.5防冲板设计 (49)4.6分程隔板 (49)4.7纵向隔板设计 (49)4.8接管最小位置 (50)4.8.1壳程接管最小位置 (50)4.8.2管箱上接管最小位置 (50)4.9管箱的最小内测深度 (51)4.10管箱筒节长度确定 (51)4.11拉杆定距管 (51)4.12支座选取 (51)参考文献 (60)谢辞 ................................................................................................. 错误！未定义书签。
U形管换热器机械设计说明书
摘要使热量从热流体传递到冷流体的设备成为换热设备。
它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。
在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%—20%；在炼油厂中，约占总投资的35%—40%。
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺要求规定的指标,以满足工艺过程上的需要。
此外，换热设备也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。
在本设计中，我所设计的是U型管换热器。
U型管换热器的结构特点是，只有一块管板，管束由多根U型管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。
当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。
U型管式换热器结构比较简单、价格便宜，承压能力强，适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。
特别适用于管内走清洁而不宜结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。
关键词：换热设备，U型管换热器，结构特点AbstractThe equipment that transfer heat from hot liquid to the cool one is called heat exchanger.It is a general equipment that widely used in chemical industry,oil refining,motive power,atomic energy,pharmacy,mechanism and many other department of industry.In chemical industry,the investment of heat exchanger is 10% to 20% percent of total investment;In oil refining factory,the one is 35% to 40%.In the industrial producing,transfer heat from higher temperature liquid to the lower one is the main function of the heat exchanger,it make the temperature of liquid reached the stipulate target of technological process,so that to satisfy the requirement in technological process.In addition,the heat exchanger is effective install that can retrieve surplus heat and waste heat.The structure characteristics of U-tube heat exchanger is what there is only one tube plate,the tube bundle is make up of many U-tube,both ends of the tube are fixed on the same tube plate,the tube can stretch out and draw back freely.When there is a temperature difference between the shell and the U-tube,there would not be thermal stress.The structure of the U-tube heat exchanger is simple,the price is cheap and the ability of bearing pressure is strong,it is adapt to the temperature difference between tube wall and shell wall is relative large or the medium of the shell are easy to scaling and unwell adopt float heat exchanger and fixed tube plate heat exchanger.especially adapt to the materiel and supplies in the tube is high temperature,high pressure and largecorrosive property.Keywords:heat exchanger,U-tube heat exchanger,structure characteristic目录1说明部分 (6)1.1 绪论......................................... 错误！未定义书签。
