U型管换热器
u型管换热器的工作原理
u型管换热器的工作原理
U型管换热器是一种常见的换热设备，其工作原理如下：
1. 管道布置：U型管换热器由一根U型管组成，管道的两端分别连接到冷介质和热介质的进出口管道上。
2. 流体循环：冷介质通过进口管道进入一侧管道，然后穿过U 型管道，在另一侧管道中返回。
与此同时，热介质也通过另一组进出口管道流经U型管，进行换热。
3. 热交换：冷介质和热介质在U型管内进行传热。
当热介质流经管道时，传热给冷介质，使其升温。
同时，冷介质的热量会传递给热介质，使其降温。
4. 逆流原理：U型管换热器采用逆流原理，即冷介质和热介质在U型管中的流动方向相反。
这样的设计可以最大程度地提高传热效率。
5. 热量平衡：通过不断循环流动，冷介质和热介质在U型管换热器内达到热量平衡。
冷介质的温度逐渐升高，而热介质则降温，实现了热量的转移。
总而言之，U型管换热器通过U型管中的冷介质和热介质的流动，使它们在管内进行传热交换，并最终实现热能的转移。
这种换热器在工业生产中被广泛应用，具有结构简单、传热效率高等优点。
U型管式换热器的设计论文
摘要换热器是重要的化工单元操作设备之一。
其中管壳式换热器在化工生产中应用最为广泛。
根据管壳式换热器的结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式和釜式再沸器五类。
近年来，尽管受到其它新型换热器的挑战，但管壳式换热器仍占主导地位。
本文主要讨论U型管式换热器的设计。
U型管式换热器是将换热管弯成U型，管子两端固定在同一块管板上。
由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。
因U型管式换热器仅有一块管板，结构较简单，而且管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗困难，管内介质必须清洁且不易结垢。
U型管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。
它具有结构简单紧凑、密封性能好、金属耗量小、造价低、热补偿性能好及承压能力强。
本文第一部分对设计方案进行论证，第二部分对U型管式换热器进行工艺设计计算，主要是传热系数、传热面积、压强降的计算。
第三部分是结构设计、强度计算及其校核。
本次设计采用Auto CAD软件绘制工程图。
图纸符合机械制图国家标准，结构合理。
设计计算结果比较准确，与实际运行设备参数基本相符。
关键词：换热器；传热系数；U型管；工艺设计AbstractHeat exchanger is one of the most important chemical unit operation equipments, among which shell and tube heat exchanger is used most widely in chemical engineering production. According to the structure characteristic of the shell and tube exchanger, heat exchanger can be divided into fixed tube-sheet, floating head-style, U-tube, the function and kettle-reboiler. Recently, although it has been challenged by other new type exchangers, the shell and tube heat exchanger still take unirreplacable role.This thesis is mainly about the design of U-tube exchanger. U-tube exchanger is made by exchanger which is bent into U-shaped, and both end of the tubes fix in the same piece of board. Exchanger can be stretched out and drawn back freely, so shell and tube have no pressure on the temperature difference. It is easy to clean the outside of the shell because the structure of the U-tube is simple with only one tube, and the tube can be pulled out from the shell. But the inside of the tube is difficult to clean for we have to keep the media clean and hard to be dirty. U-tube exchanger is usually used in the circumstance under high temperature and high voltage, especially when the difference in temperature of metal wall between shell and tube is apparent. It also has the feature that simple and compact structure, well sealed, low consumption of the mental, low price,heat and pressure compensation for good performance and strong pressure capacity.The first part of this thesis is to give the demonstration to the design. The second part is to compute the U-tube exchanger from the perspective of process design, mainly including the calculation of heat transfer coefficient, heat transfer area and pressure drop. The third part consists of the structure design, strength calculation and checking. This design makes full use of the Auto CAD to draw the engineering plat. The blueprint is correspond to the mechanical drawing of the national standards, which has reasonable structure. The result of the design calculation is basically correct and tally with the practical parameters of the operation of equipment.Key Word: Heat exchanger；Heat transfer coefficient；U-tube,；Process design.