超低温热管换热器的优化设计软件开发

超低温热管换热器的优化设计软件开发

超低温热管换热器的优化设计软件开发

随着科学技术的快速发展，超低温热管换热器在航天、核工程和船舶工程等领域中得到了广泛的应用。超低温热管换热器以其高热传导性能、节能和高效的特点而备受关注。然而，在设计超低温热管换热器时，考虑到多个因素的综合影响使得优化设计变得非常困难。为了解决这个问题，本文将介绍一种基于计算机模拟技术的超低温热管换热器的优化设计软件。

首先，为了实现超低温热管换热器的优化设计，需要建立换热器的数学模型。根据传热学理论和实验数据，可以得到超低温热管换热器的数学模型。该模型考虑了多种因素，包括换热管的材料、传热工质、换热单元结构和操作条件等。通过使用数值方法，可以求解模型得到换热器的传热特性和性能参数。然后，根据这些结果，可以对不同参数进行优化，以获得最佳设计方案。

其次，为了实现超低温热管换热器的优化设计，需要开发相应的计算软件。该软件应具备用户友好的界面和高效的计算功能。软件的界面应该能够方便用户输入和修改参数，并实时显示计算结果。软件的计算功能应该能够根据用户输入的参数自动计算出换热器的传热特性和性能参数。同时，软件应该具备高效的优化算法，能够对多个参数进行多目标优化，以获得最佳设计方案。

然后，为了验证优化设计软件的准确性和有效性，需要进行一系列的试验。试验可以包括实验室实验和工程应用实验。通过与试验结果的对比分析，可以验证优化设计软件的准确性。同时，根据试验结果，可以对软件进行改进和优化，提高软件

的计算精度和计算效率。

最后，发展超低温热管换热器设计优化软件具有重要的实际意义。通过优化设计软件，可以提高超低温热管换热器的传热性能和节能效果，降低成本，提高设备的可靠性和安全性，满足不同领域的实际需求。此外，开发优化设计软件还可以促进科学研究和技术进步，为相关领域的工程师和研究人员提供有用的工具，推动超低温热管换热器技术的发展。

总之，随着超低温热管换热器的广泛应用，如何优化设计这种高效换热设备成为了一个重要的问题。通过基于计算机模拟技术的超低温热管换热器的优化设计软件开发，可以提供一个快速、准确和有效的设计工具。这将有助于改进超低温热管换热器的性能，提高其应用价值，进一步推动超低温热管换热器技术的发展

综上所述，开发超低温热管换热器设计优化软件是非常重要的。该软件能够自动计算换热器的传热特性和性能参数，并采用高效的优化算法进行多目标优化，以获得最佳设计方案。通过与试验结果的对比分析，可以验证软件的准确性和有效性，并进行改进和优化。优化设计软件的开发能够提高超低温热管换热器的传热性能和节能效果，降低成本，提高设备的可靠性和安全性。此外，开发优化设计软件还可以促进科学研究和技术进步，为工程师和研究人员提供有用的工具，推动超低温热管换热器技术的发展。因此，基于计算机模拟技术的超低温热管换热器的优化设计软件开发具有重要的实际意义

换热器设计论文

上海理工大学成人高等学历教育毕业设计（论文） 第1章绪论 换热器是一种实现物料之间传递热量的节能设备，在石油，化工，动力，食品，轻工等行业应用普遍。在炼油，化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%—45%。近年来随着节能技术的发展，换热器的应用领域不断扩大带来了显著的经济效益。换热器的种类很多，但根据冷，热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三大类换热器中，间壁式换热器应用最多。 间壁式换热器又可分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和壳管式换热器。其中壳管式换热器（又称列管式）是最典型的间壁式换热器，它在工业应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占有主导的地位。 1.1 课题的提出和研究内容 1.1.1 课题背景 管壳式冷凝器所涉及到的原理和它应用的领域都十分广泛，特别在制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的冷凝器，大型中央空调的冷水机组中都有其身影。可以说在民用和工业领域中的重要性不言而喻，所以对其的合理优化设计是非常重要的。 这次的毕业设计是与上海第一冷冻机厂的校企合作项目，上海第一冷冻机厂有限公司始创于1934年，我国第一台活塞式制冷压缩机、第一台离心式压缩机、第一台溴化锂制冷机和第一台螺杆制冷压缩机都诞生在这里！公司现已成为一个集冷冻空调设备研制开发、制造和压力容器制造、压力管道设计及相关工程安装和系统服务于一体的集约化企业。此次的毕业设计正是为企业设计HSG70-2型冷凝器，也是将大学四年所学知识学以致用。 1.1.2课题任务 本课题是按照上海第一冷冻机厂的要求设计HSG70-2型双机头（双回路）管壳式冷凝器。由于这个型号是工厂第一次设计，所以需