u型管换热器设计说明书(1)
圆整为 24mm
（4）.管板直径
根据容器法兰相关参数需要，取管板直径 D=473mm
考虑到金属的热膨胀尺寸，可由微小负偏差，但不允许有正偏
差。
（5）.管板连接设计
由之前热力计算部分以确定布管方式选用正方形排布，布管限定
t 189 MPa
焊接接头系数取 0.85
8
0.5 400
0.623mm
2 189 0.85 0.5 0.5
又封头厚度因与筒体厚度相同以减少焊接所产生的应力，最终取封
头厚度为 8mm
2. 管箱短节设计：
管箱深
（1）管箱短节厚度设计：
度 300mm
管箱短节厚度与筒体厚度相同， 8mm
11
由 NB/T47020—47027-2012 查得长颈对焊法兰如下图所示： 其中：
D=565m m
L=26mm 螺栓 M24 C=26mm
（2）由上述数据可得 （3）预紧状态下的法兰力矩按下式计算：
12
（4）由机械设计手册查得 M20 的小径为 由此可得实际使用的螺栓总面积
（5）操作状态的法兰力矩计算： 作用于法兰内径截面上内压引起的轴向力 由下式计算：
，允许正偏差为，负偏差为 0，
即管孔为
（4） 折流板的固定
拉杆直
折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管板固定，其固 径
定形式由一下几种：
12mm
a. 采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固定，
拉杆长
每块折流板与拉杆焊接固定。
度
b. 拉杆一段用螺纹拧入管板，每块折流板之间用定距
8000mm
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第二部分、设计说明书1、传热工艺计算1. 原始数据壳程水蒸气的进口温度 =壳程水蒸气的出口温度 =95℃ 壳程水蒸气的工作压力 = 管程冷却水的进口温度 =38oC 管程冷却水的出口温度 =97oC 管程冷却水的工作压力= MPa管程冷却水的流量 2G =120t/h2. 定性温度及物性参数管程冷水定性温度(38+97)/2=64管程冷水密度查物性表得=981 Kg/ 管程冷水比热查物性表得=Kg oC 管程冷水导热系数查物性表得=m ℃ 管程冷水黏度=⨯ˉ6 Pa s管程冷水普朗特数查物性表得Pr 2=壳程水蒸气定性温度 =+=2/)("'111t t t （+95）=150 壳程水蒸气密度查物性表得 =壳程水蒸汽比热查物性表得 =壳程水蒸气导热系数查物性表得=m 壳程水蒸气黏度 =⨯510-s壳程水蒸气的普朗特数查物性表Pr 1=3. 传热量与冷水流量取定换热效率为η= 查表得 r=310⨯ 则设计传热量:3600/1000)('"22220⨯⨯⨯⨯=-ηt t C G Q p120000 (97-38) 1000/36008060108（W ） 则加热水流量：η⨯+=-)](/['"21101t t C r Q G p =s4. 有效平均温差)]/()ln[(/)]()[('2"1"2'1'2"1"2'1t t t t t t t t t n -----=∆=参数p ：=--=)/()('2'1'2"2t t t t P参数R ：=--=)/()('22"1'1"t t t t R换热器按单壳程两管程设计 则查书图 2-6 a 得： 温差校正系数：Φ = 有效平均温差：=∆⨯Φ=∆n m t t 605. 管程换热系数计算参考表2——7初选传热系数：)m /(100020K W K ⨯=则初选传热面积为：=∆⨯=)/(000m t K Q F 2m选用 不锈钢的无缝钢管作换热管。
U型管换热器设计说明书68459
精品
.
查得定性温度下流体的粘度为 壁温下流体的粘度 1004
查得壳程流体的普朗克数 查得水的导热系数
管内流体给热系数 ：
查得煤油的导热系数 查得煤油的密度 管内流体的流速 煤油的粘度 煤油的比热 换热管的内径
在总传热系数计算公式中， 可看作 管外流体的污垢热阻 管内流体的污垢热阻 用外表面表示的管壁热阻
，允许正偏差为
0.3，负偏差为 0，即管孔为
（4） 折流板的固定 折流板的固定一般采用拉杆与定距管等原件与管 板固定，其固定形式由一下几种： a. 采用全焊接法，拉杆一段插入管板并与管板固 定，每块折流板与拉杆焊接固定。 b. 拉杆一段用螺纹拧入管板，每块折流板之间用 定距管固定，每一拉杆上最后一块折流板与拉 杆焊接 c. 螺纹与焊接相结合，拉杆一端用螺纹拧入管板， 然后将折流板焊接在拉杆上 d. 拉杆的一端用螺纹拧入管板，中间用定距管将 折流板固定，最后一快折流板用两螺母锁紧并 点焊固定。 这里选择 d.作为折流板固定的方法。
箱法兰连接。管板形式如下图：
折流板厚度 5mm
（2）管板计算 按照 GB151——1999 管壳式换热器中 a 型连接方式管板
的计算步骤进行下列计算。 a)根据布管尺寸计算
精品
. 在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结 构的需要，而未能被换热管支撑的面积，
精品
. 对于正方形排布
拉杆直径 12mm 拉杆长度 8000mm
从 GB150.2 查得 40Cr 在 40 下的许用应力:
取其中面积较大者 （3）螺栓设计载荷 螺栓设计载荷按下列规定确定： a. 预紧状态螺栓设计载荷按下式计算：
b. 操作状态螺栓设计载荷按下式计算：
精品
U型管换热器设计说明书
形式如下图：
