毕业公开答辩PPT

1、U U形管换热器结构设计与形管换热器结构设计与建模建模n班班 级：级：xxxxn学学 号：号：xxxxn答辩人：答辩人： xxxxC COONNT TE ENNT TS S选题背景选题背景设计内容及结果设计内容及结果成果展示成果展示致谢致谢换热器的发展换热器的发展20年代出现出现板式换热器板式换热器，并应用于食品工业。以板代管，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。续发展为多种形式。3030年代年代瑞典瑞典首次制成首次制成螺旋板换热器螺旋板换热器。接着。接着英国英国用钎焊法用钎焊法制造出一种由铜及其合金材

2、料制成的制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热板翅式换热器器，用于飞机发动机的散热。，用于飞机发动机的散热。7070年代年代为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出制出热管式换热器热管式换热器。现代现代目前工业上用得较多的管壳式换热器主要有浮头目前工业上用得较多的管壳式换热器主要有浮头式、固定管板式、固定管板式和U型管式。U U形管换热器的市场需求形管换热器的市场需求00.10.20.30.40.5化工厂 炼油厂换热设备总投资换热设备总量 近近2020年来，年来，U U形管换热在化工厂和炼油厂形管换热在化工厂和炼油厂运用广泛，主要用于热量交换

3、和余热回收。运用广泛，主要用于热量交换和余热回收。 U U形管换热器在当前换热器市场上的需求形管换热器在当前换热器市场上的需求是比较大的。是比较大的。U U形管换热器的研究现状形管换热器的研究现状 目前的研究主要是对目前的研究主要是对U U型管换热器的缺陷进行优化型管换热器的缺陷进行优化和结构上改良，其设计还停留在传统的工艺计算上，和结构上改良，其设计还停留在传统的工艺计算上，基本还是采用加大壳体和管束厚度的方法来确保安全，基本还是采用加大壳体和管束厚度的方法来确保安全，通过增大压力来提高总传热系数，从而造成了大量的通过增大压力来提高总传热系数，从而造成了大量的资源和能源的浪费。其不足之处主要

4、体现在以下几个资源和能源的浪费。其不足之处主要体现在以下几个方面：方面：管束内部不便于清洗，且管束结垢后不便于管束内部不便于清洗，且管束结垢后不便于更换和维修。更换和维修。U U形管束长短不一，造成流体分布不均匀。形管束长短不一，造成流体分布不均匀。U U形管束弯曲处不能起到换热作用，换热利形管束弯曲处不能起到换热作用，换热利用率低。用率低。设计内容设计内容三维建三维建模模结构设计结构设计设计内容设计内容工艺设计工艺设计绘制二维图绘制二维图工艺设计任务书工艺设计任务书 常温常压下使用年限常温常压下使用年限1515年的年的U U形管形管换热器设计：换热器设计： 设计参数：设计参数： （1 1）水

5、蒸汽加热空气，处理量为）水蒸汽加热空气，处理量为12000Nm12000Nm3 3/h/h。 水蒸汽：入口温度水蒸汽：入口温度100100，出口温度，出口温度100100； （不考虑水蒸汽相变）（不考虑水蒸汽相变） 空空 气：入口温度气：入口温度3030，出口温度，出口温度4040 （2 2）允许的压降：不大于）允许的压降：不大于100000Pa100000Pa。工艺计算结果工艺计算结果U形换热管形换热管总数总数226根根 单程单程113根根长度长度3m 252.5管内流速管内流速0.912m/s折流挡板折流挡板6.5块块/7快快间距间距400mm圆缺高度圆缺高度240mm壳程接管壳程接管内径

6、内径346mm/ 37710数量数量2介质流速介质流速40m/s管程接管管程接管内径内径144mm/ 1594.5数量数量2介质流速介质流速2m/s壳体壳体内径内径(mm) 604/800管箱短节管箱短节长度长度(mm) 335/400管板管板名义厚度名义厚度(mm) 19.71/30布管区直径布管区直径723mm外径外径840mm结构设计结构设计封头封头管箱管箱法兰法兰壳体壳体定距管定距管 折流板折流板换热管换热管拉杆拉杆支座支座管板管板接管接管分分程程隔隔板板水蒸汽水蒸汽水蒸汽水蒸汽空气空气空气空气结构设计结果结构设计结果构件构件封头封头管箱接管管箱接管壳体接管壳体接管法兰法兰结构结构/型

7、号型号标准椭圆标准椭圆形封头形封头 直边直边40mm1594.5 37710(突面突面)板式平焊法兰板式平焊法兰PL/RF构件构件折流挡板折流挡板支座支座拉杆拉杆紧固件紧固件结构结构/型号型号 弓形（水平）弓形（水平） 795.58鞍式支座鞍式支座M16双头螺栓双头螺栓/六角螺母六角螺母 以下是主要根据以下是主要根据GB150-2011压力容器压力容器标准和标准和GB151-1999管壳式换热器管壳式换热器标准设计出的结果：标准设计出的结果：部分结构连接部分结构连接管板与管箱、壳体的连接方式：管板与管箱、壳体的连接方式： 由于本次设计的流体均由于本次设计的流体均为干净清洁的介质，并且对为干净清

8、洁的介质，并且对温度和压强要的求不高，故温度和压强要的求不高，故本次设计管板与管箱、壳体本次设计管板与管箱、壳体采用采用a a型连接方式。型连接方式。优点：制造和安优点：制造和安装方便；便于拆装方便；便于拆卸和维修。卸和维修。优点：加工简单；强优点：加工简单；强度高，拉脱离强；更度高，拉脱离强；更换容易等特点。换容易等特点。换热管与管板的连接：换热管与管板的连接：胀接胀接焊接焊接胀焊并用胀焊并用 胀接胀接会使管端产生塑性会使管端产生塑性变形，存在残余应力，当温变形，存在残余应力，当温度升高时此连接密封性下降，度升高时此连接密封性下降，因此采用强度焊接的形式。因此采用强度焊接的形式。部分结构连接

9、部分结构连接选材依据选材依据 一般选材原则：一般选材原则： 1 1、所需钢板厚度小于、所需钢板厚度小于8mm8mm时，在碳素钢和低合金钢之间，应时，在碳素钢和低合金钢之间，应尽量采用碳素钢钢板。尽量采用碳素钢钢板。 2 2、在刚度和结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。、在刚度和结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，根据压力、所需耐酸不锈钢温度、介质在强度设计为主的场合，根据压力、所需耐酸不锈钢温度、介质等使用限制，选用等使用限制，选用Q245RQ245R、Q345RQ345R等钢板。等钢板。 5 5、碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不、碳素钢用于介

10、质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件以及其他由刚性或大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件以及其他由刚性或结构决定壁厚的场合。结构决定壁厚的场合。 6 6、低合金钢高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大、低合金钢高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大（8mm8mm）的受压容器。）的受压容器。材料选用材料选用构件构件壳体壳体封头封头管箱短管箱短节节接管接管法兰法兰管板管板分程隔分程隔板板材料材料/刚号刚号Q245R Q245R Q245R10Q235A Q245R Q245R构件构件换热管换热管折流挡折流挡板板拉杆拉杆定距管定距管鞍式支鞍式支座座垫片垫片紧固件紧固件材料材料20Q235A1010Q235A石棉橡石棉橡胶板胶板0Cr18Ni9三维建模三维建模零部件模零部件模型建立型建立三维建模三维建模模型拆装模型拆装及爆炸及爆炸动画制作动画制作成果展示成果展示装配动画装配动画致谢致谢 大学本科的学习生活即将结束。在此，我大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾帮助过我的老师，在我困惑要感谢