化工原理课程设计——换热器设计

化工原理课程设计——换热器设计本课题研究的目的要紧是针对给定的固定管板式换热器设计要求，通过查阅资料、分析设计条件，以及换热器的传热运算、壁厚设计和强度校核等设计，差不多确定固定管板式换热器的结构。 通过分析固定管板式换热器的设计条件，确定设计步骤。对固定管板式换热器筒体、封头、管板等部件的材料选择、壁厚运算和强度校核。对固定管板式换热器前端管箱、后端管箱、传热管和管板等结构进行设计，对换热器进行开孔补强校核。绘制符合设计要求的固定管板式换热器的图纸，给出相关的技术要求； 在固定管板换热器的结构设计过程中，要参考相关的标准进行设计，比如GB-150、GB151……，使设计能够符合相关标准。同时要是设计的结构满足生产的需要，达到安全生产的要求。 通过设计过程达到熟悉了解换热器各部分结构特点及工作原理的目的。 关键词：换热器；固定管板；设计；强度

名目 摘要 ....................................................... 错误!未定义书签。 1绪论 (1) 1.2固定管板换热器介绍 (2) 1.3本课题的研究目的和意义 (3) 1.4换热器的进展历史 (4) 2产品冷却器结构设计的总体运算 (6) 2.1 产品冷却器设计条件 (6) 2.2前端管箱运算 (8) 2.2.1前端管箱筒体运算 (8) 2.2.2前端管箱封头运算 (10) 2.3后端管箱运算 (11) 2.3.1后端管箱筒体运算 (11) 2.3.2后端管箱封头运算 (12) 2.4壳程圆筒运算 (13) 3各部分强度校核 (15) 3.1开孔补强运算 (15) 3.2壳程圆筒校核 (18) 3.3管箱圆筒校核 (19) 4换热管及法兰的设计 (20) 4.1换热管设计 (20) 4.2管板设计 (21) 4.3管箱法兰设计 (22) 4.4壳体法兰设计 (25) 4.5各项系数运算 (27) 5 产品冷却器制造过程简介 (34) 5.1 总则 (34) 5.2零部件的制造 (34) 结论 (43)

管壳式换热器设计-课程设计

一、课程设计题目 管壳式换热器的设计 二、课程设计内容 1．管壳式换热器的结构设计 包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表 接管选择、工艺接管管径计算等等。 2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核 （1）根据设计压力初定壁厚； （2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力； （3）计算是否安装膨胀节； （4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。 3. 筒体和支座水压试验应力校核 4. 支座结构设计及强度校核 包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓 5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定。 6. 编写设计说明书一份 7. 绘制2号装配图一张，Auto CAD绘3号图一张（塔设备的）。 三、设计条件 气体工作压力 管程：半水煤气0.75MPa 壳程：变换气 0.68 MPa 壳、管壁温差55℃，t t ＞t s 壳程介质温度为220-400℃，管程介质温度为180-370℃。 由工艺计算求得换热面积为140m2，每组增加10 m2。 四、基本要求 1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计； 2.设计说明书一律采用电子版，2号图纸一律采用徒手绘制； 3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺；学生自备图纸、橡皮与铅笔； 4.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在答辩那一天早上8：30前，由班长负责统一交到HF508。 5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。 五、设计安排

内容化工设备设 计的基本知 识管壳式换热 器的设计计 算 管壳式换热 器结构设计 管壳式换热器 设计制图 设计说明书的 撰写 设计人李海鹏 吴彦晨 王宜高 六、说明书的内容 1.符号说明 2.前言 （1）设计条件； （2）设计依据； （3）设备结构形式概述。 3.材料选择 （1）选择材料的原则； （2）确定各零、部件的材质； （3）确定焊接材料。 4.绘制结构草图 （1）换热器装配图 （2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示； （3）标注形位尺寸。 （4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等 5.壳体、封头壁厚设计 （1）筒体、封头及支座壁厚设计； （2）焊接接头设计； （3）压力试验验算； 6.标准化零、部件选择及补强计算： （1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。 （2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。 （3）其它标准件选择。 7.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。 8.主要参考资料。 【格式要求】： 1.计算单位一律采用国际单位； 2.计算过程及说明应清楚； 3.所有标准件均要写明标记或代号； 4.设计说明书目录要有序号、内容、页码；

换热器毕业设计论文

换热器毕业设计论文 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

第1章 浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗，在化工工业中应用非常广泛。本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，即壳侧两程，管侧四程。首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构,然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算；设计的后半部分则是关于结构和强度的设计。主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈）的设计。 换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%。换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70%。其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈

换热器的选型和设计

换热器的选型和设计指南 一、概述 1.选型原则 2.工艺参数的选取 3.计算方法 4.结构设计 二、分类及结构特点 1.按照换热器作用原理分类 1.1间壁式换热器（冷热流体不允许混合的场合各种管式和板式换热）1.2直接接触式换热器（凉水塔、洗涤塔、文氏管、喷射冷凝器） 1.3蓄热式换热器 1.4中间载热体式换热器 2.按照换热器用途分类 2.1 加热器 2.2 预热器 2.3 过热器 2.4 蒸发器 2.5 再沸器 2.6 冷却器 2.7 冷凝器 3.按换热器传热面形状和结构分类 3.1 管式换热器 3.2 板式换热器 3.3 特殊形式换热器 4.按换热器所用材料分类 4.1 金属材料换热器 4.2 非金属材料换热器 ：表1.1

三、选型需要考虑的因素 1.热负荷（显热+潜热的变化量） 2.流体流量的大小 3.流体的性质 4.流体在换热器中的温度及温度的变化 5.流体允许的压降 6.对清洗、维修的要求 7.设备结构的制造与材料 8.价格、使用安全性与寿命 9.技术经济指标的分析 3.1 管壳式换热器的选型 3.1.1. 适用范围 ①压力：允许压力从高真空~41.5MPa，Pmax=60MPa，F≤5000m2 ②温度：-100℃~1100℃（-270℃≤tmax≤1450） 3.1.2. 容量大、结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强 3.1.3. U形管，适用于管、壳壁面温差较大，壳程易结垢管程清洁不易结垢及高温高压、腐蚀性强的场合，即高温高压腐蚀性强的介质走管内，密封易解决。

3.2 压降较大时选3较理想；对于10 翅片式空冷器选择条件：①水供应困难②水质不好，如结垢腐蚀③水热引起热污染，一般工艺出口温度较高＞65℃（即＞大气环境温度15~20℃），比列管式经济；工艺物料＜50℃用水冷。

换热器设计完整版

原油-减压渣油换热器设计 摘要 换热器是用于物料之间进行热量传递的过程设备。通过这种设备使物料能达到指定的温度以满足工艺的要求。在目前大型化工及石油化工装置中，采用各种换热的组合，就能充分合理地利用各种等级的能量，使产品的单位能耗降低，从而降低产品的成本已获得好的经济效益。因而，在大型化工及石油化工生产过程中，换热器得到越来越广泛的应用。在化工厂中，换热器所占比例也有了明显提高，成为最重要的单元设备之一。 在浮头换热器设计过程中，严格按照GB150-1998《钢制压力容器》和 GB151-1999《管壳式换热器》等标准进行设计和计算。 本设计过程中，包括了三个部分：说明计算部分、绘图部分、翻译部分。说明部分主要阐述了对各部分零件的制造工艺过程、零部件材料的选择、及换热器设备的发展趋势，最后对换热器的制造进行了检验和检测。计算部分主要是对筒体、封头、管板和管板与换热管连接进行了校核，并且对筒体和封头进行了水压试验和强度校核。除此之外，还参阅相关的设计手册及大量的文献，完成了一张总装配图和五张零件图的绘制，还对两篇外文进行了翻译等工作。 关键词：设计, 校核,换热器

The Design of Crude Oil–Vacuum Residue Heat Exchanger Abstract Heat exchanger is used in the materials to carry on the thermal transmission the process. Through this kind of equipment, materials achieve assignment the temperature to satisfy the craft the request. At present, in large-scale chemical industry and in the petroleum chemical industry installment, each kind of heat transfer the combination can reasonably use each rank fully the energy, cause the production the unit energy consumption to reduce, thus reduce the production the cost to obtain the high economic efficiency. Thus, in the large-scale chemical industry and in the petroleum chemical industry production process, the heat exchanger obtains the more and more widespread application. In the chemical plant, the heat exchanger accounted for the proportion also to have the distinct enhancement, became one of most important unit equipment. In the floating head heat exchanger design process, the design and the calculations. carry on strictly according to GB150-1998 "Steel Pressure vessel" and GB151-1999 "Tubular heat exchangers" the standards. In this design process, including three parts: explanation calculations part,cartography part, translation part. Explanation computation the part mainly elaborated to various part of components manufacture technological process, the spare part material selecting, and the heat exchanger equipment development trend, finally it has carried on the examination and the test for the heat exchanger manufacture. The calculations part mainly was to the tube body, the shell cover, the tube plate and the tube plate and the

U型管换热器设计

本科毕业设计（论文）U型管换热器结构设计与建模 学院名称制造科学与工程学院 专业名称过程装备与控制工程 学生姓名XX 学号XX 指导教师XX 讲师 二〇一五年六月