（2）管板计算 按照 GB151——1999 管壳式换热器中 a 型连接方式管板的计算步骤进行下
列计算。 a)根据布管尺寸计算
在布管区围，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换 热管支撑的面积， 对于正方形排布
煤油在管中的流速为 0.8~1，取管程流体流速
常用换热管为
与
选用外径
管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：
n=20 N=4
换热管。
L=8m
取管数 由换热面积确定管程数和管长： 由于是 U 型管换热器，由 GB151-1999 管壳式换热器查得有 2，4 两种管程可 选。 初选管程为 4
考虑到常用管为 9m 管，为生产加工方便，选用单程管长 8m 又考虑到单程管长 8m 会使得换热器较长，在选取换热器壳体径时，尽量选取 较大的，以保证安全，因此换热器部空间较大，故选用较为宽松的正方形排 布。 换热管材料 由于管程压力大于 0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
折流板间 距 200mm
计算压力
圆筒径由选定的圆筒公称直径得 设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料 Q345R 从 GB150.2 中查得
焊接接头系数
由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀 yu 量 又由于 Q345R 在公称直径为 400mm 是可选取得最小厚度为 8mm，则选择圆 筒厚度为 8mm 折流板间距： 折流板间距一般不小于圆筒径的五分之一且不小于 50mm；因此取折流板间 距为 200mm 核算传热系数： 由 GB151—1999 管壳式换热器得到包括污垢在的，以换热管外表面积为基准 的总传热系数 K 的计算公式:
U型管换热器设计说明书讲解
流体流量进口温度出口温度压力煤油10tℎ⁄180℃40℃1MPa 水?tℎ⁄20℃40℃0.5MPa 一．热力计算1.换热量计算Q=m1∙C p1∙(T1−T2)=100003600∙2100∙(180−40)=817.32KJ/s 2.冷却剂用量计算m2=QC P2∙(t1−t2)=817.32∙1000 4183∙(40−20)=9.77KJ/s由于水的压力较之煤油较大，黏度较之煤油也较大，所以选择水为壳程，煤油为管程。
3.换热面积估算∆t1=|T1−t2|=140℃∆t2=|T2−t1|=20℃∆t m′=∆t1−∆t2ln∆t1∆t2=140−20ln14020=61.67∆t m′——按纯逆流时计算的对数平均温差∆t m=ε∆t∙∆t m′ε∆t——温差矫正系数ε∆t=φ（R.P）R=热流体的温降冷流体的温升=T1−T2t1−t2=180−4040−20=7P=冷流体温升两流体的初始温差=t2−t1T1−t1=40−2080−20=0.16查图d o−−换热管外径,mL=38.1320∙4∙π∙0.019=7.98m考虑到常用管为9m管，为生产加工方便，选用单程管长8m又考虑到单程管长8m会使得换热器较长，在选取换热器壳体内径时，尽量选取较大的，以保证安全，因此换热器内部空间较大，故选用较为宽松的正方形排布。
换热管材料由于管程压力大于0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
按照GB—151管壳式换热器1999选取常用管心距p i= 25mm；分程隔板两侧管心距p s=38mm按下图作正方形排列选择布管限定圆直径D L=D i−0.5d o=400−10=390mm由布管限定圆从《GB151—1999》管壳式换热器中选定工程直径DN=400mm的卷制圆筒，查得碳素钢，低合金钢圆筒最小厚度不得小于8mm，高合金钢圆筒最小厚度不得小于3.5mm圆筒厚度计算：选用壳体材料为现在工业生产中压力容器的常用材料Q345R，为一种低合金钢。
U型管换热器设计说明书70834
吉林化工学院《过程设备设计》课程设计换热器设计-U型管式专业：过程装备与控制工程姓名：黄少华学号：05420338指导教师：张志文2008年12月15～25日摘要本文扼要介绍了U型管换热器的特点及在工业中的应用和发展前景，详细的阐述了U型管式换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护。
参照GB151-1999及换热器设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；而强度计算的内容包括换热器的材料，确定主要结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，使换热器有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。
设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。
关键词：换热器、U型管式、结构设计、强度设计目录摘要 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。
第一章绪论. (1)第二章U型管换热器的特点................................................................ 错误!未定义书签。
第三章结构设计.................................................................................... 错误!未定义书签。