目录1绪论 (1)1.1换热器的概述 (1)1.2管壳式换热器的分类及其特点 (1)1.3U型管式换热器的结构及优点 (2)1.4机械设计的基本要求与内容 (3)1.5换热器发展趋势 (3)2设计方案的论证及选择 (5)2.1工艺简介 (5)2.2操作条件 (5)2.3设计方案的论证及选择 (5)3工艺设计计算 (9)3.1换热面积的计算 (9)3.1.1计算热负荷和流量 (9)3.1.2计算两流体的平均温度差 (10)3.1.3换热面积的计算 (10)3.2核算压强降 (13)3.2.1管程压强降 (13)3.2.2壳程压强降 (13)3.3核算总传热系数 (15)4机械设计计算 (18)4.1换热器壳体壁厚的计算 (18)4.1.1壳体壁厚的设计计算 (18)4.1.2管箱壁厚的设计计算 (19)4.2封头的计算 (20)4.3管箱接管壁厚计算 (23)4.3.1接管名义壁厚计算 (23)4.3.2接管有效壁厚 (24)4.3.3接管最小壁厚 (24)4.4壳程接管壁厚计算 (24)4.4.1接管名义壁厚 (24)4.4.2接管有效壁厚 (25)4.4.3接管最小壁厚 (25)4.5管子拉脱力计算 (26)4.5.1在操作压力下，每平方米胀接周边所产生的力 (26)4.5.2在温差作用下，管子每平方米胀接周边所产生的力 (26)4.6容器法兰的设计与校核 (27)4.6.1壳体法兰的选择 (27)4.6.2法兰强度的校核 (28)4.6.3法兰应力校核 (32)4.7螺栓设计 (32)4.7.1垫片的选用 (32)4.7.2螺栓的设计 (34)4.8开孔补强 (35)4.8.1补强结构 (35)4.8.2补强计算 (36)4.9管板设计 (37)4.9.1符号说明 (37)4.9.2设计计算和校核 (39)4.10支座设计 (40)4.10.1鞍座的设计计算 (40)4.10.2鞍座内力分析 (42)4.10.3圆筒应力计算与校核 (44)4.11爆破片的设计 (49)4.11.1爆破片的类型 (49)4.11.2爆破片的设计计算 (50)5结构设计 (52)5.1折流板设计 (52)5.1.1折流板结构设计 (52)5.1.2折流板缺口高度 (52)5.1.3折流板间距 (52)5.2拉杆的设计 (53)5.3防冲板的设计 (55)5.4挡管的设计 (55)5.5工艺接管设计 (55)5.6容器法兰的结构尺寸设计 (56)5.7焊接结构 (56)5.7.1焊接要求 (56)5.7.2主要焊接区结构 (57)6加工制造要求 (59)6.1制造技术要求 (59)6.2加工制造 (60)6.2.1容器筒体部分的制造 (60)6.2.2滚圆工艺 (60)6.2.3设备的组对装配 (61)6.2.4组对的基本工序及工具 (62)6.2.5换热器内部管件组对 (63)参考文献 (64)致谢 (65)附录 (66)1绪论1.1换热器的概述换热器是实现两种或两种以上温度不同的流体相互换热的设备。
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型管式换热器的结构特点
u型管式换热器的结构特点U型管式换热器是一种常用的换热设备，它具有一些独特的结构特点，使得它在热交换过程中表现出较高的效率和性能。
1. U型管式换热器的结构特点之一是采用了U型管束。
U型管束由两个平行的管道组成，它们以一定的间距连接在一起，形成一个U 形的结构。
这种结构使得流体可以在管道之间进行对流换热，充分利用了管道的表面积，提高了热交换效果。
2. 另一个结构特点是换热面积大。
U型管束的设计使得换热面积较大，有利于提高热交换效率。
相比于其他类型的换热器，U型管式换热器具有更大的表面积，可以更好地满足大流量、高温差等要求。
3. U型管式换热器还具有良好的可靠性。
由于U型管束是平行排列的，流体在管道之间的流动相对均匀，不易产生局部堵塞或积垢现象。
同时，U型管束的结构紧凑，不易受到外界环境的影响，更加稳定可靠。
4. 结构紧凑是U型管式换热器的另一个特点。
由于U型管束的设计，使得整个换热器的体积相对较小，占地面积较小。
这在空间有限的场合下非常有优势，可以降低设备的安装难度和成本。
5. U型管式换热器还具有较好的清洗性能。
由于U型管束的结构，可以方便地进行清洗和维护。
当管道内部出现污垢或结垢时，可以通过反冲洗或拆卸管束进行清理，保持换热器的正常运行。
6. 最后，U型管式换热器的结构特点还包括耐压性能好。
由于管道是平行排列的，内外压力均匀分布，不易产生应力集中，从而提高了整个换热器的耐压性能。
U型管式换热器具有U型管束、换热面积大、可靠性高、结构紧凑、清洗性能好和耐压性能好等结构特点。
这些特点使得U型管式换热器在工业生产和能源领域得到了广泛的应用，为热交换过程提供了高效、可靠的解决方案。
U型管式换热器及板式换热器介绍
1层流：当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流. 2湍流：当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，
还有混合,形成湍流。 3端温差:正流加工介质在进入换热器时的温度与返流的介质出换热器时的温度之差
板式换热器
板式换热器主要有前端盖，后端盖，内衬，板片，上 导杆，下导杆，垫片，螺栓，底脚及支柱组成。
板式换热器工作原理
优点：板式换热器重量轻，而且占地面积很小 基本无焊接，且框架可以全部解体，分离运输 拆卸修理维护方便，板片可以清洗，密封垫更换方便，无经验的维 修人员也可以在现场拆卸及回装板片
U型管式换热器及板式换热 器介绍
U型管式换热管结构
U型管式换热器的主要结构包裹管箱，壳体，封头，传热管， 接管，折流板，法兰，支架及浮头等
