水-甲苯热交换器设计+CAD图纸(2)
4.7.3 管板与壳体的连接 34
4.7.4 管板尺寸表 35
4.8 钩圈与浮头盖 36
4.8.1 钩圈的形式 36
4.8.2 钩圈的结构及尺寸 36
4.8.3 浮头盖的结构及尺寸 37
4.9 法兰 37
4.9.1 法兰的形式 37
4.9.2 标准法兰的选用 37
4.10 垫片 39
4.10.1 垫片结构形式 39
4.10.2 垫片尺寸 39
4.11 管箱 40
4.11.1 结构形式 40
4.11.2 管箱长度 40
4.11.3 管箱的加工要求 41
4.12 管箱盖 42
4.12.1 管箱盖的厚度 42
4.12.2 管箱盖的尺寸 42
4.13 膨胀节 43
4.13.1 膨胀节的结构 43
4.14 支座 43
4.14.1 卧式支座的结构 43
4.14.2 鞍座的位置 44
4.14.3 支座的校核 45
5 小结 51
6 谢辞 52
7 参考文献 53
1 绪论
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。换热器作为传热设备被广泛用于锅炉暖通领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多[2]。随着科学和生产技术的发展，各种换热器层出不穷，难以对其进行具体、统一的划分。虽然如此，所有的换热器仍可按照它们的一些共同特征来加以区分，具体如下[1]。按照用途来分：预热器（或加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器等。按照制造热交换器的材料来分：金属的、陶瓷的、塑料的、石墨的、玻璃的等。按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式、逆流式、错流式、混流式。按照传送热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式等三大类。其中间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式和板面式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等。
浮头式换热器的优点是：浮头式换热器的管束可以连同浮头自由伸缩，与外壳的膨胀无关，因此不产生温差应力；并且管束可以抽出，着方便于清洗管程和壳程；结构坚固；可靠性大；适应范围广；处理能力大；能承受较高的工作压力。这些能够表示浮头式换热器能够适应管子和壳体间温差大﹑易结污垢﹑壳程介质腐蚀性强的情况。其缺点是因为结构比较复杂，尤其是本设计中的单程管，锻件比较多，造价较高，比固定式要高出约20%，而且浮头盖操作时无法检查。
在换热器的选型和设计中，获得其内部流体流动与传热的微观信息非常重要，然而基于传统的实验方法和流程尺度模拟计算很难取得内部流动的详细信息。正因为如此，CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）成为研究流体流动的一种新方法。CFD模拟不仅可以给出设备内部的流场分布，而且能够实现对复杂结构的模拟研究。CFD技术重复性好，可以灵活选择多种设计方案，具有效率高，成本低等优点，目前逐渐成为工程装置设计的重要手段，已成为安全、经济设计与优化换热器结构的强有力的工具。特别在新型高效节能的换热设备研究方面，利用CFD模拟技术比传统方法具有明显的优势。Gh.S. Jahanmir,F. Farhadi[3]也通过CFD对管壳式换热器进行绩效评估。