管箱设计 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
封头设计 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
U型管换热器课程设计说明书
U型管换热器课程设计说明书设计题目U 型管换热器设计专业班级建环1001学生姓名xxxxx学号XXXXXX指导教师—XXXXX日期2013.5.4一、化工原理课程设计任务书(换热器的设计)(一)设计题目：煤油冷却器的设计(二)设计任务及操作条件：1. 处理能力：15万吨/年煤油2. 设备型式：列管式换热器3. 操作条件：(1)煤油入口温度125C，出口温度40C;(2)冷却介质循环水，入口温度25C，出口温度45C;(3)允许压强降不大于105Pa;(4)煤油定性温度下的物性数据：密度为825kg/m3;粘度为:7.15X 10-4Pa.S比热容为：2.22kJ/ (kg. C)；导热系数为:0.14W/ (m. C)(5)每年按330天计，每天24小时连续运行。
(三)设计项目1传热计算2管、壳程数的确定及管、壳程流体阻力计算3管板厚度计算4 U形膨胀节计算(浮头式换热器除外)5管壳式换热器零部件结构(四)绘制换热器装配图(A2图纸)二、换热器的选用换热器的选用（即选型）的过程大体如下，具体计算可参看列管式换热器设计中有关内容。
①根据设计任务要求计算换热器的热负荷Q。
②按所选定的流动方式，计算出平均温度差（推动力）△ tm及查出温差校正系数。
若< 0.8 ,应考虑采用多壳程结构的换热器或用多台换热器串联。
③依所处理流体介质的性质，凭经验初选一总传热系数K o （估）,并由总传热速率方程计算传热面积S'o :S O =Q/K o 估厶tm式中Q --------- 热负荷W； K o（估） -------- 凭经验选取的总传热系数W/（m2 -K）;△ tm -------- 平均温度差,C。
④根根据计算出的S'值,查有关换热器系列标准，确定型号规格并列出各结构主要基本参数。
⑤利用总传热系数关联式计算K o（计）,再由总传热速率方程式求出S o（计）o考虑到所用传热计算式的准确程度及其他未可预料的因素，应使得所选用换热器具有的传热面积9留有的裕度io%〜25% ,即［（S D - S o（计））/S o（计）］= （10%〜25% ）。
毕业设计(论文)-U型管式换热器设计(全套图纸)
毕业设计(论文)-U型管式换热器设计(全套图纸)优质资料U型管式换热器设计摘要本文介绍了U型管换热器的整体结构设计计算。
U型管换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好；管程采用双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。
本次设计为二类压力容器，设计温度和设计压力都较高，因而设计要求高。
换热器采用双管程，不锈钢换热管制造。
设计中主要进行了换热器的结构设计，强度设计以及零部件的选型和工艺设计。
关键词：U型管换热器，结构，强度，设计计算目录中文摘要....................................错误！未定义书签。
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绪论 (1)1管壳式换热器的类型、结构与型号 (1)1.1 换热器的零部件名称 (1)1.2 换热器的主要组合部件 (2)2换热器材料选择 (3)2.1 选材原则 (4)3换热器结构设计 (5)3.1 壁厚的确定 (6)3.2 管箱圆筒短节设计 (6)3.3 壳体圆筒设计 (7)3.4 封头设计 (8)3.4.1 后封头计算 (9)3.4.2 管箱封头计算 (10)3.5 换热管设计 (11)3.5.1 换热管的规格和尺寸偏差 (14)3.5.2 U形管的尺寸 (14)3.5.3 管子的排列型式 (15)3.5.4 换热管中心距 (16)3.5.5 布管限定圆 (16)3.5.6 换热管的排列原则 (18)3.6 管板设计 (18)3.6.1 管板连接设计 (21)3.6.2 管板设计计算 (19)3.7 管箱结构设计 (25)3.7.1 管箱的最小内侧深度 (25)3.7.2 分程隔板 (26)4 换热器其他各部件结构 (26)4.1 进出口接管设计 (26)4.1.1 接管法兰设计 (27)4.1.2 接管外伸长度 (29)4.1.3 接管与筒体、管箱壳体的连接 (29)4.1.4 接管开孔补强的设计计算 (30)4.1.5 接管最小位置 (29)4.1.6 壳程接管位置的最小尺寸 (34)4.1.7 管箱接管位置的最小尺寸 (35)4.2 管板法兰设计 (35)4.2.1 垫片的设计 (33)4.2.2 螺栓设计 (34)4.2.3 法兰设计 (40)4.3 折流板 (38)4.3.1 折流板尺寸 (39)4.3.2折流板的布置 (39)4.3.3折流板的固定 (36)4.4 拉杆与定距管 (38)4.4.1 拉杆的结构型式 (39)4.4.2 拉杆的直径和数量 (39)4.4.3 拉杆的尺寸 (46)4.4.4 拉杆的布置 (47)4.4.5 定距管尺寸 (47)4.5 防冲与导流 (47)4.5.1 防冲板的形式 (47)4.5.2 防冲板的位置和尺寸 (47)4.5.3 导流筒 (48)4.6 双壳程结构 (48)4.7 防短路结构 (44)4.7.1 旁路挡板的结构尺寸 (49)4.7.2 挡管 (49)4.7.3 中间挡板 (49)4.8 鞍座 (45)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录英文文摘及翻译 (49)绪论能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。