优点：换热性能好，热媒出口温度低，热能利用率高， 节能效果好。
水力特性好，热媒和被加热水的流动阻力小，节能效果 好。 缺点：维修及清洁，蓝色箭头为介质流动 方向。蒸汽自上而下流动，冷冻水自下而上流动。
管式换热器和板式换热器的区别
U型管式换热器 管式换热器管内介质的流动状态为层流 1，故容易引起结垢
板式换热器
板式换热器内介质的流动状态为湍流2， 故不容易引起结垢
管式换热器冷侧介质和热侧介质的流动 板式换热器冷侧介质和热侧介质的流动
成90度，不能形成对流，故换热效率变 形成180度，形成对流，故换热效率很
低
高
管式换热器的流动状态和两种介质的流 板式换热器端温差很小，可以经济地做 向决定了端温差3比较高，一般为8℃ 到1℃左右的端温差
管式换热器的结构决定了一旦确定了某 一热交换量后，其管束数量和外壳及长 度都已确定，故其热交换量无法再改变
U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较
U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较摘要:换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。
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, 换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
关键词:浮头式换热器U型管换热器管板换热管随着经济的发展,各种不同型式和种类的换热器发展很快,新结构、新材料的换热器不断涌现。
为了适应发展的需要,我国对某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基本要求:(1) 合理地实现所规定的工艺条件;(2) 结构安全可靠;(3) 便于制造、安装、操作和维修;(4) 经济上合理。
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内自由浮动,壳体和管束对膨胀是自由的,故当两张介质的温差较大时,管束和壳体之间不产生温差应力。
浮头端设计成可拆结构,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。
但该换热器结构较复杂,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。
在设计时必须考虑浮头管板的外径Do。
该外径应小于壳体内径Di,一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3~5mm。
这样,当浮头出的钩圈拆除后,即可将管束从壳体内抽出。
以便于进行检修、清洗。
浮头盖在管束装入后才能进行装配,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、制造技术的发展,以及长期以来使用经验的积累,钩圈的结构形式也得到了不段的改进和完善。
钩圈一般都为对开式结构,要求密封可靠,结构简单、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验。
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发展。
可拆卸管束式U型管换热器介绍
可拆卸管束式U型管换热器介绍在U型管换热器内，换热管是互相嵌套的，每一根换热管的形状都严格按U型系列弯曲，所有换热管连接到同一个管板，如图7所示。
每根管子可以相对于外壳自由移动，以及彼此之间的自由移动。
所以设计的理想是当管程、壳程流体间存在较大的温度差时使用。
这种灵活性使U型管换热器应用广泛，能适用于易受热变慢或间歇性的换热反应。
与其他可移动式换热器相比，壳的内壁以及管外壁易清洗。
然而，与直管式换热器相比，虽能清洗换热管内部，但没有实际办法进入U型管内各部位，因此，管内壁清洗需要用化学方法。
图7 U型管换热器设计作为经验法则，非污染液体应由走管程，而污染性流体走壳程。
这种廉价方便的换热器允许排放多束换热管。
但是由于U型管换热器的管程流体流动方向不可能是单一的，所以真正的逆流是不可能的。
通用的设计标准是美国换热器设计标准和欧洲联盟规定的标准，典型的应用包括油冷却、化学冷凝和蒸汽加热。
1.1特殊设计对于蒸汽流量和压力都较大的情况，管壳式换热器必须采用特殊设计。
特殊设计也可以用于当温度与通道有着密切关系时，这意味着热流体出口温度超过了冷却液。
以下是几个例子; 美国标准的K型壳体，允许再沸器适当的液体脱离接触，美国标准的J型壳体，能容纳高压蒸汽壳程分流; 美国标准的双向通道F型壳外文资料中文译文体，可用于温度存在交叉（下文）的情况下使用;美国标准的D型封头的设计往往应用于高压管程的情况。
虽然这些特殊设计的换热器可能解决一些问题，但投入成本往往比按标准设计的换热器高。
美国换热器设计标准包括BKU，BJM BFM和DED。
特殊设计的换热器，往往是作为再沸器、蒸汽炉、蒸汽冷凝器和给水加热器等使用。
1.2管壳式换热器固定管板式换热器和U型管壳式换热器管都是管壳式交换器，管壳式交换器是最常见的类型。
这种类型通常用作蒸汽冷凝器、液-液热交换器、再沸器和气体冷却器。
标准的固定管板式换热器是最常见的壳管式换热器，直径范围在2到8 in之间。
U型管式换热器
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不可缺少的设备，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。近几年由于新技术发展和新能源开发利用，各种类型的换热器越来越受到工业界的重视，而换热器又是节能措施中较为关键的设备，因此，无论是从工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。
The design for the two types of pressure vessels, design temperature and pressure are very high, so high design requirements. The heat exchanger adopts a pipe shell, stainless steel tube manufacturing. In the design of the structure design of the heat exchanger, intensity and components selection and process design.
