目 录
中文摘要???????????????????????????????????Ⅰ 英文摘要???????????????????????????????????Ⅱ 第1章 绪论????????????????????????????????1
1.1换热器简介????????????????????????????????1 1.1.1换热器在工业中的应用????????????????????????1 1.1.2换热器的作用与发展历史?????????????????????????3 1.1.3换热器的分类??????????????????????????????4 1.1.4各种换热器的特点????????????????????????????5 1.1.5换热设备的发展趋势???????????????????????????6 1.2螺旋板换热器????????????????????????????????7 1.2.1螺旋板换热器的发展概况?????????????????????????7 1.2.2螺旋板换热器的优缺点??????????????????????????8 1.3设计思路及工作方法???????????????????????????10
第2章 传热工艺计算 ???????????????????????????????12
2.1 设计参数及任务???????????????????????????????12 2.2确定设计方案????????????????????????????????12 2.2.1螺旋板换热器的分类???????????????????????????12 2.2.2设计计算中应考虑的问题?????????????????????????14 2.3 传热量的计算????????????????????????????????15 2.3.1传热量Q????????????????????????????????15 2.4 螺旋通道与当量直径的计算??????????????????????????16 2.5 雷诺数与普兰特准数??????????????????????????16 2.6通道传热系数的计算???????????????????????????17 2.7总传热系数????????????????????????????????19 2.8对数平均温差????????????????????????????20 2.9换热器传热面积????????????????????????????21 2.10螺旋板的有效换热长度??????????????????????????21
第3章 几何设计???????????????????????????????22
3.1螺旋板有效圈数???????????????????????????????22
3.2螺旋板圈数???????????????????????????????22 3.3螺旋通道长度???????????????????????????????22 3.4螺旋体长轴外径?????????????????????????????22
第4章 流体压力降???????????????????????????????24
4.1第一种计算压力降的方法???????????????????????24 4.2第二种计算压力降的方法???????????????????????25 4.3第三种计算压力降的方法???????????????????????26 4.4确定压力降???????????????????????????????26
第5章 螺旋板的强度与刚度???????????????????????29
5.1螺旋板的强度计算?????????????????????????????29 5.2螺旋板的挠度???????????????????????????????31
第6章 螺旋板换热器的结构设计?????????????????????????34
6.1密封结构??????????????????????????????34 6.2定距柱尺寸?????????????????????????????35 6.3换热器外壳?????????????????????????????35 6.4压力实验??????????????????????????????35 6.5中心隔板尺寸????????????????????????????36 6.5.1中心隔板宽度???????????????????????????36 6.5.2中心隔板厚度???????????????????????????37 6.5.3偏心距??????????????????????????????37 6.6接管????????????????????????????????38 6.7法兰????????????????????????????????39 6.8鞍座支座选取及安装位置???????????????????????39
6.9半圆端板??????????????????????????????40
第7章 螺旋板换热器的稳定性校核?????????????????????41
7.1设备校核??????????????????????????????41 7.2鞍座校核??????????????????????????????42 7.3筒体校核??????????????????????????????43 7.4壳体接管开孔补强校核????????????????????????44
第8章 螺旋板换热器的制造简介 ?????????????????????46 8.1 制造工艺程序 ???????????????????????????????46
8.2 螺旋板式换热器制造质量的控制 ???????????????????????46
8.2.1螺旋板板材的下料 ???????????????????????????46 8.2.2板材拼接 ???????????????????????????????46 8.2.3焊定距柱 ???????????????????????????????46 8.2.4卷制螺旋体 ??????????????????????????????47 8.2.5焊接螺旋通道 ??????????????????????????????47 8.2.6 螺旋板换热器的装配与试压 ???????????????????????47
第9章 总结??????????????????????????????????49 参考文献?????????????????????????????????51 致谢?????????????????????????????????????52
第一章 绪 论
1.1 换热器简介
1.1.1 换热器在工业中的应用[1]
在工业生产中，为了实现物料之间热量传递的设备，统称为换热器。换热器作为通用工艺设备，在化工、石油、动力、原子能、食品、轻工等许多工业部门有着广泛的应用。出于不同的使用目的和工艺要求，换热器的形式很多（如：热交接器、加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等）而且仍在不断发展。现在，为了适应我国现代化的需要，无论从有关工业本身的发展或从能源的开发、利用和节约来看，对换热器都提出了更高的要求，现在对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。 （1）换热器在近代工业中的应用
在化工生产中，换热气是主要的工艺设备之一。例如，在氮肥生产中，氮气和氢气的混合气体要在500℃左右的高温才能在催化剂的作用下合成氨，而氨与未反应的氮、氢气体的分离，则需要通过冷却与冷凝的办法以液体的形式分离出来。这一生产过程中的加热、冷却与冷凝就是通过换热器实现的。在酒精生产中，酒精精馏塔在操作时候，原料液需预热，釜底液体需要在再沸器中加热，塔顶产生的蒸气需冷凝。这一生产过程中的预热、加热和冷凝也都是通过换热器实现的。换热气在化工行业中的应用是十分广泛的，各种化工生产工艺几乎都要甬道它。
在制冷工业中，以食品的冷藏业常用的以氨为制冷剂的蒸气压缩制冷装置为例，经过压缩机压缩后的气态氨在冷凝器中被冷凝为液体；液化后的高压液态氨在膨胀机或节流阀中绝热膨胀，使温度下降到远低于周围环境的温度；这种低温氨流体在流经蒸发器时（布置在冷藏室中）吸热蒸发而回复到原先进入压缩机时的氨气状态。然后，再重复新的循环。在其它各种制冷装置中，都存在冷凝器和蒸发器等换热器。
在火力发电厂中，装有预热器、燃油加热器、给水加热器、蒸汽冷凝器等一系列的换热气。其实，蒸汽锅炉本身也可以看作是一个大型复杂的换热气。燃料在炉膛中燃烧产生的热量，通过炉膛受热面、对流蒸发受热面、过热器及省煤器加热共质，使工质汽化、过热成为能输往蒸汽轮机的符合要求的过热蒸汽。
在核电厂中，蒸汽发生器是一项很重要的工艺设备。核燃料裂变所产生的大量的热量首先传给冷却剂，冷却剂在蒸汽发生器中再将热量传给水、使水汽化成蒸汽，由蒸汽来转动汽轮发电机发电。此外，在核电厂系统中还装有各种加热器、蒸汽冷凝器等换热器。
（2）换热器在节能降耗中的应用