目录绪论 第一章 1.1换热器的发展及研究现状 1.2 换热器的生产需求 第二章 2.1 设计任务 2.1.1 设计题目 2.1.2 设计参数 2.2 方案确定 2.3 确定介质物性参数 2.4 计算总传热系数 2.4.1 热流量 2.4.2 平均传热温差 2.4.3 水蒸气用量 2.4.4 总传热系数K 2.5 传热面积计算 2.6 工艺结构尺寸 2.6.1管束数量确定 2.6.2平均传热温差校正 2.6.3 传热管排列和分程方式 2.6.4 壳体内径D i 2.6.5 折流挡板

2.6.7 接管尺寸 第三章 3.1 构件材料选择 3.1.1 一般选材原则 3.1.2 压力容器常用钢 3.1.3 构件材料终定 第四章 4.1 筒体计算 4.1.1 厚度计算 4.1.2 校核筒壁压力 4.2 封头尺寸计算 4.2.1 封头厚度计算 4.2.2 校核封头应力 4.3管箱短节计算 4.3.1 管箱短节圆筒厚度的计算4.3.2 压力及应力计算 4.3.3 管箱短节长度计算 4.4 管板设计及校核 4.4.1 布管面积 4.4.2 管板布管区的当量直径4.4.3管板计算厚度 4.4.4 管板名义厚度

4.4.5 换热管轴向应力计算及校核4.5 开孔补强计算 4.5.1等面积法适用范围 4.5.2 壳程接管开孔补强 4.5.3 管程开孔补强 第五章 5.1 设备外部结构 5.1.1 壳体结构 5.1.2 封头结构 5.1.3 管箱结构 5.1.4 接管设计 5.1.5 法兰选用 5.1.6 支座结构 5.2 设备内部件结构 5.2.1 折流板设计 5.2.2 拉杆和定距管设计 5.2.3 分程隔板设计 5.2.4 防冲挡板 5.2.5 管板设计 5.2.6 U型换热管 5.3 各构件连接形式 5.3.1 压力容器连接形式分类 5.3.2 椭圆封头和壳体的连接

重力热管换热器课程设计

重力热管换热器课程设计 目录 第一章概述 1.1课题的背景 1.2国内外热管的应用 1.3本课题主要研究内容 第二章重力热管换热器的理论基础 2.1重力热管的工作原理 2.2重力热管的组成 2.3重力热管的基本特性 第三章环肋管、直肋管、光管的传热计算 3.1烟气及空气参数的确定 3.1.1翅片管的应用计算 3.1.2纵肋管的应用计算 3.2计算结果汇总 3.2.1换热器外形结构图 3.2.2热管热力计算设计程序 3.3经济效益比较 第四章结论 参考文献 附：

NFA ：管束最小流通面积 ｎ：热管数 ｍ：换热器纵深排数 E ：迎风面宽度 B ：管排数 α：蒸发换热系数 f η:肋片效率 1β:肋化比 f l ：翅片长度 f η：翅片效率 f d ：翅片外径 f δ：翅片厚度 1ε：管外污垢系数 fe h ：管外有效换热系数 c f S ：空气侧翅片间距 c f δ：空气侧翅片节距 h Q ：烟气放出热量 h f t ：烟气定性温度 h f S ：烟气侧翅片间距 h f δ：烟气侧翅片节距 f h ：流体换热系数 1ψ:气液阻断系数 H A ：每米长热管管外总表面积 f A ：每米长热管的翅片表面积 S ：横向管子中心距 H U ：总传热系数 m t ?：对数平均温差 c R :外部对流换热热阻 o δ：壁厚 h H A ：加热侧总传热面积 c t 2 ：冷空气出口温度 o d ：光管外径 第一章 概述

在众多的传热元件中，热管是人们所知的最有效的传热元件之一。它可将大量的热量通过其很小的截面积远距离的传输而无需外加动力。近年来热管技术飞快发展，特别是热管换热器在余热回收方面取得了良好的效果。 1.1 课题的背景 能源工业是国民经济的基础产业，是实现现代化的物质基础，世界各国都把建立可靠、安全、稳定的能源供应保障体系作为国民经济的战略问题之一。随着经济的高速增长和人民生活水平的不断提高，世界各国对能源的需求量急剧增长。1997年全世界一次能源消费量(不包括生物能)己超过130亿吨标煤，其中石油占39.1%，天然气占23%，煤炭占27.6%，核电占7.45%。我国是世界上能源蕴藏和能源生产大国，我国的一次能源生产居世界第三位，但人均能源占有量仅为世界人均值的36%左右。节约天然资源和一次能源消费已成为考虑一切技术方案的前提。因此，精雕细刻地研究节能理论和技术，是具有重大而深远的意义的。尤其是我国加入ＷＴＯ后，加速工业管理体制从计划经济向市场经济转轨的进程，今后企业将以其生产成本低廉从而造成低成本降能耗而在竞争中取胜，无疑是至关重要的。 1.2 国内外热管的应用 热管的原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司(The GeneralMotors Corporation,Ohio,U. S. A) 的R.S. Gauler于1942年在美国专利(No.2350348)中提出的。 1962年L.Trefethen再次提出类似于Gauler的传热元件用于宇宙飞船，但因这种建议并未经过实验证明，亦未能付诸实施。 1965年Cotter首次提出了较完整的热管理论，为以后的热管理论的研究工作奠定了基础。 Katzoff于1966年发明了有干道的热管。干道的作用是为了给从冷凝段回到蒸发段的液体提供—个压力降较小的通道，大大地提高了热管的传输能力。 1969年的苏联和日本的有关杂志均发表了热管应用研究方面的文章。在日本的文章中已有描述带翅片热管束的空气加热器，在能源日趋紧张的情况下，可用来回收工业排气中的热能。同时Turner和Bienenl提出了用可变热导热管来实现恒温控制。Gray研究了一种新型热管——旋转热管，这些发明都是热管技术的重大进展。 1970年在美国出现了供应商品热管的部门，热管的应用从宇航扩大到了地