对同一种型式的换热器，由于各种条件不同，往往采用的结垢亦不相同。在工程设计中，出尽量选用定型系列产品外，也常按其特定的条件进行设计，以满足工艺上的需要。
U型管式换热器仅有一块管板，且无浮头，所以结构简单，造价比其它换热器便宜，管束可以从壳体内抽出，管外便于清洗，但管内清洗困难，所以管内介质必须清洁及不易结垢的物料。U型管的弯管部分曲率不通，管子长度不一。管子因渗漏而堵死后，将造成传热面积的损失。
u型管换热器设备用途
u型管换热器设备用途U型管换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于工业生产过程中的热交换和能源回收。
U型管换热器的主要用途：1.工业冷却和加热：U型管换热器可用于工业过程中的冷却和加热，如化工、石油、电力、纺织、造纸等行业中的生产流程。
它通过热交换将热量从热源输送到需要加热的介质，或者将热量从需要冷却的介质中带走，以维持工业过程的正常运行。
2.余热回收：很多工业过程中会产生大量的余热，如果不加以利用就会造成能源的浪费。
U型管换热器能够将余热回收并利用，在其他的生产环节中进行加热或者供暖。
这不仅可以节约能源，还可以降低企业的能源消耗和环境负担。
3.锅炉烟气和废气处理：在燃烧过程中产生的烟气和废气中携带着大量的热能，如果能够回收和利用这些热能就可以提高能源利用效率。
U型管换热器可以将烟气和废气中的热量转移到其他介质中，如水、蒸汽等，从而实现烟气和废气的净化和能源回收。
4.太阳能热水系统：在太阳能热水系统中，太阳能集热器将太阳能转化为热能，而U型管换热器将热能传递给需要加热的水，使其达到所需的温度。
这种系统可以用于家庭、办公楼、酒店等场所的热水供应，减少对传统能源的依赖。
5.空调制冷系统：在空调制冷系统中，U型管换热器可以将室内空气中的热量传递到制冷剂中，使其发生相变从而实现制冷效果。
这种系统广泛应用于家庭、商用和工业场所中，提供舒适的室内环境。
总之，U型管换热器是一种重要的热交换设备，广泛应用于工业生产和能源利用过程中。
它可以实现热量的传递、热能的回收和利用，从而提高能源利用效率，减少能源消耗和环境污染，达到节能减排的目的。
U型管式换热器设计资料讲解
U型管式换热器设计资料讲解U型管式换热器的主要结构由一组管子组成，这些管子通过两个平行的管板连接起来。
流体通过U型管道进入换热器，在管内流动，从而完成热量的交换。
通常情况下，一个流体贯穿着所有的U型管，而另一个流体贯穿着所有的U型管的一半，从而实现热量的传递。
以下是U型管式换热器设计资料的几个关键方面。
首先，需要确定换热器的工作流体和换热方式。
在选择工作流体时，需要考虑其性质和工艺要求。
同时，还需要确定是采用直接换热还是间接换热的方式。
直接换热指的是两种流体直接接触并交换热量，而间接换热指的是两种流体通过壁面进行热传导。
其次，需要进行换热器的热力学计算。
这包括冷热流体的流量、温度、压力等参数的确定。
通过对流体的物性进行热力学分析，可以计算出所需的热负荷和换热面积。
然后，需要进行换热器的结构设计。
这包括换热管道、壳体、管板等部件的选择和尺寸的确定。
对于U型管式换热器来说，关键是确定U型管的曲线形状和管道的布置方式。
这涉及到流体的流动和阻力，需要通过试验和计算得到最佳的设计。
此外，还需要进行材料选择和防腐措施的设计。
换热器的材料应具有良好的耐腐蚀性能，能够适应工作流体的特性。
针对工作流体的酸碱性、含盐量等情况，可以选择合适的材料进行防腐。
同时，还需要考虑操作温度、压力等因素对材料的影响。
最后，进行换热器的热力学和流体力学计算。
这包括壳程和管程的压降计算、流体的速度分布和流动状态的分析等。
通过这些分析可以得到换热器的性能参数，例如传热系数、换热效率等。
综上所述，U型管式换热器的设计资料包括流体选择、热力学计算、结构设计、材料选择和防腐措施设计、热力学和流体力学计算等。
通过合理的设计，可以实现热量的高效传递和流体的有效控制，提高换热器的性能和使用寿命。
u型管换热器结构特点
u型管换热器结构特点
U型管换热器是一种常见的换热设备，其结构特点主要体现在以下几个方面：
1. U型管：U型管是该换热器的核心组件，通过连接器将多个U型管连接成整体。
U型管的结构相对简单，能够有效地增加热交换的接触面积，提高换热效率。
2. 管束：U型管通常通过管束固定在换热器壳体内，使其成为一个整体。
管束的结构可以根据实际需求进行设计和调整。
3. 壳体：换热器壳体起到固定和保护U型管和管束的作用，同时还能够提供流体进出口和排气口等连接装置。
4. 导流板和弯管：为了增加流体在U型管内的流动路径和时间，通常在壳体内设置导流板或弯管来引导流体的流动，提高热交换效果。
5. 密封装置：为了防止流体泄漏或混合，换热器通常配备有密封装置，如密封垫片或胶圈。
6. 清洗设备：为了清洗和维护U型管换热器，通常在壳体内设置清洗门或清洗孔，方便对内部管束进行清洗和检修。
总的来说，U型管换热器具有结构简单、换热效率高、可维护性好等特点，适用于各种工况下的换热需求。
u型管式换热器工作原理
u型管式换热器工作原理U型管式换热器是一种广泛应用于化工、食品、医药、石油等领域的换热设备，该设备利用其特殊的设计结构，使液体在U型管中流动完成换热的过程。
下面我们将详细介绍U型管式换热器的工作原理。
1. 换热原理U型管式换热器是一种热交换器，其工作原理基础是利用不同温度下的液体流经U型管中的壁面，完成传导换热的过程。
这种流体的热量由一侧物流的热量转移到另一侧的物流中，实现了两个不同介质之间的换热过程。
根据热量传递方式的不同，U型管式换热器有强制对流式和自然对流式两种。
2. 工作步骤U型管式换热器主要由U型管、管板、挡板、进出口管道、支撑件组成，通常由不锈钢制造而成。
其工作步骤为：（1）物料进入管道。
