xxxxxx 大學 本科生畢業設計說明書（畢業論文） 題 目：翅片管換熱器的機械設計 學生姓名：xx 學 號： 專 業：過程裝備與控制工程 班 級： 指導教師： 翅片管換熱器的機械設計翅片管換熱器的機械設計 摘摘 要要 本篇文章大概講述了管殼換熱器的基本類型和機械結構，以及這種換熱器的具體 分類和工作原理。另外還敘述了該機械在工業和生活中的重要地位。 在工業生產與實際應用中，想要實現把熱量在不同介質間的相互傳遞，必然需要 用到某種機器的輔助，這種用于完成傳遞介質之間熱量的機器稱為換熱器。 由于各類 換熱器的工作原理與環境的大不相同，以及其中進行換熱的流體種類和數目差異非常 大，所以為了讓人們的研究更加方便，根據不同換熱器的工作方式進行了具體分類。 翅片管換熱器屬于殼管式換熱器之一，翅片管換熱器主要應用在空調、石油化工、 制冷和動力工程中。 翅片管式換熱器是全世界人民在完善和發展管式換熱器的進程中*具代表性的設 計之一。直到目前為止，它依舊是所有管式換熱器強化傳熱方法中應用*普遍的一種。 它不僅僅可以用在單向介質的流動，還對研究有相變的換熱也有非常大的意義。 本論文是用于氣體和水的熱交換而設計的，使用翅片管換熱器。本論文的幾個部 分有管殼式換熱器的綜合概述、翅片管換熱器的設計與制造，還有強化換熱方法研究 等。 關鍵字：翅片管換熱器、換熱強化、換熱元件 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 目錄 **章 緒論 .I 1.1 換熱器綜述.1 1.2 換熱器的合理設計.1 1.3 換熱器分類.1 第二章 管殼式換熱器設計概述.3 2.1 基本類型.3 2.2 管殼式換熱器結構.7 2.2.1 管子及其排列.7 2.2.2 殼程結構.9 2.3 管板的設計.10 2.3.1 設計管板的設計標準.11 2.3.2 設計管板.11 2.3.3 薄管板設計.11 2.4 膨脹節設計.12 第三章 翅片式換熱器的設計與制造工藝.12 3.1 初始參數的設定與殼體材料的選擇.12 3.1.1 初始參數.12 3.1.2 殼體材料.12 3.2 殼體的設計及殼體壓力實驗校核.13 3.2.1 初設殼體直徑和初設殼體壁厚的設計計算.13 3.2.2 前后端板的設計計算.13 3.2.3 壓力試驗.14 3.2.4 殼體的制造工藝.15 3.3 管束的設計.15 3.3.1 設計條件.16 3.3.2 確定物性數據.16 3.3.3 傳熱面積的計算.16 3.3.4 管束結構尺寸.17 3.3.5 前后管板厚度設計.19 3.3.6 管束的安裝工藝簡介.20 3.4 傳熱總系數的校核.21 3.4.1 各部件表面積的計算.21 3.4.2 導熱系數.22 3.4.3 各項熱阻.23 3.4.4 總傳熱系數的計算.24 3.5 彈性支座和接管設計.25 3.5.1 彈性支座的位置設計.25 3.5.2 接管設計.25 3.6 開孔補強設計.26 3.6.1 殼體開孔補強設計.26 3.6.2 水箱開孔補強設計.27 3.6.3 管板開孔補強設計.27 第四章 換熱器的傳熱增強措施.29 4.1 強化傳熱的目標.29 4.2 強化傳熱的原則.29 4.3 管內強化傳熱.30 4.4 對有相變的傳熱強化.31 4.4.1 沸騰傳熱強化.31 4.4.2 冷凝傳熱強化.31 4.5 強化換熱元件的選擇.31 結 論.33 參考文獻.34 致 謝.35 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） **章**章 緒論緒論 1.1 換熱器綜述換熱器綜述 換熱器還可以稱之為熱交換器，換熱器是實現熱量在兩種介質互相傳遞的換熱點 機械。 換熱器是各工業部門中*普遍的通用設備，換熱器主要應用在化工領域和機械領 域。換熱器因為可以操控非常多工藝過程，所以成為廣泛應用的機械設備，同時也是 利用和開發工業二次能源，達成節能和處理余熱的重要機械。 時至今日，關于換熱器的研究已經有一百多年的歷史。