前置式热管式空气预热器的优化设计

前置式热管式空气预热器的优化设计 摘要:近年来，随着热管技术的逐渐成熟、生产成本的降低，热管换热器在工程 上的节能应用已经成为热管技术发展的一个重要方面。尤其是在回收低温排气的 余热中，气-气换热、重力式碳钢-水热管换热器表现出优异的传热特性和一系列 独特的优点。本文通过一台前置式热管式空气预热器的设计，主要阐述了热管的 组成、工作原理、优点。在安装热管的面积一定状况下对碳钢-水重力式热管换热器的结构进行了优化。得到了较为理想的优化结果，为热管换热器的设计提供了 理论依据。说明了前置式热管式空气预热器可以有效减轻锅炉的低温腐蚀，降低 排烟温度，提高锅炉效率。在降低了企业的能耗同时,也可以保护环境,取得良好 的经济效益和社会效益。 关键词：热管，空气预热器，前置，结构优化 前言 碳钢-水重力式热管是众多热管形式的一种,它是通过管内工作介质的相变,依靠潜热来传 递热量,因此传热效率非常高。重力式热管的基本工作原理如图1所示。典型的热管由管壳外 部扩展受热面、端盖组成，将管内抽成1.3×（10 -1～10－4）Pa的负压后充入适量的工作液 体（如水）,然后加以密封。当热管的蒸发段受热时热管内的工质蒸发汽化，蒸汽在微小压差 下流向冷凝段放出热量凝结成液体，在重力的作用下流回蒸发段。如此循环不已，热量就由 一端传到了另一端[1]。 1.热管换热器的特点 热管换热器与其他形式的换热器比较起来有以下主要特点：1）热管换热器可以通过换热 器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生 破坏，也只是单根热管失效，而不会发生冷热流体的掺杂。2）冷热流体的换热均是在热管 外表面进行的，所以易于在管外表面增加外延展受热面的方法提高每根热管的换热量，从而 缩小体积，提高效率。3）对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过热管结构尺寸，扩 展受热面形式，以解决换热器的磨损堵灰问题。4）热管换热器用于带有腐蚀性的烟气的余 热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避 开最大的腐蚀区域。5）热管被磨损后，可翻转180°使用，使其使用寿命延长。 综上所述，热管换热器的最大优点是很容易增加管外壁受热面，而且冷热两端都可扩展 二次传热面。因此，热管换热器可比常规换热器的传热系数大10～20倍[4]。 2.前置式热管式空气预热器的设计 碳钢—水热管具有热物理性能好、制作工艺简单、耐压、强度高、造价低廉等特点，因 此选用碳钢—水热管。碳钢-水热管在运行过程中有自钝化现象，运行一段时间后若能及时排 出内部不凝结性气体即可保证较长时间运行，也就是性能恢复。所以在烟气较高的情况下热 管顶部安装排气阀进行定期排气。 2.1管长的设计 蒸发段是热管从热源吸取热量的工作段。在这一区段中工作液体由于吸热而蒸发，所以 从热管内部工作过程来分析为蒸发段；从与外界热交换情况来分析为加热段。已知烟气流道 的宽度、最佳迎面流速为2~4m/s、烟气的体积流量，取迎面流速为2.7m/s,B=6m,由 A01=qv01／(3600*u01)=15,l1= A01／B=2.5,即可求出蒸发段长度l1为2.5m。 绝热段是热管与外界没有热交换的工作段。工质蒸汽携带汽化潜热流过这一段，从内部 工作过程来分析也叫传输段。为防止冷热流体相互串通，考虑到中间隔板的厚度，设定绝热 段长度为40mm。 凝结段是热管向冷源放出热量的工作段。在这一区段中工作液体蒸汽向冷源放出相变潜 热而凝结成为液体，所以从热管内部工作过程来分析为凝结段，亦称冷凝段；从与外界热交 换情况来分析又称放热段。已知空气流道的宽度、最佳迎面流速为2~4m/s、空气的体积流量，取迎面流速为3.53m/s,B=6m,由A02=qv02／(3600*u02)=9.6,l2= A02／B=1.6,即可求出凝结段长