液体通过进口管道流入换热器中，在壳体或隔板流动，并通过U形管内的管板组成一个或多个流通通道。
（2）换热过程。
不同温度下的液体在U型管中流过，完成了换热的过程。
（3）物料流出换热器。
热量已经通过U型管传递到另一侧的物流里，溶液流出U型管通过出口管道退出。
3. 工作优点（1）节约空间：U型管式换热器的标志是它的紧凑造型，跟等同采用其他交换方式相比，可减少大面积的空间。
（2）更耐用：使用U形管的U型管式换热器，可以使用对各种化学物品的模式，较特殊的437方管可以战胜几乎各式各样的物理损耗。
（3）充分利用热能：U型管式换热器采用的U形管形式，能充分利用管内流体的热能，更节能。
总之，U型管式换热器是一种节约空间、更耐用且更节能的换热设备，其特殊的设计结构，能够充分利用热能，实现两个不同介质之间的换热过程。
U型管式换热器设计
U型管式换热器设计
首先，U型管式换热器的结构设计要考虑到流体在管内的流动情况以及换热管的换热能力。
由于U型管式换热器采用U型管作为热交换管，其双管道设计可以使两种不同介质在管内同时进行换热。
因此，在设计U型管式换热器时要保证两种介质的流量分别在两个管道内均匀分布，并且流体之间不能相互混合。
为了实现这一目的，可以在管道内部加入隔板或者采用平行的管道。
其次，选择合适的换热管材料也是U型管式换热器设计中必不可少的一项工作。
换热管材料需要满足介质的特性以及工艺要求。
一般来说，常用的换热管材料包括不锈钢、碳钢、铜及铜合金等。
选择合适的换热管材料可以提高换热效率并且延长换热器的使用寿命。
另外，在U型管式换热器的热工计算中，需要考虑到换热面积、热载荷以及热媒等因素。
换热面积可以根据实际需要进行计算，一般使用单位面积的对流换热系数与换热器的换热面积进行乘积来计算总换热面积。
热载荷是指每小时热媒需要吸收或释放的热量，根据实际生产过程中的需求进行合理选取。
最后，根据热媒流体的特性确定热媒的出口温度和入口温度，进而计算出所需的冷却水量或者加热水量。
在设计U型管式换热器时还需要考虑到管壳两侧的介质流动阻力及换热媒体的温度降低。
为了降低介质流动阻力，可以合理设计进出口管道的位置，保证流体在管内的流动速度均匀，减小流动阻力。
同时，为了充分利用能量，减小换热媒体的温度降低，可以采用多级换热器或者增加管道长度来提高换热效果。
综上所述，U型管式换热器的设计需要综合考虑结构设计、换热管材料的选择以及热工计算等多个因素。
合理的设计可以提高换热效率，满足工业生产中的热交换需求。
u形管换热器的设计方法
u形管换热器的设计方法U型管换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于石油化工、化学工程、电力等领域。
它通过在管程内流动的流体与在管程外流动的流体之间进行传热，实现两种介质之间的热量交换。
U型管换热器的设计方法需要考虑多个因素，包括传热效率、压降、清洁性以及材料的选择等。
下面将详细介绍U型管换热器的设计步骤。
1.确定传热条件：根据工艺流程和需要换热的介质，确定需要传输的热量负荷、流体的温度、压力等参数。
同时，还需要考虑流体的物性参数，如密度、比热容、粘度等。
2.选择U型管换热器的类型：根据传热条件和介质性质，选择合适的U型管换热器类型。
常见的类型有并联流动型、逆流型以及交叉流型。
3.确定管程和流程方式：确定U型管换热器的管程数目和流程方式。
在设计之前，需要考虑工艺流程和介质性质，选择合适的管程数目和流程方式。
管程数目多则传热效果好，但压降也会增加。
4.计算传热面积：根据传热负荷和传热系数，计算出所需的传热面积。
传热系数可以根据换热介质的性质和管束结构来估计。
5.估算初始尺寸：根据计算所得的传热面积，估算出初步的尺寸。
这个过程包括确定换热管束的内径和长度，以及估算出U型管的折弯半径。
6.选择材料：根据介质性质和操作条件，选择合适的材料。
常见的材料有碳钢、不锈钢、铜合金等。
选择材料时需要考虑腐蚀性、耐压性以及成本等因素。
7.进一步确定尺寸和结构：根据估算的尺寸和材料的选择，进行更进一步的确定。
包括计算管程的数量、估算管束的布置形式、确定支撑方式、估算壳程和管程的压降等。
8.进行热力计算和力学强度校核：根据已确定的尺寸和结构参数，进行热力计算和力学强度校核。
热力计算主要包括流体温度计算、传热系数计算以及传热管壁温度计算等。
力学强度校核主要包括管束的换热管强度计算和支撑结构的强度计算等。
9.进行性能和经济分析：根据热力计算和力学强度校核结果，进行性能和经济分析。
在性能分析中，评估换热器的传热效果和压降情况。
u型管换热器水压试验步骤
u型管换热器水压试验步骤U型管换热器是一种常见的换热设备，用于加热或冷却流体。
在使用前，需要进行水压试验以确保其安全性和正常运行。
下面是U型管换热器水压试验的步骤。
1. 准备工作在进行水压试验前，需要对U型管换热器进行检查和准备工作。
首先，检查设备是否有损坏或松动的部件，如管道、阀门、法兰等。
其次，清洗设备内部和外部的污垢和杂物，确保设备干净。
最后，检查设备的压力等级和试验压力，确定试验压力不超过设备的承受能力。
2. 进行水压试验在准备工作完成后，可以开始进行水压试验。
首先，将U型管换热器的进出口阀门关闭，并将试验水泵接入设备的进口管道。
然后，打开试验水泵并调节出水压力到设定的试验压力。
在设定的试验时间内，观察设备内部是否有渗漏现象，并记录试验期间的压力变化情况。
3. 停止试验当试验时间结束或达到设定的试验次数后，需要停止试验并进行处理。
首先，将试验水泵关闭，并将设备内的水排放干净。
然后，检查设备内部是否有渗漏现象，并记录试验结果。
如果设备存在渗漏现象或其他问题，需要进行修理或更换部件。
4. 清洗和保养在完成水压试验后，需要对U型管换热器进行清洗和保养。
首先，排放设备内部的水和杂物，并用清水冲洗设备内部和外部。