換熱器在經過長時間的發 展，已經在各種領域得到大量應用。在進入 80 年代之后，隨著人類對機械研究和材料 科技的大力發展，各國的專家都非常重視現代換熱器制作科技的創新，各國點換熱器 研究都被認定為為國家重點研究項目。 1.2 換熱器的合理設計換熱器的合理設計 在各種加工項目和人民生活之中換熱器的應用都有很大的應用。因為機械中換熱 器的工作能力是否**直接或間接的影響著整個生產速率的快慢，所以說關于換熱器 設計的是否合理是無比重要的。 換熱器設計的是否合理主要有以下幾點要求： 1、流體壓降越小機械的能量消耗也就越小； 2、為了機器運行的穩定，要做好防泄漏工作，盡可能點延長機器的有效使用壽命； 3、滿足外形的尺寸和重量要求； 4、制造換熱器時的工藝更加可行，選材更加經濟實惠，可以有效的減少機械的制 造成本； 5、要充分考慮設備的運輸、安裝沒有太苛刻的要求以及維修方便等； 上面敘述的所以要求通常都是彼此影響、彼此制約的。 在各種設計條件下，完成 各項要求的難易程度也有所差別，因此設計時的偏重也應不同。 1.3 換熱器分類換熱器分類 根據換熱器中的熱傳遞方式可以分為以下幾類： 、直接接觸式換熱器1 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 體體體 體體體體體2、 體體體體體體3、 體體 體體體體體體體體4、 直接接觸式換熱器（混合式換熱器） ，是不同溫度點介質直接進行換熱的機械。比 較常見的該機械通常一種介質是氣體另一種為氣化壓力比較低點液體，該機器完成換 熱后兩種介質比較易于分開。 現實生活中的應用在水冷卻塔中，為了達到冷卻水的目 的，空氣和熱水在直接接觸的中進行熱量的傳遞。 間壁式換熱器， （表面式換熱器） ，使用固體壁面達到隔開其中的冷介質和熱介質 的功能，熱能就可以使用這種壁面進行相互傳遞。這種換熱器大量的在工業中應用。 該換熱器的間壁的組成，主要是由管和板，管和板上可以帶有各類翅片，有效的增強 了換熱器的傳熱面，通過不同翅片組成換熱器有很多種類。 周期流動式換熱器（蓄熱式換熱器） ，該機器為了達到換熱的目的， 通過固體制 成的蓄熱體交替的與熱介質和冷介質相接觸，蓄熱體在熱介質中吸收熱能， 然后與冷 介質接觸把熱能釋放給冷介質，如此反復進行完成換熱。 前者與后者相比具有下面三個主要優點： （1） 周期流動式換熱器的傳熱表面更為緊湊。 （2） 在設計要求一定的情況下，周期流動式換熱器的傳熱面更加便宜。 （3） 周期流動式換熱器的表面因為不斷的沖刷有自動清掃功能，可以不用經常 清理。 其主要缺點如下： （1）間壁式換熱器由于機械組裝的原因，導致一部分冷熱介質相互混合。 （2）間壁式換熱器在不同壓力下，旋轉型設備的密封會受到影響。 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 第二章第二章 管殼式換熱器設計概述管殼式換熱器設計概述 管殼式換熱器性能非常好這是它*常見的因素之一，各種行業都能見到他的 身影。現在的換熱器高速的前進，不斷有著新型換熱器的挑戰，殼管式換熱器依就有 著相當重要的地位。 2.12.1 基本類型基本類型 管殼式換熱器又稱其為列管換熱器。它主要是由圓筒行殼體和許多平行排列的 管子構成的管束所組成，管子是基本的傳熱元件。管殼式換熱器管程和殼程分別流過 兩種不同的換熱介質。在一個殼程之中可以同時擁有很多根管程。 因為可以用很多種不同的材料和結構來制作這種換熱器，所以這種換熱器可以使 用在不同的介質中和操作中。這種換熱器的可靠性很高可以使用的時間非常高，在操 作的過程中可以使用很多種不同的方法。它憑借著簡易的結構和比較低的制作價格在 各行各種中都應用的很廣泛。關于這類換熱器的制作的工藝，由于很多專家多年的研 究和發展，這種換熱器的工藝發展的非常成熟。在一個標準下換熱器的制作已經非常 成熟，在工業上的應用也非常廣。這種換熱器可以在高溫高壓的條件下正常的工作。 根據其內部結構的不同管殼式換熱器可以分為： A、固定管板式換熱器；B、浮頭式換熱器；C、U 形管式換熱器； D、填