板翅式换热器及FLUENT软件的初步认识

前期报告 1.选题的目的和意义： 板翅式换热器由于其体积小、重量轻、效率高、结构紧凑等优点，在石油化工、航空航天、电子、原子能、机械和空调等领域得到了越来越广泛的应用。波纹翅片作为板翅式热交换器的一种常见翅片类型，研究其传热和流动特性对板翅式热交换器的设计具有指导作用，也对以后的工程计算有很大的帮助作用。 2．传热，流动及防结垢研究 关于传热，流动及防结垢的研究涉及范围宽广的许多问题。其最终目的有二：一是强化传热并尽量减少流动阻力，二是为更精确的设计计算提供理论基础和方法．强化传热同时避免过大的流动阻力的主要途径有两个方面，一方面开发出新的更高效的传热表面，另一方面更合理地选择有关参数和更合理地设计流体分配结构，使流动在流道中得以更均匀地分配。 1．2板翅换热器翅片的类型、特点及应用场合 1．2．1翅片类型 板翅换热器的传热面由平板和翅片表面组成，平板部分的传热面叫一次传热面，由翅片组成的叫二次传热面。二次传热面积占总传热面积的绝大部分，一般达70～90％。 (1)平直翅片：它是最基本的一种翅片，由金属薄片制成的一种最简单的翅片形式。其特点是有很长的带光滑壁的长方形翅片，其传热特性和流体流动特性与流体在长的圆形管道中的传热和流动特性

相似。翅片的主要作用是扩大传热面，而对于促进流体湍动的作用很小，但流道长度对传热效果有明显的影响。． (2)锯齿形翅片：结构特点是流体的流道被冲制成凹凸不平，其目的是增加流体湍动程度，并破坏传热边界层，从而强化传热过程使传热效率提高。 (3)多孔翅片：它是在平直翅片上冲出许多孔洞而成的．由于翅片上这些孔使传热边界层不断被破坏，不仅能提前向湍流过渡，而且能明显地增强过渡区和湍流区的传热，但在高雷诺数范围会出现噪音和振动． (4)波纹翅片：肋片纵向里波纹(或人字)状，可使流体的流向不断改变以促进湍流形成，弯曲处边界层可有微小破裂．流体在通道中流动时，由于不断改变流向而产生二次流及边界层分离而使传热效果得以增强。波纹越密，波幅越大，其增强效果也越大。 (5)错位翅片：在沿流体流动方向看是间断的而且是错位排列的。从传热和流动的角度来看，可以认为是由一系列相错排列的短的平直翅片组成的。传热系数高的主要原因是因为流体在流动中，其边界层在一个翅片段上还未及充分发展就被下一个错位的翅片段破坏了．从2整个流道长度来看，可以认为传热和流动都始终处于发展段． (6)百叶窗式翅片：其特点是翅片上冲有等距离的百叶窗式的栅格，向流道内凸出，其目的是破坏熟边界层，从而强化传热过程．在翅片尺寸相同条件下，栅格愈多传热效果愈好，但阻力亦愈大。1．2．2板翅换热器的优缺点

开题报告--U形管式换热器设计

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：U形管式换热器设计 院系：化工装备学院 专业班级：过程装备与控制工程 学生姓名： 指导教师：

指导教师评阅意见

1、选题的目的及意义 1.1、选题的目的 毕业设计的选题要按照所学专业培养目标确定，要围绕本专业、学科选择有一定理论与实用价值且具有运用课程知识、能力训练的题目。本次设计的题目是U形管式换热器设计。它属静设备中一种比较常见的管壳式换热器。节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源利用率的一系列行为。加强能源利用，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。目前，在我国石油化工产业换热器受到普遍的重视，而换热器的广泛应用，决定了换热器换热性能的改善设计理论的不断创新，对企业经济的收益和工业的飞速发展都具有一定的积极作用必将为节约能源和保护环境有显著的贡献。 1.2、选题的意义 近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。 未来，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈。 因此，作为过程装备与控制工程专业的毕业生，在今后的工作中接触最多的就应该是各种压力容器。在化工厂的各种压力容器中，最常见的就是换热器。因此，在毕业设计时，通过自己的努力设计出一台换热器，可以巩固以前学过的专业知识，更为将来到化工厂中的工作打下良好基础。设计这样一台换热器，无论是对以往知识的总结，还是对将来的工作都有着很重要的意义。 2、国内外的现状和发展趋势 国内方面，各研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、波纹管、纵横管等；天津大学在流路分析法、振动方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入研究；西安大学在板翅式换热器研究方面已取得初步成果]1[。这些技术成果为国民经济的快速发展，为中国炼油、化工工业的发展起到了决定作用，也使中国传热技术水平步入国际先进水平。 目前换热器正向物性模拟研究、分析设计研究、大型化及耗能研究、强化技