其次，检查设备的各个部件是否有损坏或松动现象，并进行维护和保养。
最后，对设备进行防腐处理和涂漆，以延长设备的使用寿命。
总之，U型管换热器水压试验是确保设备安全性和正常运行的重要步骤。
在进行试验前，需要进行充分的准备工作，并按照规定的步骤进行操作。
在试验结束后，需要对设备进行清洗和保养，以确保其长期稳定运行。
u型管式换热器毕业设计
u型管式换热器毕业设计U型管式换热器毕业设计导言换热器是工业领域中常见的设备，用于将热能从一个介质传递到另一个介质。
U型管式换热器是一种常见的换热器类型，它具有结构简单、传热效率高等优点，因此在许多工业领域得到广泛应用。
本文将探讨U型管式换热器的毕业设计，包括设计原理、结构优化和性能评估等方面。
设计原理U型管式换热器的设计原理基于热传导和对流传热的基本原理。
换热器内部由一系列U型弯管组成，热源介质通过管道的一侧流过，而冷却介质则通过管道的另一侧流过。
热源介质在管道内释放热量，而冷却介质则吸收这些热量，实现热能的传递。
结构优化在U型管式换热器的毕业设计中，结构优化是一个重要的考虑因素。
优化设计可以提高换热器的传热效率、降低能耗和减小设备体积。
以下是一些常见的结构优化方法：1. 材料选择：选择具有良好导热性能和耐腐蚀性的材料，以确保换热器的长期稳定运行。
2. 管道布局：通过合理的管道布局，最大限度地增加管道的接触面积，提高传热效率。
3. 流体流动优化：通过优化流体的流动路径和速度分布，减小流体的阻力，提高传热效率。
4. 热交换面积增加：通过增加管道的长度或增加管道的数量，增加热交换面积，提高传热效率。
性能评估在U型管式换热器的毕业设计中，性能评估是必不可少的一步。
通过性能评估，可以验证设计的合理性，并对换热器的传热效率和能耗进行评估。
以下是一些常见的性能评估指标：1. 传热效率：传热效率是衡量换热器传热性能的重要指标。
传热效率越高，表示换热器能够更有效地传递热能。
2. 温度差：温度差是指热源介质和冷却介质之间的温度差异。
温度差越大，表示换热器能够更快速地传递热量。
3. 能耗：能耗是指在换热过程中消耗的能量。
通过降低能耗，可以提高换热器的能源利用效率。
结论U型管式换热器是一种常见且有效的换热器类型，在工业领域中得到广泛应用。
在毕业设计中，结构优化和性能评估是关键的考虑因素。
通过合理的结构优化和科学的性能评估，可以设计出高效、节能的U型管式换热器，满足工业生产中的换热需求。
u型管式换热器结构设计及温度控制
u型管式换热器结构设计及温度控制下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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U型列管式换热器管型特点
U型管式换热器管型特点
U型管式换热器属于列管换热器的一种，U型管式换热器的工作原理是：热量从高温端传递至低温段，U型管式换热器管程中的每根管子都是U形的。
这是U型管式换热器管的一个结构特色。
U型管式换热器的U形管子的两端分别安装在同一固定管板的两侧，并用隔板将封头隔成两室，这样每根管子都可以自动收缩，与其它管子和外壳无关，即使壳体与管子之间温差很大时也可以使用。
壳体与管子分开，就可以不考虑热膨胀因素。
U型管式换热器仅有一块管板，且无浮头，所以结构简单，造价比其他换热器便宜，管束可以从壳体内抽出。
虽然管外便于清洗，但是管内清洗困难，所以管内的介质必须清洁及不易结垢的物料。
U型管式换热器由于传热管的结构形式关系，管子的更换除外侧一层外，内部管子大部分是不可能更换，U型管式换热器的传热效果也因管束中心部分存在空隙，所以流体易走短路而受影响。
而且管板上排列的管子较少，结构不够紧凑。
U形管的弯管部分曲率不同，管子长度不一，因而物料分布不如固定管板式换热器均匀。
管子因渗漏而堵死后，将造成传热面积损失。
实际生产中循环水冷却高温气体便常用U型管式换热器，但是换热器列管腐蚀或泄漏后可只换芯子，但不宜清洗。
U形管式换热器一般使用于高温高压的场合。
尤其使用在压力较高的情况下，在弯管段的壁厚必须要加厚，这样才可以弥补弯管后管壁的减薄。
U形管式换热器的壳程需要经常清洗的管束，要求采用正方形排列。
一般情况按三角形排列，管程为偶数程。
U型管换热器
换热器结构 换热器优缺点 换热器换热原理 换热器应用场合 换热器改进方法
U型管换热器
U形管换热器的结构
U 形管式换热器是管壳式换热器的 一种，属石油化工设备，由管箱、壳体 及管束等主要部件组成，因其换热管成 U形而得名。U 形管式换热器仅有一个 管板，管子两管板上，如图1。
列管式换热器的工作原理
高温烟气走管程从列管内流过，解析脱氧水走 壳程从列管之间穿过，通过列管管壁进行热交 换，产生的饱和蒸汽进入汽包。整个传热 是 通过金属壁来完成的，热阻高，传热系数低， 因而效率低，蒸汽产量不高。由于两种流体的 温差较大，所以列管管端角焊缝易开裂，造成 壳程、管程两种流体相 串，设备只好停车检 修。
间的温差而产生热应力，热补偿性能好； 管程为双管程，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。 缺点是管内清洗不便，管束中间部分的管子难以 更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中 心部分布管不紧凄，所以管子数不能太多，且管束中 心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换 热。
为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部 分需用壁较厚的管子。这就影响了它的 使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大， 或壳程介质易结
