第一章 绪论 取代管式换热器。其中的螺旋板式换热器作为一种高效换热设备，发展尤为迅速。
2．换热器的发展趋势
当前换热器发展的基本趋势将是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。
U型管式换热器：由于它具有结构坚固、弹性大和使用材料范围广等独特的优点，今后仍将在广泛的领域内得到继续发展。尤其在高温、高压和大型化的场合下，更有其广阔的发展前途。但为了加强其传热效率，在高温和高压的条件下，采用电焊焊接式的翅片管的结构将会得到重视和发展。制造工艺上进一步机械化和自动以及起采用各种新技术，在发展U型管式换热器方面仍将占有重要的地位。
板式换热器：该种形式的换热器进一步发展的趋势，将是提高操作温度和操作压力，设计大型板片以增大它的处理量，扩大它的使用范围，并采用新的结构材料和新的制造工艺。其中尤以研制新的垫片材料，改进密封结构，增强板片的刚度，以便提高操作温度和操作压力，扩大使用范围等，将是今后发展的重点。
螺旋板换热器的近期发展，将对其各种结构形式的换热器扩大其应用场合，同时，如何进一步提高其承压能力，增大处理量，并改进焊接工艺，以适应石油及化学工业的要求。
1．2 换热器的分类及其特点
换热器的类型随工业发展而增多,早期的换热设备由于制造工艺和科学反应产物平的限制,多有结构简单、换热面积小和体积较大等特征。
在化工生产中，由于用途、工作条件和热载体的特性等的不同，对换热器提出了不同的要求，所以出现了各种不同形式和结构的换热器。为了便于区分和分析研究，可将换热器按下列方式进行分类。
1.2.1 换热器的分类
1．按作用原理或传热方式分类
（1）混合式换热器
它是利用两种换热流体的直接接触与混合的作用来进行热量交换的。混合式换热器操作的一个主要因素，就是要使两种流体的接触面积尽可能大，以促进它们之间的热量交换。为了获得更大的接触面积，可在设备中防止隔栅填料，有时也可把液体喷成细滴。此类设备通常做成塔状。
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广东石油化工学院专科毕业设计：U型管换热器设计
（2）蓄热式换热器
它是让两种温度不同的流体先后通过同一种固体填料的表面，首先让热流体通过，把热量蓄积在填料中，然后，当冷流体再通过时，将热量带走，这样在填料被加热和被冷却的过程中，进行着热流体和冷流体之间的热量传递。在使用这种换热器时，不可避免地会使两种流体有少量混合，且必然是成对的使用，即当一个通入热流体时，另一个则通入冷流体，并靠自动阀进行交替切换，使生产得以连续进行。
（3）间壁式换热器
它是利用一种固体壁面将进行热交换的两种流体隔开，使它们通过壁面进行传热。这种形式的换热器使用最广泛。 2．按生产中使用目的分类
即分为冷却器、加热器、冷凝器、汽化器（或再沸器）和换热器等。 3．按换热器所用材料分类
一般可把换热器分成金属材料和非金属材料两类。 4．按换热器传热面的形状和结构分类
它用于区分各种形式的间壁式换热器。其分类有： （1）通过管壁传热的换热器（即“管式”）
①蛇管式换热器 ②套管式换热器
③U型管式换热器：这类换热器又可分为U型管式、U形管式和浮头式。 （2）通过板面传热的换热器（即“板面式”） ①螺旋板式换热器 ②板式换热器 ③伞板式换热器 ④板翅式换热器 ⑤板壳式换热器 （3）其它形式的换热器
这类换热器一般都是为了满足某些特殊要求而出现的，有些还处于发展阶段，其中比较成熟的，如回转式换热器和热管等。
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第一章 绪论 1．3 U型管式换热器的设计
U型管式换热器的设计资料较完善，已有系列化标准。目前我国U型管式换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制U型管式换热器”（GB151）标准执行。
U型管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。其中以热力设计最为重要。不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投入使用的换热器在检验它是否满足使用要求时，均需进行这方面的工作。
热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。
流动设计主要是计算压降，其目的就是为换热器的辅助设备—例如泵的选择做准备。当然，热力设计和流动设计两者是密切关联的，特别是进行热力计算时常需从流动设计中获取某些参数。
结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸等等。
在某些情况下还需对换热器的主要零部件—特别是受压不均做应力计算，并校核其强度。对于在高温高压下工作的换热器，更不能忽视这方面的工作。这是保证安全生产的前提。在做强度计算时，应尽量采用国产的标准材料和部件，根据我国压力容器安全技术规定进行计算或校核。
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广东石油化工学院专科毕业设计：U型管换热器设计
第二章 换热器的工艺计算
U型管式换热器的工艺设计只要包括以下内容：
1． 根据换热任务和有关要求确定设计方案； 2． 初步确定换热器的结构和尺寸； 3． 核算换热器的传热面积和流体阻力； 4． 确定换热器的工艺结构。
2．1 设计条件
表2-1 设计条件
流体名称 总流量（t/h） 工作温度 /进/出 (℃)
压力/(MPa)
壳程 混氢油 25 134/316
管程 反应产物 ----- 370/210
17.1 15.6
2．2 确定物性数据
在以上条件下，查得其基本物性数据为：
表2-2 物性数据 介 质
密
度
比热容（KJ/kg×℃）
黏度（Pa×s） 导热系数（W/(m×℃)）
4．174 2.39
0．735×10-3 0.0115×10-3
0．626 0.058
（kg/m3）
反应产物 混氢油
994 789
2．3 符号说明
3
?0——热流体的密度，kg/m；
?0——热流体的黏度，Pa×s；
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第二章 换热器的工艺计算
?0——热联体的导热系数，W/(m×℃)；
Cp0——热流体的比热容，KJ/kg×℃； Cpi——冷流体的比热容，KJ/kg×℃；
3
?i——冷流体的密度，kg/m
?i——冷流体的黏度，
?i——冷流体的导热系数， nT——换热管数目。
2．4 流体走向的确定
两流体为均不发生相变的传热过程，因反应产物的对流传热系数一般较大，且易结垢，故选择冷却反应产物走换热器的管程，混氢油走壳程。
2．5估算传热面积，初选换热器的规格
2.5.1 计算热负荷和冷却反应产物的用量
3?10(316?134)/3600?Q?WhCp0(T0?Ti)= 25000?2.393020694W（2-1）
Wc?3020694?3600Q?16283kg/h （2-2） = 3Cpi(ti?t0)4.174?10?(370?210)式中
Wh——热流体的质量流量kg/s；
Wc——冷流体的质量流量kg/s；
Cp0——热流体的比热容，KJ/kg×℃； Cpi——冷流体的比热容，KJ/kg×℃；
T0,Ti——热流体始末的温度，℃；
t0，ti——冷流体的始末温度，℃。
2.5.2 计算两流体的平均温度差
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