(完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解

HTRI管壳式换热器设计基础教程 郑州大学化工与能源学院 2011年11月

HTRI简介 美国传热研究协会（Heat Transfer Research Institute）简称HTRI，主要致力于工业规模的传热设备的研究，开发基于试验研究数据的专业模拟计算工具软件，提供完善的产品、技术服务和培训。HTRI帮助其会员设计高效、可靠及低成本的换热器。HTRI Xchanger Suite是HTRI开发的换热器设计及核算的集成图形化用户环境，它包括以下几个部分：HTRI.Xist能够计算所有的管壳式换热器，作为一个完全增量法程序，Xist包含了HTRI 的预测冷凝、沸腾、单相热传递和压降的最新的逐点计算法。该方法基于广泛的壳程和管程冷凝、沸腾及单相传热试验数据。 HTRI.Xphe能够设计、核算、模拟板框式换热器。这是一个完全增量式计算软件，它使用局部的物性和工艺条件分别对每个板的通道进行计算。该软件使用HTRI特有的基于试验研究的端口不均匀分布程序来决定流入每板通道的流量。 HTRI.Xace软件能够设计、核算、模拟空冷器及省煤器管束的性能，它还可以模拟分机停运时的空冷器性能。该软件使用了HTRI的最新逐点完全增量计算技术。 HTRI.Xjpe是计算套管式换热器的软件。HTRI.Xtlo是管壳式换热器严格的管子排布软件。HTRI.Xvib是对换热器管束的单管中由于物流流动导致的振动进行分析的软件。HTRI.Xfh能够模拟火力加热炉的工作情况。该软件能够计算圆筒炉及方箱炉的辐射室的性能以及对流段的性能，它还能用API350对工艺加热炉的炉管进行设计，并完成燃烧计算。 在本次培训中，们以HTRI.Xist为主，介绍HTRI的使用。

固定管板式换热器机械设计【精品毕业设计(论文)】[管理资料]

固定管板式换热器机械设计 摘要 固定管板式换热器是管壳式换热器的一种典型结构，也是目前应用比较广泛的一种换热器。这类换热器具有结构简单、紧凑、可靠性高、适应性广的特点,并且生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便。固定管板式换热器能承受较高的操作压力和温度，在高温高压和大型换热器中，其占有绝对优势。 本次设计的题目是乙二醇塔底进料换热器的设计，课题预期达到的目标为：换热器面积的计算），管程壳程压力降的计算（），工艺结构尺寸的计算：管程数（6管程），换热管的确定（内径：25mm 数量450根），壳体内径（800mm），壳程数（1壳程）的计算，折流板的选型（形式：弓形折流板，数量：13）等。换热器的强度计算：对筒体、管箱厚度的计算和校核，对壳体及管箱各处开孔补强，对延长部分兼做法兰的计算及强度核算。经水压试验、压力校核后显示结果全部合格。 换热器的结构设计：折流板、法兰（乙型平焊法兰）、换热管、支座（鞍式支座）、垫片（石棉橡胶板垫片）的规格及选型。 完善设计图纸及设计说明书。 关键词：换热器；工艺；结构；强度

Mechanical design of fixed tube-sheet heat exchanger Abstract Fixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure, compact, high reliability and wide adaptability , and low cost of the production, wide choice of used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface . Fixed tube plate heat exchanger can withstands the higher operating pressure and temperature, so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large,. This design topic is naphtha condenser design, the goal which the topic anticipated achieved: The craft design of heat exchanger:the heat transfer area computation;tube side pressure drop computation(≤);the craft structure size computation:number of tube passes(2 tube passes),the number of heat exchange tube(inside diameter:25mm,number:450),the inside diameter of shell, number of shell passes(1 shell passes),the lectotype of baffle board(form:segmental baffle,number:13)etc The strength calculation of heat exchanger:the computation and check of cylinder thinckness and channel thinckness,the shell and the reinforcement for opening supplements the intensity,the extension part concurrently makes the flange the computation and the intensity calculation. Examinatation part carried on the hydraulic pressure test, the pressure examination and so on, in which all results has been all qualified The structural design of the heat exchanger:The specification and lectotype of baffle plate、flange(type A manhole weded flange)、heat exchange tube、suppot(saddle support)、gasket(paronite gasket)