U形管换热器的应用场合
换热器是实现传热过程的基本设备。而此设 备是比较典型的传热设备，它在工业中的应用 十分广泛。例如：在炼油厂中作为加热或冷却 用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜和冷凝器、化 工厂蒸发设备的加热室等。
U形管换热器的改进方法
U形管式换热器具有结构简单紧凑、密封性能 好、金属耗量小、造价低、热补偿性能好、承 压能力强等优点,适用于高温、高压等工况。U 形管式换热器的改进方法可以从材料、压力、 温度、壁温差、结垢情况、流体性质。
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课程设计设计题目 U型管换热器设计教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师起止日期目录第一章确定设计方案 (3)第二章确定物性数据 (3)第三章总传热系数 (4)3.1 热流量 (4)3.2 平均传热温差 (4)3.3 冷却水用量 (4)3.4 总传热系数 (4)3.4.1管程传热系数 (4)3.4.2壳程传热系数 (4)第四章传热面积 (5)第五章工艺结构尺寸 (5)5.1 管径和管内流速 (5)5.2管程数和传热管数 (5)5. 3 平均传热温差校正及壳程数 (6)5.4 传热管排列和分程方法 (6)5.5 壳体内径 (6)5.6 折流板 (7)5.7 接管 (7)第六章换热核算 (7)6.1 热量核算 (7)6.1.1壳程对流传热系数 (7)6.1.2管程对流传热系数 (7)6.1.3总传热系数 (8)6.1.4传热面积 (8)6.2 换热器内流体阻力 (9)6.2.1 管程流动阻力 (9)6.2.2 壳程流动阻力 (10)第七章筒体 (11)第八章封头 (11)第九章换热管校核 (12)第十章管板 (12)10.1 管板的厚度 (12)10.2 管板法兰尺寸 (14)第十一章进出口接管 (16)11.1 接管尺寸 (16)11.2 螺栓和螺柱 (17)11.3 接管外伸长度 (18)11.4 接管的最小位置 (19)第十二章防冲板设计 (20)第十三章折流板设计 (20)第十四章拉杆设计 (22)第十五章参考资料 (23)第一章 确定设计方案题目已限定选用U 型管换热器壳程——柴油，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果，清洗方便管程——冷却水，压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。
且走管程流速高不易结垢，即使结垢也便于清洗 自定冷却水入口温度20℃，出口温度40℃，采用逆流 选用25 2.5φ⨯的碳钢管，试取管内流速U 1m /s =第二章 确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值 壳程柴油的定性温度为：15040T 952+==℃管程水的定性温度为：℃3024020t =+=根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
油在95℃下的物性 : 密度 3m /kg 05.860=ρ定压比热容2.104/()po c kJ kg =⋅℃导热系数 0.12215/()o W m λ=⋅℃ 粘度 61075.50510o Pa s μ-=⨯⋅水在35℃下的物性 : 密度 3=996 /i kg m ρ定压比热容 4.183/()pi c kJ kg =⋅℃导热系数 0.6171/()i W m λ=⋅℃热流量平均传热温差冷却用水量管程传热系数：粘度0.000805iPa sμ=⋅第三章计算总传热系数3.1.热流量200002.104(15040)1285.83600o po oQ m c t kW==⨯⨯-=3.2.平均传热温差'1212(15040)(4020)52.815040lnln4020mt tttt∆-∆---∆===∆--∆℃3.3冷却水用量1285.815.37(/)4.183(4020)ipi iQkg sc tω===∆⨯-3.4总传热系数K3.4.1管程传热系数0.021998Re250120.000805i i iid uρμ⨯⨯===0.80.430.80.420.023()()0.5985 4.183100.0008050.023(25012)()4516/()0.020.5985pi iiii icRedW mμλαλ=⨯⨯==⋅℃3.4.2壳程传热系数因其与壳径、管束等结构有关，故先假定一个对流传热系数以计算K，然后在做校核假设壳程的传热系数2550/()oW mα=⋅℃平均传热温差℃8.52t'=∆m冷却水用量)/(37.15iskg=ω管程传热系数)./(45162i℃mW=α壳程传热系数总传热系数传热面积管径和管内流速管程数和传热管数污垢热阻：内壁424.510/siR m W-=⨯⋅℃，外壁423.439410/soR m W-=⨯⋅℃管壁导热系数45/()W mλ=⋅℃则总传热系数：4421110.0250.0250.00250.02514.510 3.43941045160.020.02450.0225550326.5/()o o osi oi i i m oKd d bdR Rd d dW mαλα--=++++=⨯+⨯⨯++⨯+⨯⨯=⋅℃第四章计算传热面积32'1285.810'74.6326.552.8mQS mK t⨯===∆⨯考虑15%的面积裕度，传热面积为'21.15 1.1574.685.8S S m==⨯=第五章工艺结构尺寸5.1管径和管内流速选用25 2.5φ⨯的传热管(碳钢)，取管内流速1/iu m s=5.2.管程数和传热管数依传热管内径和管内流速确定单程传热管数2215.37/99849.02490.02144si i iVnd u uππ===≈⨯⨯⨯根按单程管计算需要传热管长为总传热系数)./(326.5K2℃mW=传热面积S=85.8m2根数n s=49根传热管长程数根数平均传热温差管心距壳体内径85.8=22.20.02549o sSL md nππ==⋅⋅传热管过长，宜采用多管程结构。
现取传热管长6l m=，则该换热器程数为22.246pLnl==≈管程传热管总根数494196s pN n n==⨯=根由于一根U型管来回流动，计算为两次，所以总根数为N=98根5.3.平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数1504040205.5 0.154402015020R P--====--，按单壳程，四管程，温差校正系数查化工原理课程设计图2-9。
可得0.85tφ∆=，于是平均传热温差'0.8552.844.9m t mt tφ∆∆=∆=⨯=℃5.4.传热管排列和分程方法采用正方形排列。
取管心距 1.332.532t d mm==≈5.5.壳体内径采用多管程结构，取管板利用率0.7η=，则壳体内径为1.05/ 1.0532196/0.7571.02D t N mmη==⨯=，圆整可取600D mm=5.6.折流板传热管长L=22.2mn p=4管程N=98根实际传热温差℃9.44t=∆m管心距mm32t=壳体内径D=600mm折流板数壳程接管直径管程接管直径采用弓形折流板，取圆缺高度为壳体直径的25%，则切去的圆缺高度为0.250.25600150h D mm==⨯=取折流板间距D2.0B=，则120mm6002.0B=⨯=可取B为150mm折流板数3911506000N=-=B，折流板圆缺面水平装配5.7.接管壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 1.5/u m s=，则接管内径为mmuVd74mm074.05.1)8603600/(1020443==⨯⨯⨯⨯==ππ，取标准管径为80mm管程流体进出口接管：取接管内循环水流速为2/u m s=，则接管内径为4415.37/9960.0991003.142Vd m mmuπ⨯===≈⨯，取标准管径为125mm第六章换热器核算6.1.热量核算6.1.1壳程对流传热系数当量直径，由正三角形排列得m)(0.020.0250.0254032.02344234d2222=⨯⨯-⨯=-=ππππ）（）（ddte折流板数N B=39根壳程接管d1=80mm管程接管d2=125mm壳程当量直径壳程当量直径壳程流通截面积壳程对流传热系数管程流通截面积壳程流通截面积201969.0)032.0025.01(6.015.0)1(S mtdBD=-⨯⨯=-=壳程流体流速及其雷诺数s/m328.001969.0)8603600/(1020u3=⨯⨯=5245.31055.1075860328.002.0Re6=⨯⨯⨯=⋅⋅=-μρude普兰特准数62.10410001075.50510Pr18.530.12215po oocμλ-⨯⨯⨯===，粘度校正0.141owμμ⎛⎫≈⎪⎝⎭壳程对流传热系数)/(46.6618.535245.30.020.122150.362310.55cmw o⋅=⨯⨯⨯=α6.1.2管程对流传热系数管程流通截面积2220.7850.02490.0153864i ipNS d mnπ==⨯⨯=管程流体流速及其雷诺数/(3600)15.37/9961/0.015386i iiiu m sSωρ⨯===0.021996Re247450.000805i iiiduρμ⨯⨯===普兰特准数Pr 5.46pi iicμλ==管程对流传热系数d e=0.02m流通截面积S0=0.01969m2壳程传热系数)/(46.662cmw o⋅=α管程流通面积2015386.0mSi=管程对流传热系数总传热系数传热面积管程流动阻力0.80.40.80.420.61710.023Re Pr0.02324745 5.464578/()0.02ii iiW mdλα==⨯⨯⨯=⋅℃6.1.3总传热面K1d1αλα++++=somisiiiRdbdddRdK4661104394.30225.045025.00.00250.020.025104.50.0245780.025144-+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯=-)/(358.6w2cm o⋅=6.1.4传热面积S2380.244.7358.6108.1285S mtKQm=⨯⨯=∆⋅=该换热器实际传热面积Sp292.31966025.014.3mLNdSp=⨯⨯⨯==π面积裕度为%15.180.280.2-92.3==-=SSSH p传热面积裕度合理，该换热器能够完成生产任务。
6.2换热器内流体阻力6.2.1管程流动阻力NNFppppsti)(21∆+∆=∑1N=s4Np= 1.4Ft=2P21udLI⋅=∆ρλ）（23P22u⋅=∆ρU型管的材料为无缝钢管绝对粗糙度为0.05 ，相对粗糙度为0025.02005.0d==∆管程传热系数)./(45782i℃mW=α总传热系数)/(358.6wK2cm o⋅=传热面积280.2S m=壳程阻力Re=24745 由于8978d597Red22.2）（）（∆≤≤∆)(/03.024745680025.00.11Re68d0.1125.025.0cmw o⋅=+=+∆=）（）（λ）（Pa4482219960.0260.03P21=⨯⨯⨯=∆）（）（Pa1494219963P22=⨯⨯=∆a3500033465.6Pa41.4)14944486(Ppi≤=⨯⨯+=∑管程流动阻力在允许范围内。