用ANSYS和FLUENT进行管壳式换热器整体分析

用ANSYS和FLUENT进行管壳式换热器整体分析 作者：郭崇志林长青 利用数值模拟计算软件进行管壳式换热器的流体力学和传热性能计算及评估已经成为开发和研究管壳式换热器的重要手段之一，由于结构和流道复杂，导致准确地进行换热器的流体力学性能和传热性能计算和评估有一定的困难。而对换热器的结构性能进行准确分析一般都需要进行流固耦合模拟，如果要同时进行换热器的流体流动与传热和结构性能分析就更加困难。有关管壳式换热器的温度场研究，目前大多数文献集中于研究管板的温度场及所产生温差应力、以及由此导致的结构强度等问题，通常利用ANSYS 大型商用软件行管壳式换热器管板结构的温度场研究，采用简化的三维实体模型较多，一般利用已知的平均温度或利用已知的换热（膜）系数对几何结构模型加载，而这些已知条件通常来源于手册提供的数据或者经验数据，并非来源于严格的换热器流体力学与传热工艺的数值计算，因此是产生结果计算偏差的主要原因之一。目前文献对于给定工艺条件下管壳式换热器的整体温度场研究的并不多，由于准确的温度场是研究温差应力及其危害的前提，因此本文利用FLUENT 和ANSYS 软件对一台固定管板换热器的约束构件之间的整体结构在正常运行工况下的数值模拟问题进行了研究，首先从计算流体力学与传热的角度出发，利用FLUENT 软件进行换热器流体流动与传热的工艺状况数值模拟。然后把FLUENT 软件的数值模拟结果导入ANSYS中作节点插值，完成温度场的重建，作为进行换热器的热分析以及结构分析的边界条件。从而实现了管壳式换热器的FLUENT 和ANSYS 联合仿真模拟，综合整个过程可以很好地完成同一条件下换热器的流体力学与传热和结构性能分析，使得换热器的工艺性能计算与结构分析计算完整地结合在一起，计算精度更高。 1 CFD数值模拟本文研究的换热器结构示意如图1所示，在对实际结构进行合理简化的基础上，以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型，采用分段模拟、整体综合的方法，利用FLUENT软件对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行数值模拟[8] ，得到计算流道上有关各个构件的壁温场分布。 图1 换热器结构示

氢气冷却器设计(U型管换热器)辽宁工业大学毕业设计(课程设计)师兄宋超 提供最全面说明书

摘要 换热器是目前许多工业部门广泛应用的通用工艺设备，广泛应用于化工，石油化工和石油行业。 本次设计的换热器采用U型管式换热器，管程介质为氢气，工作压力0.7MPa，进口温度为150℃，出口温度为42℃；壳程介质为水，工作压力为1.0MPa，进口温度为32℃，出口温度为42℃；主体材质：管束为不锈钢、筒体为 0Cr18Ni12Mo2Ti；主要内容包括三部分：第一部分对换热器的选型进行了论述，第二部分则阐述了换热器的设计计算，第三部分对加工制造及要求和总体经济分析作了简单说明。 设计的主要有工艺设计、强度设计计算、零件结构形式的选择及换热器的检验和验收等。其中工艺设计包括：估算传热面积、确定工艺结构尺寸、核算压降和传热系数等；强度设计计算包括：壁厚、壳体上开孔补强、管箱开孔补强面积、管板、壳体法兰的计算；零件结构形式的选择包括：折流版、拉杆、定距管、隔程挡板、接管、防冲板与导流筒、排气排液管和鞍座等。 关键词：换热器；工艺设计计算；强度设计计算；管程；壳程；

Abstract The heat exchanger is widely used in many industrial sectors common process equipment, widely used in chemical, petrochemical and oil industry. industry. U tube heat exchanger is designed in the topic. The hydrogen is flowed in the U tube. the pressure is 0.7MPa, the intake temperature is 150 ℃, the outlet temperature is 42 ℃; the shell regulation walks water, the pressure is 1.0MPa, the intake temperature is 32 ℃, the outlet temperature is 42 ℃. main material: tubes are used by stainless steel ,the body of cylinder are used by 0Cr18Ni12Mo2Ti . Main contents include three parts: The first part has carried on the elaboration to the heat interchanger shaping, the second part is in detail narrated and has analyzed the interchanger design calculation, the third part give the simple explanation to the request of manufacture and the economic analysis. The main design including process design, calculations of strength design , selection and structure in the form of heat exchanger parts inspection and acceptance . Which process design including: estimating the heat transfer area , determine the process structure, size, pressure drop and heat transfer coefficient calculation; strength design calculations include:wall thickness, opening reinforcement on the housing tube box opening reinforcement area , the management board , the housing law Portland calculations ; parts structure options include : baffle version , rod , fixed pitch pipe , baffle every way , receivership, anti-red plate with draft tube , exhaust pipes and drain saddle and so on. Key words：heat exchanger；the design calculation of technolog；strength design calculation；shell side；tube side.